Strategie per l'alta efficienza energetica in clima mediterraneo

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Gabriele Bellingeri Chiara Tonelli

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Strategie per l’alta efficienza energetica in clima mediterraneo L’esperienza di MED in Italy e RhOME for denCity

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STRATEGIE PER L’ALTA EFFICIENZA ENERGETICA IN CLIMA MEDITERRANEO L’ESPERIENZA DI MED IN ITALY E RHOME FOR DENCITY

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/ architettura sostenibile / quaderni /

Il presente volume deriva dall’attività di ricerca congiunta dei due autori.

I capitoli 1, 2 e 4 sono opera di Chiara Tonelli.

Il capitolo 3 è opera di Gabriele Bellingeri.

EdicomEdizioni Monfalcone (Gorizia) tel. 0481/484488 fax 0481/485721 e-mail: info@edicomedizioni.com www.edicomedizioni.com I testi e le foto sono stati forniti dagli autori © Copyright EdicomEdizioni Vietata la riproduzione anche parziale di testi, disegni e foto se non espressamente autorizzata.

Tutti i diritti sono riservati a norma di legge e delle convenzioni internazionali.

Foto di copertina (particolare): Lorenzo Procaccini.

ISBN 978-88-96386-52-1 Questo libro è stampato su carta ad alto contenuto di fibre riciclate Stampa PressUp Roma Prima edizione ottobre 2016

Gabriele Bellingeri, Chiara Tonelli

STRATEGIE PER L’ALTA EFFICIENZA ENERGETICA IN CLIMA MEDITERRANEO L’ESPERIENZA DI MED IN ITALY E RHOME FOR DENCITY

EdicomEdizioni / architettura sostenibile / quaderni /

1. Introduzione

Tre importanti azioni hanno avuto luogo nel 2015 volte ad arginare il cambiamento climatico e favorire lo sviluppo sostenibile dell’intero pianeta, e cioè: • l’Enciclica Papale «Laudato Sì, sulla cura della casa comune», che ha puntato il dito sulla necessità di rivedere i nostri comportamenti, causa principale della crisi ecologica e sociale della Terra, proponendo azioni concrete per risanare il nostro ecosistema; • la definizione dei «17 Obiettivi per uno sviluppo sostenibile» e le loro 169 finalità da parte dell’Assemblea delle Nazioni Unite, obiettivi integrati e indivisibili che bilanciano le tre dimensioni dello sviluppo sostenibile, economica, sociale e ambientale, che stimoleranno azioni nei prossimi 15 anni su ambiti di importanza cruciale per l’umanità e il pianeta, e in particolare: • la gente, con l’obiettivo di far cessare la povertà e la fame, in tutte le loro forme e dimensioni, e di assicurare che tutti gli esseri umani possano affermare il loro potenziale, in dignità ed equità, e in un ambiente salubre; • il pianeta, proteggendolo dal degrado, includendo usi e consumi sostenibili, gestione consapevole delle risorse naturali e avviando un’azione urgente per il cambiamento climatico, in modo tale che siano supportati i bisogni delle generazioni presenti e future; • la prosperità, puntando a garantire a tutti gli esseri umani vite soddisfacenti, in un progresso economico armonico con la natura; • la pace, perseguendo la realizzazione di società libere da paura e violenza, poiché la pace è condizione essenziale per lo sviluppo sostenibile; • la partnership, ovvero un rafforzamento della solidarietà globale, orientato sui bisogni dei più poveri e vulnerabili; • la 21° Conferenza delle Parti – COP21 sui cambiamenti climatici, con il raggiungimento di uno storico accordo tra i 196 paesi convenuti, con un obiettivo a lungo termine, che impone di mantenere il riscaldamento globale al di sotto dei 2°C e sollecita sforzi per centrare l’obiettivo del contenimento entro 1,5°C attraverso il principio della responsabilità comune e dell’impegno volontario a tradurre in azioni concrete gli obiettivi definiti insieme.

Tuttavia, nonostante sia divenuto bagaglio comune e condiviso che l’era dell’energia da fonti fossili è terminata e che serve una sempre più dif-

1. Introduzione

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fusa consapevolezza su usi e consumi di energia, si assiste a una forte contraddizione dell’attività politica, in Europa in particolare. Si pensi, ad esempio, alla prosecuzione della politica nuclearista della Francia, e alla Germania, invece, che, pur avendo deciso di rinunciare alle centrali nucleari, rilancia l’uso del carbone. E mentre si inneggia alla decarbonizzazione, molti Governi appoggiano iniziative di estrazione del gas, come l’Olanda, o di trivellazione e ricerca petrolifera, come l’Italia. Una ricerca, quella italiana, di una risorsa che, se anche ci fosse, al massimo potrebbe supplire al fabbisogno energetico nazionale di alcuni anni. Risorse finanziarie ingenti che potrebbero, invece, essere ben meglio rivolte all’avvio della transizione energetica per la quale il nostro paese registra un ritardo assai preoccupante, soprattutto se confrontato con la forte dipendenza da altri paesi per la fornitura di fonti di energia1. È chiaro a tutti quanto gli interessi economici prevalgano su quelli dell’ambiente e delle persone che vi abitano e senz’altro il principale motore finanziario attuale è proprio quello legato al mercato dell’energia.

Si parla, infatti, della tecnica del fracking2, dello shale gas3 che permette di estrarre e della conseguente diminuzione a livello globale del costo del barile di greggio, ma si parla meno della distruzione ambientale4 che ne è conseguita nel nord America.

Figura 1. Visone satellitare dei pozzi per l’estrazione di petrolio a Donie, Texas, Stati Uniti (fonte: http://www.dailyoverview. com/).

1 In Italia, al 2012, l’82% del fabbisogno energetico (pari a 163,2 Mtep) è stato coperto da importazioni nette, con produzione nazionale da rinnovabili, gas e greggio che coprono rispettivamente solo l’11,1%, il 4,3% e il 3,5% del fabbisogno nazionale (cfr. Enea, PAEE 2014).

2 Il Fracking è una tecnica di fratturazione delle rocce operata per mezzo di iniezioni ad alta pressione di acqua, spesso additivata di sostanze chimiche, per liberare le sacche di gas inviluppate nelle rocce. Molti sono i rischi di contaminazione chimica delle acque sotterranee a causa dei frammenti lapidei e degli additivi chimici iniettati in falda. Parallelamente le estrazioni e le modificazioni del sottosuolo inducono movimenti tellurici, che per quanto di scarsa entità e bassa magnitudo, costituiscono oggi uno dei principali fenomeni di man made earthquake.

3 Lo shale gas è il gas che si recupera all’interno dei tessuti argillosi tra i 2000 e i 4000 metri di profondità. Per recuperarlo è necessario effettuare perforazioni verticali per raggiungere lo strato di roccia, e successivamente una directional drilling (perforazione orizzontale) seguita da estensiva dalla fratturazione idraulica per migliorare la permeabilità e permettere l’estrazione del gas presente nella roccia. Si stima che il recupero di gas da questo tipo di giacimento corrisponda a circa il 30% del totale di gas presente in sito, contro il 70% di recupero nei giacimenti convenzionali. È dunque necessario perforare un numero molto più consistente di pozzi per ottenere una quantità di gas naturale che permetta la continuità produttiva di un campo.

4 Nel solo Texas negli ultimi anni sono stati costruiti 800.000 pozzi per un costo che va dai 6 ai 12 milioni di dollari per pozzo. La durata media di produttività di questi pozzi è di 2-3 anni.

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1. Introduzione

E si parla ancor meno dei terremoti che ne sono seguiti in Texas e per niente di quelli che l’estrazione del gas sta provocando in Olanda. Effettivamente un paese così green, dove le biciclette e il trasporto pubblico hanno completamente annullato la presenza di automobili private e di conseguenza di emissioni nocive, non consente nemmeno di ipotizzare il disastro, che per interessi puramente economici, si sta realizzando. I sismi provocati dall’uomo, per svuotare le sacche di gas presenti nel sottosuolo, sono sempre più numerosi. E la struttura immobiliare dei Paesi Bassi non possiede invece una resistenza strutturale idonea a fronteggiarli, poiché le abitazioni olandesi sono generalmente costruite con paramenti murari ad una testa. Ma poiché l’estrazione non si arresta, il governo per far fronte al disastro strutturale ha varato una politica di retrofitting sismico.

L’Europa, pertanto, pur detenendo ancora il ruolo di leader mondiale sui temi della transizione energetica, a causa di queste nuove tecniche estrattive sta modificando le proprie politiche, portando il negawatt5 a divenire un puro esercizio tecnico, piuttosto che la vera chiave di risoluzione per i consumi energetici.

In questo testo parleremo principalmente di retrofitting energetico, ma quanto fin qui accennato è necessario per comprendere l’attuale livello di sensibilità verso le tematiche ambientali. Una sensibilità assente, che provoca problemi, disagi e innesca circoli viziosi che portano alcuni ad arricchirsi e molti a finire in povertà. Un quadro che deve fare i conti con il riscaldamento globale e l’inaridimento progressivo di grandi territori e con i problemi geopolitici dell’intero pianeta e del Nord Africa in particolare, che costringono ingenti masse di persone ad emigrare verso l’Europa, alla ricerca di condizioni di vita migliori. Persone che si riversano principalmente sulle città. La sola città di Lagos, in Nigeria, in Africa, nel giro di 10 anni si è trasformata in una metropoli di oltre 11 milioni di abitanti, rendendosi protagonista di un enorme aumento della popolazione, tanto da essere la prima città in Africa e la settima nel mondo per velocità della crescita demografica6. Fenomeno questo che innesca problematiche urgenti di accoglienza e sostentamento e che, per il momento, ha generato favelas, slum, villas, bidonville, baraccopoli nelle grandi città a clima caldo o caldo-temperato del mondo7.

5 Il Negawatt rappresenta l’energia risparmiata in una determinata azione. In Europa il concetto di risparmio energetico ha superato da tempo quello di produzione energetica e l’enfasi, nel settore edilizio in particolare, è piuttosto sulla riduzione dei consumi che non sulla produzione di energia, sebbene da fonti rinnovabili. La sfida verte pertanto sulla realizzazione di edifici che non abbiano bisogno di usare energia per offrire le richieste condizioni di comfort, bensì che grazie ad orientamento, forma e soluzioni di involucro siano in grado di funzionare, escludendo gli eventuali picchi stagionali, anche senza il contributo impiantistico, almeno per buona parte dell’anno.

6 Lagos nell’ultimo secolo è stata oggetto di ingenti flussi migratori, che hanno portato la sua popolazione a crescere esponenzialmente. In particolare, oltre a cittadini provenienti da tutta la Nigeria, si sono insediati nella zona immigrati provenienti dalle altre nazioni dell’Africa occidentale, e molti ex-schiavi creoli provenienti da Freetown in Sierra Leone, dal Brasile e dalle Indie occidentali. Questo fenomeno, comune a tante grandi realtà metropolitane, è quanto in uno scenario a breve-medio termine può prefigurarsi in Europa.

7 Nel top ten delle classifiche mondiali sulle migliori città del mondo (cfr. World’s most liveable cities su Wikipedia) compaiono quasi sempre paesi come Austria, Svezia, Germania, Svizzera, Australia e Canada. Tolta l’Australia, che gode tuttavia di un isolamento dagli altri continenti, la cosa che accomuna i paesi citati è il clima, decisamente molto freddo in inverno. I ranking vengono definiti rispetto a sicurezza, educazione, igiene, salute, cultura, ambiente, stabilità politico-economica e trasporti pubblici, ma non tengono conto della possibilità per persone senza casa di vivere in condizioni precarie. Un aspetto che farebbe invertire questa classifica, se solo il punto di vista fosse del migrante anziché del residente, portando Manila, Rio de Janeiro, Buenos Aires o Johannesburg al top delle classifiche.

1. Introduzione

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Figura 2. Insediamento Nezahualcóyotl, una municipalità di Città del Messico, che accoglie un milione di abitanti, qui migrati da altre parti del Messico. (fonte: http://www. dailyoverview.com/).

Una condizione questa cui la nostra penisola non è assolutamente esente, quale principale avamposto verso il Nord Africa e prima meta per le popolazioni che da lì fuggono. Ma anche quale paese in grado di offrire condizioni accettabili, anche in inverno, a persone senza tetto. Un paese, quindi, il nostro, destinato non solo a impoverirsi per la diminuzione delle caratteristiche ambientali, a causa del riscaldamento globale, ma anche ad aumentare la propria popolazione a ritmi incessanti, a causa degli ingenti flussi migratori prevedibili. Una previsione che andrebbe tenuta in considerazione nelle politiche urbanistiche delle grandi città e nella conseguente ricerca di soluzioni tecnologiche rapide ed economiche per il settore delle costruzioni, al fine di non trovarsi impreparati.

Il quadro fin qui rapidamente tracciato descrive un mondo avviato velocemente verso l’autodistruzione. Eppure a fronte delle molte avversità si possono individuare altrettanti segnali positivi8.

Tantissimi sono i movimenti, le fondazioni, le associazioni che si impegnano quotidianamente per ostacolare errate attività, dalle edilizie a quelle di caccia, pesca, allevamento o agricoltura. Altrettante le aziende che perseguono politiche sostenibili, facendo attenzione alla qualità e all’impronta ambientale di prodotti e processi produttivi.

Molti i governi che hanno avviato la realizzazione di parchi naturali, dove viene preservata la biodiversità, e di riserve marine per evitare la pesca invasiva, dove i pesci trovano rifugio.

Comunità che riescono a imitare il funzionamento della natura, cercando

8 Scrive a tale proposito il Pontefice, nella Lettera Enciclica LAUDATO SÌ, SULLA CURA DELLA CASA COMUNE, «In alcuni Paesi ci sono esempi positivi di risultati nel migliorare l’ambiente, come il risanamento di alcuni fiumi che sono stati inquinati per tanti decenni, il recupero di boschi autoctoni, o l’abbellimento di paesaggi con opere di risanamento ambientale, o progetti edilizi di grande valore estetico, progressi nella produzione di energia non inquinante, nel miglioramento dei trasporti pubblici. Queste azioni non risolvono i problemi globali, ma confermano che l’essere umano è ancora capace di intervenire positivamente. Essendo stato creato per amare, in mezzo ai suoi limiti germogliano inevitabilmente gesti di generosità, solidarietà e cura».

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1. Introduzione

Figura 3. Shivaji Nagar No: 1 and No: 2, Mumbai India, sono due distretti densamente popolati che danno alloggio a più di 200.000 residenti, principalmente immigrati da altre regioni indiane o del Bangladesh che sono giunti a Mumbai in cerca di migliori condizioni di vita. La gran parte delle abitazioni non ha bagni, impianti idrici, acqua corrente. (fonte: http://www. dailyoverview.com/).

Figura 4. Röszke, Hungary, al confine con la Serbia. Ricoveri temporanei dei migranti e dei rifugiati da Medio Oriente e Africa due giorni prima che avesse inizio in Ungheria l’erezione di un muro lungo il confine con la Serbia per bloccare il flusso migratorio Il progetto del governo del premier Viktor Orban prevede la costruzione di una barricata alta quattro metri lungo tutti i 175 chilometri di confine con la Serbia. (fonte: http://www. dailyoverview.com/).

di eliminare il concetto di spazzatura e di avviare politiche di riconversione dei residui delle attività umane. Un circolo virtuoso che prevede che da cosa nasca cosa, dove ogni rifiuto diviene risorsa per successive attività, come avviene per esempio nella produzione del digestato da rifiuti biologici.

Resilienza è la parola chiave che descrive questo comportamento in natura e che la Rockfeller Foundation ha trasferito al sistema urbano9, 9 Resilienza urbana “is the capacity of individuals, communities, institutions, businesses, and systems within a city to survive, adapt, and grow no matter what kinds of chronic stresses and acute shocks they experience”, http://www.100resilientcities.org/.

1. Introduzione

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Figura 5. Vasche per la coltura di microalghe a KailuaKona, Hawaii, USA. L’azienda Cianotech coltiva queste microscopiche piante per lo sviluppo di numerosi prodotti, tra cui coloranti alimentari.

Le microalghe crescono utilizzando la fotosintesi e si calcola che nel complesso siano responsabili della metà della produzione di ossigeno del pianeta (fonte: http://www. dailyoverview.com/).

Figura 6. Il processo di riuso di ogni scarto previsto nel progetto RhOME for denCity, vincitore del Solar Decathlon 2014.

per individuare ed esaltare la capacità della città stessa nell’accettare il cambiamento e farne tesoro senza perdere le proprie peculiarità, con un programma denominato «100 Resilient Cities», in cui Roma e Milano sono state inserite con altre 98 città del mondo. Programma che aiuta le città a diventare più resilienti alle sfide fisiche, economiche e sociali che sono parte fondante della crescita del XXI secolo, applicando una stessa metodologia su luoghi e situazioni differenti per innescare processi di resilienza urbana che facciano fronte alle avversità che si presentano e le trasformino, eventualmente, anche in opportunità.

E molti anche i Governi che hanno varato stringenti politiche energetiche, in grado di ridurre le emissioni di gas serra, garantendo al contempo i livelli di comfort e avanzamento tecnologici già raggiunti. Tra questi spicca la Confederazione Elvetica, che ha sposato lo slogan «Verso una società a “2000 watt”», ideato dall’ETH di Zurigo alcuni anni or sono, come sintesi di un nuovo scenario teorizzato per l’economia svizzera, che ha l’obiettivo di ridurre di tre volte i consumi pro-capite del ricco paese. Tale scenario si è tramutato negli anni in un programma energetico, adottato prima sperimentalmente da alcuni cantoni e poi dall’intera confederazione, che contabilizza i consumi di energia mirando a mantenere inalterati i livelli di benessere raggiunti, ma eliminando gli sprechi.

Un mondo, infine, dove la ricerca scientifica ha sviluppato tecnologie che, ispirandosi al passato, trovano in chiave contemporanea le tecniche

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1. Introduzione

per realizzare edifici che nonostante consumi energetici minimi o quasi nulli riescono a garantire le elevate condizioni di comfort cui siamo oggi abituati. Edifici in grado di offrire una speranza alle future generazioni per un mondo più salubre e meno inquinante.

Di queste tecnologie in particolare parleremo nelle pagine di questo libro.

1.1. Costruire oggi Il Decreto legislativo n. 63 del 4 giugno 2013 “Disposizioni urgenti per l’attuazione di obblighi comunitari e per il recepimento della direttiva 2010/31/UE in materia di prestazione energetica nell’edilizia”, forzando anche l’Italia verso la riconversione del proprio patrimonio immobiliare in “Edifici a Energia Quasi Zero”, ha enfatizzato il tema dell’efficienza energetica, ponendo obiettivi ancora più ambiziosi rispetto a quanto previsto dalla precedente Direttiva 2002/91/CE. Il più recente scenario di riferimento indica la necessità che, entro il 2020, all’interno dell’Unione, debbano essere realizzati edifici il cui «fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze»10: i cosiddetti NZEB – Nearly Zero Energy Building.

Benché la definizione si presti a un’interpretazione ambigua, sia per quanto riguarda la quantificazione del fabbisogno da coprire con energia da fonti rinnovabili, sia per quanto riguarda la lunghezza del raggio da prendere in considerazione per dimensionare il territorio di riferimento in cui ricercare sistemi di produzione di energia da fonti rinnovabili, appare tuttavia evidente come essa costituisca in termini inequivocabili un passo sostanziale verso un profondo rinnovamento nel modo in cui progettare e costruire gli edifici.

Numerose sono le sperimentazioni condotte in questa direzione. Tra le tante realtà costruite, la competizione internazionale Solar Decathlon (cfr. capitolo 2) emerge per ricchezza di proposte e possibilità di compararne i risultati. Infatti, dal 2002 questa gara che coinvolge annualmente 20 team multidisciplinari provenienti da altrettante università del mondo, cui richiede la ricerca di soluzioni innovative sperimentali per l’abitare ad energia positiva, nelle 12 edizioni che si sono registrate ad oggi, ha permesso la realizzazione e il monitoraggio di circa 240 prototipi di case, che offrono un ventaglio di risposte concrete e testate per il contenimento dei consumi energetici, l’ottimizzazione delle prestazioni del sistema impiantistico e la produzione di energia da fonti rinnovabili. Si tratta di proposte a carattere altamente sperimentale, che dimostrano, superando il livello prestazionale delle direttive europee, che raggiungere quanto viene richiesto è possibile anche per l’edilizia corrente. Queste esperienze e molte altre condotte in questi anni, a livello europeo in particolare11, dimostrano un aumento decisivo della competenza progettuale nei con10 Direttiva 2010/13/UE, art. 2, comma 2.

11 Tra le tante esperienze europee, la realizzazione del quartiere BedZed, UK rappresenta una pietra miliare, non solo per essere stato il primo quartiere a grande scala realizzato a zero emissioni, ma anche per il processo che ha attuato, riuscendo a lasciare un segno nelle procedure organizzative e autorizzative inglesi, cfr. https://en.wikipedia.org/wiki/BedZED.

1. Introduzione

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fronti delle relazioni tra edificio e clima, che ha portato a maturazione una nuova generazione di professionisti del settore edilizio e impiantistico che hanno reso possibile la progettazione e la costruzione di edifici energeticamente efficienti durante la fase d’uso.

Ma qui occorre sollevare una questione. Lo scenario entro il quale viene collocato il tema dell’efficienza energetica focalizza l’attenzione ancora principalmente sull’energia che viene impiegata per il riscaldamento invernale. Si misura meno invece la quantità di energia che deve essere investita per il raffrescamento estivo e raramente a tali consumi si associano quelli legati all’uso di energia elettrica per elettrodomestici, macchinari, e beni d’uso.

In realtà proteggere un edificio dalle condizioni climatiche invernali è ben più semplice e meno energivoro che non difenderlo dalle condizioni estive. E purtroppo invece gran parte del pianeta, anche a causa dell’ormai accertato riscaldamento globale, si trova a fronteggiare torride estati.

La risposta più diffusa alle alte temperature esterne è l’aria condizionata12. Inventata nel 1904 costituisce purtroppo un vero e proprio danno per il microclima urbano: l’aria condizionata lavora, infatti, sul principio dello scambiatore di calore unito ad un gas refrigerante, per cui nel produrre fresco all’interno degli ambienti confinati, riversa caldo all’esterno, provocando un circolo vizioso verso il fenomeno denominato “isola di calore” urbana13. Questo significa che nel momento in cui un edificio della città si dota di aria condizionata ciò comporta la necessaria conseguenza che gli edifici limitrofi facciano lo stesso, per l’innalzamento di temperatura del microclima circostante provocata dal primo.

La produzione di un grado di freddo, inoltre, è fino a tre volte più richiedente in energia della produzione di un grado di caldo, e questo spiega i numerosi blackout nei diversi angoli del pianeta che si registrano proprio in estate, nei giorni più afosi.

Fare fronte a questa richiesta di energia rappresenta una sfida quasi impossibile, poiché l’efficienza energetica di questi sistemi viene inficiata dal progressivo conseguente ed inevitabile aumentare delle temperature esterne. Indicativo in tal senso il piano dei tetti verdi a Chicago, città che soffre di picchi di temperatura in entrambe le stagioni. La presenza del verde sulle coperture si è rivelata un espediente utile a ridurre il fenomeno isola di calore in estate. Infatti il verde non ha favorito solo il benessere interno degli edifici, aumentandone la capacità isolante, ma ha diminuito le 12 Il condizionatore è utilizzato per raffreddare e deumidificare l’aria estiva, facendola passare attraverso uno scambiatore in un ciclo frigorifero chiuso, dove cioè il gas refrigerante è soggetto a cambiamenti di fase liquido – vapore – liquido a spese di una certa quantità di energia. Lo scambio avviene con l’aria: quando il gas passa dalla fase liquida a quella di vapore, prende calore dall’aria nell’ambiente, raffrescandola, quando invece il gas refrigerante condensa, cioè passa da vapore a liquido, ha bisogno di cedere calore all’aria, che, quindi, si riscalda. Ecco perché l’unità condensante del condizionatore va posta all’esterno dell’ambiente da condizionare, proprio per non immettere nel locale il calore prodotto. Cfr. Maurizio Melis, Mr Kilowatt. Alla ricerca dell’energia perduta, IlSole24Ore, Milano, 2010.’

13 «L’isola di calore è il fenomeno che determina un microclima più caldo all›interno delle aree cittadine, rispetto alle circostanti zone periferiche e rurali. Il maggior accumulo di calore è determinato da una serie di concause, in interazione tra loro, tra le quali sono da annoverare la diffusa cementificazione, le superfici asfaltate che prevalgono nettamente rispetto alle aree verdi, le emissioni degli autoveicoli, degli impianti industriali e dei sistemi di riscaldamento e di aria condizionata a uso domestico». (Cfr. Wikipedia, voce “Isola di calore”).

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1. Introduzione

Figura 7. Il nuovo skyline di Milano. (“Milano vista Futuro” di Obliot – flickr.com. Con licenza CC-BY-NC-2.0 tramite Wikipedia – https://it.wikipedia.org/wiki/ File:Milano_vista_Futuro.jpg#/ media/File:Milano_vista_Futuro. jpg).

temperature esterne circostanti grazie all’evapotraspirazione delle piante, fatto risultato molto proficuo per la diminuzione dei consumi energetici per il raffrescamento estivo, poiché sulle coperture, zone che possono raggiungere anche temperature di 70-80°C in estate, si trovano le unità esterne dei condizionatori d’aria, che hanno così potuto lavorare con una temperatura di esercizio inferiore a quella precedente al rinverdimento.

Resta tuttavia chiaro che non è questa la strada per affrontare il problema.

I nuovi edifici che hanno modificato lo skyline di Milano lasciano presagire un quadro energetico preoccupante, poiché distese di vetro e acciaio non offrono possibilità di ottenere un comfort interno in maniera passiva, in nessuna stagione, e i sistemi di climatizzazione restano l’unica possibile soluzione.

Il percorso da intraprendere, invece, dovrebbe partire da uno studio serio delle soluzioni utilizzate nel passato, reinterpretarle in chiave contemporanea ridando valore al genius loci, per concepire, costruire e gestire le costruzioni con un passo locale. Atteggiamento che porterebbe quindi anche a una corretta valutazione dell’effettivo livello di efficienza energetica delle costruzioni, che non può prescindere dalla considerazione del loro intero ciclo di vita14, dal reperimento dei materiali fino alla sua demolizione, tenendo in conto l’energia consumata nell’estrazione delle materie prime, per la trasformazione e produzione di materiali e componenti costruttivi, per il trasporto, per il cantiere, per l’uso dell’edificio e per la sua successiva manutenzione fino alla dismissione o riconversione finale.

Queste ultime argomentazioni provano che non è sufficiente mettere a punto tecniche costruttive e impiantistiche efficienti nel contenimento dei consumi energetici in esercizio, con particolare attenzione a quelli invernali, e nella produzione di energia da fonti rinnovabili, come invece richiede la normativa, poiché risulta necessario anche agire in maniera eco-efficiente, sostenibile e attenta alle ricadute ambientali delle scelte operate15.

1.2. Edilizia residenziale e Social Housing Il programma “Europa 2020” rappresenta un’enorme sfida per tutti i paesi membri, che, in un periodo di crescente scarsità delle risorse, d’incremento del fabbisogno di energia nonché di cambiamenti climatici de14 Questo problema viene posto nella direttiva 2010/31/UE recepita in Italia con il Decreto legislativo n. 63 del 4 giugno 2013, laddove si afferma che i requisiti minimi di prestazione energetica degli edifici e degli elementi edilizi «dovrebbero essere fissati in modo da conseguire un equilibrio ottimale in funzione dei costi tra gli investimenti necessari e i risparmi energetici realizzati nel ciclo di vita di un edificio».

15 Cfr. A. Campioli, “NZEB e life cycle thinking”, Costruire in Laterizio, n. 159, ottobre 2014.

1. Introduzione

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Figura 8. Ripartizione delle emissioni di gas serra dirette e indirette (attraverso la produzione di elettricità) per ciascun settore economico.

L’industria, ovvero la produzione dei beni di consumo che costituiscono la base dell’odierna economia globale, è responsabile della maggior parte delle emissioni (32% sul totale, tra dirette e indirette), ma gli edifici sono i maggiori responsabili delle emissioni indirette, ovvero di quelle emissioni più strettamente legate al loro ciclo di vita. (Fonte: http:// mitigation2014.org/, IPCC, Rapporto sulla Mitigazione dei Cambiamenti Climatici, aprile 2014).

vono necessariamente riuscire a transitare verso un sistema energetico affidabile, sostenibile e competitivo.

Entro il 2020 l’UE intende, infatti, ridurre le emissioni di gas a effetto serra del 20% rispetto ai livelli del 1990, con un’ulteriore riduzione di emissioni dell’80-95% entro il 2050. Entro il 2020 le energie rinnovabili dovrebbero inoltre coprire il 20% del consumo finale di energia, congiuntamente all’obiettivo del 20% dell’efficienza energetica, il tutto per ridurre al 20% l’immissione in atmosfera di gas serra. In quest’ottica, come detto, entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere a “quasi zero energia”.

«Gli edifici sono responsabili del 40% del consumo globale di energia nell’Unione. Il settore è in espansione, e ciò è destinato ad aumentarne il consumo energetico. Pertanto, la riduzione del consumo energetico e l’utilizzo di energia da fonti rinnovabili nel settore dell’edilizia costituiscono misure importanti necessarie per ridurre la dipendenza energetica dell’Unione e le emissioni di gas a effetto serra»16. E nell’edilizia a raggiungere i più alti consumi è proprio il residenziale.

Ecco perché il programma Europa 2020 si riferisce in particolare alle costruzioni e chiede ai professionisti del settore un occhio di riguardo alle nuove politiche di efficienza energetica e sostenibilità.

Il compito dell’Italia però è anche un altro: efficientare il patrimonio immobiliare esistente per poterne ridurre considerevolmente il consumo.

E di nuovo sono le abitazioni, circa 11 milioni in edifici con oltre 60 anni17 nel 2020, che necessitano urgentemente di riqualificazione. Il nostro Paese ha il secondo patrimonio immobiliare più vecchio al mondo, 16 Direttiva 2010/31/UE, punto 3) delle premesse.

17 60 anni è il periodo convenzionale di aspettativa di vita prestazionale dei fabbricati.

14

1. Introduzione

2011

2012

industria

30,13 Mtep

29,31 Mtep

trasporti

41,82 Mtep

39,45 Mtep

residenziale

31,32 Mtep

31,33 Mtep

servizi

15,75 Mtep

15,93 Mtep

agricoltura

2,70 Mtep

2,63 Mtep

bunkeraggi

0,15 Mtep

0,16 Mtep

Tabella 1. Consumo di energia ripartito per settori in Italia (Fonte EUROSTAT 2014).

inadeguato ad affrontare il futuro sotto molti punti di vista: energetico, estetico, funzionale, ambientale e della sicurezza sismica e d’uso18.

A questo si aggiunge il quadro precedentemente delineato di un aumento della domanda abitativa, soprattutto da parte di fasce di popolazione immigrate, che non hanno a disposizione alcun mezzo di sostentamento, e che richiede una grande rapidità nella risposta e immediata soluzione.

Interventi che porranno il problema dei materiali costruttivi necessari, probabilmente il più possibile locali, con poca energia grigia inglobata e in grado di favorire condizioni di comfort interne semplicemente grazie alle loro caratteristiche, anche senza il supporto degli impianti. Risposte economiche, reversibili, upgradabili, sicure, rapide, sostenibili che solo apparentemente attengono a costruzioni temporanee, e che dovranno divenire invece sempre più diffuse per essere in grado di supplire alle possibili ingenti masse di persone che si riverseranno sulle grandi città europee.

Risposte cui ancora non fa diretto riferimento il nostro quadro legislativo, volto però intanto a finanziare interventi di social housing, edifici di buona qualità a costo contenuto, da destinare principalmente alla locazione a prezzi calmierati, indirizzati alla cosiddetta fascia “grigia”, cioè gli utenti con capacità economiche non sufficienti ad accedere al libero mercato e allo stesso tempo fuori dai requisiti di reddito necessari per accedere all’edilizia popolare. Se negli ultimi anni, per l’effetto della crisi, i costi di costruzione sono diminuiti, allo stesso tempo la stagnazione del credito ha ridotto la disponibilità finanziaria e la capacità di spesa di una fascia della popolazione. Per massimizzare le possibilità di successo degli interventi edilizi finanziati è pertanto necessario rendere più efficienti i processi di progettazione e costruzione e individuare le possibili economie, in modo da ridurre ai minimi fisiologici i costi che caratterizzano ogni operazione di sviluppo immobiliare in questo settore.

Tutto ciò rientra negli obiettivi del Piano nazionale di edilizia abitativa che richiede «l’incremento del patrimonio immobiliare ad uso abitativo attraverso l’offerta di abitazioni di edilizia residenziale, da realizzare nel 18 La Strategia energetica nazionale pubblicata nel 2012, al fine di superare le barriere all’adozione di soluzioni di efficientamento e raggiungere gli obiettivi di risparmio europei, prevede detrazioni fiscali sugli interventi di efficientamento energetico, in particolare nel settore delle ristrutturazioni civili. La misura è prorogata fino a tutto il 2015 (e fino a giugno 2016 per gli interventi sulle parti comuni degli edifici) ma è prevista una rimodulazione, in un’ottica di razionalizzazione della spesa, al fine di rendere l’incentivo strutturale.

Secondo Enea (PAEE 2014) nel 2012 gli interventi di riqualificazione energetica sono stati circa 265.000 con un investimento complessivo di 2,8 miliardi di euro, di cui 1,58 portati in detrazione.

1. Introduzione

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rispetto dei criteri di efficienza energetica e di riduzione delle emissioni inquinanti, con il coinvolgimento di capitali pubblici e privati, destinate prioritariamente a prima casa»19 e si rivolge principalmente a: • nuclei familiari a basso reddito, anche monoparentali o monoreddito; • giovani coppie a basso reddito; • anziani in condizioni sociali o economiche svantaggiate; • studenti fuori sede; • immigrati regolari a basso reddito, residenti da almeno dieci anni nel territorio nazionale ovvero da almeno cinque anni nella medesima regione.

Un piano di edilizia abitativa che ha a oggetto non solo la costruzione di nuove abitazioni, ma anche la realizzazione di misure di recupero del patrimonio abitativo esistente ed è articolato sulla base di criteri oggettivi che tengano conto dell’effettivo bisogno abitativo presente nelle diverse realtà territoriali.

“Progetto 10.000”20 è una delle iniziative che tenta di fornire risposta a quanto richiesto dal legislatore, tentando di definire un modello progettuale e costruttivo in grado di ridurre, anche attraverso un processo di ottimizzazione, tempi e costi necessari per la realizzazione degli interventi di social housing. L’iniziativa prende il nome dal numero di appartamenti che potrebbero essere realizzati sul territorio nazionale dalle Società di Gestione del Risparmio impegnate nel social housing. Per individuare schemi, modelli progettuali e sistemi costruttivi innovativi, che possano essere, a propria discrezione, utilizzati da ciascuna delle SGR che gestisce fondi d’investimento immobiliare, in modo da consentire un razionale e ottimale impiego delle risorse economiche disponibili, è stato lanciato un bando aperto a imprese di costruzione e progettisti che hanno sottoposto soluzioni innovative per razionalizzare il processo costruttivo.

I progetti che verranno presentati nei capitoli che seguono fanno riferimento ad attività progettuali sperimentali volte a rispondere anche a queste sollecitazioni, con un occhio sempre attento all’impronta ecologica delle intere costruzioni, dei loro componenti e materiali, del ciclo di vista complessivo dell’edificio, in un’ottica di massima sostenibilità dell’intero processo, economica, sociale ed ambientale.

19 Articolo 11 del Decreto legge 112/2008, convertito nella legge 133/2008, più generalmente definito Piano per l’Housing Sociale.

20 Lanciata nel 2014 da Polaris Real Estate SGR Spa (oggi Investimenti SGR), fondazione Housing Sociale, in collaborazione con tutte le Società di Gestione del Risparmio (SGR) e la regia di CDP Investimenti SGR.

Indice

1. Introduzione 1.1. Costruire oggi 1.2. Edilizia residenziale e Social Housing

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2. Sperimentare oggi per costruire meglio domani 2.1. Solar Decathlon: occasioni di sperimentazione senza paragoni 2.1.1. La gara e le sue dieci prove 2.2. Solar Decathlon 2012 2.2.1. Il progetto MED in Italy 2.3. Versailles 2014 2.3.1. Il progetto RhOME for denCity 2.4. Le ricadute 2.4.1. OpportunitĂ educative 2.4.2. Innovazione tecnologica, brevetti e spin off

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3. Sinergia come strategia 3.1. Il progetto e la complessitĂ 3.2. Lavoro di squadra 3.2.1. Massa e funzionamento passivo 3.2.2. La realizzazione del prototipo di gara 3.2.3. Un accenno ai sistemi di gestione e controllo del comfort 3.3. Sinergia edificio-impianto 3.3.1. Modellizzare per dimensionare gli impianti 3.4. Integrazione dei sistemi di produzione energetica 3.4.1. Una campana larga per il fotovoltaico 3.4.2. Captazione termica 3.5. Sistema costruttivo prefabbricato 3.5.1. realizzazione degli elementi bidimensionali 3.5.2. Un cuore tecnologico 3.5.3. La sequenza di montaggio

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4. Consapevolezza energetica 4.1. Cambiamenti climatici e abitare 4.1.1. L’effetto gamification 4.2. La certificazione energetica e la certificazione ambientale 4.2.1. La certificazione energetica come strumento di consapevolezza

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Riferimenti Bibliografia Filmografia Sitografia Team e crediti MED in Italy e RhOME for denCity

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I comportamenti diffusi del mondo occidentalizzato, acuendo il fenomeno del riscaldamento globale, stanno portando sempre più vaste zone del globo a doversi confrontare con la protezione dal caldo estivo.

Il testo mette a fuoco la problematica dell’efficienza energetica degli edifici nelle città con clima mediterraneo, attraverso il racconto di un’esperienza di progetto e realizzazione compiuta a cavallo tra ricerca scientifica, attività didattica, sperimentazione sul campo e indagine sui processi di produzione edilizia e prefabbricazione più avanzati oggi nel mondo.

L’occasione deriva dalla competizione Solar Decathlon che, con una dimensione internazionale che coinvolge attori provenienti da tutti i continenti, con approcci culturali e scientifici anche molto differenti, ha consentito agli autori di sperimentare soluzioni tecnologiche e strategie innovative di approccio al progetto, mettendole poi a confronto con un vasto panorama di soluzioni presentate nella competizione.

Il libro racconta come sono stati individuati i problemi, quali sono state le strategie messe in campo per risolverli, come le strategie si siano modificate nel corso della stesura del progetto in rapporto ai risultati della sperimentazione, quali soluzioni tecniche sono state messe in campo per attuare le strategie definite, quali di queste soluzioni si sono rivelate efficaci e perché, in modo da fornire al lettore un quadro chiaro del rapporto tra idee di progetto, soluzioni tecniche, invenzioni tecnologiche e risultati reali in termini di costruibilità ed efficienza dell’edificio, con un occhio all’impronta ambientale dell’edificio stesso e dei suoi materiali e componenti, per una sostenibilità completa dei cicli di produzione, assemblaggio e vita.

Gabriele Bellingeri Architetto, professore associato, titolare del corso di Tecnologia dell’Architettura e del Laboratorio di Costruzione dell’Architettura, presso il Dipartimento di Architettura dell’Università di RomaTre. Docente al Master Hausing e al Master in Progettazione Ambientale, membro del Collegio di Dottorato in Progetto Urbano Sostenibile.

Esperto dell’involucro dell’edificio e di tutti gli aspetti costruttivi legati al controllo ed all’ottimizzazione del comportamento energetico passivo e attivo delle costruzioni. Coordinatore, per gli aspetti relativi alle strategie energetiche e costruttive, del team Med in Italy, 3° assoluto al Solar Decathlon 2012 a Madrid, e del team Rhome 1° assoluto al Solar Decathlon 2014 a Parigi-Versailles.

Chiara Tonelli Architetto, professore associato in Tecnologia dell’architettura e delegato per «Startup e Imprese» del Rettore dell’Università degli Studi Roma Tre. Ideatrice e coordinatrice delle prime due partecipazioni italiane al Solar Decathlon, competizione per la progettazione e realizzazione di prototipi abitativi ad alta efficienza energetica.

Coordinatore tecnico operativo nella elaborazione e predisposizione del Piano Energetico Regionale del Lazio.

Componente del Comitato Scientifico del Progetto Nazionale 10.000 alloggi di Social Housing, del Comitato Cultura e Architettura della Fiera di Bolzano, Presidente dei Casaclima Awards dal 2013, membro della Giuria del Green Drop Award alla Mostra del Cinema di Venezia nel 2014. Visiting professor nell’AA 2014-15 presso la TUM-Technische Universität München, Germania.

ISBN 978-88-96386-52-1

euro 25,00