Sostenibilità e durabilità dell’involucro architettonico prof. ing. Piercarlo Romagnoni Università IUAV di Venezia Dipartimento Unico della Ricerca Dorsoduro, 2206 – 30123 Venezia
Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
SOSTENIBILITA’ Rapporto Brundtland Report of the World Commission on Environment and Development (1987) Sostenibilità significa "meeting the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs"
Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
Sostenibilità in edilizia Sviluppo di un sistema di progettazione controllato e strutturato attraverso l’integrazione di saperi diversi, in modo da fornire un prodotto in grado di soddisfare le esigenze dell’utente (qualità dell’ambiente interno) con un impegno minimo di risorse naturali sia in fase di costruzione che di esercizio e con un significativo contenimento degli impatti ambientali.
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SostenibilitĂ in edilizia Contenimento delle quantitĂ di energia, di materie prime , di acqua e di emissioni in ambiente in tutto il processo di costruzione Estrazione e produzione di materiali da costruzione Trasporto dal luogo di produzione a quello di uso Edificazione Uso e manutenzione Riciclo e dismissione Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
Impatto ambientale Energia:
uso di energia pulita efficienza energetica
Aria:
qualità (pulizia, salubrità,…)
Acqua:
accessibilità, qualità
Terra:
gestione e sviluppo delle risorse
Materiali:
estrazione, produzione e ciclo di vita
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Enfatizzando un approccio sistematico per ottenere una gestione della sostenibilitĂ ambientale, occorre focalizzare 6 importanti temi di indagine Protezione delle risorse rinnovabili Conservazione delle risorse non rinnovabili Impatti biologici e chimici a lungo termine Utilizzo del territorio e ambiente costruito Comportamento sociale ed economico Informazione e decison making
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Conservazione delle risorse non rinnovabili Il percorso verso la sostenibilità coinvolge la progettazione di prodotti dei sistemi e dell’organizzazione e l’implementazione di piccole gestioni in grado di proporre con efficacia tecnologie per evitare problemi di impatto ambientale. Prima conseguenza: comprensione dei budget globale dei materiali maggiormente usati dall’uomo e di come i cicli di vita possano essere modificati. Seconda conseguenza: gestione dei rifiuti e sviluppo di tecnologie chimiche “verdi”. Valutazione degli impatti di energia e dell’uso dei materiali nell’ambiente; identificare approcci a basso impatto per la gestione delle risorse rinnovabili. Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
Utilizzo del territorio e ambiente costruito Negli Stati Uniti, gli edifici richiedono il 65% del consumo di energia elettrica, il 36% del totale utilizzo energetico e rilasciano gas per il 30% delle emissioni globali. ! Progettazione verde (green buildings) ! Valutazione delle costruzioni sull’ecosistema
In Italia
Che tipo di potenzialitĂ esprime un protocollo ambientale? Definizione delle prestazioni di un edificio Rispondenza a requisiti energetici (consumi ed emissioni di CO2) ambientali (materiali e impatto ambientale) di progetto (progettazione integrata) Verifica delle prestazioni (monitoraggio)
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Eco buildings Rispondenza a requisiti energetici (consumi ed emissioni di CO2) ambientali (materiali e impatto ambientale) Protocollo ITACA (2004) Gli standard LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) sono parametri per l’edilizia sostenibile, sviluppati negli Stati Uniti e applicati in oltre 40 Paesi del mondo. In UK dal 2008 è obbligatorio per le nuove costruzioni in edilizia sociale di possedere un livello minimo di sostenibilità ambientale (Code for Sustainable Homes ) Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
Per un edificio ai fini della sostenibilità ambientale, la caratterizzazione dell’involucro è fondamentale Ambiente
qualità interna emissioni in ambiente
Energetica
produzione di energia (integrazione rinnovabili) caratterizzazione energetica dei componenti efficienza energetica nelle prestazioni
Ciclo di vita
utilizzo manutenzione dismissione
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Condizioni invernali ! dispersioni termiche ! trasmittanza termica L’involucro viene energeticamente caratterizzato dalla trasmittanza termica U (inverso della resistenza termica R) (UNI EN ISO 6946) Le giunzioni tra elementi sono caratterizzate dal coefficiente lineico " (ponte termico: UNI EN ISO 10211, UNI EN ISO 14683) Condizioni estive ! apporti di calore ! capacità termica
sfasamento temporale smorzamento
L’involucro viene caratterizzato dalla trasmittanza termica dinamica YIE (UNI EN ISO 13786)
Caratterizzazione energetica Controllo solare illuminazione (ottimizzazione) riscaldamento raffrescamento ventilazione Materiali Energia rinnovabile Co-generazione
Verifica operativa ! Monitoraggio dei risultati "
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Come si qualifica un edificio a basso consumo energetico? (www.europeanpassivehouses.org) Passive houses: richiesta energetica per il riscaldamento ! 15 kWh/(m2 anno) riscaldamento, acqua calda sanitaria ed usi elettrici ! 120 kWh/(m2 anno) Parete esterna Copertura Pavimento Porte e finestre Vetro
U U U U U
Coeff. lineico ponte termico lineare
" ! 0,01W/(m K)
Tenuta all’aria (EN 13829)
! ! ! ! !
0,15 W/(m2K) 0,15 W/(m2K) 0,15 W/(m2K) 0,8 W/(m2K) 0,8 W/(m2K)
n50 ! 0,6 h-1
Net Zero Energy Buildings (NZEB) IEA Task 40 Annex 52
Environmental Technology Center at Sonoma State University (2001) Plus-Energy Settlement Freiburg (2006)
Science House at the Science Museum of Minnesota (2003)
Raggiungere energia zero (o zero emissioni di CO2) significa usare in modo intensivo energia rinnovabile
alcune considerazioni… Il progetto progettare l’involucro progetto integrato progettare l’impianto
Un punto nodale: la qualità del prodotto finale in edilizia Prescrizioni legislative e normative !
complicazioni ?
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Ciclo di vita e materiali dell’involucro quali caratteristiche? ! durabilità ! manutenibilità … e ciò vale per tutti i componenti!!
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Per esempio… elementi o ricoprimenti in metallo
Come li vorremmo…
Come possono essere …
# progetto integrato # operatore specializzato (consapevole) La durabilità del materiale deve ottenere riscontro in un processo/ progetto definito e certificato La manutenibilità del prodotto installato deve essere programmata /progettata L’eco-sostenibilità si deve tradurre nelle conoscenza dei consumi energetici di lavorazioni e trasporto e nella valutazione delle emissioni in ambiente in riferimento alla vita del manufatto
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Check-list per il progettista (strutture e componenti metalliche) Stabilire la “vita nominale” (Norme Tecniche per le Costruzioni) richiesta alla struttura, dunque identificare la durabilità dei sistemi di protezione alla corrosione (UNI EN ISO 12944-1 vernici) (UNI EN ISO 14713 zincatura) Individuare e classificare la corrosività dell’ambiente nella zona in cui la struttura sarà ubicata (UNI EN ISO 12944-2 vernici) (UNI EN ISO 14713 zincatura) Identificare eventuali condizioni di corrosione particolari (UNI EN ISO 12944-2 vernici, valide anche per la zincatura) Progettare la struttura in modo di garantire adeguata accessibilità per i lavori di protezione dalla corrosione (UNI EN ISO 12944-3) (UNI EN ISO 14713 in caso di zincatura) Progettare e costruire sostenibile - Torino, 3 Febbraio 2011
Vita nominale della struttura (NTC / febbraio 2008) Vita Nominale
Descrizione
•
10 anni
•
> 50 anni Opere ordinarie, opere infrastrutturali di dimensioni normale
•
> 100 anni
Opere provvisorie. Opere in fase costruttiva
contenute di importanza (Classe 1)
Opere, ponti, opere infrastrutturali e/o di rilevata importanza (Classe 2)
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Corrosività dell’ambiente
Individuare e classificare la corrosività dell’ambiente nella zona in cui la struttura sarà ubicata ed eventuali condizioni particolari
UNI EN ISO 12944 Protezione dalla corrosione delle strutture in acciaio mediante VERNICIATURA
Durabilità La durabilità è il tempo previsto di durata dell’efficacia di una protezione anticorrosiva fino al primo importante intervento di manutenzione (Ri 3).
Ri3 – 1%
La durabilità è un’indicazione che aiuta nella stesura di un programma di manutenzione.
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Durabilità VERNICIATURA La norma UNI EN ISO 12944-1 definisce la durabilità secondo tre classi:
! ! !
bassa (L) media (M) alta (H)
da 2 a 5 anni da 5 a 15 anni più di 15 anni
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Progettazione adeguata
Smussare spigoli vivi
Ripassare i profili dei tagli eseguiti con laser o plasma
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FruibilitĂ della struttura
Vita nominale DurabilitĂ del trattamento protettivo
nr. interventi manutentivi
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60.000 kg di vernice ogni 7 anni Riverniciata giĂ 17 volte
Eco-sostenibilitĂ
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Eco-sostenibilitĂ
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• Secondo norme internazionali (UNI EN ISO 1471:2009) • Linee Guida EUR 24286 EN : 2010 • Bagno zinco in classe 1 secondo particolari tempi di immersione • Rintracciabilità dei materiali in linea con i requisiti EUROCODICI 3
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• Dichiarazione Ambientale di Prodotto EPD • Realizzato su sito registrato EMAS • Sistema Gestione Integrata Q-A-S
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www.sistematriplex.com
Considerazioni finali … Un punto nodale: la qualità del prodotto finale in edilizia
Prescrizioni legislative e normative
! non sono complicazioni !!!
E’ improprio parlare di progettazione “integrata” ?? equipe di esperti E’ importante sviluppare competenze nel settore Progetto come interazione e integrazione tra diversi soggetti e diverse competenze
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Grazie per l’attenzione…