AiCARR journal by Quine Business Publisher

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refrigerazione

ANNO 1 APRILE 2010

RICOSTRUIRE IL PASSATO strategie per la riqualificazione impiantistica

Analisi energetica territoriale Impianti negli edifici storici Riqualificare la Città di Roma ASHRAE: roadmap per l’efficienza BIMESTRALE – POSTE ITALIANE SPA – Posta target magazine - LO/CONV/020/2010.

CASE STUDY

Gli effetti del cambio dei serramenti Vantaggi della portata variabile Flessibilità nel controllo di umidità

Interventi per il condominio Riqualificazione nel terziario Gestione impianti nel recupero

IL PROGETTO

Nuovo cuore e nuova pelle per la Torre Garibaldi

EURO15

MONOGRAFIA periodica sul benessere sostenibile

"L’esperienza

è la miglior prova"

Sir Francis Bacon Filosofo britannico (1561-1626)

Barclays Svariati data centres in tutto il Regno Unito

Sieeb University Pechino - Cina

Ikea Rimini - Italia

Willis Building Londra - Regno Unito

Sanpaolo IMI Torino

Kings Place Londra - Regno Unito

Parlamento Europeo Strasburgo - Francia

Abbey (Santander) Bank Regno Unito

University of Exeter Exeter - Regno Unito

Unilever Headquarters Amburgo - Germania

Aspen Pharmaceutical Porth Elisabeth - Sud Africa

Glaxo Smith Kline Essex - Regno Unito

Siamo presenti a MCE 2010 23 - 27 Marzo 2010

Con oltre 300 progetti nel mondo, ciascuno caratterizzato da differenti condizioni di utilizzo e specifiche di sistema, i chiller con compressori centrifughi a levitazione magnetica Climaveneta TECS Vision 2.0 sono il punto di riferimento nell’applicazione di questa tecnologia alla climatizzazione. I vantaggi in termini di affidabilità e supporto tecnico di chi conosce meglio di chiunque altro queste soluzioni sono esaltati dalle impareggiabili performances della nuova gamma, che, con un ESEER 9,52 certificato Eurovent per le unità ad acqua, si confermano i più alti oggi sul mercato.

Climaveneta. I perché sono molti.

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Numeri e fatti che sono il più razionale fondamento della preferenza per TECS da parte dei più affermati consulenti in tutti i progetti più prestigiosi e complessi e della leadership Climaveneta in questo segmento.

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23-27 marzo 2010 Expocomfort Fieramilano, Nuovo Polo Rho-Pero Padiglione 15, Corsia G Stand 43, Corsia H Stand 38

www.sagicofim.com

“

“Aggiornamento e ripasso” era il titolo di un editoriale che scrissi nel lontano 2002, chiedendomi da neo direttore scientifico di una rivista cosa fosse meglio per il lettore. Si trattava in prima battuta di identificare ciò che potesse risultare interessante e utile. Si badi: non solo interessante, perché contenuti che genericamente piacciano o intrattengano il lettore, senza il requisito di una diffusione culturale, non sono accettabili da un’Associazione come AiCARR che della diffusione di cultura tecnica e scientifica fa una missione. È possibile pensare che un indice di gradimento di una pubblicazione sia dato da quanto venga fotocopiata. Frequentemente il lettore la riceve sul posto di lavoro e tutti quegli impegni che gli richiedono di completare una certa attività “per ieri” gli impediscono anche di leggere subito un articolo, anche se considerato interessante. Il ricorso alla fotocopia, eventualmente da portare a casa, è un ottimo indicatore di una tematica o di un taglio accattivanti,anche se poi la lettura vera e propria potrà essere deludente. Che cosa sarò sicuramente portato a non fotocopiare? Presumo: articoli su argomenti estremamente specialistici, sviluppati magari con una modellistica molto sofisticata, la cui presentazione occupa quasi tutto lo spazio dell’articolo, in cui le modalità di studio sono più importanti delle conclusioni. Articoli poveri di illustrazioni o infarciti di diagrammi parametrici che il computer può sfornare facilmente a centinaia, ma con un mediocre contenuto di informazione. Uno scienziato ha spiegato in un libretto la teoria della relatività con le quattro operazioni dell’aritmetica: non deve essere quindi impossibile arrivare a quel risultato! È evidente che il minore sforzo del lettore implicherà spesso un maggiore sforzo da parte dell’autore, per sintetizzare, selezionare ciò che è veramente rilevante da ciò che appare tale solo allo studioso che vi si è dedicato. La mole di conoscenze scientifico-tecnico-normative, che costituisce il bagaglio di chi lavora nel nostro settore, si è talmente ampliata che ogni rivisitazione anche per sommi capi di una tematica, si tratti di un componente di impianto, di un concetto fisico, di una normativa, risultano sempre ben accetti. E questa rivisitazione è il momento opportuno per fornire importanti aggiornamenti sugli sviluppi intervenuti. In questo contesto mi sembra di grandissimo interesse la realizzazione di questo periodico, AiCARR journal, con numeri monografici in cui approfondire, nella logica dell’aggiornamento con ripasso, le problematiche e le tecnologie che riguardano il nostro settore. Si comincia con una delle tematiche centrali di questo triennio di presidenza AiCARR: la riqualificazione degli edifici e degli impianti esistenti. Si passerà poi nelle uscite successive a trattare di fonti rinnovabili, sempre con riferimento agli impieghi negli edifici, di riduzione di fabbisogni, di edifici a basso consumo energetico. I punti di vista coinvolgeranno tutti i soggetti interessati, dall’architetto all’ingegnere progettista, senza dimenticare l’installatore e il manutentore, il cui aggiornamento è fondamentale per quel benessere sostenibile, per il quale AICARR sta prodigando i suoi sforzi maggiori. Renato M. Lazzarin, Presidente AiCARR

Editoriale 2

Novità prodotti 4

Ricerca 10

Normativa 78 A proposito di ricerca

“

Gli edifici italiani presentano il consumo specifico più basso, in termini di kWh/m² di energia primaria, tra tutti i paesi sviluppati, eccetto il Giappone. Eppure, i nostri edifici sono i più energivori, se facciamo riferimento anche alle condizioni climatiche (FINCO-ENEA, 2004 e Busato et al., 2008). L’involucro edilizio è troppo disperdente e gli impianti sono poco efficienti. Procedendo nella lettura del fascicolo #1 di AiCARR journal vedremo come non solo nell’involucro, ma anche negli impianti, sia presente un enorme potenziale per il risparmio energetico.” Interviste Livio de Santoli

Retrofit energetico, la sfida per un futuro sostenibile

Efficienza energetica negli edifici storici

a cura di Silvia Martellosio

di Shahrokh Farzam e Giuliano Todesco

a cura di Marco Zani

Non solo efficienza energetica ma anche qualità dell’ambiente

di Maija Virta

Direttore responsabile ed editoriale Marco Zani Direttore scientifico Renato Lazzarin

Riqualificazione dell’edilizia residenziale di una città. Il caso Roma

Comitato scientifico Agostino Albertazzi, Stefano P. Corgnati, Sergio Croce, Francesca Romana d’Ambrosio, Renato Lazzarin, Anna Magrini, Fabio Minchio, Marco Noro, Mara Portoso, Marco Zani

di Gian Vincenzo Fracastoro e Matteo Serraino

di Livio de Santoli, Francesco Mancini, Marco Cecconi

Art Director Marco Nigris

Progetti

Controllo del comfort termoigrometrico e dell’IAQ in casa. Gli effetti del cambio dei serramenti

di Sante Mezzacane, Xavier Bolulanger, Valentina Raisa, Alessia Frabetti, Denise Araujo Azevedo, Carlo Giaconia

Case study

Riqualificazione impiantistica per uffici e showroom

Recupero di efficienza e funzionalità in condominio

Flessibilità nel controllo di ventilazione e umidità

di Filippo Busato e Renato Lazzarin

di Carlo Andrea Colombo e Aldo Di Silvesto

di Luigi Schibuola e Chiara Tambani

Periodico bimestrale

E-SDOB, per una migliore conoscenza dei grandi parchi edilizi

Cultura tecnica

Roadmap per l’aumento di efficienza

di Giorgio Beccali

Diagnosi energetica territoriale

Gordon V.R. Holness

La rete della ricerca

Interventi di riqualificazione, un’analisi comparata

di Francesco Mancini, Gianfranco Caruso, Alessandro Ceci

Redazione Alessandro Giraudi, Silvia Martellosio, Cristina Zuccarini - redazione@aicarrjournal.org Grafica e Impaginazione Fuori Orario - MN Hanno collaborato a questo numero Denise Araujo Azevedo, Giorgio Beccali, Xavier Bolulanger, Elena Borean, Marco Bottega, Filippo Busato, Roberto Bussolini, Gianfranco Caruso, Marco Cecconi, Alessandro Ceci, Carlo Andrea Colombo, Guido Davoglio, Livio de Santoli, Aldo Di Silvestro, Shahrokh Farzam, Alessia Frabetti, Gian Vincenzo Fracastoro, Massimo Ghisleni, Carlo Giaconia, Renato Lazzarin, Francesco Mancini, Sante Mazzacane, Luca A. Piterà, Valentina Raisa, Massimo Ronchi, Luigi Schibuola, Matteo Serraino, Chiara Tambani, GiulianoTodesco, MicheleVio, MaijaVirta Pubblicità Quine Srl 20123 Milano – Via Spadari, 3 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 Traffico, Abbonamenti, Diffusione Rosaria Maiocchi Editore: Quine srl www.quine.it

Nuovo cuore e nuova pelle per la Torre [in classe] B di Guido Davoglio, Massimo Ronchi, Roberto Bussolini

Presidente Andrea Notarbartolo Amministratore Delegato Marco Zani Direzione, Redazione e Amministrazione 20123 Milano – Via Spadari, 3 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 72016740 e-mail:redazione@aicarrjournal.org Servizio abbonamenti Quine srl, 20123 Milano – Via Spadari, 3 – Italy Tel. +39 02 864105 – Fax +39 02 70057190 e-mail: abbonamenti@quine.it Gli abbonamenti decorrono dal primo fascicolo raggiungibile. Stampa AGF Italia - Peschiera Borromeo (MI) Posta target magazine - LO/CONV/020/2010. Iscrizione al Registro degli Operatori di Comunicazione n. 12191

Responsabilità

Tutto il materiale pubblicato dalla rivista (articoli e loro traduzioni, nonché immagini e il ustrazioni) non può essere riprodotto da terzi senza espressa autorizzazione dell’Editore. Manoscritti, testi, foto e altri materiali inviati alla redazione, anche se non pubblicati, non verranno restituiti. Tutti i marchi sono registrati.

Esperienze delle aziende

GAHP in centrale termica per modulare la vecchia caldaia

di Massimo Ghisleni

Inchiesta privata

Revamping dei sistemi ad aria di Elena Borean e Marco Bottega

Dal seguire le norme al perseguire il benessere di Michele Vio

Tag: > Attualità > Analisi degli interventi > Portata variabile > IAQ > Sistema edificio-impianti > Flessibilità nell’UR > Ricerca > Centrale termica

INFORMATIVA AI SENSI DEL D.LEGS.196/2003. Si rende noto che i dati in nostro possesso liberamente ottenuti per poter effettuare i servizi relativi a spedizioni, abbonamenti e similari, sono utilizzati secondo quanto previsto dal D.Legs.196/2003. Titolare del trattamento è Quine srl, via Spadari 3, 20122 Milano (info@ quine.it). Si comunica inoltre che i dati personali sono contenuti presso la nostra sede in apposita banca dati di cui è responsabile Quine srl e cui è possibile rivolgersi per l’eventuale esercizio dei diritti previsti dal D.Legs 196/2003.

Aderente

In fase di certificazione secondo il regolamento CSST. Tiratura del presente numero: 15.000 copie

Novità Prodotti

Novità

Raffreddatore adiabatico Mita presenta il nuovo raffreddatore adiabatico, indicato per applicazioni a basso impatto ambientale negli impianti di refrigerazione e condizionamento. Studiato e realizzato per contenere il consumo d’acqua, ridurre al minimo quello di energia elettrica ed eliminare l’immissione di aerosol in atmosfera, il raffreddatore offre, grazie allo speciale pacco umidificatore, alta efficienza di saturazione. Questo permette di utilizzare un’unica batteria alettata ad elevato numero di ranghi, raggiungendo le medesime prestazioni dei tradizionali sistemi con doppia batteria a due soli ranghi. L’umidificazione dell’aria, che normalmente si ottiene tramite bagnatura continua del pacco umidificatore, realizzato in PVC floccato, o nebulizzazione di acqua nel flusso d’aria, nel raffreddatore è invece ottenuta mediante brevi cicli di bagnatura del pacco umidificatore, con intervalli di parecchi minuti l’uno dall’altro: l’acqua necessaria viene rilasciata in modo costante ed uniforme, sino al ciclo di bagnatura successivo. In condizioni medie, sono sufficienti da 4 ai 6 cicli/ora di bagnatura della durata di pochi secondi ciascuno. Le principali caratteristiche costruttive del prodotto, realizzato in vetroresina, PVC e acciaio zincato a caldo, sono: il pacco umidificatore, che grazie alla sua configurazione a larghi passaggi, permette di sovrapporre più strati senza provocare eccessive perdite di carico sull’aria, consentendo un sensibile aumento dell’efficienza; l’allineamento del pacco umidificatore, batteria alettata e ventilatori e il ridotto consumo d’acqua garantito da un costante ricambio e dallo svuotamento giornaliero della vaschetta di raccolta che impedisce qualsiasi possibilità di crescite batteriologiche.

Ventilatori per autorimesse La necessità di ventilare le autorimesse chiuse o sotterranee risponde a due esigenze fondamentali: rimuovere gli inquinanti prodotti dagli autoveicoli e mantenere sotto controllo i fumi e i gas caldi che si sprigionano durante un incendio. In quest’ottica, Fläkt Woods ha sviluppato un sistema di ventilazione senza canalizzazioni basato sull’utilizzo di ventilatori a getto Jet Thrust installati sul soffitto delle autorimesse. Il sistema di ventilazione comprende: ventilatori Aerofoil JM di estrazione e di immissione, ventilatori a getto, sensori di rilevazione degli inquinanti, analisi fluidodinamica CFD (Computational Fluid Dynamics), sistema di controllo. Tutto questo permette di progettare il sistema di ventilazione secondo i requisiti specifici dell’autorimessa e assicura il suo corretto funzionamento. La funzione dei ventilatori a getto è di creare un flusso d’aria a livello sia del terreno sia del soffitto, mentre i ventilatori di immissione e di estrazione immettono aria fresca ed estraggono aria viziata dall’autorimessa. Oggi la serie di ventilatori Jet Thrust si è arricchita di nuovi modelli: i ventilatori totalmente reversibili a profilo cilindrico “Slim-Line” e “Slim-Line Max Thrust”, migliorati sia dal punto di vista estetico sia delle prestazioni, e il modello “Compact Profile”, ideale per l’utilizzo in autorimesse con altezze e lunghezze ridotte. Sempre per parcheggi con ridotte dimensioni in altezza, ma con lunghezze maggiori, sono disponibili anche i ventilatori a profilo ottagonale “Low-Profile Max Thrust” e i modelli a induzione “Induction”. La gamma è completata dal ventilatore EV, adatto per tunnel di accesso e in sistemi operanti solo in ventilazione di emergenza.

Induction

Slim-Line

Sistema radiante in catongesso e Eps Plasterboard System by Emmeti, sistema radiante che utilizza pannelli in cartongesso preaccoppiati con isolante in Eps, può configurarsi come soluzione alternativa al riscaldamento e raffrescamento a pavimento. L’inserimento nascosto dell’impianto su parete e soffitto non crea impatti estetici ed associa risparmio energetico al miglioramento del comfort. Ogni pannello è composto da uno o due circuiti a serpentina in tubo PE – Xc DN 8x1 a speciale barriera ossigeno rispondente alla norma DIN 4726. I tubi vengono assemblati all’interno di una lastra in cartongesso, successivamente accoppiata ad un pannello isolante in polistirene espanso da 30 mm di spessore. I raccordi di connessione abbinati ad ogni pannello – che prevede per la distribuzione l’utilizzo dello specifico tubo multistrato Gerpex 20x2 – sono ad innesto rapido e dotati di doppio O-ring di tenuta idraulica e di adattatore guida-tubo, che non necessita dell’inserimento di bussole di rinforzo. L’anello fermatubo in acciaio inox, incastrato alla parete esterna dei tubi grazie alla coroncina a dentini, è collocato nella parte posteriore agli O-ring, per assicurare una solida tenuta meccanica ed escludere ogni possibile danneggiamento alla superficie delle tubazioni stesse. Ideato come “sistema a secco”, per l’installazione a parete o a soffitto, il sistema e i suoi componenti sono stati progettati e costruiti in ottemperanza alle norme europee e a controlli di qualità certificati da enti indipendenti che ne attestano prestazioni e sicurezza.

tà Prodotti Contabilizzare i consumi termosanitari FIV presenta Meter Group, modulo per la contabilizzazione dei consumi termosanitari che consente un autonomo monitoraggio degli impianti termici connessi alle singole unità abitative, gestite da sistemi idronici centralizzati di climatizzazione estiva ed invernale. Composto da una cassetta in metallo zincato verniciato assemblata con la predisposizione per il collegamento sul lato sinistro alle tubazioni principali dell’impianto centralizzato, il prodotto dispone di un filtro raccogli impurità DN20. Inoltre è dotato di una valvola motorizzata DN20 a quattro vie con passaggio di by pass, di una valvola di ritegno DN25 e di una valvola a sfera DN20 con bocchettone e da una valvola di by pass differenziale. Quest’ultima, in particolare, realizza le perdite di carico in condizioni di valvola a quattro vie aperta, così da assicurare la stabilità delle condizioni di funzionamento dell’impianto centralizzato. Oltre ai contatori volumetrici lancia-impulsi, rispettivamente per acqua calda e acqua fredda, il modulo è fornito anche di misuratore di energia termica con uscita M – Bus con cui è possibile eseguire automaticamente il calcolo dei consumi individuali oppure centralizzare i dati in un’unità centrale.

Riscaldamento a battiscopa radiante Pensato e prodotto da Stahlherz, Aurora è il sistema di riscaldamento capace di portare calore, grazie ad un battiscopa radiante posizionato su tutte le pareti esterne del locale, nei punti più freddi presenti negli ambienti. Il sistema, che garantisce risparmio energetico e minor penetrazione di umidità su pareti e arredi, crea una barriera termica tra interno e esterno, rendendo il muro stesso fonte di irraggiamento di calore. La trasmissione del calore avviene mediante il passaggio di acqua riscaldata in tubi di rame connessi ad una batteria alettata. Nel caso di appartamenti o ambienti di notevoli dimensioni, si procede con il classico impianto di distribuzione a zone mediante collettori. Nella fattispecie l’acqua calda immessa nel battiscopa viene riscaldata da caldaie a gas, gasolio o combustibile solido. Negli ambienti di più piccole metrature, invece, è possibile utilizzare il riscaldatore elettrico Fast Warm, alimentato a 230 Volt, realizzato per essere applicato al battiscopa radiante di ogni singola stanza.

Scarico insonorizzato Nicoll presenta Friaphon, soluzione per lo scarico insonorizzato delle acque che assicura livelli di rumorosità al di sotto dei 35 db, previsti dalla legge italiana, con un range che va dai 6 ai 19 decibel a seconda del flusso d’acqua. Tali performance sono possibili grazie all’abbattimento del rumore indiretto, cioè quello che si trasmette attraverso le pareti, e alla riduzione del rumore diretto dovuto al cosiddetto “scrosciare dell’acqua” all’interno dei tubi. Le tubazioni e la raccorderia sono in PVC arricchito da minerali, il che garantisce alla mescola caratteristiche di fonoassorbenza. Ogni pezzo è dotato inoltre di guarnizioni a triplo labbro premontate in fabbrica. Sono disponibili infine collari tagliafuoco che, unitamente alla particolare composizione in PVC, rendono il sistema del tutto non infiammabile. Utilizzabile per lo scarico di acque domestiche e meteoriche sia nelle abitazioni civili che negli edifici pubblici, passando per impianti industriali, mense e ospedali, il sistema presenta un’ampia gamma di diametri (dal DN50 al DN150) e versatilità d’installazione

Resistenza nel minimo spessore Il sistema Euromax di Eurotherm permette di realizzare un impianto di riscaldamento e raffrescamento radiante a pavimentoanche quando si hanno a disposizione spessori ridotti. Il pannello è costituito da una gabbia in acciaio al cui interno è alloggiata la tubazione, per un ingombro totale di soli 15 mm (euromax 10) o 25 mm (euromax 20). Il ridotto spessore comporta una rapida messa in regime dell’impianto, con funzionamento a bassissime temperature, a tutto vantaggio dei costi di gestione. La gabbia assicura un ottimo supporto al pavimento/solaio, aumentandone le prestazioni in termini di resistenza ai carichi. Occorre quindi meno materiale cementizio per il massetto autolivellante di copertura del sistema, con tempi più rapidi di asciugatura del massetto. Il sistema Euromax è indicato per le ristrutturazioni, in particolare nel caso di vecchi solai in legno, che non possono essere gravati da pesi importanti. Il sistema, inoltre, va a migliorare il comportamento a flessione del solaio in legno, garantendo un fattore di sicurezza tre volte superiore.

Intervista: Gordon V.R.Holness, Presidente Ashrae

Retrofit energetico, la sfida per un futuro sostenibile M

Negli USA oltre l’86% degli investimenti nel settore edile sono destinati agli edifici esistenti. Nel corso dei prossimi trent’anni più di 14 miliardi di m2 di edifici commerciali dovranno essere rinnovati. Ridurre significativamente il loro consumo energetico, secondo il nuovo Presidente di Ashrae è la nostra più grande opportunità per un futuro sostenibile

Holness, lei ha voluto caratterizzare il suo mandato alla presidTenza Ashrae con il tema “Sostenere il futuro ricostruendo il passato”. La sostenibilità non è certamente un problema nuovo. Mi piace la maniera in cui fu definita nel 1987 dalla commissione Brundtland e dalle Nazioni Unite: “Sviluppo che soddisfa i bisogni del presente senza compromettere la possibilità delle future generazioni di soddisfare i propri”. La nostra industria può svolgere un ruolo fondamentale in termini di risparmio energetico e riduzione delle emissioni di anidride

di Silvia Martellosio

carbonica. Dobbiamo ricordare che il 75-80% degli edifici che esisteranno nel 2030, esiste anche oggi. Perciò, credo fortemente che rinnovare il patrimonio edilizio esistente sia la nostra grande opportunità per un futuro sostenibile. Qual’è l’impatto energetico ed economico che ci possiamo attendere? Nel momento in cui accettiamo questa sfida dobbiamo ricordare che solo il 2% dei progetti di costruzione sono nuovi, mentre oltre l’86% dei dollari spesi nel settore edile vengono impiegati negli edifici esistenti e oltre 14 miliardi di m² di edifici commerciali dovranno essere rinnovati nel corso dei prossimi trent’anni. Possiamo dunque avere un impatto concreto in termini di energia e futuro ambientale solo se la nostra tecnologia e i nostri programmi di studio si focalizzeranno su questo obiettivo: rinnovare il patrimonio esistente. Bisogna sviluppare un programma integrato, adatto e rivolto specificatamente a promuovere l’efficienza energetica in questi edifici.

Gordon V.R.Holness Presidente Ashrae Nato e cresciuto in Inghilterra, Gordon V.R.Holness, ha operato come consulente di ingegneria per molti anni prima in Inghilterra e in Canada. Trasferitori a Detroit è divenuto capo ingegnere meccanico, vicepresidente, tesoriere e infine presidente della Albert Kahn Associati Inc., organizzazione di architetti e ingegneri. Iscritto all’albo degli ingegneri meccanici, con la licenza ad operare il 42 stati e 4 province canadesi, Holness è altresì abilitato come ingegnere in Gran Bretagna. Ex-presidente di molti Comitati e Consigli, ultimamente ha partecipato alla Giunta dei Direttori come presidente eletto, vicepresidente e direttore aggiunto. Holness è membro del Comitato di indirizzo alla guida al progetto energetico avanzato e del Comitato per la ristrutturazione degli edifici direzionali. Nel 2009 è divenuto presidente Ashrae, associazione che riunisce 50.000 progettisti del Nord America.

Ritiene che questo approccio sia valido anche in Europa? Negli USA abbiamo sviluppato una “cultura dello spreco”, una mentalità usa e getta che non può più essere sostenuta. Ci sono grandi divergenze globali nell’economia, nella cultura e nel clima e possiamo imparare molto da altri paesi. Tra Europa e Stati Uniti, ad esempio, un dato non trascurabile è il fatto che noi americani usiamo quasi tre volte l’energia pro capite del vecchio continente. In Europa i prezzi dell’energia sono tassati come quelli di una merce preziosa e i costi energetici sono tre o quattro volte superiori a quelli statunitensi. Forse per questo che, già da tempo in Europa, si è affrontato il bisogno di un progetto sostenibile dell’edificio e del suo funzionamento, mentre in USA questo è stato fino a poco tempo fa ignorato. Come conciliare il recupero dell’esistente con il piano Ashrae per lo sviluppo di edifici a emissioni zero? È importante avere obiettivi stimolanti di ampio respiro come quelli sopra citati, ma la sfida reale sta negli obiettivi a breve termine: maggior efficienza energetica negli edifici esistenti. Non sarà facile, ma come disse W.Churchill: “Le difficoltà governate sono opportunità vinte”. Ashrae non può e non vuole lasciar passare questa occasione di influenzare il nostro futuro energetico e il clima mondiale. Il nostro obiettivo a lungo termine, che cer-

Un percorso a tappe La Roadmap per la Sostenibilità e il Vision 2020 Plan messi in pista da Ashrae prevedono dei passi operativi volti al miglioramento degli standard e all’aggiornamento della pratica progettuale. Nel prossimo futuro verranno pubblicati: • serie di guide sul progetto energetico avanzato (Advanced Energy Design Guide – AEDG); • standard energetico 90.1 per gli edifici, eccetto quelli residenziali con pochi piani; • standard 189.1 per il progetto di “green buildings” a elevate prestazioni, fatta eccezione per gli edifici residenziali con pochi piani; • standard 100: conservazione dell’energia negli edifici esistenti; • guide per il collaudo e post-collaudo; • guide per la gestione e la manutenzione. Oltre a porre l’attenzione su questi sei elementi, l’Associazione si sta focalizzando anche su altre importanti iniziative. Innanzitutto il progetto integrato degli edifici (IBD), da considerarsi strumento essenziale per raggiungere gli obiettivi. In secondo luogo, lo sviluppo di un modello di informazione dell’edificio (BIM), che può portare a migliorare in maniera significativa il progetto-processo di costruzione. Infine, la contabilizzazione delle prestazioni e, elemento chiave, il programma ABEL (Advanced Building Energy Labeling) per la qualificazione energetica dell’edificio.

chiamo di conseguire sviluppando nuove tecnologie, è la costruzione di edifici a energia zero ma anche la sostenibilità dell’esistente. Sono stati previsti strumenti per la conservazione dell’energia negli edifici esistenti? Per sviluppare una guida di ampio retrofitting, Ashrae ha creato lo standard 100 che stabilisce gli elementi base dell’auditing energetico e quindi le procedure per sviluppare qualsiasi programma di ammodernamento. Lo standard richiede inoltre d’identificare le misure di conservazione energetica e le corrispondenti procedure per la valutazione delle soluzioni. Sono prese in considerazione non solo le prestazioni, ma anche il costo dell’intero ciclo di vita e il tempo di ritorno dell’investimento. Dovrebbe essere stabilito un modello energetico preventivo finale e il collaudo dovrebbe costituire par-

te dell’intervento. Il collaudo è infatti un processo che si focalizza sulla qualità. Se implementato nel progetto, permette di risparmiare tempo e denaro, migliorando la qualità del prodotto finale, ossia un edificio sano e produttivo. Il post-collaudo di edifici esistenti, invece, può permettere di risparmiare dal 10 al 40%, semplicemente migliorando le strategie operative. Lo standard, basandosi su un certo numero di scenari di ristrutturazione, dovrebbe identificare misure sia di risparmio energetico potenziale sia di conservazione dell’energia per gli edifici esistenti e, infine, mostrare come si determina la fattibilità economica basata sull’analisi del costo del ciclo di vita. Per questi motivi il gruppo di lavoro Ashrae per lo standard 100 è stato ricostituito, in modo da poter sviluppare ulteriormente lo standard che, durante la sua revisione, potrebbe includere la richiesta di modellizzazione energetica e la simulazione del carico attraverso l’utilizzo dei programmi EnergyPlus oppure eQUEST. La norma richiede inoltre una revisione del consumo di energia dell’esistente e l’attuazione di programmi per il controllo del funzionamento. Infatti il test è un processo focalizzato sulla qualità che, se attuato nel progetto, oltre a far risparmiare tempo

ASHRAE National Headquarters, Atlanta, Georgia L’edificio, recentemente riqualificato, ha conseguito la certificazione LEED Platinum e quella di Ashrae Building EQ, con un punteggio di A-

e denaro, migliora la qualità del prodotto finale. Il post-test degli edifici esistenti invece può portare a risparmi che vanno dal 10 al 40% semplicemente migliorando le strategie operative. Quali sfide ci attendono? Dobbiamo dunque adeguare le nostre prospettive non solo allo sviluppo iniziale del costruito ma anche al suo intero ciclo di vita. Siamo prossimi a trasformare il nostro sogno in realtà, riconoscendo pienamente che il lavoro che facciamo oggi non è soltanto per noi ma per le generazioni a venire. Abbiamo il potenziale per cambiare l’impiego dell’energia negli edifici esistenti fino al punto di consumo pari a zero. È questa la sfida per gli edifici nei prossimi dieci anni. La relazione tra Ashrae e Aicarr è estremamente importante anche per il modo in cui ci troviamo ad affrontare questa sfida. Siamo tutti orientati ad un obiettivo comune, la sostenibilità dell’esistente, e possiamo imparare molto gli uni dagli altri e dalle esperienze fatte. Insieme possiamo costruire un mondo migliore.

Ashrae introduce il quoziente energetico Ashrae ha sviluppato il Building Energy Quotient (Building EQ), programma di rating che fornisce uno strumento per valutare il rendimento energetico e individuare gli edifici che hanno più possibilità di migliorare sotto questo punto di vista. Il programma si presenta come un approccio graduale che prende in considerazione sia gli edifici nuovi che quelli esistenti, valutati in base ad una scala di valori. Questo sistema di valutazione avrà due componenti: un rating operational (In Operation) e un asset rating (As Designed). Il primo caratterizza l’uso energetico dell’edificio, in quanto si basa sulle bollette effettive, mentre il secondo prende in considerazione il suo potenziale energetico, rifacendosi alle caratteristiche delle componenti e dei sistemi di costruzione. Questa classificazione, basata su una serie di parametri prestabiliti e sui risultati di alcune simulazioni, fornisce ai proprietari un’idea sul comportamento dell’edificio. Due le principali informazioni fornite dall’EQ: una per il consumo pubblico e un’altra per i proprietari degli immobili e gli operatori. L’informazione più importante, fornita da un’etichetta che rivela sia la scala di valutazione sia la specificazione del rating per la costruzione, è destinata ad essere esposta al pubblico perciò deve essere facilmente comprensibile. Mentre la seconda informazione, progettata per aiutare i proprietari degli edifici nel miglioramento energetico, è data dall’attestato di certificazione energetica che contiene informazioni più dettagliate sul rendimento energetico dell’edificio. Questo attestato può essere utile al proprietario in una prospettiva di vendita e aiuterà sicuramente a capire le strategie migliori per utilizzare l’edificio, selezionando gli obiettivi che meglio si adattano alla struttura.

Intervista: Livio de Santoli

Livio de Santoli, Preside della Facoltà di Architettura Valle Giulia dell’Università La Sapienza di Roma, ha recentemente contribuito alla redazione delle Linee Guida per l’uso efficiente dell’energia nel patrimonio culturale. Gli abbiamo chiesto di delineare, in questo ambito, gli spazi di manovra del progettista e il ruolo dell’impianto, possibile punto d’incontro tra efficienza energetica ed edifici storici

Efficienza energetica negli edifici storici

Palazzo Montecitorio (Roma)

a cura di Marco Zani

Direttiva Europea 92/CE/2002 non assoggetta al “vincolo” dell’efficienza energetica gli edifici di valore storico artistico. C’è accordo su questo aspetto? Per gli edifici di particolare pregio la legge riconosce la possibilità di non intervenire per il miglioramento dell’efficienza energetica. Ciò non significa che questo obiettivo non sia da perseguire. Nel caso degli edifici storici, un comportamento completamente in deroga con quanto indicato dalla norma vigente non può essere accettato. A condizione però di considerare l’efficienza energetica come strumento di tutela, non in contrasto con le esigenze di conservazione del bene storico artistico. a

Dunque, efficienza energetica come tutela. Certamente. Anche nei casi più critici, dove ad esempio, per la presenza di superfici decorate, o di infissi di particolare pregio, non sia possibile operare sull’involucro, è comunque possibile intervenire sul miglioramento dell’efficienza energetica. Per esempio, si possono prevedere sistemi di produzione dell’energia ad alta efficienza e tecnologie di controllo e gestione più adeguate. Ma come orientare il progettista sulla valutazione di compatibilità degli interventi? È compito del Ministero dei Beni e delle Attività Culturali individuare le Linee guida, sulla base delle quali approvare o meno interventi di efficienza energetica sugli edifici storici. Soprattutto nella situazione attuale, in cui tali interventi sono incentivati dalla legislazione vigente. Le linee guida sono pronte e si attende il via del Ministero.

Il legislatore incentiva interventi volti all’efficienza che i Beni Culturali potrebbero non accettare? Un esempio è la produzione elettrica da fotovoltaico, che premia in misura crescente il grado di integrazione architettonica dell’intervento. Tale criterio considera il sistema im-

Energy efficiency in historic buildings The interaction between cultural heritage and energy efficiency is related to historic buildings, an important energy consuming sector. When dealing with cultural heritage, the term “historic” would thus become a qualifier as heritage. In this case is not accepted a complete dispensation from International energy Standards, on condition that energy efficiency could be considered a tool for protection of real estate, and not in contrast with conservation policies. So that, the intervention of energy efficiency must be developed through a path of complete knowledge of the object of intervention coupled with a technological and landscape integration.

Impianto fotovoltaico installato sul tetto della sala delle Udienze del Papa (Città del Vaticano). L'intervento, progettato da de Santoli, è stato definito un “restauro solare”

Patrimonio artistico e storico nella direttiva 2002/91/CE e nel D.Lgs 192/05 La Direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia, riconoscendo la particolarità del patrimonio storico, nell’art. 4, comma 3 riporta che “Gli Stati membri possono decidere di non istituire o di non rendere obbligatori i requisiti introdotti per gli edifici e monumenti ufficialmente protetti come patrimonio designato o in virtù del loro speciale valore architettonico o storico, nei casi in cui il rispetto delle prescrizioni implicherebbe un’alterazione inaccettabile del loro carattere o aspetto”. Tali indicazioni sono state accolte dal D.Lgs 192/05 e successivamente nel D.Lgs 311/06 che all’art. 6 recita: “Sono escluse dall’applicazione del presente decreto […] gli immobili ricadenti nell’ambito della disciplina della parte seconda e dell’articolo 136, comma 1, lettere b) e c), del decreto legislativo 22 gennaio 2004, n. 42, recante il codice dei beni culturali e del paesaggio nei casi in cui il rispetto delle prescrizioni implicherebbe una alterazione inaccettabile del loro carattere o aspetto con particolare riferimento ai caratteri storici o artistici; […]”.

Arles (F), 2001. Progetto JF Rouegé

Sant’Andrea al Quirinale (Roma) Quando per la presenza di superfici decorate, o di infissi di particolare pregio, non sia possibile operare sull’involucro, si può comunque intervenire con sistemi di produzione dell’energia ad alta efficienza e con tecnologie di controllo e gestione più adeguate.

piantistico totalmente integrato quando sostituisce una parte strutturale dell’edificio e potrebbe, in realtà, generare delle ricadute negative, non solo sull’immagine degli edifici storici, ma anche sulla loro consistenza materiale. A fronte di miglioramenti dell’efficienza energetica, magari di lieve entità, si può arrivare ad una sostituzione spesso inaccettabile delle antiche strutture di supporto.

Linee Guida del MBAC Il Ministero dei Beni e delle Attività Culturali ha promosso la redazione delle “Linee Guida per l’uso efficiente dell’energia nel patrimonio culturale”. Esse forniscono indicazioni per la valutazione e per il miglioramento della prestazione energetica del patrimonio culturale tutelato, con riferimento anche alle norme italiane in materia di risparmio energetico e di efficienza energetica degli edifici. Queste sono state redatte con l’intento di fornire indicazioni sia ai progettisti sia alle soprintendenze. Ai primi viene fornito uno strumento per la valutazione della prestazione energetica dell’edificio storico nelle condizioni esistenti e uno schema per il progetto degli eventuali interventi di riqualificazione energetica, concettualmente analogo a quello previsto per le costruzioni non tutelate, ma opportunamente calibrato sulle esigenze e peculiarità del patrimonio culturale. Alle istituzioni preposte alla tutela viene invece fornita la possibilità di formulare, nel modo più oggettivo possibile, il giudizio finale sull’efficienza energetica e sulle condizioni di conservazione garantite dall’intervento.

La produzione elettrica da fotovoltaico applicata ad edifici storici, a fronte di miglioramenti dell’efficienza energetica, spesso di lieve entità, può portare ad una sostituzione inaccettabile delle antiche strutture di supporto. In Germania sono numerose le chiese che hanno perso l’originaria copertura a favore di una integrazione fotovoltaica molto spinta. Ma ci sono anche esempi, come quello di Arles, o quello della Sala Nervi in Vaticano, in cui il fotovoltaico è divenuto un elemento architettonico.

Quali sono gli interventi avallati? In gran parte dei casi la strada meno conflittuale nei confronti delle preesistenze è rappresentata dal miglioramento dell’efficienza energetica dei sistemi impiantistici. Questi limitano le ricadute sull’immagine dei fabbricati e sono facilmente quantificabili attraverso la riduzione dei consumi di energia primaria. Come muoversi in un edificio con valore storico-artistico? È opportuno creare un “percorso della conoscenza”, basato sul rilievo delle caratteristiche geometriche, costruttive, materiche e stratigrafiche dell’edificio. Parallelamente, va effettuata l’analisi delle preesistenze impiantistiche e delle esigenze connesse alle necessità d’uso contemporanee all’edificio. La conoscenza del processo evolutivo, anche dei sistemi tecnologici adottati, consente di effettuare una distinzione fra impianti esistenti obsoleti, impianti esistenti mal funzionanti o non funzionanti, da sostituire o eliminare, e impianti obsoleti che, in quanto interessanti dal punto di vista storico, devono essere conservati e in alcuni casi anche integrati nel nuovo sistema impiantistico. Può descrivere meglio questa “lettura” impiantistica? Riveste particolare importanza la lettura della geometria finalizzata all’interpretazione dei gradi di libertà

Le linee guida sono idealmente strutturate sul percorso logico che il progettista dovrebbe seguire nella formulazione della proposta di riqualificazione energetica da presentare alla soprintendenza.

disponibili per l’inserimento dell’elemento impiantistico. In un elaborato grafico dovranno essere evidenziati i punti di forza del fabbricato e i punti di movimento. Sarà possibile definire due zone: di invarianza e di labilità. Le prime sono le parti in cui l’edificio presenta una scarsa attitudine ad accogliere modifiche, per cause di diverso tipo, quali ad esempio presenza di strutture portanti, presenza di elementi di particolare pregio o di fenomeni di degrado. Le seconde sono costituite dalle parti in grado di accogliere l’inserimento di nuovi elementi. Nel rilievo si dovranno evidenziare quindi i passaggi, i percorsi, i cavedi, le canne fumarie e tutti gli attraversamenti presenti, prima ancora di sapere cosa potranno ospitare. Dove porre le maggiori cautele? Occorre evitare soprattutto le modifiche dell’organismo architettonico, che non di rado possono generare ricadute importanti sulle caratteristiche che ne definiscono il valore testimoniale e che, in alcuni casi, possono costituire elemento di assoggettabilità al vincolo secondo il D.Lgs 42/2004. Gran parte del patrimonio culturale del nostro Paese è caratterizzato dalla peculiarità di essere diffuso sul territorio. Talvolta è composto da assembramenti di edifici che, anche se non di particolare rilevanza, nel loro insieme costituiscono una rete capillare che definisce la specificità e la memoria storica di un particolare luogo. L’intervento di riqualificazione energetica deve quindi garantire la conservazione di quelle peculiarità.

A proposito di ricerca

La rete della ricerca I

l mondo, come lo conosciamo oggi ,

Ricercatori e Atenei competono tra loro per conquistare i pochi fondi disponibili. Perché non ottenere risultati migliori con le Piattaforme Tecnologiche Europee?

procede verso una sempre maggiore complessità e, oltre a dover risolvere questioni quali povertà, fame e malattie, dovrà fare i conti con la progressiva scarsità di risorse: ambientali, alimentari, energetiche, idriche e minerarie. Per fronteggiare i numerosi problemi cui andremo incontro è di fondamentale importanza la crescita di una rete di conoscenze condivise e, nello specifico, di una ‘rete della ricerca’ che possa creare un valore aggiunto maggiore della somma dei valori generata dalle singole componenti prese a sé. La ricerca e lo sviluppo tecnologico progrediscono ad un ritmo accelerato, dovuto a continui scambi tra ricercatori, informazioni e risultati scientifici che circolano da un paese all’altro. In particolare, la ricerca nel settore energeticoambientale deve ancora superare percorsi di conoscenza settorializzati, iperspecialistici, non più in grado di fronteggiare esaustivamente le nuove sfide che ci attendono. Una ricerca complessa va dunque intesa come approccio connettivo tra unità e molteplicità, accrescendo anche la capacità di trattare problemi specifici, con un quadro generale di indirizzo alle spalle. Per fare ciò è

di Giorgio Beccali*

necessario unire le forze e, magari, organizzarle nel miglior modo possibile. Occorre passare dall’attuale struttura a isole ad una configurazione a rete che coinvolga imprese, istituzioni e gruppi finanziari interessati ad

La nascita delle Piattaforme Tecnologiche Create per incoraggiare i partenariati tra settore pubblico e privato, le Piattaforme Tecnologiche Europee (PTE) costituiscono un’innovazione nella politica di ricerca dell’Unione Europea. Riuniscono tutte le parti interessate di un particolare settore o di alcune aree e comprendono istituti di ricerca, autorità pubbliche nazionali e regionali, mondo finanziario, gruppi di utenti, autorità di regolamentazione, decisori politici e ONG. Tramite questa cooperazione, le piattaforme possono definire le priorità in un determinato settore, a medio e lungo termine, e coordinare a livello europeo e nazionale, sia pubblico pubblico sia privato, gli investimenti nel settore R&S. In questo modo, le piattaforme tecnologiche possono contribuire notevolmente a sviluppare uno Spazio europeo della ricerca. Ciò al fine di allineare le priorità di ricerca non solamente alle necessità dell’industria, come già avviene nelle altre piattaforme tecnologiche, ma anche agli stakeholder, consumatori, ingegneri, architetti ecc.

I LUOGHI DELLA RICERCA Stato dell’arte Centre for Sustainable Energy Technologies (CSET) della Nottingham University nella città di Nongbo, sulla costa orientale della Cina. L’edificio ospita un laboratorio di ricerca specializzato, per i ricercatori e gli studenti postlaurea. Uno spazio espositivo offre una piattaforma permanente per la comunicazione dei più recenti sviluppi nel settore dell’energia sostenibile e tecnologie di costruzione, sia a livello regionale in Cina che all’estero. L’edificio, che punta alla massima sostenibilità, sfrutta per la climatizzazione delle torri di raffrescamento discendente, studiate da un progetto europeo denominato PHDC. Allo scopo è stato ricavato un cavedio in vetro che ha funzione di illuminazione naturale e camino per l’aria. L’aria dei venti dominanti è incanalata nella torre e, attraverso un sistema di nebulizzazione di vapore acqueo, viene raffreddata tramite un chiller ad adsorbimento. Questa precipita al suolo innescando un moto naturale verso l’alto dell’aria calda, che defluisce dalla facciata a doppia pelle.

un processo di innovazione tecnologica. Il percorso potrebbe attraversare una fase preliminare di monitoraggio e conoscenza delle attività di ricerca per ogni singolo ambito, anche al di fuori delle sedi universitarie, per arrivare alla costruzione di una “Piattaforma Tecnologica”, ad esempio sul tema “Energia ed ambiente”, o su ambiti disciplinari più specifici, quale momento di raccordo tra i diversi attori che operano nel settore. È una fase che non va trascurata. Negli anni ’60 e ’70, forse fino agli anni ’80, i ricercatori di fisica tecnica erano pochi e, seppure sommariamente, erano note le linee di ricerca seguite nelle diverse sedi e coloro che le sviluppavano. Adesso non è più così, anche a causa della giusta internazionalizzazione delle sedi di dibattito e di pubblicazione: dobbiamo dunque approfondire la conoscenza reciproca quale presupposto di base per la costituzione della rete.

Ricerca applicata L’Istituto per le Energie Rinnovabili dell’Accademia Europea di Bolzano (EURAC) favorisce ed appoggia partner industriali nella sperimentazione e l’implementazione di tecnologie energetiche innovative offrendo servizi quali il monitoraggio di impianti pilota, la simulazione di sistemi ed una loro ottimizzazione. Al momento gli studi maggiormente sviluppati riguardano: l’energia solare, specialmente nel raffrescamento solare e nel settore fotovoltaico, e la gestione energetica degli edifici.

I protagonisti della rete della ricerca Un primo step fondamentale è costituito da una fase conoscitiva approfondita, da reiterare con scadenze temporali prefissate. Ciò al fine di monitorare le tendenze in atto e potenziali. A tal fine una delle possibili strategie di monitoraggio prevederebbe la diffusione di un questionario, con informazioni di varia natura sui diversi campi e gruppi di ricerca, quali ad esempio pubblicazioni scientifiche, brevetti, strumenti e metodi di ricerca, laboratori costituiti e operanti. Allo scambio di informazioni potrebbero poi seguire degli incontri di tema e area geografica tra i gruppi di lavoro, come la Giunta di Fisica Tecnica, o parte di essa, e gli operatori di ricerca, con confronto e discussione sulle questioni chiave emerse dalla prima fase d’indagine e sulle collaborazioni e sinergie possibili con altre sedi. Obiettivo successivo è la costituzione di una Piattaforma Tecnologica. Per esempio quella promossa dai fisici tecnici su “Energia e Ambiente” (o altro), che si interfacci con le altre esperienze, sia nazionali che europee. Sarebbe necessario, alla fine del percorso, strutturare una “Agenda Strategica di Ricerca” che focalizzi settore, dimensione,

Lo Spazio europeo della ricerca attori, implicazioni, strumenti finanziari mobilitati ecc. La Piattaforma non necessiterebbe di una struttura giuridica e potrebbe essere realizzata attraverso gli strumenti di finanziamento comunitario tradizionali. In attesa di sviluppare questo ambizioso programma, volto alla tessitura di una efficace rete delle conoscenze e alla sua ‘governabilità’, resta comunque il problema di fondo della ricerca, cioè il reperimento delle risorse finanziarie, che seguono a volte percorsi non facilmente intercettabili. *Ordinario di Tecnica del Controllo Ambientale – Dipartimento di Ricerche Energetiche ed Ambientali – Università di Palermo

L’Unione Europea vanta una lunga tradizione di eccellenza nei settori della ricerca e dell’innovazione ma questa eccellenza è spesso frammentata. Non si può infatti ancora parlare di una ‘politica europea della ricerca’, poiché l’80% della ricerca pubblica in Europa è realizzata a livello nazionale, principalmente nell’ambito di programmi di ricerca nazionali o regionali. In altre parole, la politica di ricerca degli Stati membri e quella dell’UE si svolgono parallelamente, ma non costituiscono un insieme coerente. La Commissione europea ha assunto l’iniziativa di adottare una comunicazione che consente di gettare le fondamenta di uno Spazio europeo della ricerca (Ser). Con questo spazio si mira ad istituire un’area senza frontiere per la ricerca, nella quale le risorse scientifiche saranno meglio utilizzate, contribuendo a incrementare l’occupazione e la competitività in Europa. Il Ser associa fondamentalmente tre concetti: il primo riguarda la creazione di un ‘mercato interno’ della ricerca destinato a rafforzare la cooperazione, incentivare la concorrenza ed ottimizzare l’assegnazione delle risorse; il secondo prevede una ristrutturazione del tessuto europeo della ricerca, e infine è auspicabile lo sviluppo di una politica europea che non si limiti al solo finanziamento di attività di ricerca, ma che comprenda tutti gli aspetti delle politiche nazionali ed europee legate al settore della ricerca.

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I vantaggi delle Piattaforme tecnologiche Con il Consiglio europeo di Lisbona, tenutosi nel marzo 2000, si è deciso di conferire un impulso decisivo a tre aree prioritarie: sviluppo di strategie per l’occupazione, collegamenti tra i mercati europei e nascita di un’area europea della conoscenza. Quest’ultima consiste nello sviluppo e nell’istituzione di nuove reti di eccellenza che contribuiscano a sviluppare uno Spazio europeo della ricerca. Diversi i vantaggi delle Piattaforme Tecnologiche: • l’elaborazione di un progetto condiviso e comune dei vari stakeholder; • una minore frammentazione di sforzi profusi per ricerca e sviluppo; • un rapporto con le imprese e con il territorio interattivo e rispondente alle esigenze reali; • rapporti stabili con le iniziative esistenti, in particolare con il network europeo; • reperibilità più agevole di finanziamenti nei settori energetico-ambientali grazie alla esistenza della rete e alla più razionale organizzazione sia delle attività progettuali che gestionali, che fruirebbero dello sforzo già profuso in fase di costituzione e dell’effetto ‘moltiplicatore’ tipico delle reti; • maggiore partecipazione grazie a un sito internet dedicato; • maggiore coinvolgimento delle PMI grazie ad un accesso via web; • possibilità di creazione di partenariati pubblico-privati su scala nazionale e con prospettive di lungo termine.

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Ricerca ‹› Teorie a confronto Diagnosi energetica territoriale

Proposta di una metodologia per definire le prestazioni energetiche di grandi parchi edilizi, basata sulla distribuzione statistica dell’area di pavimento degli edifici in funzione del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento di Gian Vincenzo Fracastoro e Matteo Serraino*

E-SDOB per una migliore conoscenza dei grandi parchi edilizi A methodology for assessing the energy performance of a large scale building stock and possible applications

Per gli enti locali è importante conoscere il consumo energetico del proprio parco edilizio e valutare l’effetto potenziale delle misure legislative volte a favorirne la riqualificazione energetica . Il valor medio del consumo specifico di un parco edilizio può essere ricavato dalle statistiche energetiche a scala provinciale, regionale o nazionale, ma questo dato non è sufficiente allo scopo sopra menzionato. Occorre una metodologia analitica per ricavare la distribuzione statistica degli edifici in funzione del loro consumo di energia primaria per riscaldamento (E-SDOB). Questo strumento dalle grandi potenzialità, presentato nei seguenti paragrafi, sarà utile per poter definire una scala di prestazione per la certificazione energetica, o per individuare misure obbligatorie e incentivi per la riqualificazione energetica degli edifici, valutare l’efficacia degli

interventi proposti e verificare lo stato di avanzamento del Paese verso gli obiettivi previsti dal protocollo di Kyoto. A titolo di esempio, esso è stato ricavato per la Regione Piemonte. La metodologia di analisi ha previsto un approccio sintetico, basato sulle statistiche energetiche dell’ENEA, e un approccio analitico, che parte dai dati del Censimento Nazionale, integrato da norme, leggi e da alcuni dati tratti dall’esperienza e da analisi in situ. I risultati ottenuti dalle due metodologie sono stati confrontati e l’accordo può essere definito più che soddisfacente.

The average specific primary energy use of a building stock at Regional scale may be known from energy statistics, but will provide an insufficient knowledge of the potential effect of legislative measures on it. The aim of this paper is to propose an analytical methodology to determine a tool with a great potential: the Statistical Distribution Of Buildings according to primary Energy consumption for heating (E-SDOB). This tool may be used by the legislator to define a performance scale for building energy certification, or to define mandatory measures and incentives for building energy retrofits. The main source of data required for determining E-SDOB is the National Census, integrated by Standards, Laws and a few data taken from the authors’ experience and in-situ analysis. The results obtained have been compared with Regional energy statistics, with a very good agreement.

Procedura sintetica Il bilancio energetico a scala regionale o nazionale è noto su base annua dalle statistiche Enea (2005). Nell’analisi seguente si è scelto come riferimento il 2001 perché è l’anno in cui è stato condotto l’ultimo censimento nazionale. In particolare, è nota la domanda globale (elettrica e termica) degli edifici residenziali (vedi Figura 1, a sinistra).

Tabella I – Bilancio energetico del settore Residenziale in Piemonte (2001), in ktep Termico Elettrico Usi Elettrici ACS Cottura cibi

326

751

52,3

182

161

343

23,9

118

Riscaldamento

2681

Totale

2981

406

935

141

9,8

2681

187-153(3)

3916

273-224(3)

(1) assumendo un rendimento del sistema elettrico nazionale del 43,4% nel 2001 (2) consumo specifico di energia primaria riferito alla superficie degli alloggi occupati (166,9 km²) (3) consumo specifico di energia primaria riferito alla superficie degli alloggi occupati (166,9 km²) e a tutte le abitazioni (203,4 km²)

Figura 1 – Usi finali dell’energia in Piemonte (dati in ktep, totale 11.837 ktep nel 2001)

Per poter ricavare la domanda per riscaldamento degli edifici occorre in primo luogo sottrarre dal totale gli usi elettrici, e poi individuare gli altri usi termici, come l’acqua calda sanitaria (ACS) e la cottura cibi. Il consumo di energia primaria in Piemonte per ACS è ricavato interpolando i dati a livello nazionale (Enea, 2005), assumendo che esso sia sostanzialmente indipendente dalla regione considerata, mentre la frazione di impianti termici sul totale (elettrico + termico) è noto dai dati del Censimento (2001). Assumendo che il fabbisogno di energia di ogni impianto non dipenda dalla fonte energetica adottata, la frazione termica dell’ACS, in termini di numero di impianti, è stata assunta uguale alla frazione di consumo energetico. Anche il consumo energetico per la cottura cibi è stato interpolato dai dati nazionali (Enea, 2005), assumendo che esso sia sostanzialmente indipendente dalla regione considerata. In questo modo il consumo energetico per riscaldamento del settore residenziale risulta pari a 2683 ktep (vedi Tabella I e Figura 1, a destra). Dividendo tale valore per l’area di pavimento degli edifici occupati, pari a 166,9 km² (Censimento, 2001), il consumo specifico di energia primaria (SPEC) per riscaldamento degli edifici risulterà pari a 187 kWh/m². Considerando anche gli edifici non occupati (talvolta riscaldati, anche in assenza di residenti) l’area di pavimento diviene pari a 203,4 km² e lo SPEC scende a 153 kWh/m². Nei calcoli successivi l’area di pavimento di riferimento sarà assunta pari alla media fra i due valori sopra indicati, ovvero 185,1 km².

Energia Primaria Totale energia SPEC(2) per elettricità(1) primaria [kWh/m²]

Procedura analItica Il metodo di calcolo fa uso della procedura descritta dalle norme Europee (UNI EN ISO 13790:2008), ed è basato sul ben noto concetto di “coefficiente di utilizzazione degli apporti gratuiti”. Il passo temporale adottato per calcolare la domanda di energia degli edifici è l’intera stagione di riscaldamento. Una volta calcolato il fabbisogno di energia, l’energia primaria viene stimata attraverso i rendimenti dei vari sotto-sistemi impiantistici (produzione, distribuzione, emissione e regolazione). Il diagramma di flusso per determinare lo SPEC è mostrato in Figura 2. I dati di input appartengono a cinque grandi categorie, ognuna delle quali caratterizzata da fonte, tipo di impiego ed incertezza, ovvero: fattori geometrici, caratteristiche costruttive, dati meteorologici, condizioni interne, rendimento dell’impianto termico. L’intero parco edilizio è pertanto rappresentato da 72 forme di edificio che risultano da: • 4 numeri di piani (1, 2, 3 e 4 o più) • 6 numeri di appartamenti edificio (1, 2, 3 o 4, da 5 a 8, da 9 a 15, oppure più di 16) • 3 indici di contiguità (nessuna contiguità, un confine in comune, due confini) Ognuno di questi edifici appartiene a:

• 4 categorie di età (prima della II Guerra Mondiale; dagli anni ‘50 ai ‘70; anni ‘80 (dopo la L 373/76); anni ‘90 (dopo la L 10/91)), in base a cui vengono definiti altezza di piano, Sfinestre/Spavimento, e le Trasmittanze termiche • 28 categorie di GG (da 2400 a 5200 GG, con passo pari a 100 GG) • 12 rendimenti globali dell’impianto di riscaldamento (10 classi da 0,55 a 1 per le caldaie e una per il teleriscaldamento) Pertanto il numero totale di edifici è 88.704 (288 edifici differenti con 11 diversi rendimenti dell’impianto di riscaldamento, in 28 località differenti) su un totale di 877.144 edifici effettivi: circa il 10% di tutto il parco edilizio.

Risultati della procedura analitica La metodologia analitica consente il calcolo della distribuzione di frequenza del rapporto di forma (S/V), un indicatore della compattezza dell’edificio, a cui è proporzionale il consumo normalizzato di energia (Figura 3). Il valor medio di S/V è 0,55 m-1. La sua distribuzione è piuttosto regolare e limitata dagli stessi valori (0,2 and 0,9 m-1) adottati dalla Legislazione Nazionale. La distribuzione degli abitanti del Piemonte, comune per comune, è nota dal Censimento

Figura 2 – Flow chart per la determinazione della domanda di energia primaria per riscaldamento

Census SE

Author’s Hypotheses Laws

Census

Standards QV n

G,H

Standards Meteo data 2001

Author’s Hypotheses

Standards

QN,H

Meteo data 2001

IS tH Regional energy balance

Literaturee E; C; D; P

Author’s Hypotheses

gW; FS

Literature

QP,H

Dati di input per la procedura analitica

Figura 3 – Distribuzione di frequenza del rapporto S/V dell’edificio.

(2001), come pure i gradi-giorno convenzionali di ogni Comune. Pertanto è possibile calcolare la distribuzione della popolazione in funzione dei GG e, assumendo che l’area di pavimento dell’edificio sia proporzionale alla popolazione, anche la distribuzione dell’area di pavimento in funzione dei GG (Figura 4). Nonostante i gradi-giorno convenzionali in Piemonte varino fra 2422 GG e 5165 GG, il 99,5% della popolazione vive sotto i 3500 GG, 95% sotto i 3000 GG (zona climatica E) e quasi metà della popolazione vive nella fascia 2600-2700 GG (città di Torino e dintorni). Il valore dei gradi-giorno medio pesato sulla popolazione è 2708 GG.

Figura 4 – Distribuzione di frequenza semplice e cumulata della popolazione in Piemonte in funzione dei gradi-giorno convenzionali.

Figura 5 – Distribuzione di frequenza dell’area di pavimento riscaldata in funzione della domanda di energia annua riferita all’area di pavimento area (SED – Specific Energy Demand), per quattro età di costruzione dell’edificio.

Grazie alle “leggi energetiche” entrate in vigore all’inizio degli anni ‘90 gli edifici recenti appaiono caratterizzati da un valore più basso del SED, mentre gli edifici precedenti alla IIa Guerra Mondiale possono raggiungere un SED di quasi 300 kWh/m² (vedi Tabella III).

Figura 6 – Introducendo nel modello i rendimenti globali di impianto si calcola la distribuzione di frequenza del consumo specifico di energia primaria – SPEC (qP,H). Il suo valor medio è 179,5 kWh/(m²∙a), con un rendimento medio globale dell’impianto termico pari al 70%.

Sono state definite cinque grandi categorie per i dati di input, ognuna delle quali caratterizzata da fonte, tipo di impiego ed incertezza 1. Fattori Geometrici a. Scopo: calcolo delle perdite per trasmissione (QT) e ventilazione (QV), riferite al volume netto. b. Dati di input e fonti: i. La geometria dell’edificio è definita attraverso il numero di appartamenti e di piani, noti dal Censimento (2001) anche in funzione dell’epoca di costruzione. ii. Il Censimento fornisce anche i dati sugli edifici limitrofi, che anche se non modificano la geometria dell’edificio, influenzano di fatto le dispersioni attraverso l’involucro edilizio. iii. L’area netta di pavimento (hnet) e il rapporto fra area vetrata e di pavimento (Svetrata/Spavimento) non sono purtroppo noti da alcuna fonte e sono stati assunti dagli autori, in funzione dell’poca di costruzione, a partire da un’analisi in situ su un campione di edifici di Torino. c. Incertezze: i. Circa il 18% delle abitazioni non sono occupate, ma non è noto quale frazione di esse sia di fatto riscaldata o no. Si è supposto in prima istanza che il 50% di tali edifici sia riscaldato. ii. I dati del Censimento sono spesso riferiti a un range di parametri oppure a un parametro indefinito (per esempio, il numero di edifici con da 9 a 15 appartamenti, oppure edifici con più di 4 piani). In questo caso gli autori hanno fatto alcune ipotesi, verificate attraverso il numero totale di abitazioni. iii. Altre fonti di incertezza sono: la presenza di ambienti non-residenziali (professionisti, negozi, laboratori, …) all’interno dell’edificio; la forma reale dell’edificio (supposto in questo contesto un parallelepipedo); la presenza di spazi non riscaldati all’interno del volume dell’edificio, di solito locali interrati, soffitte o vani scale che influenzano la superficie di controllo dell’edificio. 2. Caratteristiche costruttive a. Scopo: determinare le varie componenti del bilancio energetico dell’edificio i. Dispersioni per trasmissione QT —> Trasmittanza termica delle pareti ii. Apporti solari QS —> fattore solare (gW) iii. Coefficiente di utilizzazione degli apporti gratuiti (ηG,H) —> capacità termica dell’edificio (CV) b. Dati di input e fonti: i. I principali dati sulle tipiche trasmittanze termiche, i fattori solari delle superfici vetrate e la capacità termica per unità di volume sono tratti dalla Norma UNI/TS 11300-1 (2008), in funzione dell’epoca di costruzione. ii. Per gli edifici costruiti negli anni ‘80 e ‘90 (dopo l’entrata in vigore delle Leggi 373/76 e 10/91 sull’efficienza energetica) si è ipotizzato che le dispersioni termiche riferite al volume e alla differenza di temperatura (Cd) fossero uguali al valore limite di legge vigente. c. Incertezze: i. Le Trasmittanze termiche reali possono differire sostanzialmente da quelle riportate nelle Norme. ii. Il numero di edifici ristrutturati è stato considerato trascurabile. iii. Le caratteristiche termiche degli edifici degli anni ‘80 e ‘90 sono state considerate identiche (né meglio né peggio) dei limiti legali. 3. Dati Meteorologici a. Scopo: calcolare tutti i flussi di energia influenzata dai dati meteorologici. b. Dati di input e fonti: i. I gradi-giorno (GG) di tutti i Comuni della Regione sono noti. Questa è la ragione principale per adottare un time-step stagionale piuttosto che mensile. ii. I valori tipici di irradianza solare sono stati desunti dalle Norme tecniche (UNI 10349:1994). iii. Tutti i dati meteorologici sono stati corretti per tener conto dell’andamento tipico dell’anno di riferimento 2001. c. Incertezze: i. I gradi-giorno di tutti i comuni sono stati ricalcolati per il 2001 assumendo che il rapporto fra valori effettivi e convenzionali sia lo stesso in tutta la Regione e pari a quello di Torino. ii. I valori di irradianza solare sono noti soltanto per la città di Torino. Sono stati estrapolati all’intera Regione, una ipotesi semplificativa che può essere considerata accettabile se si considera la modesta fascia di latitudine (da 44,0° a 46,3°) abbracciata, ma non per il contesto geografico piuttosto diversificato. 4. Condizioni interne a. Scopo: calcolare le dispersioni per ventilazione e trasmissione e gli apporti interni. b. Dati di input e fonti: i. La temperatura interna è stata assunta pari a 20°C (valore convenzionale), coerentemente con l’ipotesi sui gradi-giorno. ii. Il numero medio di ricambi d’aria (ACH) è stato assunto pari a 0,4 h-1, intermedio fra i due valori di riferimento trovati sulle Norme tecniche (0,3 and 0,5 h-1) (UNI/TS 11300-1, 2008). iii. Gli apporti interni sono calcolati dai dati, già noti, degli usi elettrici, cottura cibi e ACS, assumendo un tasso di occupazione del 50%. c. Incertezze: i. L’ipotesi che la temperatura interna sia pari a 20°C è stata oggetto ad una analisi di sensibilità attraverso i gradi-giorno. ii. Il numero di ricambi d’aria ACH è uno dei parametri con la maggiore incertezza, poiché è fortemente influenzata dalle tecnologie edilizie e dal comportamento degli occupanti. Anche il suo valore sarà oggetto un’analisi di sensibilità. 5. Rendimento dell’impianto termico Una volta che il fabbisogno di energia per riscaldamento è stato determinato, per ottenere il consumo di energia primaria devono essere noti i rendimenti di tutti i sottosistemi impiantistici. Il rendimento globale dell’impianto termico è dato da: ηg = ηe ηc ηd ηp dove ηe è il rendimento di emissione, ηc è il rendimento di regolazione, ηd è il rendimento di distribuzione e ηp è il rendimento di produzione. I primi tre valori (Tabella II) sono stati tratti dalla Norma UNI/TS 11300-2 (2008). Per quanto riguarda il rendimento di produzione non vi sono statistiche, né dati sul Censimento. Per colTabella II – Rendimento di emissione, mare questa lacuna, il rendimento di produzione del regolazione e distribuzione dell’impianto generatore di calore è stato desunto da un’analisi staRendimento di Emissione tistica realizzata su 126 edifici in Piemonte (Corgnati e Corrado, 2007). Tutti gli edifici Radiatori su muro esterno 0,94 Questi dati sono stati estrapolati dagli edifici dell’inRendimento di regolazione tera Regione, senza distinguere né l’età di costruzioTipo di impianto Tipo di regolazione Rendimento ne dell’edificio né le sue dimensioni, e includendo il 4,2% di edifici tele riscaldati (impianto di cogeneraAutonomo (60%) Basato sulla temperatura interna 0,93 zione più caldaie di integrazione e riserva). Per queCentralizzato (40%) Basato sulla temperatura esterna 0,88 sti edifici il rendimento di produzione è stato calcolaRendimento di Distribuzione to facendo uso del concetto di exergia. La frazione di Tipo di impianto Prima L 373/76 Dopo L 373/76 Dopo L10/91 energia primaria attribuita alla produzione termica è stata assunta pari al rapporto fra l’exergia del calore Autonomo (60%) 0,96 0,97 0,99 prodotto e quella di tutta l’energia termica ed elettriCentralizzato (40%) 0,89 0,92 0,96 ca prodotta.

Sommario dei risultati riferiti all’epoca di costruzione dell’edificio La riduzione post-bellica è dovuta alle maggiori dimensioni e alla superiore contiguità degli edifici, piuttosto che a migliori tecniche costruttive. A causa della modesta incidenza di edifici recenti (13% dell’intero parco edilizio), le loro migliori prestazioni hanno una modesta influenza sul valore globale medio del SED (125,6 kWh/m²). Ciò significa che anche un aggiornamento di questa analisi ai giorni odierni non ne cambierebbe radicalmente le conclusioni principali. Un sostanziale miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici in Piemonte (come in tutte le altre Regioni Italiane) può essere assicurato soltanto dalla riqualificazione energetica degli edifici di 50 anni e più.

Tabella III < WWII ‘50 - ‘70 Area di pavimento [%]

‘80

‘90

Totale

7,0

5,9

100

35,3

51,9

qN,H [kWh/(m²∙a)]

145,2

120,8

97,8

76,8

125,6

qP,H [kWh/(m²∙a)]

208,4

173,1

140,2

110,0

179,5

QP,H [%]

40,9

50,0

5,5

3,6

100

Tabella IV – Analisi di sensibilità Input

Sg/Sf

hnet

S/V Fshading

ηP

Trasmittanza termica

Deviazione standard (%)

%OUTPUT / %INPUT

0,2

0,1

0,75

0,64 -0,13

-0,9

1,1

1,0

Validazione dell’approccio analitico È stata realizzata un’analisi di sensibilità per valutare gli effetti sullo SPEC delle incertezze più importanti che gravano su alcuni degli input (Tabella IV). I fattori più importanti risultano essere i gradi-giorno, le trasmittanze termiche e il rendimento dell’impianto. Dati i valori di deviazione standard dei vari input, la deviazione standard dello SPEC è pari al 9%, ovvero 16 kWh/m², il che significa che lo SPEC calcolato può variare fra 164 e 196 kWh/m². Questo range di valori si sovrappone parzialmente col range (153-187) calcolato dall’approccio globale.

Definizione di una scala di prestazione per la certificazione energetica degli edifici Secondo la Norma UNI EN 15217 (2007), la scala di prestazione energetica deve essere costituita da sette classi (da A a G) e deve essere definita a partire da due valori: 1) Rr: requisito minimo legale, che definirà il confine fra le classi B e C; 2) Rs: consumo medio del parco edilizio che sarà il confine fra le classi D ed E. Il consumo medio del parco edilizio (Rs) può essere dedotto

dalla procedura sintetica. Tuttavia, se il legislatore non ha un’idea precisa della frazione di parco edilizio che va a cadere nelle diverse classi, non avrà la piena consapevolezza delle conseguenze delle sue scelte, per esempio riguardo alle politiche energetiche da adottare. Prima di definire il valore di Rr, occorre decidere se la classificazione debba dipendere o no dai GG, dal rapporto S/V, dal volume, o da altri fattori. La proposta degli autori è un’unica scala di prestazioni, indipendente da GG, S/V etc. È evidente che questo penalizzerà gli edifici piccoli e le aree di montagna, ma avrà il merito di fornire un’indicazione chiara all’utente finale. In questo caso è sufficiente un unico valore di riferimento (Rr). Poiché in Italia il limite legale non è costante, ma varia con GG e S/V, una proposta logica consisterebbe nell’assumere Rr come il valore corrispondente al valor medio di S/V (0,55) e GG (2708) del parco edilizio regionale. In questo caso il risultato, adottando come riferimento i limiti stabiliti dal D.Lgs 311/06, per il 2010 darebbe: Rr = 75 kWh/m². Per quanto riguarda il consumo medio del parco edilizio, si assume il valore precedentemente trovato (Rs ≈ 180 kWh/m²), pur nella consapevolezza che si tratta di un valore riferito a un

Class A B C D E F G

Limit value [kWh/(m2·a)] 37.5 75 127.5 180 225 270 270

Percent of building stock floor area 0.1 % 4.2 % 25.8 % 28.2 % 21.0 % 11.1 % 9.7 %

| |||| ||||||||||||||||||||||||| |||||||||||||||||||||||||||| ||||||||||||||||||||| ||||||||||| |||||||||

anno particolare (2001). Le conseguenze di queste scelte sono mostrate in Figura 7, dove si riporta anche la percentuale di area di pavimento del parco edilizio che ricade nelle differenti classi.

Supporto alla definizione di incentivi per la riqualificazione energetica degli edifici Per lavori di ristrutturazione importanti (sull’intero edificio, o che riguardano un’area > 1000 m²) la Legge richiede il rispetto dei limiti energetici degli edifici nuovi, mentre i retrofit su singoli componenti edilizi devono rispettare i singoli limiti specifici di prestazione stabiliti per legge (Trasmittanza termica, rendimenti). D’altro canto, la certificazione energetica sarà imposta per legge in tutta Italia, ma qualunque sia il risultato, nessuno potrà essere obbligato a migliorare la classe di appartenenza dell’edificio. Ciò significa che il legislatore non potrà imporre dei retrofit, ma potrà concedere incentivi, e con l’aiuto di E-SDOB valutare quale impatto le varie misure avranno su scala territoriale. Gli incentivi possono agevolare tecnologie costose ma innovative ed efficaci (ad esempio, come il “conto energia” degli impianti fotovoltaici), aumentando la loro quota di mercato e implicitamente contribuendo all’abbattimento dei costi. Il problema è come definire i criteri per finanziare tali retrofit. Il requisito base per concedere una agevolazione potrebbe essere un valore massimo del rapporto “costo-risparmio energetico” [€/kWh] o “costo-emissioni di CO2 evitate” [€/kgCO2]. Si potrebbe concedere una percentuale del costo iniziale, ovvero un “finanziamento specifico” [€/ kWh o €/kgCO2], considerando le sanzioni amministrative che verrebbero inflitte all’Italia a causa della violazione degli impegni del Protocollo di Kyoto (stessa unità di misura: €/kgCO2!). In particolare, E-SDOB può servire a rispondere alle seguenti domande: • Quanti edifici possiedono i requisiti previsti dai bandi (ad esempio, “quanti edifici vi sono in zona F con serramenti in vetro singolo?”)? • Quali sono le conseguenze previste per le varie misure in termini di risparmi energetici e di impatto ambientale evitato?

Figura 7 – Proposta di classi di prestazione energetica in Piemonte

EPlim,avg = 75 kWh/m2

L’effetto su larga scala dei retrofit energetici

ConclusionI

È stato creato un semplice modello per valutare gli effetti su larga scala dei retrofit energetici, basato sull’ipotesi che i risparmi energetici (ΔE) dipenderanno da: • Entità dell’investimento (I); • Consumo energetico globale del settore (E); • Risparmi a costo zero, come la riduzione delle temperature interne, la chiusura di finestre e porte lasciate aperte senza necessità etc. La ratio del modello dovrebbe essere tale per cui: • Un investimento infinito dovrebbe essere necessario per rendere i risparmi uguali all’efffettivo consumo energetico; • Le tecnologie di retrofit vengano applicate in sequenza, a iniziare da quelle più vantaggiose (ΔE/I massimo), e proseguendo con quelle con vantaggio via via decrescente finché non viene utilizzato l’intero investimento. Trascurando i retrofit a costo zero, il modello seguente, caratterizzato da un solo parametro, rispetterebbe i requisiti sopra esposti: r 1 i ΔE = Eu1 - ———— u q (I/E)k+1 t ∂ ( ΔE ) u con ———u = k [ ktep / M€ ] , che rappresenta il retrofit più vantaggioso. ∂ I u I —>0

Figura 8 – Curve teoriche di risparmio energetico in funzione dei diversi valori di k

In Figura 8 si mostrano i risultati che possono essere ottenuti in Piemonte per diversi valori di k. Ad esempio, si sono valutati gli effetti su larga scala di alcuni retrofit (isolamento delle pareti e del tetto, adozione di finestre con vetrate isolanti) realizzabili intervenendo sull’involucro edilizio di edifici precedenti agli anni ‘80 in Piemonte. Tutti assieme, questi edifici rappresentano l’87% del parco edilizio e il 91% del consumo di energia primaria. La Tabella V riporta le trasmittanze termiche prima e dopo i retrofit e il loro costo per unità di superficie. La sostituzione delle finestre porterà anche a una riduzione del fattore solare (da 0,85 a 0,65) e delle infiltrazioni d’aria (da 0,4 a 0,3 ACH). I valori delle trasmittanze dopo i retrofit sono stati scelti in modo da consentire gli incentivi pubblici. Naturalmente, i costi potrebbero essere diversi in un caso dall’altro. A partire dalle ipotesi sopra descritte si è determinato il rapporto fra risparmi e investimento (Savings to Investment Ratio – SIR) in funzione dei gradi-giorno, come mostrato in Figura 9. Gli investimenti fanno riferimento all’effettiva area di pavimento degli edifici contenuti in ogni intervallo di GG. Il risultato finale è presentato in Figura 10. Si può osservare che l’applicazione di E-SDOB ai retrofit sull’involucro porta a risultati in buon accordo con la curva teorica con k = 0,1.

Tabella V – Interventi di Retrofit proposti e relativi costi unitari Componente

E-SDOB (Distribuzione statistica dell’area di pavimento degli edifici in funzione del fabbisogno di energia primaria per riscaldamento) può essere ottenuta dai dati del Censimento, integrati da dati desunti da Norme, Leggi, dalla letteratura e da ipotesi desunte dall’esperienza degli autori. I suoi risultati sono stati convalidati dal confronto con i dati desunti dai bilanci energetici regionali. Il metodo E-SDOB è stato usato per definire la scala di prestazione energetica degli edifici e il potenziale di risparmio energetico degli interventi di retrofit su larga scala limitata, a titolo di esempio, all’involucro edilizio. Questo tipo di approccio può essere facilmente esteso ad altri tipi di retrofit (miglioramento del rendimento dell’impianto o uso di tecnologie basate sulle fonti rinnovabili). In assenza di un catasto energetico (ottenibile da un diffuso e corretto uso della certificazione energetica) E-SDOB è l’unico strumento attendibile per una migliore conoscenza di un parco edilizio su larga scala (provinciale, regionale, o nazionale).

tetto finestra muro 5

1,1

Trasmittanza termica dopo il retrofit [W/(m²∙K)]

0,23

1,4

0,27

Costo unitario [€/m²]

360

120

Yearly energy savings [%]

Yearly energy savings [ktoe]

Trasmittanza termica prima del retrofit [W/(m²∙K)] 1,3

Theoretical curve (k = 0.1) ESDOB application

Investment [G€]

Fig. 10 – Curva teorica e risultati dell’applicazione di E-SDOB

Sequenza d’interventi per vantaggi decrescenti

* Gian Vincenzo Fracastoro: Politecnico di Torino – Dipartimento di Energetica Matteo Serraino: Politecnico di Torino – Dipartimento di Energetica / Clivet S.p.A., Feltre (BL)

Si può immaginare la seguente sequenza, con interventi che presentano vantaggi via via decrescenti: A. Isolamento tetto di edifici in località con più di 3760 GG. B. Tutti gli altri tetti e doppi vetri nelle località con più di 3490 GG. C. Doppi vetri nelle località collocate nel range 3140-3490 GG. D. Tutte le altre finestre con doppi vetri e i muri con più di 4100 GG. E. Tutti gli altri muri.

Figura 9 – Il SIR (rapporto fra risparmi energetici e investimento) in funzione dei GG per differenti interventi di retrofit

Bibliografia

In Lombardia c’è il catasto energetico

Incidenza delle fonti rinnovabili

Il primo catasto energetico italiano è stato istituito da regione Lombardia nel settembre 2007. A luglio 2009 il catasto energetico lombardo ha raccolto oltre 100.000 attestati di certificazione energetica (ACE) che hanno permesso alla Regione di conoscere in maniera dettagliata il grado di efficienza energetica di diversi edifici. Dal database regionale possono essere infatti estrapolati diversi dati, come ad esempio i valori medi di trasmittanza che informano sullo stato energetico dell’edificio. Da una prima analisi di queste informazioni (grafico1) è emerso come il grado di efficienza dei diversi componenti dell’edificio sia lontano dai rispettivi valori limite previsti dal dispositivo regionale (DGR VIII/8745). Inoltre è possibile notare come l’efficienza dei componenti d’involucro degli edifici a destinazione d’uso non residenziale sia ancora più deficitaria, soprattutto se si prendono in considerazione i valori di trasmittanza termica dei componenti trasparenti.

Altra informazione interessante, sempre desunta dall’analisi degli attestati depositati, riguarda la quantità di energia prodotta tramite fonti rinnovabili e la sua incidenza sul fabbisogno totale di energia richiesta per usi termici. Nel secondo grafico, sempre riferito agli edifici certificati, viene invece rappresentata l’influenza che le fonti energetiche rinnovabili (FER) hanno sul fabbisogno di energia primaria, in funzione alla destinazione d’uso. Si evince che, per la climatizzazione invernale, l’incidenza delle FER si attesta attorno allo 0,8% per gli edifici residenziali e allo 0,2% per quelli del terziario. Tra i dati che possono essere estrapolati, quello di maggiore interesse è proprio il valore del fabbisogno medio di energia primaria per la climatizzazione invernale. Dall’analisi è stato appurato che tale valore, sempre lontano dai limiti imposti dalla normativa regionale, si attesta attorno ai 190 kWh/m² anno per gli edifici residenziali e a 86 kWh/m² per tutte le altre categorie.

Grafico 1: Trasmittanza termica degli elementi disperdenti [W/m2K]

EP tot

E fer

Grafico 2: Incidenza delle fonti rinnovabili sui consumi totali EP tot 100%

E fer 100%

100%

0,8%

Valori medi di trasmittanza degli elementi disperdenti degli edifici certificati in Regione Lombardia (si sono assunti come valori limite di riferimento quelli della zona climatica E)

0,2%

0,8% Valori per edifici residenziali [kWh/m2] Valori per edifici residenziali [kWh/m2]

0,2% Valori per edifici del terziario [kWh/m2] Valori per edifici del terziario [kWh/m2]

• Corgnati S.P., Corrado V., Procedura storicista per la stima della domanda energetica degli edifici: applicazione a edifici scolastici (in Filippi M., Rizzo G. Certificazione energetica e verifica ambientale degli edifici, Flaccovio Editore, Palermo, 2007). • Enea, Rapporto Energia ed Ambiente, 2005. • Istat, Censimento della Popolazione Italiana, 2001. • Legge 10 Gennaio 1991, n. 10. Norme in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia. • Legge 30 Aprile 1976, n. 373. Norme per il contenimento del consumo energetico per usi termici negli edifici. • Norma UNI 10349:1994. Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici. • Norma UNI/TS 11300:2008. Prestazioni energetiche degli edifici – Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale. Parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. • Norma UNI EN ISO 13790:2008. Prestazioni energetiche degli edifici – Calcolo del fabbisogno di energia per riscaldamento e raffrescamento. • UNI EN 15217:2007. Prestazione energetica degli edifici – Metodi per esprimere la prestazione energetica e per la certificazione energetica degli edifici.

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Analisi energetica

Riqualificazione dell’edilizia residenziale di una città. Il caso Roma I risultati di un’analisi mostrano le enormi possibilità di riqualificazione energetica di Roma, conseguenza del fatto che gran parte degli edifici sono stati costruiti prima degli anni ’70. La determinazione del fabbisogno energetico delle abitazioni romane, in relazione alla loro epoca e alle caratteristiche costruttive e impiantistiche, ha consentito di valutare, economicamente ed energeticamente, una scala di priorità tra i diversi interventi di riqualificazione di Livio de Santoli*, Francesco Mancini*, Marco Cecconi**

l fabbisogno energetico di climatizzazione inver-

nale di un edificio dipende da diversi fattori: dal clima, dalle caratteristiche architettoniche e termiche dell’involucro, dalla tipologia di impianto termico, dagli apporti gratuiti (solari e interni) nonché da parametri imprevedibili come il comportamento più o meno virtuoso degli occupanti. Data la vastità del patrimonio edilizio della città di Roma, appare chiara l’impossibilità di valutare analiticamente i consumi energetici di ogni singo-

lo edificio, per cui l’obiettivo della presente ricerca è stato quello di stimare i fabbisogni energetici globali del settore edilizio residenziale, elaborando opportunamente i dati aggregati disponibili. Una volta ottenuti questi dati è stato possibile ottenere un fabbisogno energetico complessivo. Le stime economiche effettuate mostrano come siano necessarie somme ingenti per la riqualificazione e come il tempo di ritorno dell’investimento, in alcuni casi, sia piuttosto lungo, tale da scoraggiare un investimento privato. Nell’otti-

Il procedimento seguito per la raccolta e l’elaborazione dei dati. Si è giunti ad una stima delle superfici disperdenti complessive di tutti gli edifici e sono state assegnate le prestazioni dell’involucro e degli impianti in funzione dell’epoca di costruzione e di eventuali ristrutturazioni intercorse.

Fonte letteratura

ISTAT n. Abitazioni VS Superficie n. Abitazioni VS n. Edifici n. Edifici VS n. Abitazioni VS n. Piani n. Edifici VS Epoca costruzione Tipologie di impianti termici Ristrutturazioni

Altezza interpiani Fattori di forma VS Superficie VS n. Piani Sup. vetrata / Sup. pianta Trasmittanze VS Epoca di costruzione Dati meteo Rendim. impianti termici VS Epoca costruzione Consumi degli elettrodomestici Consumi per la produzione di ACS

Calcolo fabbisogni termici invernali per epoca di costruzione 18

Energy analysis for retrofitting proposals in Rome residential sector The energy consumption in residential buildings is relevant of the global energy demand of the city of Rome and, therefore, a study to evaluate its entity and to propose improvement actions is of great interest. The research activity relates to the heating energy demand and it involves two main aims. The first is related to characterize the real estate as a function of age, heating systems and architecture typology. The second the effect of different interventions on the buildings energy demand. A cost/benefit analysis has been carried out to determine the feasibility of the different solutions.

ca di un sostegno pubblico agli interventi è stata individuata una graduatoria da utilizzare ai fini di una corretta pianificazione e di un corretto indirizzamento delle risorse.

esse verticali o orizzontali, opache11.260.000 o trasparenti (Tabella I). 1919-45 9.240.000 1.390.000

Determinare le caratteristiche dell’involucro I dati riguardanti l’attuale parco edilizio della città di Roma sono stati acquisiti dal Censimento ISTAT 2001 [1] che è ad oggi il più recente. Dai dati del censimento è stata dapprima ricavata la superficie media per ciascun appartamento, ipotizzata costante. A partire da tale dato e da quelli riguardanti il numero di abitazioni e di piani per edificio, nonché quello riguardante il numero di edifici per epoca di costruzione, sono state ricavate le superfici in pianta complessive di tutti gli edifici di Roma divise per epoca di costruzione. Uno studio delle caratteristiche morfologiche [2] ha consentito di associare ad ogni edificio un fattore di forma e successivamente di calcolare le superfici disperdenti, siano esse verticali o orizzontali, opache o trasparenti (Tabella I). Una volta note tutte le caratteristiche geometriche degli involucri, a ciascuno porzione dell’involucro edilizio è stata associata la trasmittanza termica in base all’epoca di costruzione, ipotizzando per gli edifici caratteristiche costruttive omogenee, in funzione dell’epoca e della tipologia. I valori medi utilizzati per lo studio [3] sono riportati in Tabella II.

5.340.000 2.260.000 1946-61 20.340.000 24.790.000 3.050.000 11.760.000 4.990.000 21.200.000 25.840.000 Tabella1962-71 I - Dettaglio delle superfici disperdenti3.180.000 per epoca di12.260.000 costruzione 5.200.000 1972-81Tabella 17.990.000 21.920.000 2.700.000 10.400.000 4.410.000 I – Dettaglio delle superfici disperdenti per epoca di costruzione 1982-91 10.840.000 13.210.000 1.630.000 6.270.000 2.660.000 Epoca di Superficie Superficie Superficie Superficie Superficie dopo il 1991 5.280.000 6.430.000 disperdente 790.000 disperdente 3.050.000 disperdente 1.290.000 costruzione totale in disperdente TOTALE 90.600.000 110.390.000 13.590.000 opaca 52.390.000 22.210.000 pianta totale vetrata vertic. opaca orizz. [m2] [m2] [m2] [m2] [m2] prima del 1919 5.700.000 6.940.000 850.000 3.290.000 1.400.000 1919-45 9.240.000 11.260.000 geometriche 1.390.000 degli5.340.000 Una volta note tutte le caratteristiche involucri, a 2.260.000 ciascuno 20.340.000 4.990.000 porzione1946-61 dell’involucro edilizio è 24.790.000 stata associata la3.050.000 trasmittanza 11.760.000 termica in base all’epoca 1962-71 ipotizzando 21.200.000 per 25.840.000 3.180.000 12.260.000 omogenee, 5.200.000 di costruzione, gli edifici caratteristiche costruttive in 1972-81 17.990.000 21.920.000 2.700.000 10.400.000 funzione dell’epoca e della tipologia. I valori medi utilizzati per lo studio 4.410.000 [3] sono 1982-91 10.840.000 13.210.000 1.630.000 6.270.000 2.660.000 riportati in Tabella II. dopo il 1991 5.280.000 6.430.000 790.000 3.050.000 1.290.000 TOTALE 90.600.000 110.390.000 13.590.000 52.390.000 22.210.000

Tabella II - Trasmittanze termiche associate agli edifici per epoca di costruzione Tabella II – Trasmittanze termiche associate agli edifici per epoca di costruzione

Epoca di Pareti opache Solai di Pavimenti a Chiusure Una volta noteverticali tutte le caratteristiche geometricheterra degli involucri, a ciascuno costruzione copertura trasparenti 2 2 2 termica in base all’epoca porzione dell’involucro edilizio è stata associata la trasmittanza [W/m K] [W/m K] [W/m K] [W/m2 K] diprima costruzione, per gli edifici costruttive omogenee, in del 1919 ipotizzando 1,30 2,00 caratteristiche 1,15 5,00 funzione dell’epoca e 1,20 della tipologia. I1,30 valori medi utilizzati [3] sono 1919-45 1,20 per lo studio5,00 riportati1946-61 in Tabella II. 1,20 1,30 1,20 5,00 1962-71 1,20 1,30 1,20 5,00 1,00 termiche associate 1,10 5,00 Tabella1972-81 II - Trasmittanze agli edifici0,90 per epoca di costruzione 1982-91 1,00 0,90 0,60 5,00 dopo il di 1991 0,80 0,80di 0,60 a 3,00 Epoca Pareti opache Solai Pavimenti Chiusure costruzione verticali copertura terra trasparenti [W/m2 K] [W/m2 K] [W/m2 K] [W/m2 K] primaUn del procedimento 1919 1,30 2,00 per gli impianti 1,15 termici, per i quali 5,00 sono analogo è stato seguito 1919-45 1,20 5,00 stati fissati i rendimenti1,20 di produzione, di1,30 emissione, di distribuzione e di regolazione in Analisi dei 1946-61 1,20 1,30 1,20 relazione all’epoca di costruzione. I valori sono riportati nelle Tabelle III, IV, V5,00 e VI. 1962-71 1,20 1,30 1,20 5,00 fabbisogni energetici 1972-81 1,00 1,10 0,90 5,00 Per stabilire i fabbisogni energetici5,00 degli edi1982-91 1,00 0,90 0,60 fici romani è stato necessario giungere dopo il 1991 0,80 0,80 0,60 3,00ad una

Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale della città di Roma

stima delle superfici disperdenti complessive di tutti gli edifici, assegnando i parametri riguarUn procedimento analogo è stato seguito per gli impianti termici, per i quali sono Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale della città di Roma danti le prestazioni termiche dell’involucro e destati fissati idella rendimenti di produzione, di emissione, di distribuzione e di regolazione in Tabella III Rendimento di produzione degli impianti termici Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale città di Roma impianti a seconda dell’epoca di costruzione. Definire il rendimento degli impianti relazione all’epoca di costruzione. I valoriglisono riportati nelle Tabelle III, IV, V e VI. Tabella III Rendimento di produzione degli impianti termici Per gli impianti termici sono stati fissati i rendimenti di produzione, di emissione, di distribuzione e di regolazione in relazione all’epoca di coAttraverso un’ulteriore elaborazione è stato così Impianti centralizzati Impianti autonomi Rendimento Tabella III Rendimento di produzione degli impianti termici struzione. I valori sono riportati nelle tabelle. possibile determinare sette macro-edifici, relatiEpoca di Percentuale Percentuale Impianti centralizzati Impianti autonomi medio Rendimento costruzione sul parco sul parco Rendimento Rendimento Tabella degli impianti termici vi alle sette epoche di costruzione e associarne EpocaIII di - Rendimento di produzione Percentuale Percentuale ponderato medio Impianti centralizzati Impianti autonomi edifici edifici Tabella III – Rendimento di produzione degli impianti termici costruzione Rendimento sul parco sul parco Rendimento Rendimento i rispettivi fabbisogni energetici di climatizzazioEpoca di Percentuale Percentuale prima del 1919 62,0%centralizzati 49,3% 85,0% autonomi 50,7% ponderato 73,7% medio edifici edifici Impianti Impianti costruzione sul parco sul parco Rendimento ne invernale. Dai calcoli risulta che a Roma il fab1919-45 62,0% Percentuale 52,7% Rendimento 85,0% Percentuale 47,3% Rendimento 72,9% ponderato Epoca di prima del 1919 62,0% 49,3% 85,0% 50,7% 73,7% medio edifici edifici 1946-61 62,0% 55,3% 85,0% 44,7% 72,3% bisogno specifico medio di climatizzazione incostruzione sul parco sul parco Rendimento 1919-45 62,0% 52,7% Rendimento 85,0% 47,3% ponderato 72,9% prima del 1919 62,0% 49,3% 85,0% 50,7% 73,7% 1962-71 65,0% 53,8% 85,0% 46,2% 74,2% edifici edifici 1946-61 62,0% 55,3% 85,0% 44,7% 72,3% vernale è pari a 87 kWh/m² anno. Le prestazioni 1919-45 62,0% 52,7% 85,0% 47,3% 72,9% 1972-81 76,5% 56,6% 85,0% 43,4% 80,2% prima del 1919 62,0% 49,3% 85,0% 50,7% 73,7% 1962-71 65,0% 53,8% 46,2% 74,2% 1946-61 62,0% 55,3% 85,0% 44,7% 72,3% peggiori sono quelle degli edifici realizzati pri1982-91 80,5% 68,8% 85,0% 31,2% 81,9% 1919-45 62,0% 52,7% 85,0% 47,3% 72,9% 1972-81 76,5% 56,6% 43,4% 80,2% 1962-71 65,0% 53,8% 85,0% 46,2% 74,2% dopo il 1991 85,0% 87,2% 85,0% 12,8% 85,0% ma del 1919 (108 kWh/m² anno); vi è poi una so1946-61 62,0% 55,3% 85,0% 44,7% 72,3% 1982-91 80,5% 68,8% 31,2% 81,9% 1972-81 76,5% 56,6% 85,0% 43,4% 80,2% 1962-71 65,0% 53,8% 85,0% 46,2% 74,2% dopo il 1991 85,0% 87,2% 12,8% 85,0% stanziale omogeneità tra il 1919 ed il 1971 (circa 1982-91 80,5% 68,8% 85,0% 31,2% 81,9% Tabella di emissione56,6% degli impianti termici 1972-81 IV - Rendimento 76,5% 85,0% 43,4% 80,2% dopo il 1991 85,0% 87,2% 85,0% 12,8% 85,0% 1982-91 IV - Rendimento 80,5% 85,0% 31,2% 81,9% Tabella di emissione68,8% degli impianti termici Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale della città di Roma

dopo il 1991

85,0% Impianti centralizzati87,2%

85,0%autonomi12,8% Impianti

Tabella degli impianti termici Epoca IV di - Rendimento di emissione Percentuale Percentuale Impianti Impianti autonomi Tabella IV –centralizzati Rendimento di emissione degli impianti termici

costruzione Rendimentodi emissione sul parcodegli Rendimento sul parco Tabella impianti termici Epoca IV di - Rendimento Percentuale Percentuale

85,0% Rendimento medio Rendimento ponderato medio Rendimento ponderato 96,0% medio Rendimento ponderato 96,0% medio ponderato 96,0%

Impianti centralizzati Impianti autonomi edifici edifici costruzione Rendimento sul parco Rendimento sul parco Epoca di Percentuale Percentuale Ogni epoca 96,0% 52,6% 96,4% edifici edifici47% Impianti centralizzati Impianti autonomi costruzione Rendimento sul parco Rendimento sul parco Epoca di Ogni epoca 96,0% Percentuale 52,6% 96,4% Percentuale 47% edifici edifici Tabella V - Rendimento di distribuzione impianti termici costruzione Rendimento sul parco degli Rendimento sul parco Ogni epoca 96,0% 52,6% 96,4% 47% edifici edifici Tabella V - Rendimento di distribuzione degli impianti termici Ogni epoca 96,0% 52,6% 96,4% 96,0% Impianti centralizzati Impianti autonomi Tabella V – Rendimento di distribuzione degli impianti termici 47% Rendimento Tabella di distribuzione degli impianti termici EpocaVdi- Rendimento Percentuale Percentuale Impianti centralizzati Impianti autonomi medio Rendimento costruzione sul parco degli sul parco Rendimento Rendimento Tabella di distribuzione impianti termici EpocaVdi- Rendimento Percentuale Percentuale ponderato medio Impianti centralizzati Impianti autonomi edifici edifici costruzione Rendimento sul parco sul parco Rendimento Rendimento ponderato Epoca di Percentuale Percentuale prima del 1919 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% medio edifici edifici Impianti centralizzati Impianti autonomi costruzione sul parco sul parco Rendimento 1919-45 89,0% Percentuale 52,6% Rendimento 96,0% Percentuale 47,4% Rendimento 92,3% ponderato Epoca di prima del 1919 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% medio edifici edifici 1946-61 89,0% 52,6% Rendimento 96,0% 47,4% 92,3% costruzione sul parco sul parco Rendimento 1919-45 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% ponderato prima del 1919 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% 1962-71 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% edifici edifici 1946-61 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% 1919-45 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% 1972-81 90,5% 52,6% 96,5% 47,4% 93,3% prima del 1919 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% 1962-71 1946-61 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% 1982-91 92,0% 52,6% 97,0% 47,4% 94,4% 1919-45 89,0% 96,0% 92,3% 1972-81 90,5% 52,6% 96,5% 47,4% 93,3% 1962-71 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% dopo il 1991 96,0% 52,6% 99,0% 47,4% 97,4% 1946-61 89,0% 96,0% 92,3% 1982-91 92,0% 52,6% 97,0% 47,4% 94,4% 1972-81 90,5% 52,6% 96,5% 47,4% 93,3% 1962-71 89,0% 52,6% 96,0% 47,4% 92,3% dopo il 1991 96,0% 99,0% 97,4% 1982-91 VI - Rendimento 92,0% 52,6% 97,0% 94,4% Tabella di regolazione degli impianti termici 47,4% 1972-81 90,5% 52,6% 96,5% 47,4% 93,3% dopo il 1991 96,0% 52,6% 99,0% 47,4% 97,4% Tabella 92,0% VI –di Rendimento di regolazione degli impianti termici47,4% 1982-91 VI - Rendimento 52,6% 97,0% 94,4% Tabella regolazione degli impianti termici dopo il 1991 96,0% 52,6% 99,0% 47,4% 97,4% Impiantidi centralizzati Impiantitermici autonomi Tabella VI - Rendimento regolazione degli impianti Rendimento Epoca di Impianti centralizzati Impianti autonomi Percentualedegli impianti Percentuale medio Tabella VI - Rendimento di regolazione termici Rendimento costruzione Epoca di sul parco sul parco Rendimento Rendimento ponderato Percentuale Percentuale medio Impianti centralizzati Impianti autonomi costruzione Rendimento edifici edifici sul parco sul parco Rendimento Rendimento ponderato Epoca di Percentuale Percentuale medio Impianti centralizzati Impianti autonomi Ogni epoca 88,0% 52,6% 93,0% 47,4% Rendimento 90,4% edifici edifici costruzione sul parco sul parco Rendimento Rendimento ponderato Epoca di Percentuale Percentuale medio Ogni epoca 88,0% 52,6% 93,0% 47,4% 90,4% edifici edifici costruzione sul parcodi climatizzazione Rendimento ponderato passo successivo è statosul il parco calcolo deiRendimento fabbisogni energetici OgniIlepoca 88,0% 52,6% 93,0% 47,4% 90,4% edifici edifici invernale per i sette macro-edifici appena definiti, relativi alle sette epoche di Il passo successivo è stato il calcolo dei fabbisogni energetici di climatizzazione Ogni epoca L’elaborazione 88,0% è condotta 52,6% 93,0% 47,4% 90,4% costruzione. attraverso utilizzando la metodologia prevista

invernale per successivo i sette macro-edifici appena definiti, relativi alle disette epoche di Il passo è stato il calcolo dei fabbisogni energetici climatizzazione costruzione. L’elaborazione è condotta attraverso utilizzando la metodologia prevista

Gli edifici cotruiti antecedentemente al 1908 registrano un fabbisogno energetico pari a 108 kWh/m² anno

Vi è una sostanziale omogeneità di fabbisogno tra il 1919 ed il 1971 (circa 98 kWh/m² anno), mentre è presente un sensibile miglioramento dagli anni ’70 in poi

Fabbisogni energetici specifici di climatizzazione invernale Figura 2 – Fabbisogni energetici specifici di climatizzazione invernale EPCI [kWh/ m anno]

Val ori 120 110 Medi a 100 90 80 70 60 50 Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale della città di Roma 40 30 20 10 2

Valutazione degli interventi

1972-81

1982-91

dopo il 1991

1982-91

dopo il 1991

1962-71

1972-81

1946-61

1919-45

1946-61

prima del 1919

EPCI [kWh/ m anno]

prima del 1919

La ricerca ha individuato possibili interventi di efficientamento energetico, valutandone contestualmente gli effetti sui fabin [4]. Attraverso tali elaborazioni si sono ottenuti i fabbisogni di energia primaria per la bisogni energetici del parco ediliclimatizzazione invernale, suddivisi per epoca di costruzione (Tabella VII). zio. L’obiettivo è stato quello di stilare una classifica di convenienza Tabella VII - Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale Figura 2 - Fabbisogni energetici specifici di climatizzazione invernale Tabella VII – Fabbisogno di energia primaria per la climatizzazione invernale economico/energetica dei posEpoca di Distribuzione Distribuzione Fabbisogno Fabbisogno sibili interventi che permetterà di costruzione percentuale sul superfici in complessivo specifico Dai calcoli risulta che a Roma il fabbisogno specifico medio di climatizzazione ottimizzare la resa di eventuali inparco edifici pianta attuale EPCI 2 2 2 quelle anno. Le prestazioni peggiori sono, in proporzione, invernale è pari a 87 kWh/m vestimenti in questo settore. [%] [m ] [GWh/anno] [kWh/m anno] vi è poi una 107,5 sostanziale degli del edifici prima del 1919 (108 kWh/m2anno); 5.700.000 prima 1919 realizzati6,3% 613 Gli interventi di efficientamenun omogeneità tra il 1919 ed il 1971 (circa 98 kWh/ m2anno), 10,2% 9.240.000 1919-45 903 mentre è presente 97,8 to presi in considerazione sono i sensibile miglioramento dagli anni ’7020.340.000 in poi quando sono2.005 state emanate le prime 22,5% 1946-61 98,6 leggi seguenti: sul contenimento dei23,4% consumi energetici. Dal 1991, con2.035 la Legge 10, i 96,0 fabbisogni 21.200.000 1962-71 energetici si riducono 19,9% di più della metà17.990.000 rispetto a quelli degli anni ’60. 1. intervento sull’involucro con ri1972-81 1.377 76,6 duzione delle trasmittanze delle 12,0% 10.840.000 1982-91 741 68,4 5,8% 5.280.000 dopo il 1991 233 44,1 superfici disperdenti fino ai limiti 100,0% 90.600.000 7.907 87,3 TOTALE di legge, così come previsto per il 2010 dal DL311; Figura 3 – Distribuzione per epoca delle superfici in pianta e del fabbisogno energetico complessivo Fabbisogni energetici specifici di climatizzazione invernale 2. intervento sugli impianti con soVal ori stituzione dei generatori di calo120 110 Medi a ri esistenti con caldaie a conden100 90 sazione e installazione di valvole 80 Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale dellasui cittàradiatori, di Roma con 70 termostatiche 60 50 incremento dei rendimenti di 40 produzione e di regolazione che 30 20 per tutti gli edifici riqualifica10 ti raggiungono valori rispettivamente del 90% e del 94%. NOTA: L’elaborazione è condotta utilizzando la metodologia prevista in [4]. Il calcolo degli effetti energetiAttraverso tali elaborazioni si sono ottenuti i fabbisogni di energia primaria per la ci degli interventi ha previsto inizialclimatizzazione invernale,energetici suddivisi per epoca costruzione (Tabella VII). Figura 2 - Fabbisogni specifici didi climatizzazione invernale mente l’applicazione delle miglio98 kWh/m² anno), mentre si osserva un sensibigura3, si nota che le abitazioni antecedenti agli rie singolarmente e separatamente Dai calcoli a Roma il fabbisogno specifico medio di climatizzazione le miglioramento dagli risulta anni ’70che in poi, in conseanni ’70 rappresentano circa il 60% del totale per ciascuna epoca. In seguito, sono 2 anno. Le prestazioni peggiori sono, in proporzione, quelle invernale è pari a 87 kWh/m guenza dell’emanazione delle prime leggi sul ma sono responsabili di oltre il 70% dei consumi stati raggruppati e valutati gli interdegli edifici realizzati prima del 1919 (108 kWh/m2anno); vi è poi una sostanziale 2 contenimento dei consumi energetici. Dal 1991, complessivi. Da ciò appaiono chiare le possibiliventi in modo cumulativo, così da omogeneità tra il 1919 ed il 1971 (circa 98 kWh/ m anno), mentre è presente un con lasensibile Legge 10,miglioramento i fabbisogni energetici si riducotà di efficientamento energetico delleggi patrimonio stimare sia l’effetto di interventi sindagli anni ’70 in poi quando sono state emanate le prime dei consumi energetici. 1991, romano. con la Legge 10, i fabbisogni no di sul più contenimento della metà rispetto a quelli degli anni Daledilizio goli che di gruppi di interventi. energetici si riducono di più della metà rispetto a quelli degli anni ’60. Figura 3 – Distribuzione per epoca delle superfici in pianta e del fabbisogno energetico complessivo ’60. Guardando i dati cumulativi ed i grafici in FiGuardando i dati cumulativi ed i grafici in Figura3, si nota che le abitazioni antecedenti agli anni ’70 rappresentano circa il 60% del totale ma sono responsabili di oltre il 70% dei consumi complessivi. Da ciò appaiono chiare le possibilità di efficientamento del patrimonio edilizio termici romano. Sistemi di regolazione perenergetico la riduzione dei consumi

Fabbisogno [GWh/ anno]

Il confronto tra i dati di consumo stimati e reali ha evidenziato una grossa carenza dei sistemi di regolazione degli impianti che si traduce in una quasi costanza dei con2. VALIDAZIONE DEI sumi, a prescindere dalle condizioni climatiche esterne. Infatti, al fineRISULTATI di valutare l’affidabilitàOTTENUTI del metodo di calcolo utilizzato si è confrontato il fabbisogno calcolato con Al fine di valutare l’affidabilità quello effettivo, utilizzando i dati di consumo di gas naturale nel settore residenziale daldel 1997metodo al 2004. di calcolo utilizzato si è confrontato il fabbisogno calcolato conequello effettivo, utilizzando i adati di ilconsumo naturale A partire da questi, depurati dai consumi per acqua calda sanitaria per usi di cottura, considerando che gli impianti gas sono 75,4% del totaledi[1]gas si è ottenuto il fabnel settore residenziale dal 1997 al 2004. bisogno energetico per il riscaldamento del settore residenziale. Sulla base dei dati climatici reali del ComuFabbisognitraeffettivi e calcolati Figura 4 – Confronto fabbisogni effettivi e calcolati ne di Roma, nel periodo 10.500 1997-2004, è stata poi effettuata una compa9.000 razione tra i dati stimati 7.500 e i dati reali. Si può notare che vi è una sensibile differenza tra il fabbisogno effettivo e quello calcolato riportato ai gradi giorno reali. Ciò significa che il fabbisogno 6.000 effettivo non ha forti legami con l’andamento climatico, ma rimane piuttosto co4.500 stante su un valore elevato. Da ciò si deduce che la maggior parte degli impianti di Fabbisogno effettivo riscaldamento installati non possiede logiche di controllo dipendenti dalle condi3.000 zioni climatiche esterne o microclimatiche interne. Il controllo degli impianti rapFabbisogno calcolato presenta quindi una possibilità concreta di riduzione dei consumi termici. 1.500 Fabbisogno calcolato riportato ai gradi giorno reali

1997

1998

1999

2000

2001

2002

Figura 4 - Confronto tra fabbisogni effettivi e calcolati

2003

2004

è stato possibile valutare sia l’effetto di interventi singoli che di gruppi di interventi. I risultati sono riportati nelle tabelle seguenti.

kWh/m2 anno

Fabbisogno medio specifico per climatizzazione invernale degli edifici romani

90,4%

Rendimento medio ponderato degli impianti

70%

La percentuale di consumi imputabile alle abitazioni edificate prima degli anni ‘70. Queste rappresentano il 60% del totale

13,4

miliardi di Euro

L’investimento necessario per tutti gli interventi di risparmio energetico a Roma per la climatizzazione invernale

-76,07%

Percentuale di riduzione del fabbisogno per la climatizzazione invernale a seguito degli investimenti

Il tempo, in anni, di ritorno sull’investimento

1,46

kWh risparmiato / Euro speso

Attraverso l’adozione di valvole termostatiche, risultato essere l’investimento con il minor tempo di ritorno

totale complessivo annuale EPCI [kWh/m2anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] Analisi energetica di riqualificazione del patrimonio edilizio prima del 1919 e proposte 105,4 -2,00% 231 residenziale della 158 città di Roma 13,5 1919-45 94,9 -2,93% 374 232 19,8 Tabella X - Riduzione della trasmittanza delle coperture 1946-61 92,2 -6,50% 823 514 44,0 1962-71 89,6 -6,60% 858 522 44,7 Investimento EP Variazione AnalisiEpoca energetica e proposte diCIriqualificazione del patrimonio edilizio residenziale dellaRisparmio città di Roma Tabella della trasmittanza 1972-81 X - Riduzione73,6 -3,91% 728 309 26,4 totale complessivo annuale EPCI delle coperture 2 1982-91 66,8 -2,28% 439 180 15,4 anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m Investimento EP Variazione dopo Epoca 1991 43,8 -0,71% 214 56 Risparmio 10,0 4,8 CI prima del 1919 105,9 -1,47% 70 116 totale complessivo annuale EPCI TOT 65,5 -24,93% 3.667 1'971 168,7 1919-45 96,4 -1,41% 113 111 9,5 2 Tabella X - Riduzione della trasmittanza [%] delle coperture [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1946-61 95,5Xanno] -3,12% 249delle coperture 247 21,1 Tabella – Riduzione della trasmittanza prima del 1919 105,9 -1,47% 70 116 10,0 1962-71 92,9 -3,17% 260 251 21,4 Investimento Risparmio Epoca EP Variazione CI 1919-45 96,4 -1,41% 113 111 9,5 1972-81 75,1 -1,96% 220 155 13,3 totale complessivo annuale EPCI 1946-61 95,5 -3,12% 249 247 21,1 2 1982-91 67,8 -0,85% 133 67 5,8 [kWh/m anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] 1962-71 92,9 -3,17% 260 251 21,4 dopo 1991 44,0 -0,32% 65 25 2,2 prima del 1919 105,9 -1,47% 70 116 10,0 1972-81 75,1 -1,96% 220 155 13,3 TOT 76,5 -12,30% 1.110 972 83,2 1919-45 96,4 -1,41% 113 111 9,5 1982-91 67,8 -0,85% 133 67 5,8 1946-61 95,5 -3,12% 249 247 21,1 dopo 1991 44,0 -0,32% 65 25 2,2 1962-71 92,9 -3,17% 260 251 21,4 TOT 76,5 -12,30% 1.110 972 83,2 Tabella della trasmittanza (su terreno 1972-81 XI - Riduzione 75,1 -1,96% dei pavimenti 220 155 o locali non 13,3 riscaldati) 1982-91 67,8 -0,85% 133 67 5,8 dopo 1991 44,0 -0,32% 65 25 2,2 Tabella XI - Riduzione della trasmittanza dei pavimenti (su terreno o locali non TOTEpoca 76,5 -12,30% 1.110 972Risparmio 83,2 EP Variazione Investimento CI riscaldati) EPCI totale complessivo annuale Tabella XI – Riduzione della trasmittanza (su terreno[GWh/anno] o locali non riscaldati) 2 [kWh/m anno] [%]dei pavimenti [M€] [M€/anno] EPCI Variazione primaEpoca del XI 1919 106,7 -0,78% dei Investimento 70 62 Risparmio 5,3 Tabella - Riduzione della trasmittanza pavimenti (su terreno o locali non EPCI totale complessivo annuale 1919-45 96,4 -1,37% 113 108 9,3 2 riscaldati) [kWh/m [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] 1946-61 95,6anno] -3,04% 249 240 20,5 prima del 1919 106,7 -0,78% 70 62 5,3 1962-71 93,0 -3,08% 260 244 20,8 Epoca EP Variazione Investimento Risparmio CI 1919-45 96,4 -1,37% 113 108 9,3 1972-81 75,4 -1,54% 220 122 10,4 EPCI totale complessivo annuale 1946-61 95,6 -3,04% 249 240 20,5 2 1982-91 68,1 -0,40% 133 32 2,7 [kWh/m anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] 1962-71 93,0 -3,08% 260 244 20,8 dopo 1991 44,0 -0,18% 65 14 1,2 prima del 1919 106,7 -0,78% 70 62 5,3 1972-81 75,4 -1,54% 220 122 10,4 TOT 78,2 -10,39% 1.110 821 70,3 1919-45 96,4 -1,37% 113 108 9,3 1982-91 68,1 -0,40% 133 32 2,7 1946-61 95,6 -3,04% 249 240 20,5 dopo 1991 44,0 -0,18% 65 14 1,2 1962-71 93,0 -3,08% 260 244 20,8 TOT 78,2 -10,39% 1.110 821 70,3 Tabella di riduzione della 1972-81 XII - Effetto dell’intervento 75,4 -1,54% 220 trasmittanza 122 degli infissi 10,4 di riduzione della degli infissi 2,7 1982-91 Tabella XII – Effetto 68,1 dell’intervento -0,40% 133 trasmittanza32 Investimento EP Variazione dopo Epoca 1991 44,0 -0,18% 65 14 Risparmio 1,2 CI Tabella XII - Effetto dell’intervento di riduzione totale della trasmittanza degli infissi complessivo annuale EP TOT 78,2 -10,39% 1.110 821 70,3 CI 2 Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio della città di Roma [kWh/m anno] [%] [M€] residenziale [GWh/anno] [M€/anno] Investimento EPCI Variazione primaEpoca del 1919 105,8 -1,58% 342 125Risparmio 10,7 totale complessivo annuale EPCI 1919-45 95,2 -2,59% 554 205 17,5 2 Tabella XII - Effetto dell’intervento di riduzione della trasmittanza degli infissi anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1946-61 92,9 -5,75% 1.221 455 38,9 Analisi energetica proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio della di Roma prima del 1919 - eEffetto 105,8 -1,58% 342deiresidenziale 125dicittà 10,7 Tabella XIII dell’intervento di sostituzione generatori calore 1962-71 90,4 -5,84% 1.272 461 Investimento Risparmio 39,5 Epoca EP Variazione CI 1919-45 95,2 -2,59% 554 205 17,5 esistenti con caldaie a condensazione 1972-81 73,1 -4,53% 1.079 358 30,7 totale complessivo annuale EPCI 1946-61 92,9 -5,75% 1.221 455 38,9 2 1982-91 66,5 -2,65% 651 209 17,9 anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1962-71 90,4 -5,84% 1.272 461 39,5 Epoca EP Variazione Investimento Risparmio dopo 1991 44,0 -0,28% 317 22 1,9 CI prima del 1919 105,8 -1,58% 342 125 10,7 Tabella XIII - Effetto73,1 dell’intervento sostituzione dei generatori 1972-81 -4,53% 1.079 358di calore 30,7 EPdi totale complessivo annuale TOT 67,0 -23,22% 5.436 1.836 157,1 CI 1919-45 95,2 -2,59% 554 205 17,5 2 esistenti a66,5 condensazione 1982-91 con caldaie -2,65% 651 209 17,9 anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1946-61 92,9 -5,75% 1.221 455 38,9 Tabella XIII – Effetto dell’intervento di sostituzione dei generatori di calore esistenti con caldaie a condensazione dopo 1991 44,0 -0,28% 317 22 1,9 prima del 1919 106,1 -1,34% 117 106 9,0 1962-71 90,4 -5,84% 1.272 461Risparmio157,1 39,5 EP Variazione Investimento TOTEpoca 67,0 -23,22% 5.436 1.836 CI 1919-45 95,6 -2,17% 190 172 14,7 1972-81 73,1 -4,53% 1.079 358 30,7 EPCI totale complessivo annuale 1946-61 93,6 -4,99% 418 395 33,8 2 1982-91 66,5 -2,65% 651 209 17,9 [kWh/m anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] 1962-71 91,6 -4,51% 436 356 30,5 dopo 44,0 -0,28% 317 22 1,9 prima1991 del 1919 106,1 -1,34% 117 106 9,0 1972-81 75,1 -1,90% 370 150 12,8 TOT 67,0 -23,22% 5.436 1.836 157,1 1919-45 95,6 -2,17% 190 172 14,7 1982-91 67,8 -0,84% 223 67 5,7 1946-61 93,6 -4,99% 418 395 33,8 dopo 1991 44,0 -0,16% 109 13 1,1 1962-71 91,6 -4,51% 436 356 30,5 TOT 73,4 -15,91% 1.863 1.258 107,7 1972-81 75,1 -1,90% 370 150 12,8 1982-91 67,8 -0,84% 223 67 5,7 dopo 1991 44,0 -0,16% 109 13 1,1 Tabella XIV - Effetto dell’intervento di installazione di valvole termostatiche sui TOT 73,4 -15,91% 1.863 1.258 107,7

radiatori

Tabella XIV – Effetto dell’intervento di installazione di valvole termostatiche sui radiatori Risparmio Epoca EPCI Variazione Investimento Tabella XIV - Effetto dell’intervento di valvolecomplessivo termostatiche sui totale annuale EPdiCI installazione radiatori [kWh/m2anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] prima del 1919 107,2 -0,30% 13 24 2,0 Investimento Epoca EP Variazione CI 1919-45 97,3 -0,44% 21 35 Risparmio 3,0 totale complessivo annuale EPCI 1946-61 97,6 -0,98% 47 77 6,6 2 [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1962-71 95,0anno] -0,99% 49 79 6,7 prima del 1919 107,2 -0,30% 13 24 2,0 1972-81 76,0 -0,67% 42 53 4,6 1919-45 97,3 -0,44% 21 35 3,0 1982-91 68,1 -0,36% 25 29 2,5 1946-61 97,6 -0,98% 47 77 6,6 dopo 1991 44,0 -0,11% 12 9 0,8 1962-71 95,0 -0,99% 49 79 6,7 TOT 83,9 -3,86% 209 306 26,1 1972-81 76,0 -0,67% 42 53 4,6 Figura 5 – Risparmio energetico conseguente di riqualificazione energetica 1982-91 68,1 -0,36%ai singoli interventi 25 29 2,5 dopo 1991 44,0 -0,11% 12 9 0,8 Tabella XV - Effetto dell’intervento cumulativo sull’involucro edilizio TOT 83,9 -3,86% 209 306 26,1

Epoca

EPCI

Variazione Investimento Risparmio EPCI totale complessivo annuale 2 Tabella XV - Effetto dell’intervento cumulativo sull’involucro edilizio anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m prima del 1919 101,3 -5,82% 712 460 39,4 Epoca EP Variazione Investimento CI 1919-45 89,7 -8,26% 1.155 653Risparmio 55,9 EPCI totale complessivo annuale 1946-61 80,5 -18,35% 2.543 1.451 124,2 2 [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m 1962-71 78,1anno] -18,62% 2.650 1.472 126,0 prima del 1919 101,3 -5,82% 712 460 39,4 1972-81 67,5 -11,89% 2.248 940 80,4 1919-45 89,7 -8,26% 1.155 653 55,9 1982-91 64,2 -6,15% 1.356 486 41,6 1946-61 80,5 -18,35% 2.543 1.451 124,2 dopo 1991 43,4 -1,48% 660 117 10,0 1962-71 78,1 -18,62% 2.650 1.472 126,0 TOT 25,7 -70,56% 11.324 5.579 477,5 1972-81 67,5 -11,89% 2.248 940 80,4 1982-91 64,2 -6,15% 1.356 486 41,6 dopo 1991 43,4 -1,48% 660 117 10,0 TOT 25,7 -70,56% 11.324 5.579 477,5

involucro

Tabella IX – Riduzione della trasmittanza delle pareti opache verticali

Investimento Variazione AnalisiEpoca energetica e proposteEP diCI riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale dellaRisparmio città di Roma

impianto

Valutazione degli effetti dei singoli interventi L’effetto degli interventi singoli (Tabelle IX-XIV) è illustrato in Figura 5. Gli investimenti maggiormente convenienti sono quelli che presentano maggiori benefici energetici a parità di investimento, quindi, per ogni livello di investimento, la curva più alta rappresenta l’intervento migliore. Nell’ordine, l’intervento più conveniente è l’installazione di valvole termostatiche, seguito dalla coibentazione delle coperture e dalla sostituzione delle caldaie. La sostituzione delle finestre è sempre l’investimento meno redditizio.

SINGOLI INTERVENTI

Tabella IX - Riduzione della trasmittanza delle pareti opache verticali

Tabella XV – Effetto dell’intervento cumulativo sull’involucro edilizio

Epoca

EPCI

Variazione Investimento Risparmio EPCI totale complessivo annuale [kWh/m2anno] [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] prima del 1919 101,3 -5,82% 712 460 39,4 1919-45 89,7 -8,26% 1.155 653 55,9 1946-61 80,5 -18,35% 2.543 1.451 124,2 1962-71 -18,62% 2.650 residenziale1.472 126,0 Analisi energetica e proposte78,1 di riqualificazione del patrimonio edilizio della città di Roma 1972-81 -11,89% 2.248 residenziale della 940 città di Roma 80,4 Analisi energetica e proposte67,5 di riqualificazione del patrimonio edilizio 1982-91 64,2 -6,15% 1.356 486 41,6 dopo 1991 43,4 -1,48% 660 117 10,0 TOT 25,7 -70,56% 11.324 5.579 477,5 Tabella XVI - Effetto dell’intervento cumulativo sull’impianto

Tabella XVI - Effetto dell’intervento cumulativo sull’impianto Epoca Epoca prima del 1919 prima del 1919 1919-45 1919-45 1946-61 1946-61 1962-71 1962-71 1972-81 1972-81 1982-91 1982-91 dopo 1991 dopo TOT 1991 TOT

Tabella dell’intervento cumulativo sull’impianto Investimento EPXVI – EffettoVariazione CI

EPCI [kWh/m2anno] 2 [kWh/m 105,7anno] 105,7 95,3 95,3 92,9 92,9 90,9 90,9 74,6 74,6 67,6 67,6 44,0 44,0 70,5 70,5

Variazione EPCI EP [%]CI [%] -1,65% -1,65% -2,53% -2,53% -5,78% -5,78% -5,33% -5,33% -2,50% -2,50% -1,17% -1,17% -0,27% -0,27% -19,23% -19,23%

Investimento totale totale [M€] [M€] 130 130 211 211 465 465 485 485 411 411 248 248 121 121 2.072 2.072

Risparmio Risparmio complessivo annuale complessivo annuale [GWh/anno] [M€/anno] [GWh/anno] [M€/anno] 131 11,2 131 11,2 200 17,1 200 17,1 457 39,1 457 39,1 421 36,0 421 36,0 198 16,9 198 16,9 93 7,9 93 7,9 21 1,8 21 1,8 1.520 130,1 1.520 130,1

Tabella XVII - Effetto cumulativo di tutti gli interventi Tabella XVII - Effetto cumulativo di cumulativo tutti gli interventi Tabella XVII – Effetto di tutti gli interventi Risparmio EPCI Variazione Investimento Investimento Risparmio EPCI Variazione totale complessivo annuale EPCI totale complessivo annuale EP [kWh/m2anno] [%]CI [M€] [GWh/anno] [M€/anno] 2 [%] [M€] [GWh/anno] [M€/anno] [kWh/m prima del 1919 100,8anno] -6,23% 842 493 42,2 prima del 1919 100,8 -6,23% 842 493 42,2 1919-45 89,0 -8,96% 1.366 709 60,7 1919-45 89,0 -8,96% 1.366 709 60,7 1946-61 78,9 -19,95% 3.008 1.577 135,0 Analisi energetica e proposte di riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale della città di Roma 1946-61 78,9 -19,95% 3.008 1.577 135,0 1962-71 76,7 -20,09% 3.135 1.589 136,0 1962-71 76,7 -20,09% 3.135 1.589 136,0 1972-81 66,8 -12,68% 2.660 1.003 85,8 1972-81 66,8 -12,68% 2.660 1.003 85,8 1982-91 63,9 -6,55% 1.604 518 44,3 1982-91 63,9 -6,55% 1.604 518 44,3 dopo 1991 43,4 -1,61% 781 128 10,9 Interventi cumulati di riqualificazione dopo 1991 43,4 -1,61% 781 energetica 128 10,9 TOT 20,9 -76,07% 13.396 6.015 514,8 TOT7.000 20,9 -76,07% 13.396 6.015 514,8 Epoca Epoca

Figura 6 – Risparmio energetico conseguente ai diversi interventi cumulati di riqualificazione energetica Interventi singoli di riqualificazione energetica 6.000 Interventi singoli di riqualificazione energetica

Risparmio di energia primaria Risparmio Risparmio di energia di energia primaria primaria [GWh/anno] [GWh/anno] [GWh/anno]

INTERVENTI CUMULATIVI

Tabella XV - Effetto dell’intervento cumulativo sull’involucro edilizio

2.000 2.000 5.000 1.800 1.800 1.600 4.000 1.600 1.400 3.000 1.400 1.200 1.200 2.000 1.000 Intervento cumulativo A: tutto involucro Intervento 1: pareti opache verticali 1.000 InterventoIntervento cumulativo B: tuttoopache impianto verticali 800 Intervento 1: 2: pareti coperture 1.000 800 InterventoIntervento cumulativo C: tutto involucro + 2: coperture Intervento 3: pavimenti 600 impianto Intervento 3: pavimenti 600 Intervento 4: finestre 0 400 Intervento 4: 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.000 16.000 Intervento 5: finestre caldaie 14.000 4000 200 Intervento Intervento 5: 6: caldaie valvole termostatiche Investimento economico [Milioni di euro] 200 Intervento 6: valvole termostatiche 0 0 500energetico 1.000 conseguente 1.500 2.000 2.500interventi 3.000 cumulati 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 Figura 6 -0Risparmio ai diversi di riqualificazione energetica 0 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000 5.500 Investimento economico [Milioni di euro] Investimento economico [Milioni di euro]

Valutazione degli effetti degli interventi cumulativi L’effetto degli interventi cumulativi (Tabelle XV-XVII) è reso graficamente in Figura 6. In linea generale, come prevedibile, gli investimenti cumulati sono meno efficaci della somma degli interventi singoli. Si può concludere che l’investimento cumulato più conveniente è l’ammodernamento degli impianti. Se si effettuano tutti gli interventi possibili, l’efficienza dell’investimento non è molto elevata, ma i risultati sono evidenti: si può raggiungere una riduzione del fabbisogno energetico superiore al 76% a fronte di un investimento di quasi 14 miliardi di euro. È interessante notare la grande differenza di redditività tra l’investimento migliore ed il peggiore. Ciò mette in luce l’importanza di un’attenta pianificazione degli interventi di riqualificazione energetica al fine di ottimizzare gli investimenti economici. * Dipartimento di Fisica Tecnica, Università La Sapienza di Roma ** CITERA, Università La Sapienza di Roma

Figura 5 - degli Risparmio energeticosingoli conseguente ai singoli interventi èdi illustrato riqualificazione energetica5. Gli L’effetto interventi (Tabelle IX-XIV) in Figura Figura 5 - Risparmio energetico conseguente ai singoli interventi di riqualificazione energetica investimenti maggiormente convenienti sono quelli che presentano maggiori benefici energetici a parità di investimento, quindi, per ogni livello di investimento, la curva più alta rappresenta l’intervento migliore. Nell’ordine, l’intervento più conveniente è l’installazione di valvole termostatiche, seguito dalla coibentazione delle coperture e dalla sostituzione delle caldaie. La sostituzione delle finestre è sempre l’investimento meno redditizio.

Tabella XVIII – Graduatoria di convenienza economico-energetica dei diversi investimenti singoli e cumulati Tabella XVIII – Graduatoria di convenienza economico-energetica dei diversi investimenti singoli e cumulati

Intervento Valvole termostatiche Coperture Solai a terra TUTTO IMPIANTO Caldaie Pareti opache verticali TUTTO INVOLUCRO TUTTO INVOLUCRO + IMPIANTO Finestre

Indice di convenienza [kWh risparmiato/€ speso] 1,46 0,88 0,74 0,73 0,68 0,54 0,49 0,45 0,34

Tempo di ritorno [anni] 8 13 16 16 17 22 24 26 35

22 L’effetto degli # interventi cumulativi (Tabelle XV-XVII) è graficato in Figura 6. In linea generale, come prevedibile, gli investimenti cumulati sono meno efficaci della

Bibliografia

• “14º Censimento Generale della Popolazione e delle abitazioni”, ISTAT • De Santoli L., Di Matteo U., 2003 “Building Energy and Environment performance System (Beeps): a programme for building energy certification in Italy”. Building services engineering research & technology, vol. 24,2; p. 61-68 • De Santoli L., Biondi F., Mancini F., 2003. “Applicazione GIS per la certificazione energetica degli edifici”. 58º Congresso Nazionale ATI, 9-12 Settembre 2003, Padova – San Martino di Castrozza • De Santoli L., Brunello P., 1997. “Caratterizzazione energetica dell’ involucro edilizio e gradi-giorno modificati. CDA, Condizionamento dell’Aria Riscaldamento Refrigerazione • De Santoli L., Mancini F., 2007 “Raffrescamento estivo - Verifica di una procedura semplificata per la valutazione dei fabbisogni energetici”, CDA aprile 2007

AiCARR informa EVENTI AICARR in Mostra Convegno Expocomfort La diagnosi energetica nei seminari itineranti AiCARR I recenti sviluppi nel campo del risparmio energetico in edilizia fanno propendere per una maggiore fiducia sulle prospettive future di riduzione dei consumi energetici nel settore. Anche se con qualche difficoltà, si sta concretizzando la volontà di intervenire sull’edificio nel suo complesso. Il filo conduttore che lega le indicazioni contenute nelle recenti norme tecniche e legislative nei confronti del contenimento dei consumi è rappresentato dalla volontà di azione su involucro edilizio e impianti. Soprattutto nella ristrutturazione degli edifici esistenti si avverte la necessità di avere a disposizione soluzioni semplici, ma efficaci, e di conoscere a priori, almeno in linea generale, quali siano quelle più adatte a ciascuna situazione. Per un edificio ristrutturato, nell’ottica di una maggiore attenzione ai consumi, è necessario che l’impianto possa sopperire alle esigenze ridotte, mantenendo ottime prestazioni anche in tali condizioni: il sovradimensionamento non appare più una soluzione percorribile in quanto porta ad una riduzione di efficienza non accettabile. In pratica, emerge la necessità sempre più forte che il progetto dell’involucro edilizio si sviluppi in stretta sinergia con quello dell’impianto in modo da poter sfruttare al meglio le potenzialità del controllo attivo e passivo delle condizioni climatiche interne, nel comune obiettivo di garantire il massimo confort interno a fronte del minimo consumo di energia. In effetti il settore della riqualificazione dell’esistente riveste particolare importanza, in quanto il patrimonio edilizio residenziale italiano risulta ancora bisognoso di interventi, almeno nella maggioranza delle abitazioni. AICARR, che si occupa delle diverse componenti culturali legate al processo edilizio, vuole contribuire attivamente al supporto tecnico dei professionisti interessati alla realizzazione di soluzioni efficaci, mettendo a disposizione le competenze di cui dispone. In tale prospettiva si sono organizzati una serie di incontri per la discussione di possibili scenari e l’avvio di utili iniziative: eventi che non si propongono finalità “operative”, ma che si intendono come introduttive agli approfondimenti che AICARR intende realizzare per analizzare a fondo e in dettaglio le problematiche insite nella ristrutturazione energetica degli edifici. L’iniziativa si rivolge alle diverse figure coinvolte nel processo di riqualificazione energetica degli edifici esistenti: progettisti, tecnici delle pubbliche amministrazioni, costruttori edili, produttori di macchine e materiali, installatori e gestori di impianti, amministratori immobiliari. Il prossimo appuntamento è a Bari, il 9 aprile. Per informazioni e iscrizioni: www.aicarr.org

• 50º anniversario dell’Associazione • Conferenze a tema: Diagnosi energetica – Impianti a pompa di calore - Impiantistica antisismica - Antincendio • Seminari di aggiornamento tecnico Milano, dal 23 al 27 marzo 2010

SCUOLA AICARR DI MILANO: I PROSSIMI APPUNTAMENTI Calcolo carichi e analisi energetica (3 moduli) 31 marzo: Caratteristiche termofisiche dell’involucro edilizio - Calcolo del fabbisogno termico invernale (CA01) 1 aprile: Calcolo dei carichi termici estivi (CA02) 2 aprile: Esercitazioni di calcolo del carico di picco e calcoli energetici (CA03) Progettazione di impianti di climatizzazione base (6 moduli) 14 aprile: Gli impianti di climatizzazione: introduzione alle architetture di sistema e alle scelte tipologiche (PR00) 15 aprile: Progettazione di impianti di riscaldamento ad acqua (PR01) 21 aprile: Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: fondamenti (PR02) 22 aprile: Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: fondamenti (PR04) 23 aprile: Centrali di trattamento aria (PR06) 28 aprile: Progettazione di impianti di climatizzazione misti aria/acqua: dimensionamento (PR03) 29 aprile: Progettazione di impianti di climatizzazione a tutt’aria: dimensionamento (PR05)

Seminario “Diagnosi energetica degli edifici esistenti: aspetti relativi a involucro edilizio e impianti, valutazioni tecnico - economiche” A cura della Commissione Efficienza e Certificazione Energetica Bari, 9 aprile 2010.

Seminario “La modulazione della potenza frigorifera - Dispositivi e sistemi per il funzionamento a carico parziale e l’aumento dell’efficienza energetica” A cura del Comitato Tecnico Refrigerazione Padova, 16 aprile 2010

Convegno “Riduzione dei fabbisogni, recupero di efficienza e fonti rinnovabili per il risparmio energetico nel settore industriale” Padova, 17 giugno 2010

CONFERENZE INTERNAZIONALI IIR e AICARR Sources/Sinks alternative to the outside Air for Heat Pumps and AirConditioning Techniques (Alternative Sources - AS) Padova, 5-6-7 aprile 2011 International Sorption Heat Pump Conference (ISPHC11) Padova, 6-7-8 aprile 2011 Il Call for Papers è pubblicato sul sito www.aicarr.org

Superare del 50% lo Standard Ashrae 90.1 -2007

Roadmap per l’aumento d’efficienza

La facciata della Deutsche Post di Bonn è realizzata con rivestimento a doppia pelle che può funzionare non solo come vetrata isolante ma come una vera e propria riserva di energia positiva, in quanto le due facciate agiscono come un collettore solare passivo.

di Shahrokh Farzam† e Giuliano Todesco‡

curato da Rob Watson, ex presidente U.S. Green Building Council, l’organismo di accreditamento dei progettisti e certificatori Leed, ha messo in dubbio l’attuale efficacia del protocollo Leed per la riduzione dei fabbisogni energetici degli edifici. Infatti, nei 121 progetti LEED valutati, si è riscontrato che i valori prestazionali medi degli edifici certificati sono migliorati soltanto del 28% rispetto allo Standard 90.1-1999. Dal 1999 ad oggi lo Standard 90.1 si è evoluto ed ha definito nuovi limiti prestazionali. Raggiungerli e superarli è la sfida che attende il progettista. Allo scopo sarà necessario perseguire le strategie di progettazione e le tecnologie atte ad ottenere soluzioni ad alte prestazioni e a basso consumo, in particolare in climi freddi, e che siano del 50% migliori rispetto allo Standard 90.12007. Nelle pagine seguenti si offre un confronto tra gli standard di progettazione e si valutano le riduzioni potenziali dell’utilizzo di energia basandosi sul modello energetico DOE 2.1E, applicato ad una ipotetica palazzina di uffici situata a Chicago. n recente studio

Costruzione ad alta efficienza e progettazione integrata Soluzioni ad alta efficienza e a basso consumo, capaci di ottenere una riduzione dell’utilizzo di energia superiore al 50%, rispetto allo Standard 90.1-2007, richiedono fabbisogni per riscaldamento e raffreddamento minimi. Allo stesso tempo occorre mantenere sotto controllo tutti i carichi endogeni, facendo affidamento il più possibile allo sfruttamento dell’illuminazione naturale e a soluzioni a bassa densità di po-

Standard Ashrae 90.1, un percorso a tappe L’ANSI/ASHRAE/IESNA 90.1 è lo standard che definisce le prestazioni energetiche minime per gli edifici, escluso quelli residenziali con pochi piani. Con l’obiettivo degli edifici a zero energia entro il 2020 o il 2030 Ashrae ha costantemente sviluppato e migliorato lo standard. Da un consumo energetico limite per unità di superficie di 167 kWh/ m²/a, della versione 1999, si è progressivamente abbassato il valore d’intensità energetica (consumo unità di superficie escludendo carichi elettrici e di processo) a 128 kWh/m²/a con la versione 2007. La pubblicazione delle Advanced Energy Design Guides (AEDGs), che consentono di conseguire un miglioramento d’efficienza del 30% rispetto allo standard 90.1 è stata recentemente seguita dalla pubblicazione dello standard 189.1, definito congiuntamente con l’US GBC, il Council statunitense tra i fondatori del protocollo Leed.

Strategie progettuali e tecnologie innovative per ridurre progressivamente il carico energetico negli edifici* *Articolo pubblicato con il titolo originale “Sustainability in cold climates” su ASHRAE Journal, gennaio 2010

tenza dell’illuminazione (LPD – lighting power density)per quella artificiale. Tali soluzioni a basso consumo richiedono un maggiore livello d’integrazione del sistema edificio e del contesto in cui questo è inserito. Ci si riferisce a tecniche di progettazione passiva, a soluzioni HVAC alternative – quali ventilazione a dislocamento (DV – Displacement Ventilation) o sistemi DOAS (Dedicated Outdoor Air Systems) – e all’utilizzo delle migliori tecnologie della categoria per ridurre i carichi. Anche le tecnologie rinnovabili offrono un importante contributo per la riduzione dell’utilizzo dell’energia primaria. Più recentemente, l’International Energy Annex (IEA) 49, “Low Energy Systems for High Performance Buildings and Communities” ha tracciato una strategia di progettazione su questa falsariga. Nella documentazione viene illustrato un approccio in tre fasi che comprende: la minimizzazione del fabbisogno energetico degli edifici, grazie a buoni livelli di isolamento termico; l’uso di fonti energetiche rinnovabili, nella misura massima possibile; l’impiego di combustibili fossili, nella maniera più efficiente possibile per soddisfare il fabbisogno energetico rimanente.

La nuova progettazione viene dal passato L’edilizia ha seguito l’impulso verso gli edifici ad alta efficienza. Continua a proporre soluzioni progettuali al passo con le tendenze più attuali, che impiegano la minimizzazione dei fabbisogni, i design passivi e un ritorno ad approcci di progettazione che si usavano in passato. Un esempio di questo ritorno al passato è rappresentato da due edifici situati a Londra, costruiti ad un secolo di distanza l’uno dall’altro. Il Natural History Museum si basa su un progetto a ventilazione naturale che si sviluppa attraverso

l’utilizzo di prese d’aria esterna poste al livello del suolo, più sei torri per ventilare l’edificio mediante convezione naturale. Il palazzo di uffici Swiss Re, sempre a Londra, è stato costruito 123 anni dopo. Si tratta di un edificio di 40 piani per una superficie

Flatiron Building (NYC)

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Natural History Museum (Londra)

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di 450.000 piedi quadrati (41.806 m²), esempio emblematico di edificio moderno e ad alta efficienza che incorpora un sistema di ventilazione ibrido. Questo si basa sulla ventilazione naturale e su un sistema di ventilazione a dislocamento quando le condizioni meteorolo-

giche non consentono un sufficiente ricambio d’aria. Presenta anche un 100% di illuminazione naturale mediante l’impiego di tubi solari, nonché altre soluzioni progettuali innovative. Altre tecniche architettoniche, reintrodotte nella moderna edilizia sostenibile, sono le tecnologie di raffreddamento passivo, che comprendono grandi finestre apribili, la cross ventilation

Forum Chriesbach, quartier generale dell’Eawang (Istituto Î Federale di Scienze Acquatiche e Tecnologia) a Dubendorf, Svizzera. Durante le notti estive i lucernari vengono aperti, così il calore accumulatosi più in alto può defluire. La depressione provocata dalla fuoriuscita dell’aria consente l’ingresso di aria dall’esterno attraverso le finestre apribili automaticamente.

Legenda Office equipment attrezzatura uffici Other altro Lighting illuminazione DHW acqua calda Ventilation ventilazione Cooling raffreddamento Space heat riscaldamento degli ambienti

Figura 1a (in alto): 1995 Commercial Buildings Energy Consumption Survey (CBECS). Tabella 2A, p 35.8, 2003 ASHRAE Handbook – HVAC Applications. Utilizzo dell’energia in edifici commerciali in una zona climatica con gradi-giorno di riscaldamento compresi fra 2.200 e 3.055. Figura 1b (in basso): Energy Use Data Handbook, agosto 2006, Natural Resources Canada (NRCan). I valori mostrati si basano sul consumo energetico totale per ogni utilizzo finale dell’intero settore commerciale diviso per la superficie calpestabile totale.

e camini solari. Queste tecnologie sono state impiegate in edilizia in passato, per esempio per la costruzione del Flatiron building a New York, e vengono utilizzate sempre di più per nuove costruzioni a ventilazione passiva.

Controllo dell’illuminazione naturale per ridurre LDP L’impiego di sistemi di controllo dell’illuminazione naturale, applicati al perimetro dell’edificio, può contribuire ad abbassare ancor di più la LPD. Specifici sistemi consentono di riflettere sul soffitto la luce incidente in prossimità della finestra, affinché penetri più in profondità nelle stanze. Talvolta in questi sistemi è possibile associare anche la funzione filtrante, che impedisce l’abbaglio interno.

La ristrutturazione, recentemente ultimata, della sede centrale della Exelon Corporation a Chicago, una struttura dalla superficie di 200.000 ft² (18.581 m²). Il progetto ha ottenuto una certificazione LEED CI Platinum e ha raggiunto una LPD minima di 0,6 W/ft² (6,5 W/m²).

Controllo della luce che entra negli ambienti con il sistema InLighten Light Shelf: la mensola proietta la luce sul soffitto facendola penetrare all’interno dell’edificio

Sistema per ridurre la densità di potenza per l’illuminazione rappresentato dai tubi solari, recentemente apparsi anche sul mercato italiano. Possono raggiungere anche la dimensione di un metro e convogliano la luce naturale in aree non finestrate dell’edificio. Credit: Solarspot

Standard di progettazione e livelli di rendimento Il miglioramento delle prestazioni in misura superiore al 50% rispetto allo standard 90.1-2007 è estremamente difficile, come attestano i pochi esempi esistenti. La maggior parte degli edifici ad alta efficienza, costruiti negli ultimi 15 anni, ha ottenuto miglioramenti che vanno dal 25 al 50%, con casi isolati che raggiungono il 60%. Questo perché, in un tipico edificio commerciale, gli utilizzi finali per HVAC e illuminazione rappresentano circa l’80% del consumo totale di energia dell’edificio. In questo conto rientrano la preparazione di cibi commerciali, la refrigerazione commerciale, le attrezzature d’ufficio e il trasporto verticale. Non è affatto semplice ottenere delle riduzioni del consumo energetico in questi utilizzi finali. Di conseguenza conseguire ulteriori risparmi nel sistema HVAC e illuminazione diventa sempre più arduo. Le Figure 1a e 1b mostrano una ripartizione del consumo energetico suddiviso per utilizzo finale di tipici edifici commerciali in regioni particolarmente fredde negli Stati Uniti e nel Canada. ll riscaldamento degli ambienti rappresenta l’utilizzo finale maggiore: dal 30 al 50% del consumo energetico totale. L’illuminazione è il secondo maggiore utilizzo finale negli edifici statunitensi e il terzo maggiore utilizzo finale negli edifici canadesi. Questi tre usi finali principali rappresentano il 62-68% del consumo energetico di un edifico commerciale.

Sistema Retro: impiego multifunzionale delle lamelle per migliorare l’illuminazione degli ambienti

Cominciare dall’illuminazione per ridurre i carichi L’illuminazione contribuisce indirettamente al maggior fabbisogno energetico per il raffreddamento degli ambienti. Lo Standard 90.1 continua a definire densità di potenza dell’illuminazione (LPD-Lighting Power Density) sempre più basse, grazie a miglioramenti nel rendimento dell’illuminazione a fluorescenza, insieme alla migliore comprensione della fisiologia dell’occhio umano e dell’importanza del colore dell’illuminazione. Vi sono stati dei miglioramenti anche per quanto riguarda i fosfori della lampada, nonché la qualità e il colore dell’illuminazione a fluorescenza. Le lampade fluorescenti a spettro completo producono una luce che è più vicina a quella diurna, consentendo ulteriori riduzioni della potenza impegnata destinata all’illuminazione. Una riduzione di potenza che si aggiunge al miglioramento dell’efficacia di illuminazione. Ora, grazie alle migliori tecnologie a fluorescenza, sono possibili LPD con minimi di 0,75 W/ft² (8 W/m²) in ambienti di lavoro, fornendo al contempo livelli di illuminanza ottimali, consigliati

anche dal Dipartimento dell’Energia statunitense (U.S. Department of Energy – DOE) Sarà possibile raggiungere livelli di LPD ancor più bassi con l’aumentare dell’efficienza dell’illuminazione bianca a LED. Recentemente,

Lampade tradizionali, a fluorescenza e Oled a confronto Credit: OLLA Project

Lampade fluorescenti lineari a risparmio energetico

Tabella 2. L’evoluzione delle LPD da tre versioni dello Standard 90.1 e i migliori livelli di rendimento ottenibili (valori in W/ft² [Per calcolare il valore in W/m² moltiplicare per 10,8 – NdT]).

Tipo di edificio Standard 90.1-2001

Standard 90.1-2004

Standard 90.1-2007

Design migliori

Previsioni future*

Palazzo di uffici

1,3

1,0

da 0,65 a 0,7

da 0,45 a 0,5

Scuola

1,5

1,2

Negozio

1,9

1,5

* Questo valore è stato estrapolato utilizzando un’efficacia di 150 lm/W raggiungibile con la futura illuminazione a LED. Come mostrato nella Tabella 2, i livelli LPD sono diminuiti del 20-30% circa fra le versioni del 2001 e del 2007 dello Standard. Le riduzioni indicate nella Tabella 2 sono state possibili grazie all’aumento dell’efficacia dei sistemi di illuminazione a fluorescenza da circa 65 lm/W, per lampade standard T12 F34 con reattori elettromagnetici, a 100 lm/W, per lampade T8 ad alte prestazioni con reattori ad accensione istantanea extra efficienti. Tabella 3. Miglioramenti del rendimento degli impianti in tre versioni progressive dello Standard 90.1.

Componente

Standard 90.1-2001

Standard 90.1-2004

Standard 90.1-2007

(0,55)

0,58 (0,55)

80% Ec**

80% Ec

Limiti della potenza di ventilazione/raffreddamento 1,1 hp / 1.000 cfm (> 20.000 ft³/min – moltiplicare x 0,47 per L/s) moltiplicare x1,59 per W/(L/s) Volume costante

1,1 hp / 1.000 cfm idem

Limiti della potenza di ventilazione/raffreddamento (> 20.000 ft³/min – moltiplicare x 0,47 per L/s) Volume variabile

1,5 hp / 1.000 cfm idem

Impianto di raffreddamento kW/ton (IPLV)* (dividere per 3,516 per ottenere kW/kW) (da 300 a 600 tons moltiplicare x 3,516 per avere kW) Impianto di riscaldamento (da 300.000 a 2,5 milioni di Btu/h)

1,5 hp / 1.000 cfm idem

* Lo IPLV dell’impianto di raffreddamento con temperature di 44°F (7°C) in uscita 85°F (29°C) in ingresso. Flusso di condensazione di 3 gpm/ton.[gallone al minuto per ton – moltiplicare per 64,6 per ottenere L/h/kW – NdT] ** Ec significa efficienza di combustione.

un costruttore ha riportato rendimenti di 129 lm/W (lumen/watt), per una luce a LED bianca fredda. I ricercatori ritengono che l’illuminazione a LED possa raggiungere rendimenti di 150-200 lm/W, e che tali livelli prestazionali possano ridurre le LPD ancor di più.

Requisiti prestazionali, limiti LPD più rigidi che HVAC Il miglioramento prestazionale richiesto agli impianti di raffreddamento, agli impianti di riscaldamento e di ventilazione, dalle diverse versioni dello Standard 90.1, è inferiore rispetto ai limiti prestazionali fissati per l’involucro e per l’illuminazione. La Tabella 3 mostra le linee guida prestazionali dei chiller centri-

fughi ad alto tonnellaggio, dei bruciatori a gas naturale e le limitazioni alla potenza per la ventilazione, definite in varie versioni dello Standard 90.1. Il requisito di rendimento a pieno carico e lo IPLV (Integrated Part Load Value) per i refrigeratori centrifughi, nell’intervallo compreso fra 300 e 600 tons (1 ton = 3,516 kW), non cambiano dallo Standard 90.1-2001. Eppure i costruttori di impianti di raffreddamento hanno continuato a migliorare le prestazioni degli impianti. Sono disponibili sul mercato prodotti capaci di ottenere livelli IPLV compresi fra 0,45 e 0,5 kW/ton (da 0,13 a 0,14 kW/kW) in condizioni AHRI standard. Analogamente, non sono divenute più restrittive le limitazioni alla potenza di raffreddamento e l’efficienza dei bruciatori.

Miglioramento della performance energetica Progetti ad alta efficienza, in grado di ottenere risparmi energetici superiori al 50%, neces-

Realizzata dallo studio di architettura Neumann&Partners, la torre a forma di ellisse dell’Uniqua Tower di Vienna è avvolta in una facciata a doppia pelle

siteranno di livelli di performance che superano quelli illustrati nella sezione precedente. La tabella 4 mostra l’effetto sul fabbisogno energetico per riscaldamento, e del consumo di energia annuale di gas naturale, in relazione del variare del livello d’isolamento termico, dell’illuminazione e del sistema HVAC in un ipotetico edificio situato a Chicago. L’edificio presuppone una zona edificabile totale di 100.000 ft² (9.290 m²) e una pianta di 100 x 200 ft (30,5 x 61 m). L’involucro edilizio è un sistema di facciata continua con un rapporto finestra-muro (WWR) di 0,35. Simulazione dinamica per l’edificio di Chicago Il fabbisogno termico per riscaldamento è stato calcolato, in relazione al consumo annua-

Tabella 4. Impatto di diversi livelli di miglioramento dei limiti prestazionali del progetto e consumo di gas naturale annuo per una palazzina di uffici di 5 piani a Chicago (zona edificabile totale di 100.000 ft² (9290 m²), dimensione pianta di 100 x 200 ft (30,5 x 61 m), e rapporto finestra-muro (WWR) di 0,35 – trasmittanza termica espressa in Btu/hft²°F – moltiplicare per 5,678 per avere W/m²K).

Scenari

Tetto

Muro

Trasmittanza

Standard 90.1 - 2007

0,0480

20,8

Soluzione migliorata

0,0333

30,0

Soluzione a basso consumo

0,0286

Soluzione a basso consumo + isolamento termico + Caldaia a condensazione

0,0286

Perdita di calore del progetto

Finestra

Btu/h Risparmio

Carico di raffreddamento Btu/h

Dimensioni dell’impianto di riscaldamento

Consumo di gas naturale

Input Btu/h Risparmio

Therm/anno Risparmio

Trasmittanza

0,0900

11,1

0,3500

2,88

697.000

479.520

1.424.878

26.446

0,0417

24,0

0,3500

2,88

591.679

15,1%

479.520

1.306.341

9,0%

16.839

36,3%

35,0

0,0357

28,0

0,2500

4,00

481.085

31,0%

479.520

1.171.469

18,4%

15.414

41,7%

35,0

0,0357

28,0

0,2500

4,00

481.085

31,0%

234.965

873.231

39,1%

13.351

49,5%

1 Therm = 25.200 kcal = 29,3 kWh • Perdita di calore del progetto calcolata come segue: • Temperatura degli interni di 70°F (21°C)e temperatura esterna invernale di -4°F (-20°C) (Climate Data, 2001 ASHRAE Handbook – Fundamentals, Cap. 27, Chicago Meigs Field) • Perdita di calore per infiltrazione basata su una superficie muraria di 0,05 ft³/min/ft² (1,36 m³/h per m²). • Il carico di raffreddamento si basa su 250 ft² (23 m²) per persona e 15 cfm (10 L/s) per persona. • Le dimensioni dell’impianto di riscaldamento si basano su una efficienza termica dell’82%. • Il consumo di gas naturale annuo è stato calcolato con il DOE 2.1E. • Il consumo di gas naturale annuo comprende 5.730 Therm per la produzione di acqua calda domestica ovvero 5,8 kBtu/ft²anno (18,3 kWh/m²anno).

Double Skin Façade Numerosi studi mostrano come le facciate vetrate a elevate prestazioni siano una fonte netta di calore, durante la stagione di riscaldamento, nella maggioranza dei climi. Questo può essere particolarmente vero per le facciate a doppia pelle (Double-Skin Façade – DSF). Una DSF può funzionare non solo come vetrata isolante ma come una vera riserva di energia positiva, in quanto le due facciate agiscono come un collettore solare passivo. Questa tecnologia è stata utilizzata principalmente in Europa, in osservanza di regolamenti edilizi rigorosi che richiedono ambienti interni a completa illuminazione naturale, mantenendo al tempo stesso buone prestazioni termiche dell’involucro edilizio. Le DSF funzionano bene con soluzioni di ventilazione naturale e ibrida e possono ridurre gli apporti gratuiti in eccesso d’estate tramite feritoie apribili. In teoria, questa tecnologia è superiore a un convenzionale involucro edilizio ad alte prestazioni. Tuttavia, le limitate conoscenze di progettazione, la mancanza di strumenti analitici che possono modellare il complesso comportamento termico e una comprensione incompleta di come funziona la tecnologia, stanno producendo progetti dai risultati non omogenei. Due ottimi progetti basati su DSF sono l’edificio Daimler a Berlino costruito nel 1996 e il Deutsche Post a Bonn costruito nel 2003. Viene riportato che l’edificio Daimler presenta un consumo di energia per il riscaldamento degli ambienti del 30% in meno rispetto a una tipica palazzina di uffici tedesca naturalmente ventilata. Il fabbisogno energetico per unità di superficie è di 24 kBtu/ft²/anno (76 kWh/m²/anno).

Fare di più. Strategie per un Low Energy Design

Daimler (Berlino)

le di gas naturale, con il software di simulazione DOE 2.1E. Come illustrato, un design a basso consumo energetico, con un sistema vetrato R4 a elevate prestazioni [un sistema R4 è un sistema che può raggiungere un coefficiente di dispersione U = 1,4 W/m²K – NdT], può ottenere una riduzione nella perdita di calore del 31%, rispetto all’edificio di riferimento secondo lo Standard 90.1. La dimensione dell’impianto di riscaldamento viene ridotta del 18%. Il consumo annuale di gas naturale, che comprende la produzione di acqua calda, viene ridotto di circa il 42%. Interventi di efficientamento sull’impianto Il rendimento energetico suggerito per la soluzione a basso consumo energetico si tradurrebbe in un fabbisogno di gas per unità di superficie di 15 kBtu/ft²/anno (47 kWh/m²/anno). Un miglioramento non sufficiente per soluzioni a basso consumo energetico che mirano a riduzioni di non meno del 60% rispetto allo Standard 90.1. L’aggiunta del recupero di calore al sistema

Deutsche Post (Bonn)

di ventilazione, per il preriscaldamento dell’aria esterna, più l’impiego di caldaie a condensazione, per il riscaldamento e la produzione di acqua calda a uso domestico, potrebbero ridurre il fabbisogno complessivo dell’impianto di riscaldamento e il consumo annuale di gas naturale rispettivamente del 39% e 49%. Questa opzione sarebbe caratterizzata da un fabbisogno di gas per unità di superficie molto bassa, di 13 kBtu/ ft²/anno (41 kWh/m²/anno). Interventi di efficientamento sull’involucro Ulteriori interventi sono possibili per migliorare la performance dell’involucro edilizio. Ci sono nuovi materiali con livelli elevati di resistenza termica, come i pannelli isolanti a vuoto (VIP) e materiali isolanti trasparenti (TIM) –, che richiedono un approccio progettuale volto a perseguire un basso fabbisogno energetico per il riscaldamento degli ambienti riducendo al massimo le perdite e massimizzando i guadagni attraverso l’involucro edilizio.

TIM, isolanti trasparenti

Vengono definiti Isolanti Trasparenti (IT) i materiali o i sistemi costruttivi che isolano riducendo la dispersione termica verso l’esterno e che, allo stesso tempo, grazie alle loro caratteristiche fisiche e geometriche, lasciano passare la luce solare dall’esterno verso l’interno per il suo utilizzo sotto forma di calore o di illuminazione.

L’involucro edilizio per la differenza di temperatura tra interno ed esterno genera un movimento di calore in uscita: il sistema di isolamento tradizionale opaco lo racchiude in un involucro che riduce/ impedisce le dispersioni per abbassare i consumi, ma nega contestualmente il contributo dell’irraggiamento solare. L’isolante trasparente si comporta in modo completamente opposto ed inverte la direzione del flusso termico: le superfici esterne dell’involucro diventano calde e trasmettono il loro calore allo spazio interno.

Per ottenere un risparmio potenziale superiore, addirittura del 59%, occorre utilizzare tecnologie e approcci di progettazione che comprendono le migliori soluzioni di illuminazione a fluorescenza, con LPD minimi di 0,6 W/ft² (6,4 W/ m²), sistemi per l’illuminazione naturale, impianti più prestazionali e soluzioni HVAC alternative, quali DOAS e il sistema a raffrescamento radiante a soffitto. Ridurre la potenza di raffrescamento Mantenendo ridotti i carichi interni, grazie a strategie d’illuminazione artificiale a bassa densità di potenza, è possibile utilizzare sistemi di raffrescamento che impieghino il 40% di energia in meno. Ci si riferisce a compressori centrifughi di ultima generazione a velocità variabile e a levitazione magnetica che possono raggiungere un funzionamento a carico parziale (IPLV – Integrated Part Load Value) di 0,45 e un rendimento a carico nominale di 0,5 kW/ton (1,75 kW/kW). Conseguentemente l’impianto, dimensionato sul picco di carico di raffreddamento secondo modello DOE 2.1E, viene ridotto da 160 tons a 120 tons (da 563 kW a 422 kW), una riduzione del 25%. Sistemi DOAS Il progetto di sistemi DOAS (Dedicated Outdoor Air Systems) può consentire una riduzione fino al 70% di potenza ed energia del ventilatore sulla base di portate totali pari a 0,2 ft³/min/ft² (1 l/s per m²) in confronto con il valore di progetto di riferimento di 1 ft³/ft² (5 l/ per m²), dal momento che i sistemi DOAS sono progettati per immettere la sola aria di ventilazione. Somma d’interventi per l’edifico campione, relativo al clima di Chicago Sommando tutte queste strategie, il risparmio energetico totale previsto, rispetto a un edificio conforme allo Standard 90.1-2007, dovrebbe essere dell’ordine del 54% circa, come illustrato nella tabella 5. Questo valore scende al 46% circa per l’intero edificio includendo i fabbisogni elettrici. Sebbene questo livello di risparmio non sembri mol-

Tabella 5. Miglioramenti potenziali nel consumo energetico di elettricità e gas naturale a Chicago.

Scenari

Energia elettrica Energia totale IPLV di Gas naturale LPD W/ft² raffreddamento Illuminazione Raffreddamento Ventilazione Risparmio Therm/anno kWh/anno Risparmio kW/ton kWh/anno kWh/anno kWh/anno

Energia edificio kBtu/ft² Risparmio per anno

Standard 90.1-2007

1,00

0,55

311.344

113.038

207.410

26.446

1.406.653

Soluzione migliorata

0,77

0,50

240.584

79.947

200.086

17,6%

16.839

1.013.995

27,9%

24,0%

Soluzione a basso consumo

0,60

0,50

169.820

79.947

200.086

28,8%

15.414

901.479

35,9%

30,9%

Soluzione a basso consumo (DOAS)

0,60

0,45

135.876

62.593

60.026

59,1%

13.351

649.676

53,8%

46,4%

DOAS + pannelli fotovoltaici

0,60

0,45

135.876

62.593

60.026

74,9%

13.351

549.676

60,9%

52,5%

1 Therm = 25.200 kcal = 29,3 kWh 1 kW/ton = 0,284 kW/kW 1 W/ft² = 10,8 W/m² 1 kBtu/ft² = 3,15 kWh/m²

to significativo, rispetto agli obiettivi del settore, un fabbisogno per unità di superficie al di sotto dei valori previsti di 30 kBtu/ft²/anno (95 kWh/ m²/anno) è difficile da ottenere. Per fare un esempio, i migliori livelli di rendimento energetico di un campione di 120 progetti LEED recentemente analizzati erano dell’ordine di 25 kBtu/ft²/anno (79 kWh/m²/anno). Analogamente, gli esempi di soluzioni ad alto rendimento, ampiamente monitorate dal National Renewable Energy Laboratory (NREL), hanno raggiunto livelli prestazionali di 25-30 kBtu/ ft²/anno (79-95 kWh/m²/anno).

Produzione FV per raggiungere l’obiettivo L’aggiunta di tecnologie rinnovabili, come i collettori fotovoltaici (PV) sul tetto, sono in grado di ridurre il consumo di energia elettrica di ben 175.000 kWh all’anno e di abbassare la domanda di picco di più di 100 kW. Questo si basa su un collettore PV con una produzione di potenza di picco di 10 W/ft² (107 W/m²) e una produzione annua di 43 kBtu/ft²/anno (135 kWh/m²/anno), riferito ad una residenza di Chicago con il 65% di copertura del tetto. In questo modo il nostro edificio campione, come indicato nella tabella 5, incrementa il risparmio energetico totale fino al 61% e fino al 53% considerando anche gli impieghi elettrici.

Conclusioni La prossima generazione di costruzioni ad alta efficienza dovrà prevedere involucri edilizi drasticamente migliorati, densità di potenza dell’illuminazione estremamente basse e tecnologie di progettazione HVAC che minimizzino il consumo di energia di raffreddamento, come la ventilazione a dislocamento o le soluzioni DOAS. Per ottenere risparmi di oltre il 50% rispetto allo Standard 90.1-2007, tali soluzioni avranno bisogno di integrare anche le tecnologie rinnovabili, come i sistemi fotovoltaici che attualmente possono fornire solo risparmi incrementali piuttosto ridotti. Membri Ashrae. † Ingegnere meccanico senior ‡ Energy manager c/o Genivar, Ottawa

Chiller centrifughi Credit: Daikin

Sistemi di ventilazione a dislocamento (DV – Displacement Ventilation) e sistemi DOAS riducono notevolmente la potenza di energia per il sistema HVAC

Riqualificare il sistema di ventilazione

Non solo efficienza energetica, ma anche qualità dell’ambiente Nei progetti di riqualificazione si afferma la chiara necessità di migliorare sia l’efficienza energetica degli edifici che il benessere degli occupanti. Si richiedono un nuovo paradigma progettuale e nuove tecnologie. Sarebbe estremamente facile risparmiare energia eliminando tutti i sistemi meccanici in un edificio, ma non sarebbe altrettanto semplice, in questo modo, salvaguardare il comfort interno

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di Maija Virta*

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  Nella società moderna il 90% del nostro temza di temperatura tra pavimento e soffitto è in-

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perciò la qualità dell’ambiente interno non solo hanno il loro peso. Infatti le superfici delle fine   si rafforza il benessere ma si incrementano anche stre non dovrebbero essere né troppo fredde (al   

le prestazioni. L’ASHRAE Standard 55-92 (Therdi sotto dei 14°C) né troppo calde (sopra i 30°C),    mal environmental conditions for human occupanmentre le radiazioni solari dirette dovrebbero es   cy) definisce il benessere termico come atteggia-

sere impedite con un’ombreggiatura efficace.

dal punto di vista termico. I fattori che interagi-

è compresa tra 0,1 e 0,25 m/s. Spesso le correnti

   mento mentale di soddisfazione per l’ambiente La velocità dell’aria in un ambiente occupato   

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  Un ambiente interno è considerato termisori mal posizionati. Ma la causa potrebbe anche    essere ricondotta a correnti discendenti o super

fici vetrate eccessivamente fredde. 

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Fattori d’influenza

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Diversi i fattori che influenzano la nostra percezione dell’ambiente interno. Tra  



questi troviamo:

  • La quantità dell’aria esterna. Ognuno di noi ha bisogno di 12 metri cubi di aria

pulita al giorno. • L’equilibrio termico, risultato di varie condizioni ambientali, a volte influen             zate da sistemi climatici interni.  Attraverso una buona  • La qualità dell’aria interna che, per essere accettabile, non deve contenere so gestione e manutenzione, stanze contaminanti.    la qualità dell’ambiente • Luci e suoni. Luci troppo chiare, così come discussioni accese, possono causa interno può essere  re irritazioni e aumentare il livello di stress. mantenuta costantemente   • Fattori personali quali metabolismo, attività fisica ecc.  ad alto livello.  

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Gli effetti della cattiva qualità dell’ambiente interno Al termine della costruzione di un edificio la qualità dell’ambiente indoor è di alto livello. Ma spesso l’IEQ (Indoor Environment Quality) comincia a diminuire gradualmente, a causa della scarsa manutenzione dell’ambiente e degli impianti tecnici. Il comportamento degli abitanti dà inoltre un contributo a questo processo. Basti pensare al fumo, considerato uno dei principali fattori che influenzano la qualità interna dell’aria, proibito oramai da tempo in luoghi chiusi in diversi Paesi. Inoltre solventi, pitture e altri materiali da costruzione, così come il lavaggio a secco, possono rilasciare composti organici volatili nell’aria. Anche muffe e umidità possono alterare la qualità dell’ambiente interno. Una manutenzione regolare dell’edificio aiuta perciò non solo a migliorarne gli ambienti, ma impedisce soprattutto agli occupanti di avere futuri problemi di salute, quali mal di testa, irritazione a occhi, pelle, gola o naso, stress termico, allergie e asma. Diversa la situazione per quanto riguarda il rilevamento di problemi legati al comfort termico. Infatti, in molti casi, rilevarli non è semplice, in quanto si tratta di problemi locali. Gli occupanti di un edificio, ad esempio, spesso lamentano temperature troppo alte

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Impianti a vista nella sede romana di Lottomatica (AMA – Albera Monti & Associati)   

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Percentuale di insoddisfatti a causa della mancanza di comfort termico, acustico e qualità dell’aria. Lo studio ha preso in considerazione 29 edifici, posti in ordine crescente sull’asse delle ascisse rispetto al parametro del comfort termico.                                 

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Un buon ambiente interno influenza la produttività, in misura maggiore ri

spetto a cambiamenti apportati nelle abitudini di lavoro. In un’azienda tipica che opera in uffici, il 90% dei costi è attribuibile allo stipendio degli impiegati, mentre il resto delle spese è dovuto a investimenti e costi di gestione. Una ricerca internazionale ha dimostrato un incremento del  2-10% della produttività dei lavoratori in un ambiente interno dove sono stati attuati dei miglioramenti. Questo porta sicuramente l’azienda ad ave re dei vantaggi. Infatti, con il solo aumento del 1% di produttività è possibile compensare il costo annuale per la ventilazione dell’edificio, mentre  tutti i costi di installazione e gestione possono essere controbilanciati da  Interno del quartier generale dell’U.S. Green Building aumenti di produttività di poco meno del 10%. Inoltre, una riduzione della Council di Washington certificato LEED Platinum. Da temperatura dell’aria (al di sopra dei 22°) negli ambienti chiusi può aumen uno studio condotto dal Brunham-Moores Center tare del 1% le prestazioni dei lavoratori. Infine raddoppiare il tasso di ricam- dell’Università di San Diego è emerso che le persone che  bio d’aria esterna può ridurre l’insorgere di malattie del 10%, con il conse- lavorano in edifici energeticamente sostenibili sono più guente aumento della produttività d’ufficio. produttivi di quelli che non hanno questa possibilità. 

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o troppo basse sia durante l’estate, sia durante l’inverno, correnti d’aria provenienti dal sistema di ventilazione, aria viziata e mancanza di privacy acustica negli uffici open space.

Efficienza dei sistemi di ventilazione Ad oggi la ventilazione rappresenta circa il 20% del fabbisogno totale di energia degli edifici e negli edifici passivi sfiora quasi il 50% del fabbisogno totale di energia. Un buon sistema di ventilazione deve perciò essere regolabile in risposta alle esigenze degli occupanti dell’edificio. Questo è spesso difficile da realizzare poiché nell’edificio sono presenti i processi di ventilazione meccanica naturale e le perdite d’aria non intenzionali. Prima di attuare la ristrutturazione di un impianto di ventilazione è perciò importante capire il funzionamento del sistema esistente e intervenire, mediante il rifacimento dell’intero sistema, solamente se vengono riscontrati problemi basilari. Gli scopi di un sistema di ventilazione sono noti: fornire aria primaria, asportare quella viziata (dagli occupanti e dagli inquinanti interni) e contribuire al raffrescamento. La riduzione dell’umidità relativa prodotta dalla ventilazione protegge anche l’edifico dalla comparsa dell’umidità. Basse portate d’aria incidono negativamente sul

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comfort degli occupanti. Alte portate, al contrario, penalizzano l’aspetto energetico, in particolare nel riscaldamento, e incrementano la necessità di deumidificare l’aria di rinnovo.

Interrogare l’utente È stato recentemente sviluppato un metodo sistematico per valutare e migliorare l’IEQ di edifici esistenti adibiti a uffici. Il metodo si è basato in-

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Correnti d’aria generate da un sistema di ventilazione

Le superfici calde o fredde delle finestre possono contribuire a cambiare la diffusione dell’aria nello spazio

Ridurre i carichi esterni Il frangisole è una componente che può notevolmente influenzare la qualità delle costruzioni. Infatti con una buona ombreggiatura solare la necessità di raffreddamento può essere ridotta quasi fino al livello dei carichi interni, ad esempio 40/80 W/m². Questo consente maggiore flessibilità nella scelte impiantistiche, indirizzando il progettista verso sistemi energeticamente meno impegnativi, quali riscaldamento a bassa temperatura e raffreddamento ad alta temperatura, come i solai ad attivazione termica della massa, soffitti radianti o travi fredde.

Frangisole in alluminio (EURAC – Bolzano)

nanzitutto su un sondaggio che richiedeva il livello di soddisfazione di tutti coloro che lavorano in un ufficio. Le domande si sono focalizzate soprattutto sul rapporto uomo-ambiente, sulla soddisfazione per il layout dell’ufficio, degli arredi, sul comfort termico e la qualità dell’aria interna. Anche parametri quali illuminazione, acustica, arredamento, pulizia e manutenzione sono stati presi in considerazione. Tutti i dati raccolti divengono significativi per programmare eventuali miglioramenti. Due le lamentele più costanti, risultanti dal sondaggio, relative alla ventilazione: generazione di correnti d’aria e aria viziata. Le correnti d’aria Sono diverse le cause che generano le correnti, il maggior motivo d’insoddisfazione dell’utente. Il primo riguarda il flusso dell’aria, spesso sbagliato a causa delle dimensioni o del tipo di unità terminale utilizzato in relazione alla portata d’aria. Particolarmente importante risulta essere anche la posizione del posto di lavoro rispetto ai getti d’aria, a volte troppo diretti verso le scrivanie. Inoltre anche i mobili e l’illuminazione possono essere troppo vicini all’unità terminale d’uscita del flusso e disturbarne la diffusione. È possibile infine che il getto d’aria si abbassi troppo presto a causa della temperatura troppo bassa dello stesso, o perché il livello di pressione all’interno dell’unità risulti essere troppo scarso. Anche le superfici calde o fredde delle finestre possono contribuire a cambiare la diffusione dell’aria nello spazio. Il processo di risoluzione di questi problemi ha inizio quando l’utente contatta il gestore dell’impianto e si lamenta del suo funzionamento. A questo punto solitamente il gestore risolve il problema aumentando la temperatura dell’aria immessa. Questo però porta facilmente all’insorgere di un altro problema in altre parti dell’edificio. L’aria infatti in alcuni ambienti diventa troppo calda, la gente si sente soffocare, la percepisce come viziata e, di conseguenza, aumenta la portata d’aria fresca. Questa pratica non solo ri-

Ventilazione naturale e retrofit La ventilazione naturale è considerata la più efficiente in termini di risparmio energetico e per questo motivo è spesso utilizzata nelle costruzioni passive. Ma non è di facile adozione in progetti di ristrutturazione. La ventilazione naturale non fa uso di ventilatori ed è quindi potenzialmente una soluzione a basso consumo energetico, ma non può integrare il recupero del calore. Pertanto può essere più svantaggioso qualora venissero chiesti alti tassi di ricambi dell’aria. Questo sistema può avere costi bassi poiché non necessita di apparecchiature HVAC, sebbene siano comunque necessari un atrio o dei camini di ventilazione. Pertanto, nel progetto di ristrutturazione, la ventilazione naturale può essere presa in considerazione solo se vi è un atrio o un equivalente percorso dell’aria che crei all’interno dell’edificio un effetto camino. La ventilazione naturale inoltre può essere accettata solo se la qualità dell’aria esterna è buona. Non è infatti possibile filtrare l’aria in ingresso perché la differenza di pressione è relativamente bassa e non sufficiente a richiamare l’aria a causa dell’elevata resistenza associata alla maggior parte dei filtri. L’approccio alla progettazione passiva dovrebbe sempre coinvolgere l’uso della luce naturale e della massa termica, nonché l’utilizzo e la prevenzione della radiazione solare a seconda della stagione. La ventilazione naturale non dovrebbe essere considerata separatamente da tali fattori di progettazione, dagli atri e dai camini solari, perché sono spesso parte di un unico sistema, difficile da modificare in fase di ristrutturazione. Per questi motivi è energeticamente più efficiente combinare tra loro ventilazione naturale e meccanica, un processo “ibrido” che oggi trova grande attenzione nella progettazione.

Sede Tifs, società di ingegneria padovana. La facciata a sud è caratterizzata da un sistema a “doppia pelle” e da un intercapedine di 70 cm con ventilazione naturale. Credit: Ian Lawson

porta al problema originale delle correnti ma fa lievitare anche i consumi energetici. Invece sarebbe opportuno analizzarne le vere ragioni e ri-regolare i getti d’aria nei settori in cui è stato evidenziato il problema. Il motivo di insoddisfazione, però, non è dovuto solamente al sistema di ventilazione. A volte le persone possono percepire una temperatura troppo bassa come una corrente d’aria. Ciò accade non solo durante la stagione di riscaldamento ma anche durante quella di raffreddamento. La superficie fredda delle finestre genera infatti alta velocità nell’aria e, allo stesso tempo, se posta accanto a delle persone, aumenta il trasferimento di calore radiante dal corpo umano. Ammodernando perciò le finestre di un edificio, sia l’efficienza energetica sia il comfort umano possono essere migliorati. Le cause dell’aria viziata Se gli utenti manifestano insoddisfazione relativamente all’aria viziata e, contemporaneamente, altri utenti soffrono di correnti d’aria, probabilmente il problema è una conseguenza di un errato bilanciamento delle portate. In molti casi la soluzione sta in una ricalibratura del sistema.

L’impianto di ventilazione del Jubilee Campus dell’Università di Nottingham utilizza corridoi e vani scala come plenum, riducendo in questo modo la quantità di energia necessaria a far circolare l’aria.

Case study Portate costanti e on demand A volte la ventilazione non è sufficiente a raggiungere il livello desiderato di con    dizioni di un ambiente. Ecco perché in molti casi è necessario un impianto di con    dizionamento dell’aria. Allo scopo è importante considerare sia la qualità interna  dell’ambiente che l’uso di energia. Di seguito viene presentato un case study rela     tivo ad un ufficio di 6700 m², con volume di 24000 m³ situato a Parigi (temperatura massima esterna 28°C). Il valore U dei muri esterni e del piano terra è di 0,33      W/m²K, quello del tetto è di 0,21 W/m²k, mentre quello delle finestre, a tripli vetri selettivi, senza sistemi di schermatura, è di 1,37 W/m²K. I carichi interni sono i seguenti: 1 persona ogni 10 m², luci 15 W/m², macchine 15 W/m². Il sistema di ven     tilazione è messo in funzione dal lunedì al venerdì dalle 7 alle 18 e il riscaldamento opera 24/7. Le sale riunioni sono occupate 5 ore al giorno. Vi è un recupero di calore, unità di trattamento dell’aria, ma non è presente ventilazione notturna o      qualsiasi altro tipo di free-cooling. La temperatura di progetto è di 24°C in estate    e 21°C in inverno, mentre le temperature di funzionamento sono 23°C in estate e Il consumo inferiore di energia si ottiene combinando impianti a a travi fredde con portate 21°C in inverno. Gli impianti a fan coil e le travi fredde funzionano a portata d’aria  d’aria costanti negli uffici con sistemi a portata d’aria variabile nelle sale riunioni. costante sia negli uffici che nelle sale riunioni.  Operando diversamente sulla configurazione si ottengono benefici significativi. Il consumo annuo di energia dei fan coil è il più alto, mentre il consumo di energia inferiore si ottiene quando il sistema a travi fredde, a portata d’aria costante, degli uffici viene combinato con sistemi a portata d’aria variabile nelle sale riunioni.  Questo caso mostra che, in termini di efficienza energetica, è raccomandabile regolare la portata d’aria su richiesta. Nel caso sopra esposto l’efficienza del sistema potrebbe così essere ulteriormente migliorata con l’introduzione della  regolazione “on demand” anche nelle zone degli uffici. In questo modo l’efficienza energetica della ventilazione andrà migliorando, poiché la portata d’aria viene regolata in base alle necessità. Ciò può essere eseguito tramite la variazione della portata d’aria primaria, basandosi sulla temperatura ambiente, livello di CO2 o occupazione delle sale. I sensori di CO2 sono infatti utili in tutti quegli ambienti dove l’occupazione è ampiamente variabile, ad esempio nelle sale riunioni. Un sensore a infrarossi può essere utilizzato per spegnere il sistema quando le stanze non sono occupate. È anche importante aver impostato correttamente i valori nel sistema di controllo per evitare raffreddamen to e riscaldamento quando non è necessario.

     

Ottimizzare con la ventilazione meccanica La ventilazione meccanica consente la progettazione di spazi più complessi rispetto alla ventilazione naturale. Fornisce un ambiente controllato e condizioni costanti, garantisce alte portate in caso di occupazione e carichi termici elevati. Questo tipo di ventilazione usa energia per far circolare l’aria, ma la potenza del ventilatore può essere ridotta mediante una buona progettazione. La potenza specifica del ventilatore (SFP) descrive l’efficienza complessiva del si-

stema ed è definita come la potenza installata (kW) del motore di tutti i ventilatori del sistema di distribuzione, divisa per la portata d’aria (m³/s). Per essere efficiente un sistema deve avere SFP < 2,5. Un altro aspetto importante del progetto è la caduta complessiva di pressione del sistema. Scegliendo unità di trattamento a bassa pressione e bassa velocità nelle canalizzazioni (<4 m/s), la pressione del sistema può essere ridotta. Questo in genere accresce anche l’aspetto acustico. Inoltre il recupero di calore incrementa l’efficien-

Sistema di raffrescamento a flussi discendenti, ottenuti mediante la diminuzione della temperatura del fluido nella parte superiore, impiegato alla Phoenix Courthouse.

za energetica, mentre la filtrazione dell’aria esterna migliora la qualità dell’aria all’interno degli edifici.

Conclusioni

Dimensionare le travi fredde

È da sottolineare come l’ambiente interno non è realmente  creato, fino a quando gli occupan ti non prendono possesso dell’edificio e decidono come utilizzare lo   spazio. Solo allora le unità termi  nali di ventilazione devono esseDesign progettuale utilizzato per massimizzare il raffreddamento. re configurate. Il risultato finale è  Per un buon livello di confort è importante dunque verificabile solo sulla base saper scegliere le unità terminali. Il seguente  dell’esperienza umana. In fase di   caso dimostra l’importanza del dimensiona  progettazione, e scelta dei promento delle travi fredde, sia per le condizio   dotti, è importante analizzarne il  ni climatiche degli ambienti interni che per  funzionamento del sistema in sil’efficienza energetica. Questa tecnologia,   ritenuta molto sostenibile, fornisce ottime tuazioni di utilizzo diverse. Solo in  condizioni indoor ma, se il sistema è spinto questo modo questo sarà in gra ad operare al di fuori della zona di funzionado di gestire l’ambiente interno in mento ottimale, può avere impatto negati modo efficace. vo per l’efficienza energetica e il comfort de   Le moderne travi fredde forniscono ottime condizioni indoor ma, se il sistema è spinto ad operare al di fuori della zona di funzionamento ottimale, può avere impatto negativo per l’efficienza energetica e il comfort degli utenti. 

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 gli utenti. L’attuale trend progettuale tende      a massimizzare la produzione di raffredda* M.Sc. (Eng), Vice – president of REHVA   mento per unità di superficie, fino a 120-140   W/m². Questo significa travi fredde  lunghe  (3-3,5 m poste a 3 m di distanza) con por Scelta sostenibile di travi fredde: migliora l’efficienza energetica e le condizioni di comfort.  tata d’acqua elevata (es. 0,1 kg/s) e pressioBibliografia   ne di 120-150 Pa. In questi casi la massima • Andersson, K. et al. 1993. The MM questionnaire – a tool solving indoor climate problems. Department of Occupational and Environmental Medicine, Örebro, Sweden. velocità dell’aria nella stanza è di circa 0,25  • CIBSE TM27: Flexible Building Services for Office-Based Environments, Principles for Designers,   m/s e la temperatura di mandata del getto  December 2000 The Chartered Institution of Building Services Engineers, London. d’aria è di 1°C inferiore rispetto alla tempe• EN Summary paper, 2005, Impact assessment of the thematic strategy on air pollution and the   ratura ambiente.  directive on ”Ambient air quality and cleaner air for Europe”  Ma se si riesce a ridurre il carico termico – at• Fang, L. et al. 1998. Impact of temperature and humidity on perception of indoor air quality during traverso frangisole, migliori strutture ester immediate and longer whole-body exposures. Indoor Air. • Griefahn, B. et al. 2000. Drafts in cold environments – the significance of air temperature and ne e verifiche preventive del progetto con  direction. Industrial Health, vol. 38, pp. 30–40. programmi di simulazione dinamica – 60• ISO 7730:2005. 2005. Ergonomics of the thermal environment – analytical determination and 80 W/m² sono di norma sufficienti per il raf interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal  freddamento. Ciò significa minor pressione   comfort criteria.    (60-80 Pa) e portate d’acqua inferiori (es. • Kosonen, R. et al. 2007. The impact of thermal loads on indoor air flow. Proceedings of Clima 2007.   • Kosonen, R. et.al. 2008, Perceived IEQ Conditions: Why the Actual Percentage of Dissatisfied 0,03 kg/s). Risultato: miglioramento sia in     Persons is Higher than Standards Indicate?, Indoor Air 2008.  termini di efficienza energetica che di com • Kosonen & Virta, 2007, Taking flexibility into account in designing beam systems, 9th REHVA fort (velocità dell’aria nella stanza 0,2 m/s). world congress CLIMA 2007 in Helsinki.  Diversamente, se lo scopo principale è solo • Kosonen, R. at.al. 2003, A life cycle costs study of an office building in Scandinavian conditions: a Minimizzare il costo unitario di investimento significa unità più quello di minimizzare il costo unitario di  incase study approach, Healthy Buildings 2003. brevi ma uso di energia superiore e comfort ridotto  vestimento, vi è un elevato rischio di aumen• Melikov, A. 2005. Draught discomfort assessment in practice. 8th Rehva World Congress Clima  2005 Lausanne Proceedings. tare l’utilizzo di energia del sistema e ridurre     • Reinhold, C. et al. 2005. Preliminary principles for a holistic model combining perceived  le condizioni di comfort. Travi fredde corenvironmental qualities in office building. Proceedings of the 10th International Conference on  te normalmente significano elevati livelli di   Indoor Air Quality and Climate CD-ROM.  pressione (150-300 Pa), portate d’acqua alte • Ruponen, M. et.al. 2005, Room velocity control for room ventilation device, 8th REHVA world    (es. 0,1 kg/s) e altissime portate lineari di aria congress CLIMA 2005 in Lausanne.   (15-25 l/s,m). Questo significa alta capacità • Takki, T. & Virta, M. 2007. A systematic method for improving indoor environment quality through  occupant satisfaction surveys. 9th REHVA World Congress Clima 2007, Proceedings. lineare di raffreddamento (600-1000 W/m),  • Toftum, J. & Melikov, A. 2000. Human response to air movement, Part 1: Preference and draught ma anche alta velocità dell’aria nella standiscomfort. ASHRAE Project 843-TRP, Technical University of Denmark. za (più di 0,5 m/s) e maggiore uso di ener • Toftum, J. et al. 1997. Airflow direction and human sensitivity to draught. Clima 2000, Brussels. gia superiore. • Wargocki, Seppänen, Indoor Climate and Productivity in Offices, Rehva guidebook no. 6, 2006. • Virta, M. et.al, 2005, Chilled Beam Application Guidebook, Rehva Guidebook N.o 5, ISBN   2-9600468-3-8.   • Zagreus, L. et al. 2004. Listening to the occupants: A Web-based indoor environmental quality  survey. Indoor Air, vol. 2004, no. 14 (Suppl. 8), pp. 65–74. 34  #  

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Efficienza Energetica Integrazione Impianti Qualità del Costruire Comfort dell’Abitare

Ventilazione meccanica nel residenziale di Sante Mazzacane*, Xavier Bolulanger**, Valentina Raisa**, Alessia Frabetti*, Denise Araujo Azevedo*, Carlo Giaconia***

Controllo del comfort termoigrometrico e dell’IAQ in casa. Gli effetti del cambio dei serramenti C

on la sostituzione dei serramenti diminuisco-

no le dispersioni energetiche, ma in assenza di ventilazione meccanica i parametri di inquinamento interno risultano incontrollabili, con manifestazioni evidenti di condensazione superficiale e formazione di muffe in prossimità di pareti fredde e ponti termici. Di seguito vengono descritte le condizioni di qualità dell’aria e di comfort termoigrometrico, ottenibili in un alloggio abitato da quattro per-

sone e corredato di un sistema di ventilazione meccanica controllata a doppio flusso, con recupero di calore ad elevata efficienza. Come già esposto in lavori precedenti (Mazzacane et al. 2007, 2008), è stata condotta una serie di attività sperimentali in un alloggio di 100 m² situato nel centro di Ferrara, a partire dal 2007, finalizzate alla codifica dei consumi energetici e dei parametri rappresentativi della IAQ nel caso in cui l’appartamento fosse aerato in modo tra-

Senza un adeguato ricambio d’aria si riscontrano elevati livelli di CO2 e di contaminazione microbiologica, in particolare dopo la sostituzione dei vecchi serramenti. Lo conferma un test condotto all’interno di un nucleo familiare di 4 persone. Dallo stesso esperimento emerge che, per una IAQ ottimale, sarebbero necessari tassi di ventilazione tendenzialmente superiori rispetto a quelli usualmente indicati nella maggior parte delle regolamentazioni vigenti

dizionale (apertura e chiusura delle finestre) oppure ventilato mediante un impianto di ventilazione meccanica a tre velocità, accoppiato ad un recuperatore di calore ad alta efficienza. Durante il lungo periodo di rilevazione sono stati sostituiti i serramenti originari, risalenti ai primi anni settanta, con nuovi infissi in legno, di classe 4 con doppia guarnizione e vetri basso-emissivi. Vengono esposte una serie di considerazioni in merito ai tassi di infiltrazione d’aria attraverso i serramenti originali dell’alloggio, di tipo non classificato, e attraverso i nuovi serramenti.

Talvolta contro l’inquinamento domestico possono essere utili anche speciali finissaggi per le tende interne. Grazie all’azione catalitica del biossido di titanio è possibile decomporre molti tipi d’inquinanti, contaminanti organici, batteri, spore e muffe. Fonte: Suncover

Microbiological contamination control in buildings by the use of mechanical ventilation system.

Altrove sono state descritte le strumentazioni wireless utilizzate per il monitoraggio ed è stata focalizzata l’attenzione sulle condizioni termoigrometriche raggiunte nell’alloggio con le diverse modalità di funzionamento dell’impianto di ventilazione. Qui vengono presentati i risultati ottenuti nel monitoraggio della IAQ, in particolare per ciò che attiene alle condizioni di inquinamento microbiologico e di concentrazione di CO2.

Lo scopo della ricerca Durante le prove effettuate è stata determinata la CMT (Carica Microbica Totale), in situazioni in cui l’impianto di ventilazione meccanica controllata era acceso, in cui era spento ed in cui il ricambio d’aria dell’alloggio era effettuato mediante l’apertura e chiusura dei serramenti per un limitato arco temporale durante la giornata (aerazione, secondo la definizione di UNI EN 12792 (2005)). Allo scopo sono stati effettuati 4 campionamenti, per ogni camera, ad impianto spento il giorno 26.11.08 e 4 campionamenti, sempre per camera, a impianto funzionante sia in data 10.02.09

Caratteristiche del sistema di VMC e posizionamento dei sensori

In this work it is showed how a balanced mechanical ventilation system with an high efficieny heat recovery contributes to a great improvement of energy performances, indoor air quality and comfort of an existing dwelling, even after the change of the windows with low-emissive ones. The results showed in this work were obtained during a research activity started in 2007 and finished in 2009. The first step was the analysis of chemical, phisical and mirobiological parameters in a dwelling continuously used by the owners. The thermal transmittance of the walls was measured too. As a second step the same parameters were measured again, after the mounting of the mechanical ventilation system. As a third step the same measurs were repeated, after the change of the windows and in this situation for some days the mechanical ventilation was on and in others off. The data obtained demonstrated that with the new windows the energy losses decrease, but if the mechanical ventilation is off the pollutants in the air increase and are not controlled and as a consequence condensation and moulds tend to form on the internal surfaces.

che in data 18.02.09. Tutti i campionamenti sono stati effettuati nella mattinata (vedi grafici delle figure successive). Per il giorno 26.11.08 la temperatura dell’aria esterna, all’atto delle misurazioni, si è mantenuta

Modalità di rilievo dei parametri microbiologici Durante i mesi di ottobre 2008 e febbraio 2009 è stata effettuata una campagna di rilievi microbiologici nell’appartamento oggetto di studio. In particolare, è stata effettuata la determinazione sia della carica microbica totale (CMT) aerodispersa, valutata in Unità Formanti Colonie per m³ di aria (CFU/m³), sia della CMT per sedimentazione, valutata in CFU/(dm²h) (ovvero in Colonie Formanti Unità per dm² di piastra per ora di intervallo di sedimentazione), che costituiscono i due parametri utilizzati, sia in letteratura che a livello normativo [Linee Guida Ispesl per le sale operatorie (2002), EU GMP, ISO 14644 (2007) e ISO 14698 (2004)], per la valutazione della qualità dell’aria di un qualunque ambiente. Le analisi effettuate sono poi state completate in entrambi i casi con l’identificazione delle specie microbiche (si intende sia batteriche che fungine) Rilievo della carica microbica totale (CMT) aerodispersa La misurazione del primo tipo, ossia della carica microbica totale, è effettuata mediante l’utilizzo di un campionatore attivo (SAS), una apparecchiatura che aspira aria dall’ambiente di interesse in quantità volumetriche predefinite e la invia su di una speciale piastra (nel caso specifico una piastra Rodac da 55 mm di diametro) che contiene un terreno di coltura atto a favorire la crescita batterica (nel caso in esame è stato utilizzato il terreno TSA – Triplica Sodium Agar). Il campionatore è stato collocato al centro di ogni stanza (cucina, soggiorno, camere da letto matrimoniale e bagno dell’appartamento) a 1,5 metri da terra in tre giornate di lavoro. Per ogni campionamento sono stati aspirati 200 litri di aria. Successivamente, le piastre sono state incubate a 37°C per 48 h e a 25°C per altre 24 h. I risultati, come già specificato, sono stati espressi in CFU/m³. Ogni campionamento è stato ripetuto due volte, come è consuetudine per questo tipo di analisi. Rilievo della carica microbica sedimentata La valutazione del secondo tipo, ossia della carica sedimentata, è stata effettuata secondo la metodologia di campionamento ambientale descritta da Pitzurra (Pitzurra et al, 1997), che prevede l’impiego di piastre Petri da 90 mm di diametro addittivate con terreno TSA, ed esposte all’aria per 1 h ad una altezza di 1 m da terra. È stata quindi valutata l’entità della carica batterica sedimentata, misurata, come già spiegato, in CFU/ (dm²h) riconducibile quindi al fall-out (il processo di caduta delle particelle per effetto della gravità) sulle superfici della carica microbica aerea. Successivamente, le piastre sono state incubate a 37°C per 48 ore e a 25°C per altre 24 ore. Anche in questo caso ogni campionamento è stato ripetuto in doppio.

REGISTRAZIONE DEI PARAMETRI TERMOIGROMETRICI Parallelamente a queste prove sono state registrate le temperature e l’umidità relativa delle stanzeventilazione oggetto di indagi-5 Controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante meccanica. ne, in più giornate, e il valore di CO2 solo per la stanza da letto matrimoniale. I dati rilevati per la sola camera da letto Controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante ventilazione 5 matrimoniale sono riportati nelle Figure 1, 2 e 3. meccanica. Figura 1. Rilievidei di temperatura e umidità relativa dell’aria stanzamatrimoniale matrimoniale inil Andamento parametri termoigrometrici nellanella camera corrispondenza del campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico 26-11-2008 con Aerazione Andamento parametri termoigrometrici nella matrimoniale il ore 08:00dei prima dell’apertura delle finestre ed ore 11:00camera dopo l’apertura).

RH% 26-11-2008 con Aerazione Andamento dei parametri termoigrometrici nella camera matrimoniale il 26.11.2008 con Aerazione

apertura delle finestre

T (°C)

60 RH%

apertura delle finestre

T (°C)

20 25 15 20 10 15 5

Sistema di ventilazione meccanica controllata a doppio flusso con recupero di calore ad elevata efficienza (90% misurato sulle temperature a bulbo secco).

40 60 20 40

10 0 58.08

8.50

0 8.08

9.31

10.13

10.55

11.37

12.19

13.01

0 20

13.44

0 ora 9.31 10.55 11.37 13.01 13.44 T aria 10.13 ambientale (C°) RH %12.19 aria ambientale ora Figura 1 – Rilievi di temperaturaT earia umidità relativa dell’aria nella stanza matrimoniale in corrispondenza del ambientale (C° ) RH % aria ambientale 8.50

campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico ore 08:00 prima dell’apertura delle finestre 11:00 dopo l’apertura). Figura 1edFigura – ore Rilievi di e umidità relativa dell’aria nellamatrimoniale stanza matrimoniale in corrispondenza del 2.temperatura Rilievi della concentrazione di CO2 nella stanza in corrispondenza campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico ore 08:00 prima dell’apertura delle del campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico ore finestre ed ore 11:00 dopo l’apertura).

ppm

08:00 prima dell’apertura dellecamera finestrematrimoniale ed ore 11:00 dopoill’apertura). 26-11-2008 con Andamento della CO2 nella Aerazione Andamento della CO2 nella camera matrimoniale il 26.11.2008 Aerazione con 26-11-2008 Andamento della CO2 nella camera matrimoniale il con Aerazione apertura delle finestre

3.500 apertura delle finestre ppm 3.000 2.500 3.500 2.000 3.000 1.500 2.500 1.000 2.000 500 1.500 0 1.000 Riqualificazione energetica e controllo microbiologica nell’edilizia 8.50 9.40della contaminazione 10.30 11.20 12.15 500 8.00 residenziale mediante ventilazione meccanica. 0 ora 8.00 8.50 9.40 10.30 11.20 12.15

Figura 3. Rilievi di temperatura e umidità relativa dell’aria ora nella stanza matrimoniale in corrispondenza

Figura 2 – Rilievi microbiologico della concentrazione CO2 nellamicrobiologico stanza matrimoniale corrispondenza del campionamento (orario del di monitoraggio ore 08:30). in Condizioni esterne: del Andamento dei parametri nella camera matrimoniale il campionamento microbiologico (orario deltermoigrometrici monitoraggio microbiologico ore 08:00 prima dell’apertura delle la temperatura dell’aria esterna varia da 6,5°C a 9,5°C e l’umidità relativa scende dall’82% al 69%. finestre 11:00 dopo l’apertura). Figura ed 2 ore – Rilievi della concentrazione di CO2 nella stanza matrimoniale 10-02-2009 con Ventilazione Meccanica (0,3 vol/h) in corrispondenza del campionamento microbiologico (orario monitoraggio microbiologico 08:00 primaMeccanica dell’apertura delle Andamento dei parametri termoigrometrici nelladelcamera matrimoniale il 10.02.2009ore con Ventilazione (0,3 vol/h) finestre ed ore 11:00 dopo l’apertura). RH% T (°C) 25 20

60 45

15 10

5 0 8.08

attorno ai 7-8°C con una umidità relativa attorno all’85-90%. Si precisa che le condizioni termoigrometriche esterne, per ciò che attiene alle prove effettuate a impianto di ventilazione meccanica acceso, non avevano una particolare influenza. Il sistema di ventilazione è accoppiato ad uno scambiatore ad elevata efficienza (90% misurato sulle temperature a bulbo secco) e quindi l’aria immessa aveva una temperatura di poco inferiore a quella registrata in ambiente. Lo scopo era la valutazione, sotto il profilo della contaminazione biologica, dell’apporto della ventilazione meccanica rispetto al caso dell’aerazione naturale, di tipo discontinuo, e condotta secondo le consuetudini delle famiglie italiane, cioè aerando gli ambienti per circa 30 minuti al risveglio e tenendo le finestre sostanzialmente sempre chiuse per il resto della giornata, almeno nei periodi freddi. Il sistema di ventilazione, di tipo continuativo, è stato dimensionato in maniera tale che alla velocità di base si realizza un tasso di ricambio d’aria di 0,3 h-1, mentre alla velocità intermedia si ha 0,5 h-1 ed alla velocità di punta 0,7 h-1. Le portate sono di facile impostazione dal pannello di controllo.

30 15 8.50

9.31

10.13

ora T aria ambientale (C°)

10.55

11.37

RH % aria ambientale

Figura 3 – Rilievi di temperatura e umidità relativa dell’aria nella stanza matrimoniale in corrispondenza del Figura 4. Rilievi della concentrazione di CO2 nella stanza matrimoniale in corrispondenza campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico ore 08:30). Condizioni esterne: la temperatura dell’aria esterna varia da 6,5°C a 9,5 e l’umiditàmicrobiologico relativa scendeore dall’82% 69%. del campionamento microbiologico (orario del°C monitoraggio 08:30). Sialnoti

l’aumento della concentrazione della CO2 alle ore 08:30 a causa dell’ingresso dei ricercatori e la riduzione successiva dopo il posizionamento degli strumenti). Il valore iniziale di 950 ppm è relativo Andamento della CO2 nella camera matrimoniale il 10-02-2009 con alla presenza di due persone durante la notte, fino al momento della sperimentazione. Ventilazione Meccanica (0,3 vol/h)

Ventilazione Meccanica (0,3 vol/h)

Andamento della CO2 nella camera matrimoniale il 10.02.2009 con Ventilazione Meccanica (0,3 vol/h)

Indagini microbiologiche Analisi della carica microbica totale (aerodispersa/ sedimentata) in tre giornate campione 26 novembre 2008: impianto di VMC spento; 10 febbraio 2009: impianto di VMC acceso; 18 febbraio 2009: impianto di VMC acceso

Riqualificazione energetica e controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante ventilazione meccanica.

ppm

3500 3000 2500 2000 1500 1000 Controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante ventilazione 500 meccanica. 0 Controllo microbiologica nell’edilizia mediante ventilazione 8.00 della contaminazione 8.50 9.40 10.30 residenziale 11.20 12.15

meccanica.

7 7

ora

Andamento deidiparametri nella nella camera matrimoniale Figura 5. Rilievi temperaturatermoigrometrici e umidità relativa dell’aria stanza matrimoniale il 18-02-2009 con Ventilazione Meccanica (0,7 vol/h) Figura 4 in–corrispondenza Rilievi della dimicrobiologico. CO22 nella stanza matrimoniale in corrispondenza del delconcentrazione campionamento Condizioni esterne: la temperatura campionamento microbiologico (orario deltermoigrometrici monitoraggio microbiologico ore 08:30). Si noti l’aumento della Andamento dei parametri nella camera matrimoniale il dell’aria esterna varia da 1°C agli 8°C e l’umidità relativa scende dal 64% al 46%. successiva 22 RH% dopo il T (°C) concentrazione della CO alle ore 08:30 a causa dell’ingresso dei ricercatori e la riduzione 18-02-2009 con Ventilazione Meccanica (0,7 vol/h)

posizionamento deglitermoigrometrici strumenti). Il valore inizialematrimoniale di 950 ppm ilè18.02.2009 relativo alla di due persone durante 25 Andamento dei parametri nella camera conpresenza Ventilazione Meccanica (0,7 vol/h) 60 la notte, fino al momento della sperimentazione. T 20 (°C)

RH%

45 60 30

15 25 10 20 5 15

0 10 58.08 0 8.08

8.50 8.50

9.31

10.13

ora 9.31 T aria ambientale (C°)10.13

10.55

45 15 30 0 15

11.37

11.37 RH %10.55 aria ambientale

ora Figura 5 – Rilievi di temperatura e umidità relativa dell’aria nella stanza matrimoniale in corrispondenza del aria ambientale (C°)la temperatura RH %dell’aria aria ambientale campionamento microbiologico.TCondizioni esterne: esterna varia da 1°C agli 8 °C e

l’umidità relativa scende dal 64% al 46%. Figura 5 – Rilievi di temperatura e umidità relativa dell’aria nella stanza matrimoniale in corrispondenza del Figura microbiologico. 6. Rilievi della concentrazione di CO2 nella stanza matrimoniale corrispondenza del agli 8 °C e campionamento Condizioni esterne: la temperatura dell’aria in esterna varia da 1°C campionamento microbiologico l’umidità relativa scende dal 64% al(orario 46%. del monitoraggio microbiologico ore 08:30). Si noti l’aumento

della concentrazione della CO2 alle ore 08:30 a causa dell’ingresso dei ricercatori). Il valore iniziale Andamento della CO2 nella camera matrimoniale il 18-02-2009 con di 630 ppm è relativo allaVentilazione presenza dei coniugi fino al momento della sperimentazione. Meccanica (0,7 vol/h)

matrimoniale il 18-02-2009 AndamentoAndamento della CO2 nelladella cameraCO matrimoniale il 18.02.2009 con Ventilazione Meccanicacon (0,7 vol/h) 2 nella camera ppm

3500 3000 ppm 2500 3500 2000 3000 1500 2500 1000 2000 500 1500 0 1000 8.00 500 0 8.00

Ventilazione Meccanica (0,7 vol/h)

8.14

8.28

8.42

8.56

9.10

9.24

9.38

9.52

10.06

10.20

8.14

8.28

8.42

8.56

ora 9.10 9.24

9.38

9.52

10.06

10.20

ora

Figura 6 – Rilievi della concentrazione di CO2 nella stanza matrimoniale in corrispondenza del campionamento microbiologico (orario del monitoraggio microbiologico ore 08:30). Si noti l’aumento della

naturale, (di tipo discontinuo, e condotta secondo le consuetudini delle famiglie italiane aerando gli ambienti per circa 30 minuti al risveglio e tenendo le finestre sostanzialmente sempre chiuse per il resto della giornata, almeno nei periodi freddi). I valori dei parametri microbiologici ottenuti sono stati confrontati con i limiti di accettabilità riportati dalla ottenuti letteratura, sia confrontati per quanto misurazioni carica I valori dei parametri microbiologici sono stati conattiene i limiti dialle accettabilità riportatidella dalla letteratu(Tabella I), che perdella quella (Tabella II).per quella sedimentata (Tabella II). ra,aerodispersa sia per quanto attiene alle misurazioni caricasedimentata aerodispersa (Tabella I), che

Limiti di accettabilità

I. Fasce orientative valori aerodispersa CMT aerodispersa per ambienti Tabella I.Tabella Fasce orientative di valoridiCMT per ambienti residenziali e residenziali e non industriali proposte dallaComunità Commissione delle (European non industriali proposte dalla Commissione delle Europea Comunità Europea Collaborative Action) nel 1993.(European Collaborative Action) nel 1993. Livello Microbiologico Ambientale aerodisperso Molto basso Basso Medio Alto Molto Alto

Ambienti residenziali (CFU/m3) < 100 < 500 < 2500 < 10000 >10000

Altri ambienti non residenziali (CFU/m3) < 50 < 100 < 500 < 2000 > 2000

NOTA: Il valore di concentrazione diventa critico se si superano le 1000 CFU/m3 o se si ritrovano, indipendentemente dalla concentrazione, specie patogene (Staphilococcus aureus, Aspergillus niger, Pseudomonas…).

Tabella II. Classi di contaminazione microbicaper per sedimentazione Tabella II. Classi di contaminazione microbica sedimentazione definite dall’Indice Microbiologico (Pitzurra et al, 1997). dall’Indice definite Microbiologico dell’Aria (Pitzurradell’Aria et al, 1997). IMA Index Ambienti ad altissimo rischio (Ultra clean room, isolamento protettivo, sale operatorie per protesi auricolari, alcune lavorazioni dell’industria elettronica e farmaceutica) Ambienti ad alto rischio (Clean room, sale operatorie per chirurgia generale, rianimazione, dialisi, alcune lavorazioni dell’industria elettronica e farmaceutica, laboratori di microbiologia) Ambienti a medio Rischio (Ambulatori, Laboratori, Industrie alimentari, Cucine, Ristoranti, Opifici) Ambienti a basso Rischio (Corsie di Ospedali, servizi, uffici)

CFU/(dm2h) <10 < 40 < 85 < 125

Parallelamente a queste prove sono state registrate le temperature e l’umidità relativa delle stanze oggetto di indagine, in più giornate e il valore di CO2 solo per la stanza da letto matrimoniale. I dati rilevati per la sola camera da letto matrimoniale sono riportati nelle Figure 1, 2 e 3. Non si riportano i grafici degli altri ambienti, oltre che per motivi di brevità, in quanto gli andamenti dei parametri misurati risultano del tutto analoghi.

La contaminazione per sedimentazione si è mantenuta invece nei termini dei valori di soglia (Tabella II) ad eccezione del corridoio, che è risultato il locale maggiormente contaminato. Molto importante è sottolineare che a questi alti valore di contaminazione corrisponde l’identificazione di specie micotiche (Tabella III) molto pericolose per la loro azione infettiva ed allergizzante (Aspergillus, Alternaria).

Impianto VMC spento (26 novembre 2008)

Tabella III. Valori Medi di CMT, T, RH e CO2 senza ventilazione Tabella III. Valori Medi di CMT, T, RH e CO2 senza ventilazione e e successivamente all’apertura dei serramenti. successivamente all’apertura dei serramenti. 

 

   

  







    

 

                   





















  

   

  

 



      Controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante ventilazione  meccanica.                      





 



Dopo apertura della finestra per 30 minuti e successivo campionamento dopo altri 30 minuti dalla chiusura dei medesimi (Tabella III), si assiste ad un marcato decremento della cariche microbiche (62% riduzione media CFU/m3, e 57% riduzione media contaminato. Molto importante è scomparsa dei patogeni CFU/(dm2h). Contemporaneamente si assiste alla progressiva micotici Si prima Risulta naturale possibile puòidentificati. osservare che evidente i valori che di la ventilazione sottolineare cherende a questi alti valoil contenimento delleenergetica colonie emicrobiche, mediante ilmicrobiologica ricambio dell’aria interna, sia Riqualificazione controllo dellasia contaminazione nell’edilizia 10 CMT, misurata in assenza di ventilari di contaminazione residenziale mediante ventilazione termoigrometiche. meccanica. grazie al sensibile miglioramento delle condizioni Si rammenta corrisponde infatti che temperatura e umidità sono parametri decisivi per la crescita microbica, che può zione il giorno 26.11.2008, quando l’identificazione di specie micotiche avvenire rapidamente anche per intervalli temporali di una ventina di minuti. cioè finestre erano chiuse (dal- sono (Tabella III)meccanica molto pericolose La le CMT mediadopo misurata condil’impianto di ventilazione in funzione Infine, sui filtri, un mese utilizzo, stati ritrovati valori molto bassi di per la presenta, quando i (Tabella ricambi orari sono tenuti aldella minimo (0,3esterna vol/h),del un primo buon contenimento cariche microbiche VI) ad eccezione faccia filtro, che è le 8.00 fino alle ore 10.00 sui grafici loro azione infettiva ed allergizzanladei prima essere interessata dall’aria esterna.oggetto I valori la necessità di unadi valoriadmicrobici, che collocano le stanze deldimostrano monitoraggio ad un Livello accurata manutenzione dello contaminazione ambientale Bassa (Tabella I)il e all’interno dei limiti Alternaria). di accettabilità di cui alle Figure 1 estesso. 2), collocano te (Aspergillus, (Tabella II), ma presenta valori medi superiori a quelli ottenuti nel caso della soggiorno e la cucina ad un livello Ventilazione naturale ventilazione naturaleMedi negli di istanti immediatamente all’apertura delle afinestre. Tabella IV. Valori CMT, T e RH consuccessivi ventilazione meccanica livello E’ comunque da sottolineare il fatto che in quest’ultimo caso i della tassi difinestra minimo e massimo di contaminazione microbiologica Dopo apertura  ventilazione naturale sono fortemente variabili a seconda delle condizioni esterne e del ambientale Basso (Tabella I), menper 30 minuti e successivo campiotempo di apertura dei serramenti, mentre nel caso della ventilazione meccanica i tassi di    ricambio costanti Pertanto nel caso dell’aerazione naturalealtri è ragionevole tre corridoio e latempo. camera matrinamento dopo 30  minuti dalla nel   ilsono  attendersi notevoli variazioni  della carica microbica durante l’intera giornata,  come  moniale ad un livello Medio. chiusura dei medesimi (Tabella III), si   Tabella  mostrano i valori della III prima e dopo l’apertura dei serramenti .  Inoltre, probabilmente a causa ridotti ricambi d’aria, di impianto di La contaminazione perdeisediassiste adneluncaso marcato decremento  meccanica  funzionante  alla minima   di ventilazione velocità, si riscontra  la presenza mentazione si è mantenuta invece della cariche microbiche (62% specie batteriche patogene (Staphilococcus  aureus) di derivazione umana (Tabella IV). ridu Anche temperatura interna media dell’aria (20,8°C) l’Umidità Relativa media    (Tabel  riduzioneilatermini dei valori di soglia zionee media CFU/m³, e 57%  (52,5%) presentano valori simili alla condizione in assenza di ventilazione; la leggera  la II) ad eccezione del corridoio, che ne media CFU/(dm²h). Contemporadiminuzione Relativa  potrebbe però spiegare la mancata identificazione  dell’Umidità    di specie fungine patogene in questa condizione particolare. è risultato il locale maggiormente neamente si assiste alla progressiva Aumentando i ricambi per ora al valore massimo, pari a circa 0,7 vol/h, (Tabella   ad una notevole  diminuzione della CMT sia aerodispersa   da IV), si assiste invece che  sedimentazione e, cosa più importante, non si riscontrano specie patogene.    Il valore di temperatura media dell’aria (19°C) è risultato stabile in ogni stanza, ma a impianto funzionante si riduce molto il valore di Umidità Relativa medio (37,5%),  che potrebbe poco confortevole in diquanto l’aria risulta secca. Le indagini condotteessere non si sono limitate al solo rilievo alcuni parametri nell’ariamolto ambiente, ma hanno riguardato anche i filtri  Per quanto riguarda i valori di CO 2 , si verifica una notevole diminuzione della    sono stati monte ed a valle del recuperatore di calore. Questi, dopo presenti a un mese di funzionamento continuo dell’impianto,   sua concentrazione passando  dalla condizione di assenza di ventilazione a quella  di  sottoposti a prove microbiologiche per valutare la concentrazione microbica III, presente sulle superfici. È stata eseguita   aerazione naturale o con ventilazione meccanica (Tabella Tabella IV). L’apertura dei una prova  come del resto la ventilazione meccanica, assicura il contenimento dei valori perserramenti, ciascuno dei lati dei due filtri, mediante strisciamento di tamponi sterili su una superficie di circa 10 cm².      di CO2. Successivamente i tamponi sono stati strisciati sulle Piastre Petri, de-

I risultati dei monitoraggi

Analisi dei filtri del recuperatore



  Dopo il periodo di  scritte  precedentemente (Φ 90 mm), con terreno TSA.   incubazione in termostato è stata effettuata la conta delle colonie batte     riche che, per le superfici viene comunemente espressa in CFU/cm²  Infine, sui filtri, dopo un mese di utilizzo, sono statiritrovati valori molto    bassi di cariche microbiche (Tabella V) ad eccezione della faccia esterna  delT=primo filtro, è la prima ad essere interessata esterna. I durante i campionamenti media deiche valori di temperatura dell’aria dall’aria ambiente registrati RH=dimostrano media deilavalori di di Umidità Relativa registrati durante i campionamenti. valori necessità un’accurata manutenzione.



 

Tabella V. Valori di CMT sulla superficie Tabella V. Valori medi di CMT medi presenti sullapresenti superficie dei filtri dell’impianto di dei filtri dell’impianto di ventilazione. ventilazione. 







Controllo della contaminazione microbiologica nell’edilizia residenziale mediante ventilazione    meccanica.  



 

  

     

  

4 – GLI EFFETTI DEL CAMBIAMENTO DEI SERRAMENTI Uno dei punti focali della ricerca è stato quello di verificare il ruolo delle

residenziale mediante ventilazione meccanica.

Infine, sui filtri, dopo un mese di utilizzo, sono stati ritrovati valori molto bassi di sui filtri, dopo VI) un mese di utilizzo, sono statiesterna ritrovatidel valori molto bassi caricheInfine, microbiche (Tabella ad eccezione della faccia primo filtro, chediè cariche VI)dall’aria ad eccezione della facciadimostrano esterna dellaprimo filtro,diche la primamicrobiche ad essere (Tabella interessata esterna. I valori necessità unaè la prima manutenzione ad essere interessata dall’aria esterna. I valori dimostrano la necessità di una accurata dello stesso. Tabella IVa. Valori Medi di CMT, T, RH e CO2 con ventilazione accurata manutenzione dello stesso. meccanica a livello minimo massimo meccanica a livello Tabella IV. Valori Medi di CMT, T e RH con eventilazione Tabella Valori Medi di CMT, T e RH con ventilazione meccanica a livello minimo eIV. massimo minimo e massimo 

Impianto VMC acceso (10 febbraio 2008 - 18 febbraio 2008)

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Tabella V. Valori medi di CMT presenti sulla superficie dei filtri dell’impianto di Tabella V. Valori medi di CMT presenti sulla superficie dei filtri dell’impianto di ventilazione. ventilazione.                     scomparsa dei patogeni micotici prima identificati. Risulta eviden      naturale rende possibile il contenimento  te che la ventilazione 

delle colonie microbiche, sia mediante il ricambio dell’aria interna, sia grazie al sensibile miglioramento delle condizioni termoigrometiche. Si rammenta infatti che temperatura e umidità sono parametri decisivi per la crescita microbica, che può avvenire rapidamente anche per intervalli temporali di una ventina di minuti. È comunque da sottolineare il fatto che i tassi di ventilazione naturale sono fortemente variabili, a seconda delle condizioni esterne e del tempo di apertura dei serramenti. Pertanto, è ragionevole attendersi notevoli variazioni della carica microbica durante l’intera giornata, come mostrano i valori della Tabella III prima e dopo l’apertura dei serramenti. Ventilazione meccanica La CMT media misurata con l’impianto di ventilazione meccanica in funzione presenta, quando i ricambi orari sono tenuti al minimo (0,3 vol/h), un buon contenimento dei valori microbici, che collocano le stanze oggetto del monitoraggio ad un Livello di contaminazione ambientale Bassa (Tabella I) e all’interno dei limiti di accettabilità (Tabella II). Ciò nonostante la CMT presenta valori medi superiori a quelli ottenuti nel caso della ventilazione naturale negli istanti immediatamente successivi all’apertura delle finestre. Inoltre, probabilmente a causa dei ridotti ricambi d’aria, nel caso di impianto di ventilazione meccanica funzionante alla minima velocità, si riscontra la presenza di specie batteriche patogene (Staphilococcus aureus) di derivazione umana (Tabella IV). Anche la temperatura interna media dell’aria (20,8°C) e l’Umidità Relativa media (52,5%) presentano valori simili alla condizione in assenza di ventilazione; la leggera diminuzione dell’Umidità Relativa potrebbe però spiegare la mancata identificazione di specie fungine patogene in questa condizione particolare. Aumentando i ricambi per ora al valore massimo, pari a circa 0,7 vol/h, (Tabella IV), si assiste invece ad una notevole diminuzione della CMT, sia aerodispersa che da sedimentazione e, cosa più

Viste della mensola sotto finestra in bagno con gocce di condensa (a sinistra) e di un ponte termico in soggiorno (a destra). I dati ottenuti hanno confermato che con i nuovi serramenti diminuiscono le dispersioni energetiche, ma in assenza di ventilazione meccanica i parametri di inquinamento interno risultano incontrollabili, con manifestazioni evidenti di condensazione superficiale e formazione di muffe in prossimità di pareti fredde e ponti termici.

importante, non si riscontrano specie patogene. Il valore di temperatura media dell’aria (19°C) è risultato stabile in ogni stanza, ma a impianto funzionante si riduce molto il valore di Umidità Relativa medio (37,5%), che potrebbe essere poco confortevole in quanto l’aria risulta molto secca. Presenza di CO2 Per quanto riguarda i valori di CO2, si verifica una notevole diminuzione della sua concentrazione passando dalla condizione di assenza di ventilazione a quella di aerazione naturale o con ventilazione meccanica (Tabella III, Tabella IV). L’apertura dei serramenti, come del resto la ventilazione meccanica, assicura il contenimento dei valori di CO2.

Gli effetti del cambiamento dei serramenti Uno dei punti focali della ricerca è stato quello di verificare il ruolo delle infiltrazioni d’aria ai fini del controllo dei parametri di qualità ambientale. Nel giugno del 2008 sono stati sostituiti i serramenti esistenti, di tipo non classificato, realizzati in legno con vetro semplice, con nuovi infissi ad elevata tenuta (Classe 4). Prima della sostituzione, l’alloggio era stato sottoposto ad una prova di tenuta (Mazzacane et al, 2008) ed era stata riscontrata una portata di aria di infiltrazione pari a 4 vol/h in corrispondenza ad una depressione di 50 Pa tra interno ed esterno. Se la depressione fosse di 15 Pa, valore molto più comune da raggiungere nelle normali condizioni di ventosità della città di Ferrara, le portate di aria di infiltrazione si potrebbero ridurre a quasi 2 vol/h. Si rammenta che la portata di aria per infiltrazioni dipende dalla radice quadrata della differenza di pressione tra esterno ed interno del serramento e quindi se quest’ultima si

E l’aria che si respira a scuola?

riduce di un fattore poco di superiore a 3, la portata si riduce di un fattore poco superiore a 30,5, cioè di poco più di 1,7 volte. L’utilizzo di infissi a scarsa tenuta, di tipo ormai non più consueto nell’edilizia residenziale, determina problemi di ventilazione di entità fortemente diversa, a seconda della ventosità dell’ambiente esterno, peraltro variabile in funzione dell’orientamento delle varie superfici di confinamento dell’alloggio. A maggior ragione, in presenza di infissi classificati e di tipo moderno, come quelli installati ad oggi, i processi di ventilazione naturale per infiltrazione risultano spesso di entità talmente modesta da essere del tutto trascurabili. Il ricambio dell’aria, nel caso di aerazione, viene così affidato in via esclusiva all’apertura manuale dei serramenti, con i conseguenti limiti di IAQ sugli ambienti interni. In termini pratici, chi utilizza l’alloggio ha notato una notevole differenza tra l’inverno appena trascorso ed il precedente. Durante la stagione 2008/2009, infatti, se l’impianto di ventilazione meccanica controllata rimaneva spento e le giornate fredde non permettevano di aprire i serramenti per una aerazione consistente, si assisteva alla formazione di abbondante condensa sui punti più freddi delle pareti e alla comparsa di muffe nei punti in cui, precedentemente, si era proceduto al risanamento.

Conclusioni Dopo la sostituzione dei serramenti, in assenza di ventilazione meccanica, nell’abitazione oggetto dei monitoraggi, i valori di CO2 e di concentrazione microbiologica sono decisamente elevati prima dell’apertura delle finestre alla mattina e comunque si mantengono elevati durante

Nelle aule scolastiche si respira più inquinamento che nelle strade cittadine: sostanze come il Pm10 (le polveri sottili) o la formaldeide (gas emesso dagli arredi interni) si trovano in concentrazioni maggiori in classe che non all’aria aperta. Un rischio non indifferente per la salute dei bambini, che nelle classi trascorrono molto spesso un terzo della loro giornata, confermato dall’aumento dei casi di malattie delle vie respiratorie, asma e allergie. È questo il quadro che emerge dallo studio “Qualità dell’aria nelle scuole, un dovere di tutti, un diritto dei bambini”, presentato a Parma il 10 marzo 2010 e promosso dal ministero dell’Ambiente in collaborazione con il Regional Environmental Center (Rec) di Budapest. Edifici troppo vecchi Sono state osservate 13 scuole italiane in 6 Regioni (Piemonte, Lombardia, Emilia Romagna, Lazio, Sicilia e Sardegna) e coinvolti circa 1.000 alunni. Dall’esame è emersa anzitutto l’età avanzata degli edifici scolastici: il 50% circa è stato costruito prima del 1960, il più vecchio risale addirittura ai primi del ’900 e il più moderno agli anni ’90. Gli edifici più vecchi hanno subito ristrutturazioni in cui spesso sono stati usati materiali contenenti composti tossici come la formaldeide: nelle scuole siciliane monitorate questa sostanza è presente con concentrazioni circa 6 volte superiori a quelle esterne. Pm10 L’altro nemico presente in classe è il Pm10, i cui valori sono sempre superiori all’interno della scuola per il cumularsi delle polveri sottili esterne dovute al traffico a quelle generate all’interno, come il gesso delle lavagne. Le più alte concentrazioni di Pm10 in classe sono state registrate in Piemonte (185 microgrammi m³), le più basse nel Lazio con 35 microgrammi m³. Gli effetti sui bambini I dati più recenti mostrano un aumento delle malattie allergiche e dell’asma; nelle 13 scuole esaminate il 27,6% degli alunni soffre di rinite, il 21,9% di tosse, il 19,9% di allergie, il 10,4% di asma. La ricerca evidenzia una percentuale maggiore di casi di tosse frequente tra i bambini delle scuole dell’Emilia Romagna e del Lazio.

la giornata dopo la loro chiusura. L’utilizzo della ventilazione meccanica con portate di 0,3 h-1, (vedi figure 1 e 2) e con 0,5 h-1, secondo dati non riportati in questa sede per motivi di brevità, hanno dimostrato che si riesce ad avere un buon controllo della CO2 e della UR, tenuto conto che l’alloggio è abitato al massimo da 3 persone. Per quanto riguarda il controllo microbiologico nel caso specifico si è reso necessario un tasso di rinnovo di 0,7 h-1; questo valore si colloca ai livelli più elevati (Classe I) menzionati dalla UNI EN 15251 e che nel caso specifico rappresenta la massima portata della macchina stessa nelle condizioni in cui sono state effettuate le prove. Ulteriori indagini sperimentali sono evidentemente necessarie per verificare questo risultato che di per sè dà indicazioni di tassi di ventilazione tendenzialmente superiori rispetto a quelli usualmente indicati nella maggior parte delle regolamentazioni vigenti. * Università di Ferrara ** Aldes *** Università di Palermo

Bibliografia • Costanzo S., Cusumano A., Giaconia C., Mazzacane S. “Ventilation problems in Heritage buildings”, WSEAS International Conferences, Portoroz, Slovenia – 15-17 May 2007 – pagg. 280-285 – ISSN 1790-5095 – ISBN 978-960-8457-69-0. • EU GMP, norme europee di buona fabbricazione per la produzione di sterili e farmaci. • ISO 14644-8. 2007. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Parte 8: Classificazione della contaminazione molecolare aerotrasportata. • ISO 14698. 2004. Camere bianche ed ambienti associati controllati – Controllo della biocontaminazione. • Linee Guida Ispesl per le sale operatorie (2002). • Mazzacane S., Raisa V., Boulanger X., Gaddoni M., Costanzo S., Migliori D., Impianti di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore ad elevata efficienza nell’edilizia residenziale. Valutazione sperimentale delle prestazioni energetiche e dell’IAQ, in Atti del convegno Aicarr “L’impiantistica di fronte alle nuove disposizioni sul risparmio energetico”, Bologna 25 ottobre 2007. • Mazzacane S., Raisa V., Igiene e sistemi di ventilazione per l’edilizia residenziale: statodell’arte e definizione di un piano di indagini sperimentali, in Atti del convegnointernazionale AICARR “Tecnologie, Norme, Mercato. Responsabilità, Rischi, Opportunità”, Milano 1 e 2 marzo 2006. • Pasquarella C., Pitzurra O., Savino A., The index of microbial air contamination, in. JHosp Infect 2000;46(4):241-56. • Pitzurra O.S, Pasquarella C., Il monitoraggio ambienta.le microbiologico (MAM), Ann.Ig. 1997;9:439-454. • Raisa V., Mazzacane S., Boulanger X., Cusumano A., Ventilazione ambientale nell’edilizia residenziale: un caso studio relativo a sperimentazioni sui consumi energetici e sulla qualità dell’aria in un alloggio campione a Ferrara, in atti del convegno nazionale Aicarr “Riduzione dei fabbisogni, recupero di efficienza e fonti tinnovabili per il risparmio energetico nel settore residenziale”, Padova 5 giugno 2008. • Raisa V., Mazzacane S., Cusumano A., Giaconia C., Mazzacane S., Studio sperimentale della qualità dell’aria in una unità abitativa dotata di impianto di ventilazione con scambiatore di recupero ad alta efficienza, in Atti del convegno nazionale ATI 2008. • UNI EN 12792. 2005. Ventilazione degli edifici – Simboli, terminologia e simboli grafici.

condizionamentouomo ambienterefrigerazione gia riscaldamento ener ambiente condizionamento

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MONOGRAFIE periodicHE sul benessere sostenibile

giugno 2010 – Numero 2

settembre 2010 – Numero 3

INTEGRAZIONE DELLE FONTI RINNOVABILI NEL PROGETTO

RIDUZIONE DEI FABBISOGNI NEL TERZIARIO

Le tecnologie impiantistiche del presente e del futuro Progettare oggi per domani

MONOGRAFIA periodica su l bene

ssere sosteni bile

MONOGRAFIA periodica sul benessere sostenibile

novembre 2010 – Numero 4

ECOBUILDING, LOW ENERGY BUILDING O NET ZERO ENERGY BUILDING?

l bene periodica su MONOGRAFIA

bile ssere sosteni

#3 #2

INTEGRA

ZIONE

DELLE FONTI I IL RINNOVAB NEL PROGETTO

Valutazione delle ipotesi progettuali

Interventi di riqualificazione, un’analisi comparata L

del sistema edificio-impianto può consentire di individuare una scala di priorità degli interventi per la sua riqualificazione. Talvolta gli interventi possono essere molteplici e la loro integrazione complessa. Altre volte, con investimenti modesti, è possibile correggere malfunzionamenti ed evitare grossi sprechi. Eppure, per quanto facile e vantaggiosa possa sembrare la soluzione non lo è altrettanto il percorso per arrivarvi. Una lettura attenta dell’involucro e di tutto il sistema sono solamente il punto di partenza per individuare e, successivamente, valutare analiticamente tutte le proposte progettuali; questo è il a caratterizzazione energetica

Energy saving potential for the Faculty of Architecture “Valle Giulia” in Rome In the paper, a portion of the Faculty of Architecture “Valle Giulia” in Rome, designed and realized in 1958 by Del Debbio as an extension of the original building of the twenties, has been studied to evaluate the energy saving potential. The objective was the identification of a hierarchical series of interventions in technology, plant and management, aimed at increasing the quality and energy performance of the construction. The activities can be summarized in three main phases. The first step was to characterize the energy performance of the building and its technological facilities at present. As destructive investigations were impossible, data on the building were made from information derived from technical literature, the study of historical sources and the use of thermography, the last to identify the heat losses due to the presence of radiators, heat pipes and bridges. A dynamic simulation was also carried out, allowing to evaluate the effects of sunshine to the building and to identify suitable locations for photovoltaic panels. The second phase consisted on the evaluation of some restructuration projects. Experimental analysis on the internal temperature in classrooms allowed to demonstrate the need for systems for automatic feedback and compensation for use in a rational way the contribution of solar and internal energy gains. The third phase consists in a cost-effectiveness analysis of the projects and in determining priorities for action. The five basic operations and those obtained with their combinations were compared with the current state by analyzing the benefits and energy investments needed to achieve them, getting information that highlights the most effective solutions.

Valutazione energetica ed economica di combinazioni d’interventi per la riduzione dei consumi della Facoltà di Architettura di Roma “Valle Giulia” Francesco Mancini, Gianfranco Caruso, Alessandro Ceci*

tema approfondito nel caso studiato, che ha avuto per oggetto la sede della Facoltà di Architettura “Valle Giulia” dell’Università La Sapienza di Roma. In vista di un’eventuale riqualificazione dell’Ateno è stata, infatti, condotta una ricerca che valuti un programma di interventi per la riqualificazione energetica di una porzione definita della Facoltà di Architettura “Valle Giulia”, realizzata nel 1958 su progetto di Del Debbio come ampliamento della sede originaria degli anni ’20. Momento centrale della ricerca è stata la verifica energetica ed economica degli interventi ipotizzati, in modo tale da elaborare un quadro delle priorità, che possa indirizzare nella scelta delle

proposte progettuali. La procedura seguita può essere opportunamente estesa ad altri edifici e, nel caso di patrimoni edilizi molto ampi, in presenza di una varietà di immobili di-

Le 3 fasi di valutazione della gerarchia d’interventi L’obiettivo della ricerca è individuare una serie gerarchica d’interventi tecnologici, impiantistici e gestionali, volti ad incrementare la qualità prestazionale ed energetica della costruzione, attraverso tre fasi principali. Diagnosi energetica del sistema edificio-impianto La prima fase è rappresentata dalla caratterizzazione energetica del sistema edificio-impianto allo stato attuale, con procedure volte ad acquisire informazioni sulle prestazioni degli impianti e dell’involucro edilizio. Nell’impossibilità di attuare indagini distruttive, i dati relativi all’edificio sono stati ricavati dalle informazioni rese dalla letteratura tecnica e rielaborati attraverso una rilettura dell’organismo architettonico, uno studio accurato delle fonti storiche e l’impiego di termografie. Verifica delle proposte progettuali La seconda fase è costituita dalla verifica prestazionale-energetica di alcune proposte progettuali sulla porzione opaca e su quella trasparente dell’involucro e sui sistemi impiantistici. Un’analisi sperimentale sull’andamento della temperatura interna alle aule ha consentito di dimostrare la necessità di sistemi di regolazione automatica per usufruire in modo razionale dell’apporto solare e degli apporti gratuiti interni. Analisi costi -benefici La terza fase comprende un’analisi costi-benefici con determinazione delle priorità d’intervento. Gli interventi base attuati singolarmente o combinati sono stati confrontati con lo stato attuale, rapportando i benefici energetici e gli investimenti necessari a realizzarli, ottenendo una scala degli interventi in relazione all’efficacia.

versificati, può condurre alla definizione di una matrice degli interventi, divisi in funzione del tipo, della tipologia edilizia, dell’epoca di costruzione e della redditività energetica, ambientale ed economica.

Vincoli funzionali e architettonici Lo studio ha preso in considerazione interventi a bassa tecnologia, velocemente realizzabili, così da non interferire con lo svolgimento quotidiano delle lezioni. Un aspetto importante, che ha limitato la scelta delle proposte progettuali, è la presen-

Attraverso un’analisi a vista è stato possibile individuare la tipologia degli infissi e dei vetri. I serramenti e i vetri attuali sono di due tipologie: • in alluminio senza taglio termico e vetri camera 4-6-4 mm, con trasmittanza media Uw = 4,16 W/m²K; • in ferrofinestra con vetro singolo di spessore 4 mm, con trasmittanza media U = 6,15 W/m²K. I sistemi di oscuramento, se presenti, sono tutti posti all’interno. Le tipologie prevalenti sono le tende e le veneziane.

za di alcuni vincoli. Non ci si riferisce solamente a quelli normati, ma anche a quelli derivanti da uno studio attento dell’organismo architettonico. Questa fase di analisi, svolta a partire dall’interpretazione delle fonti storiche, ha consentito di determinare i valori architettonici dell’edificio da rispettare e da valorizzare. È stata esclusa la possibilità di inserire un isolamento a cappotto esterno poiché, nel fronte sud dell’edificio, sono presenti i graffiti di Renato Guttuso, realizzati nel periodo della contestazione giovanile alla fine degli anni ’60. Altro elemento che si è tentato di valorizzare è il ritmo dato dagli infissi che conferisce alla facoltà un aspetto aereo e leggero. Quelli originari, ancora presenti al piano terra e nel corpo scale, sono in ferrofinestra e hanno un’apertura a compasso esterno. Data l’elevata superficie vetrata non si è potuto prescindere dalla loro sostituzione. Sono state quindi avanzate proposte progettuali che rappresentano un compromesso tra esigenze architettoniche ed energetiche.

Caratterizzazione energetica del sistema edificio-impianto In una prima fase, al fine di determinare i consumi termici attuali dell’edificio, si sono raccolti tutti i dati riguardanti l’involucro e gli impianti. Per individuare un abaco delle pareti perimetrali verticali che costituiscono l’involucro opaco sono state messe in campo indagini non distruttive. I dati resi dalle tabelle del Comitato Termotecnico Italiano [1] sono stati elaborati e modificati attraverso varie tipologie di analisi. L’indagine a vista sugli spessori murari ha consentito di determinare i vari rivestimenti e la tipologia della struttura muraria. La ricerca delle fonti storiche ha permesso di risalire al periodo di realizzazione dell’edificio e quindi di dedurre l’assenza di isolamenti termici, resi obbligatori solo a partire dalla seconda metà degli anni ’70 con la legge 373. Sono state anche eseguite analisi termografiche attraverso le quali è stato possibile individuare le discontinuità di materiali nell’involucro opaco.

I graffiti come memoria Se la classe operaia nel ’68 trovò sfogo nella contrattazione sindacale, quella studentesca visse un momento di tensione con gli episodi di Valle Giulia. Il 1 marzo 1968 i manifestanti tentarono di occupare la Facoltà di Architettura presidiata dalla polizia. Tra i circa 4000 manifestanti si registrarono 478 feriti, 148 tra le forze dell’ordine. Durante queste giornate di protesta un gruppo di giovani creativi chiamati “Gli Uccelli” realizzò sulla facciata della Facoltà alcuni graffiti e disegni. A loro successivamente si affiancò Renato Guttuso, che scolpì nell’intonaco un profilo di volto di donna mentre mangia un grappolo d’uva, una gigantesca mano ed una serie di tralci sui quali si arrampica un uomo. Recenti restauri dell’Ateneo, promossi dal Preside Roberto Palumbo, hanno conservato quasi tutti i graffiti e le scritte realizzati sulla facciata durante le occupazioni del ’68, compresa la frase più politicizzata che fece da sfondo alle proteste: «Via la polizia dall’Università».

Monitoraggio dell’impianto esistente Un’indagine sul campo ha permesso di evidenziare come l’andamento della temperatura interna nelle aule vari in funzione degli apporti gratuiti, quali radiazione solare, apparecchiature e persone. La temperatura interna rilevata è sempre superiore alla temperatura interna di progetto, mentre la temperatura esterna può essere anche di molto superiore alla temperatura di progetto. Ciò significa che l’impianto continua a funzionare anche quando non è strettamente necessario, non essendo in grado di usufruire convenientemente degli apporti gratuiti. Nelle aule con maggior presenza di persone e di apparecchiature questo comportamento risulta accentuato. Ciò è una conseguenza dell’inefficacia del sistema di regolazione, in parte dovuta

Figura 1 – Vista del fronte sud della facoltà

alla totale mancanza di dispositivi in ambiente, in parte al non corretto funzionamento dei dispositivi installati. Infatti, gli unici dispositivi di regolazione presenti sono quelli installati nella sottocentrale di distribuzione che, in occasione del

rilievo effettuato, risultavano impostati per un funzionamento in manuale e non in automatico. Tale condizione pregiudica l’unica possibilità di regolazione, rappresen-

Monitoraggio temperatura nelle aule

La presenza dei dispositivi di regolazione danneggiati ha dato lo stimolo ad effettuare un’indagine sul campo volta a evidenziare come l’andamento della temperatura interna alle aule vari in funzione degli apporti gratuiti. Risultano necessari dispositivi di regolazione, in grado di consentire l’utilizzazione di questi apporti. Grafico dell’andamento della Temperatura: aula 15

Termografia – Individuazione dei ponti termici

Tabella 1 – Rilevamento della temperatura esterna ed interna

Andamento della temperatura in corrispondenza del ponte termico

Indagini termografiche tata dalla riduzione della temperatura dell’acqua calda di mandata attraverso premiscelazione, in funzioni delle reali esigenze.

Ipotesi progettuali La caratterizzazione energetica del sistema edificio-impianto ha consentito di definire con precisione una serie di ipotesi progettuali, per intervenire sulla porzione opaca dell’involucro edilizio, su quella trasparente e sui sistemi impiantistici. Interventi sull’involucro opaco Le proposte progettuali sulla porzione opaca dell’involucro, che presenta un abaco delle strutture piuttosto variegato, sono riconducibili sostanzialmente a due tipologie: 1) l’insufflaggio di materiale isolante all’interno dell’intercapedine – il materiale scelto è una resina poliuretanica con conducibilità λ = 0,038 W/m² K ; 2) l’installazione di pannelli isolanti in polistirene espanso con R = 1,1 m²K/W. Per tutte le pareti perimetrali verticali individuate nella fase di definizione dello stato modificato sono state effettuate le verifiche igrometriche ed è stata valutata la trasmittanza. In generale, l’intervento di isolamento in intercapedine tende a diminuire le dispersioni, ma offre una minore correzione dei ponti termici rispetto a quello di isolamento a cappotto interno. Quest’ultima soluzione, tuttavia, risulta essere problematica da un punto di vista igrometrico, poiché il diagramma di Glaser denota numerosi casi di condensa interstiziale. Per alcune pareti perimetrali è stato quindi necessario prevedere l’inserimento di una barriera al vapore.

Centrale termica e dispositivo di regolazione in sottocentrale La centrale termica è costituita da due caldaie da 600 kW a temperatura scorrevole di recente installazione, in ottimo stato di manutenzione e con rendimento nominale del 93% e superiore al 90%, anche per bassi fattori di carico, tipici dei periodi non particolarmente freddi, per i quali la potenza necessaria è minore di quella nominale. Sono presenti dispositivi di regolazione non funzionanti (impostati su manuale) per la regolazione della temperatura dell’acqua calda di mandata attraverso premiscelazione, in funzione della temperatura esterna.

Le termografie sono state utilizzate anche per effettuare una diagnosi del sistema di distribuzione e hanno consentito di focalizzare l’attenzione su zone critiche dell’involucro. Esemplare è il sottofinestra, in cui sono disposti i radiatori e dove sono maggiori le dispersioni. L’indagine ha permesso di redigere un vasto abaco di pareti perimetrali verticali, delle quali si è calcolata la trasmittanza e si è effettuata la verifica igrometrica. Tutte le pareti perimetrali verticali individuate possono essere ricondotte a tre categorie principali: 1. parete perimetrale verticale a cassetta con paramento interno in mattoni forati, intercapedine e paramento esterno in mattoni pieni; 2. parete perimetrale verticale in calcestruzzo armato; 3. parete perimetrale in mattoni pieni. Dispersioni sottofinestra

Ponte termico corpo scala, vista interna

Ponte termico corpo scala, vista esterna

Sistema di distribuzione all’interno dell’edificio

Sistema di distribuzione all’esterno

Analisi energetica e variazione dei ponti termici in funzione degli interventi Sono state effettuate le verifiche igrometriche ed è stata valutata la trasmittanza di tutte le pareti perimetrali verticali Stato attuale

Verifica posa cappotto interno

Verifica insufflaggio in intercapedine

Verifica della combinazione intercapedine + cappotto interno

Interventi sull’involucro trasparente Relativamente alla porzione trasparente dell’involucro sono state valutate due differenti ipotesi in relazione al valore storico del serramento. Per i serramenti originali, per i quali rimane immutato il disegno e il tipo di apertura, è stata prevista la sostituzione dei vetri singoli con una vetrocamera 4-12-4 mm e del telaio con un nuovo ferrofinestra dai profili sottili. Le lastre esterne selettive, che costituiscono il vetro, consentono in estate di schermare la radiazione solare. Si ottiene, quindi, una trasmittanza media di Uw = 2,61 W/m²K. Alle finestre non originali, quelle in corrispondenza delle aule, non si è riconosciuto alcun valore storico. Di conseguenza è stata prevista la sostituzione sia del vetro che dell’infisso, con uno in alluminio a taglio termico. I vetri sono ad elevato isolamento termico con rivestimenti basso-emissivi, in grado di ridurre le dispersioni di calore verso l’esterno. La trasmittanza media dell’infisso e del vetro è di Uw = 1,85 W/m²K. I sistemi di oscuramento, pensati riproponendo l’apertura delle finestre originarie, sono stati ipotizzati esterni, più efficaci da un punto di vista energetico, perché in estate intercettano la radiazione solare prima che questa entri negli ambienti, mentre in inverno, una volta aperti, consentono di sfruttare l’apporto solare. Proposte progettuali per i sistemi impiantistici Con riferimento ai sistemi impiantistici, per un efficace utilizzo degli apporti gratuiti, siano essi apporti solari o apporti interni, quali apparecchiature o persone, è stata ipotizzata l’installazione di valvole termostatiche. Queste, previste per ciascun radiatore in sostituzione della valvola manuale, sono del tipo a liquido, con guscio antistrappo, e re-

Studio dei sistemi di schermatura 21 giugno, ore 12.00

21 giugno, ore 16.00

Oscuramento estivo

Oscuramento invernale

Installazione di caldaie a condensazione golano automaticamente l’afflusso di acqua calda in base alla temperatura impostata. Ciò potrà consentire di evitare i surriscaldamenti tipici del funzionamento attuale e allo stesso tempo di ottenere una migliore distribuzione dei flussi energetici per le diverse parti dell’edificio. Altro intervento ipotizzato è la sostituzione delle caldaie esistenti con caldaie a condensazione di tipo modulare.

Analisi costi-benefici Sulla base delle proposte progettuali è stato redatto un computo metrico estimativo, tenendo come punto di riferimento il prezzario regionale del Lazio. Questo ha consentito di rapportare i benefici energetici, stimati per differenza rispetto allo stato attuale, con un parametro economico. L’analisi è stata eseguita tanto per interventi singoli quanto combinando gli interventi base a gruppi di due, tre quattro o cinque. In questo modo è stato possibile determinare una scala degli interventi sulla base dei maggiori benefici energetici e minori costi di realizzazione, da scegliere anche in funzione delle eventuali disponibilità economiche della Facoltà. L’analisi dei grafici e della tabella consente di stabilire una graduatoria tra gli interventi proposti. Il più redditizio in assoluto risulta l’installazione delle valvole termostatiche sui radiatori. Anche in caso di combinazione di più interventi, la migliore delle soluzioni include le valvole termostatiche. Più in generale, operare sui sistemi impiantistici consente una maggiore redditività rispetto agli interventi sull’involucro edilizio. In alcuni casi i tempi di ritorno sono molto brevi e potrebbero rapidamente essere pianificati, direttamente, con finanziamento tramite terzi o tramite energy performance contract. I grossi margini di miglioramento dell’edificio sono una conseguenza dell’epoca di costruzione e dell’assenza di vincoli legislativi al consumo energetico. La destinazione d’uso particolare, con grossi apporti interni di calore, rende le valvole termostatiche indispensabili, non solo per il risparmio energetico, ma anche per garantire il comfort degli occupanti. *Dipartimento di Fisica Tecnica, Università La Sapienza di Roma

Da un punto di vista metodologico è stata considerata l’installazione di un generatore termico modulare a condensazione. La potenza dello stesso è stata modulata in funzione della potenza necessaria alla realizzazione di uno, parte o tutti gli interventi ipotizzati sull’involucro. La quota di energia teoricamente recuperabile tramite la condensazione dei fumi è pari a circa lo 11%, dovuta al calore latente di condensazione, cui va aggiunto un ulteriore 6-7%, legato al recupero di calore sensibile dei fumi, per un totale massimo teorico di 16-17 punti percentuali.

Particolarità 1) Elemento sensibile a liquido 2) Meccanismo di compensazione 3 3) Sistema di bloccaggio/ limitazione campo di regolazione 4) Asta di spinta otturatore 1

Particolarità 1) Elemento sensibile a liquido 2) Meccanismo di compensazione 3) Sistema di bloccaggio/limitazione campo di regolazione 4) Asta di spinta otturatore

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Tabella II – Sintesi delle soluzioni progettuali

Comparazione degli interventi Rapportando, in termini economici, il risparmio (R) ottenuto rispetto all’investimento (I) di ogni intervento, è stato possibile effettuare una analisi comparativa finalizzata ad evidenziare le soluzioni più efficaci (in grassetto nella tabella). La tabella ed i grafici che seguono mostrano i risultati delle valutazioni effettuate. La convenienza è data dal coefficiente angolare della retta che passa per l’origine e per il generico punto di coordinate (R;I). Le rette che tendono maggiormente all’asse delle ordinate (risparmio) individuano le proposte progettuali più efficaci, rispetto a quelle che tendono verso l’asse delle ascisse (investimento).

Bibliografia [1] Comitato Termotecnico Italiano, Prestazioni energetiche degli edifici, pp. 21-31, Milano, 2003 [2] Autori vari, Bollettino della biblioteca delle Facoltà di Architettura dell’Università degli studi di Roma “La Sapienza”, n. 62-65, pp. 7-53, Gangemi Editore, Roma, 2000-200

Dalle figure e dalla tabella di sintesi si nota come gli interventi al piano terra consentano di avere un miglioramento maggiore, in termini di rapporto tra risparmio ed investimento, rispetto agli stessi interventi applicati agli altri piani dell’edifico. Emerge come l’installazione delle valvole termostatiche consenta, in particolar modo al piano terra, di ottenere un rapporto R/I notevolmente superiore. Tabella singoli interventi applicati ai singoli piani dell’edificio

Ottomila euro per risparmiare 132.000 kWh

Analisi costi-benefici degli interventi singoli

Analisi costi-benefici della combinazione di due interventi

Analisi costi-benefici della combinazione di tre interventi

Analisi costi-benefici della combinazione di quattro interventi

Riguardo all’involucro la proposta più efficace è la sostituzione dei vetri, degli infissi e degli schermi, mentre la meno conveniente è quella dell’isolamento a cappotto interno. Ma in generale la comparazione dimostra come siano più convenienti gli interventi impiantistici. In particolare, l’intervento relativo alle valvole termostatiche, dato anche l’elevato indice di affollamento delle aule, consente di ottenere un elevato valore del rapporto risparmio-investimento, pari 16,28, un alto ordine di grandezza rispetto a tutti gli altri interventi, anche combinati fra loro.

Intercapedine

Cappotto interno

Valvole

Vetri, infissi e schermi

Il progetto

Torre B del complesso Stazione Garibaldi di Milano

Nuovo cuore e nuova pelle per la Torre [in classe] B di Guido Davoglio, Massimo Ronchi e Roberto Bussolini*

Impianti meccanici, elettrici e speciali per la riqualificazione della Torre B nel complesso della stazione F.S. Garibaldi di Milano

sono infrequenti nel nostro Paese. Eppure, se la progettazione o la committenza, nel passato, hanno trascurato questa tipologia di edifici non vi Ă¨ motivo trascurarne la riqualificazione energetica. In particolare, se si tratta di un edificio rinomato nella sky-line milanese e se lâ&#x20AC;&#x2122;approccio progettuale previsto Ă¨ replicabile in molteplici situazioni con differenti taglie di edifici. Il progetto proposto illustra i vantaggi energetici ottenibili dalla orri di elevata altezza

HVAC, electrical and special systems in the refurbishing of a high-rise building: Choices for Sustainability and Energy Efficiency The work represents an important example in the Italian real estate scene where the issue of existing buildings refurbishing is predominant, especially in the current period of crisis, and contributes to achieve also one of the main targets outlined by the European Commission for energy saving. The present project illustrates the energetic benefits obtained by architectural and building services upgrading of an existing office tower in Milan, built in the 80s of last century. Although a high-rise tower is usually an energy wasteful building, looking for technical solutions through the tight integration between architecture and plants allows the achievement of well-defined targets in terms of sustainability. The explanation of adopted solutions is followed by an economic and energetic analysis of this project.

Il progetto di riqualificazione dell’area in futuro prevede un simile intervento anche sulla Torre A della stazione Garibaldi.

le, consentendo bassi costi di gestione in qualsiasi regime di funzionamento. Vediamo tali scelte in dettaglio, a cominciare dalla facciata a doppia pelle interattiva.

La trasmittanza termica della facciata a doppia pelle calcolata in condizioni stazionarie è pari a UW = 1,51 W/m²K.

Dettaglio dell’involucro pre-intervento

Facciata a doppia pelle interattiva riqualificazione di un edificio a torre destinato a uffici, realizzato negli anni ’80 del secolo scorso. Pur trattandosi di una torre di grande altezza, è ormai consolidata anche per tale tipologia di edifici, tipicamente energivori, la ricerca di soluzioni tecniche che, attraverso l’integrazione spinta tra architettura ed impianti, consenta il raggiungimento di precisi obiettivi in termini di sostenibilità. Per molte scelte impiantistiche si è optato per soluzioni con impatto locale a “emissioni zero” che, nel loro complesso, collocano l’edificio riqualificato in classe energetica B nella climatizzazione inverna-

La facciata a doppia pelle in fase di realizzazione è di tipo a cellule interattive. All’interno di ciascuna cellula è infatti previsto un loop d’aria   esterno-esterno. Questa entra dal basso ed esce dall’alto, grazie ad un sistema di Gli elementi di sostenibilità che hanno trovato integrazione nel progetto Le cellule della facciata ripresi con luce incidente o in ombra ventilazione forzata attivato coinvolgono quindi sia l’involucro edilizio sia gli impianti, in particolare attraverso il ricorso ad una facciata a doppia pelle interattiva, l’inserimento di serre bioclimatiche sul da un controllo sulla tempe-prospetto sudovest, l’uso generalizzato di energie da fonte rinnovabile (sfruttamento ratura dell’aria nell’intercape-dell’energia solare, acqua di falda come fluido secondario per i gruppi termofrigoriferi dine. Per temperature nell’in-polivalenti e per il pretrattamento diretto dell’aria esterna), recuperatori di calore dell’aria espulsa di tipo entalpico, circuiti secondari idronici a portata variabile, rete tercapedine inferiori ad unduale per le cassette di risciacquamento dei w.c., camino solare, predisposizioni per valore prefissato (prevalente-l’automazione dell’illuminazione artificiale e integrazione in un sistema di Building Management System. mente in inverno e nelle meNei successivi paragrafi vengono esaminate in dettaglio le soluzioni più die stagioni), i microventilato-significative adottate. ri installati nella parte alta di  IT  I  ITTTIV

Interventi per il recupero di efficienza • Facciata a doppia pelle interattiva. • Serre bioclimatiche sul prospetto sud-ovest. • Uso generalizzato di energie da fonte rinnovabile (solare, acqua di falda come fluido secondario per i gruppi termofrigoriferi polivalenti e per il pretrattamento diretto dell’aria esterna). • Recuperatori di calore dell’aria espulsa di tipo entalpico. • Circuiti secondari idronici a portata variabile. • Rete duale per le cassette di risciacquamento dei w.c. • Camino solare. • Predisposizioni per l’automazione dell’illuminazione artificiale. • Building Management System.

La trasmittanza termica della facciata a doppia pelle calcolata in condizioni stazionarie è pari a UW=1,51 W/m2K. La facciata a doppia pelle è di tipo interattivo con loop esternoesterno (ingresso aria dal basso, uscita dall’alto con ventilazione forzata attivata da un controllo sulla temperatura dell’aria nell’intercapedine): per temperature nell’intercapedine inferiori ad un valore prefissato (prevalentemente in inverno e nelle medie stagioni), i microventilatori installati nella parte alta di ciascuna cellula di facciata restano inattivi e l’intercapedine risulta in quiete, in estate oltre tale valore di temperatura la rimozione del calore è incentivata dalla ventilazione meccanica per mezzo dei suddetti microventilatori. Per quantificarne il comportamento energetico in condizioni Per quantificarne il comportamento energetico in condizioni reali di funzionamento reali di funzionamento è stata condotta una simulazione è stata condotta una simulazione dinamica,di-con il motore EnergyPlus e la sua interfaccia namica, il motore EnergyPlus del e la sua interfaccia grafica della facciata doppia pelle interattiva su graficaconDesignBuilder, comportamento DesignBuilder. Questa ha analizzato il comportamento entrambi i prospetti della torre (sudest edella nordovest). I risultati, in termini di fabbisogno netto adidoppia energia per unità di superficie della facciata, sono riepilogati nella seguente facciata pelle interattiva su entrambi i prospetti dellatabella. torre (sud-est e nord-ovest). I risultati, in termini di fabbisogno netto di energia, per unità di superficie della facciata, sono Tabellanella I seguente Valoritabella. dell’ energia specifica scambiata attraverso la facciata riepilogati

Analisi dinamica della facciata

Tipologia progettuale considerata Interactive wall

rientamento 

rientamento 

Inverno [kWh/m2]

Estate [kWh/m2]

Inverno [kWh/m2]

Estate [kWh/m2]

4.6

2.5

6.7

0.85

Valori dell’energia specifica scambiata attraverso la facciata

Per tradurre il comportamento dinamico della facciata interattiva nel software CENED (programma che implementa la procedura di calcolo di regione Lombardia per la certificazione energetica) si è scelto come approccio di disaccoppiare, nell’input dell’involucro, le parti cieche (montanti e traversi, compreso il marcapiano) dalla parte trasparente, ricalcolando la trasmittanza ponderata delle parti cieche senza vetro.

Dall’EnergyPlus al CENED Per tradurre il comportamento dinamico della facciata interattiva nel software CENED (programma che implementa la procedura di calcolo di Regione Lombardia per la certificazione energetica) si è scelto di disaccoppiare, nell’input dell’involucro, le parti cieche (montanti e traversi, compreso il marcapiano) dalla parte trasparente, ricalcolando la trasmittanza ponderata delle parti cieche senza vetro. Per le parti cieche di facciata risulta pertanto una trasmittanza media pari a Uf = 2,53 W/m²K mentre, come evidenziato dal fornitore, il vetro ha trasmittanza propria Ug = 1,03 W/m²K. Il valore medio complessivo della facciata doppia pelle (vetro e parti cieche), ottenuto riaggregando le trasmittanze sopra richiamate, corrisponde ancora alla trasmittanza globale Uw = 1,51 W/ m²K dichiarata dal fornitore. Poiché le parti trasparenti di ciascun prospetto della facciata interattiva sommano una superficie complessiva di 1.457,2 m², per esse è stato calcolato l’integrale del flusso termico sulla stagione invernale in funzione dell’energia specifica scambiata, derivante dalla simulazione dinamica, riportata nella precedente tabella: • Prospetto Sud-Est: 1.457,2 m² x 4,6 kWh/m² = 6.703 kWh • Prospetto Nord-Ovest: 1.457,2 m² x 6,7 kWh/m² = 9.763 kWh Ne deriva un fabbisogno energetico netto invernale pari a 16.466 kWh/anno, decisamente inferiore rispetto al calcolo in condizioni statiche. Il flusso energetico sopra calcolato corrisponde infatti a un contributo, in termini di energia netta dispersa dal vetro della doppia pelle, pari a 0,383 kWh/m³ anno, contro il valore di 3,9 kWh/m³ anno che si otterrebbe dal calcolo dell’energia per trasmissione in condizioni statiche con la trasmittanza di progetto del vetro pari a 1,03 W/m² K. Dal valore di 0,383 kWh/m³ anno è stata pertanto derivata la trasmittanza termica equivalente della facciata vetrata, riferita al solo effetto conduttivo-convettivo e quindi depurata della radiazione solare trasmessa (funzione del soFacciata lar factor), inserita nella procedura interattiva di calcolo regionale CENED.

ciascuna cellula di facciata restano inattivi e l’intercapedine risulta in quiete. In estate, la rimozione del calore è indotta dalla ventilazione meccanica dei microventilatori.

Climatizzazione da fonte idrotermica Il progetto prevede il ricorso a n. 2 unità termofrigorifere polivalenti (“energy raiser”), per la produzione dei fluidi termovettori primari, mediante scambio termico con acqua di falda, emunta da 4 pozzi di presa e reimmessa in falda grazie a 4 pozzi di resa. I gruppi polivalenti riutilizzano il calore di recupero, sia durante il funzionamento come refrigeratore che in pompa di calore. Tale funzione permette di produrre contemporaneamente acqua calda e refrigerata su due circuiti separati (impianto a 4 tubi), indipendentemente dalla temperatura del fluido sullo scambiatore ausiliario. Il microprocessore a bordo macchina provvederà automaticamente ad attivare il tipo di funzionamento ottimale, al fine soddisfare il carico mantenendo al contempo un’elevata efficienza energetica. Ciascun gruppo è in grado di coprire interamente il carico termico invernale assicurando la ridondanza in caso di avaria di un’unità. In relazione alla destinazione d’uso dell’edificio, è interessante notare la presenza costante, negli uffici, di carichi di dissipazione interni

Gruppi polivalenti Schema di funzionamento di un gruppo polivalente “energy raiser” ad acqua di falda. Sfruttano attivamente il recupero di calore, sia durante il funzionamento come refrigeratore che in pompa di calore. Tale funzione permette di produrre contemporaneamente acqua calda e refrigerata su due circuiti separati. Ciascuno dei due gruppi polivalenti è caratterizzato dalle seguenti prestazioni nominali (con acqua di falda a 15°C): • potenza resa in refrigerazione: 850 kW con temperatura dell’acqua 7÷12°C (EER = 5,5) • potenza termica resa in pompa di calore: 960 kW con temperatura dell’acqua 45÷40°C (COP = 4,5).

Serre bioclimatiche Nei locali d’angolo con doppia esposizione del prospetto sud-ovest è stata prevista la creazione di serre bioclimatiche a doppia altezza. La finalità è duplice: 1) attenuare l’elevato carico termico estivo dovuto alla radiazione solare (grazie anche alla messa a dimora all’interno delle stesse serre di piante verdi); 2) contribuire alla riduzione del fabbisogno termico in regime invernale, grazie al guadagno passivo che può derivare per scambio radiante attraverso la parete interna di confine con gli uffici. La soluzione adottata per ciascuna serra comprende la motorizzazione per l’apertura dei serramenti, rispettivamente a pavimento e soffitto della serra, dimensionati in modo tale da incentivare in regime estivo la ventilazione naturale, evitando un eccessivo accumulo di calore. In regime invernale, possono essere chiusi per massimizzare il guadagno solare in accoppiamento, in ogni caso, ad un sistema di controllo delle condizioni termoigrometriche interne, che prevenga la formazione di condensa sulle superfici vetrate o di sofferenza delle essenze arboree previste.

Serre bioclimatiche a doppia altezza sul prospetto sud-ovest per attenuare il carico termico estivo e massimizzare i guadagni gratuiti invernali

Recupero di calore di tipo entalpico Tutte le unità di trattamento aria del progetto sono equipaggiate con recuperatori rotativi, con rendiRecuperatore rotativo mento non inferiore al 60%. Il recuper il recupero pero parziale dell’entalpia sull’aria parziale dell’entalpia espulsa, esclusa quella di lavaggio sull’aria espulsa dei servizi igienici estratta separatamente, consente il pretrattamento dell’aria esterna di ricambio igienico dell’intero edificio, la cui portata complessiva è pari a 76.900 m³/h. I recuperatori di calore rotativi sono costituiti da un rotore cilindrico permeabile all’aria, con elevatissimo sviluppo superficiale. L’aria di rinnovo, e quella di espulsione, attraversano ciascuna una metà dello scambiatore, fluendo in controcorrente. Lo scambio termico avviene per accumulo: mentre il cilindro ruota lentamente, l’aria espulsa attraversa una metà dell’involucro, cedendo calore al rotore che lo accumula. L’aria di rinnovo, che attraversa l’altra metà, assorbe il calore accumulato.

da neutralizzare, almeno parzialmente, in qualsiasi stagione di funzionamento. L’elevato isolamento dell’involucro edilizio non ne consente infatti lo smaltimento per dispersione dalle frontiere. Di conseguenza, nelle ore diurne, un gruppo polivalente sarà attivo in raffreddamento. In tal caso la produzione frigorifera restituirà in recupero, quindi senza input di energia primaria, altrettanta potenza termica in misura generalmente al di sopra del fabbisogno medio mensile invernale stimato. In tali condizioni sarà pertanto generalmente evitato il funzionamento in pompa di calore, salvo nelle condizioni esterne più rigide, ove prevale il fabbisogno termico di ventilazione (trattamento dell’aria primaria), oppure in assenza dei carichi interni sopra descritti, tipicamente nel funzionamento in attenuazione notturna.

Preraffreddamento dell’aria esterna con acqua di falda In regime estivo, l’acqua di falda, prima di essere utilizzata come flu-

Sistemi a portata variabile sui circuiti idraulici Rispetto all’assetto impiantistico ex ante, un’ulteriore misura di efficienza energetica consiste nel prevedere la distribuzione a portata variabile dei fluidi termovettori (acqua calda e refrigerata) alle utenze dell’impianto di climatizzazione.

Impianto fotovoltaico È stata prevista la realizzazione di una facciata fotovoltaica integrata sul prospetto Sud-Ovest, costituita da 402 m² di pannelli in silicio policristallino. Il cablaggio dei pannelli anziché per file orizzontali è per per file verticali, così da garantire il massimo rendimento in funzione degli ombreggiamenti. La potenza nominale installata è di circa 49 kW, tale da coprire circa il 2% del fabbisogno annuo di energia elettrica dell’edificio.

P = potenza elettrica assorbita, W n = numero di giri η = rendimento Modulando la velocità di rotazione delle elettropompe dei circuiti secondari, per adeguarne la portata agli effettivi fabbisogni istantanei delle utenze, la potenza elettrica assorbita varia in relazione al cubo del rapporto tra i numeri di giri corrispondenti, rispettivamente, alla portata ridotta ed alla portata nominale, con la necessaria correzione dovuta al calo di rendimento a velocità ridotta.

ido di condensazione sulle unità termofrigorifere polivalenti, viene sfruttata per il pretrattamento dell’aria esterna nelle UTA dell’aria primaria. Tale soluzione, congiuntamente con il recupero entalpico sull’aria espulsa, consente una sensibile riduzione del carico frigorifero, connesso al trattamento per raffreddamento e deumidificazione dell’aria esterna di ricambio igienico (peraltro necessaria anche per il controllo dell’umidità ambiente, essendo l’impianto di tipo misto aria/acqua). Non è stato possibile implementare nel progetto ulteriori sfruttamenti dell’acqua di falda per analoghi trattamenti gratuiti. Ad esempio, per il preriscaldamento invernale dell’aria esterna o l’alimentazione di acqua temperata ai terminali idronici in ambiente. Infatti la pompa di calore dei gruppi polivalenti in regime invernale presentava dei limiti funzionali, ma vi erano anche dei vincoli posti dalla concessione provinciale all’emungimento, relativamente alla massima differenza di temperatura ammessa tra presa e resa in falda in regime estivo.

Impianto solare termico L’adozione di pompe di calore, che a progetto sono utilizzate per riscaldare anche l’acqua calda sanitaria, consentirebbe la deroga all’obbligo d’installazione dei collettori solari termici, in accordo alla vigente deliberazione di Regio-

Per il pretrattamento dell’aria esterna nelle UTA dell’aria primaria, viene sfruttata l’acqua di falda, prima di essere utilizzata come fluido di condensazione sulle unità termofrigorifere polivalenti

Dettaglio disposizione dei pannelli fotovoltaici in orizzontale. Inclinazione 0°.

Prospetto Sud-Ovest e dettaglio della disposizione dei pannelli fotovoltaici cablati per file verticali.

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Un serbatoio per le acque meteoriche posto in copertura alimenta la rete di adduzione alle cassette dei w.c. Questo avviene per gravità, con riduttori di pressione ai livelli più bassi per limitare la pressione di esercizio, e con reintegro mediante acqua di pozzo, rilanciata verso la vasca in copertura da un opportuno gruppo di spinta dedicato.

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  ne Lombardia D.G.R. n. VIII/8745 punto 6.5. Ciò giorno di funzionamento per 250 gg/     Utilizzando i criteri ed i dati richiamati ai capitoli precedenti è stato eseguito il nonostante, la committenza ha voluto introduranno, deriva un consumo elettrico pari  re anche la risorsa rinnovabile del solare termico. a circa 1,5 kW X 12 h X 250 gg = 4.500 calcolo energetico per la climatizzazione invernale secondo il software CENED di    costi fissi e costi variabili L’impianto copre oltre il 50% del fabbisogno an-Lombardia. kWh/anno.Considerato Sfruttando il camino solare, Regione anche il contributo delGrafico fotovoltaico è stato ricavato un  nuo di acqua calda sanitaria della torre medianper incentivare naturalmente l’estra-

fabbisogno specifico di energia primaria per la climatizzazione invernale EPH = 9,9

3 te 80 m² di collettori in vetro piano selettivo a cirdai servizi igienici, èinpossibile Costi fissi costi variabili a chezione colloca l’edificio classestienergetica “B” e(valore limite 11 kWh/m3a). kWh/m colazione forzata, installati sulla copertura piana mareprogettuali un risparmio energetico a Cliente Stabili S.P.A. Le scelte adottate pari hanno consentito un significativoBenimiglioramento OLIOI dell’edificio con orientamento 30° Sud. circa 1.575 kWh/anno. Progetto Complesso Garibaldi – Torre B dell’efficienza energetica anche in regime estivo. Il camino solare nella parte termiUbicazione Milano Questo comportamento virtuoso dell’edificio ha permesso di mantenere irichiamati costi di ai c Utilizzando i criteri ed i dati Recupero acque meteoriche nale si presenta come un canale circoSuperficie Utile 19.000 m² gestione fissilare + variabili, comprese le manutenzioni,energetico al di sotto del di 30€/m2anno,inverna e rete duale in lamiera con diametro indicativo calcolo per valore la climatizzazione Pot. Termica Installata 900 kw parametro di riferimento per Considerato edifici con anche concetti di La copertura orizzontale più elevata, con che 600 costituisce mm, verniciato un nero,benchmark con superfi- Regione Lombardia. il contribut Pot. Frigorifera Installata 1.650 kw sostenibilità. area pari a circa 500 m², può assicurare la raccolcie utile di 12 m², equivalente ad un ca- fabbisogno specifico di energia Pot. Elettrica Installata 1.000 kw primaria per la c 3 in termini energetici che economici, L’edificio oggetto è risultatosolare efficiente sia ta annua media di circa 510 m³ di acque meteominoin esposto all’irraggiamento a che colloca kWh/m Importo Stimato per Impianti Idrico l’edificio in classe energetica 831.000 € rappresenta pertanto un amodello energetica ed un possibile riche, da stoccare entro una opportuna vasca di con altezza pari circa 6,5 m.di sostenibilità Sanitari e Antincendio Le scelte progettuali adottate punto hannodiconsen accumulo. camino è inoltre equipaggiato riferimento per Ilfuturi interventi di recupero dell’efficienza delImporto patrimonio edilizio. Stimato per Impianti di Climatizzazioneanche 3.696.000 energetica in€ regime estivo. A progetto, tale riserva è sfruttata per alimencon le necessarie dotazioni per consenImporto Stimato per Impianti Elettrici E Speciali 5.056.000 € Questo comportamento virtuoso dell’edificio tare la rete duale non potabile a servizio delle tire, in caso di necessità, la commutazioOLARA fissieconomica + variabili, comprese le manutenzioni cassette di risciacquamento dei w.c. ne automatica alla ventilazione forzata. gestione Analisi parametro che costituisce un dibenchmark di rifer La raccolta delle acque meteoriche Simulando opportuni profili cariP in coper-potenza elettrica assorbita, W sostenibilità. tura contribuisce al consumo annuo dei w.c. in raGestione co dell’edificio in oggetto, rendimenti di n numero di giriluci L’edificio dei in fluidi oggetto è risultato gione di circa il 13%. La restante parte del fabbisoIl cablaggio elettrico dell’impianto di generazione termovettori, po- efficiente sia rendimento η rappresenta pertanto modello di sostenibilità gno è coperta dal reintegro con acqua di pozzo. illuminazione del piano tipo è stato reatenze assorbite e oreun di funzionamento, Solo per le utenze strettamente necessarie (lavalizzato sulla base del modulo ufficio di riferimento risi sono quantificati consumi energetici per futurii interventi di recupero del patr BIBLIOGRAFIA bi) è prevista l’alimentazione da acquedotto. ferimento, con possibilità di inserimento annui per la climatizzazione estiva ed inL’assetto impiantistico della rete duale considi un controllo esterno multiplo da mulvernale che ammontano a circa 1.250.000 OLARA Giunta Regionale Lombardia 22elettrici. Dicembre 8/8745 – ste, pertanto, nell’esecuzione di unaDeliberazione rete di alitisensore lux-presenza e da gestione tenkWh Il consumo2008 elettrico n. per illuperpotenza l’efficienza energetica in W edilizia e mentazione delle cassette dei w.c. dall’alto“Determinazioni per de/oscuranti.in merito alle disposizioniminazione e forza motrice è invece stato P elettrica assorbita, gravità (con riduttori di pressione ai livelliper più la certificazione Progettualmente si è scelto di non atstimato in circa 880.000 kWh. Il consumo energetica degli edifici” n numero di giri bassi per limitare la pressione di esercizio), e tivare immediatamente il sistema mulelettrico totale dell’edificio risulta pertanrendimento η con reintegro mediante acqua di pozzo rilanciatisensore, volendo garantire la massima to pari a circa 2.130.000 kWh. ta, verso la vasca in copertura, da un opportuflessibilità architettonica al fruitore finale Utilizzando i criteri ed i dati richiamaBIBLIOGRAFIA no gruppo di spinta dedicato. Le cassette sono dell’immobile (scelta tra open space o ufti ai paragrafi precedenti è stato eseguito inoltre dotate di doppio pulsante di cacciata per fici singoli). Allo stato attuale, è attivato il il calcolo energetico per la climatizzazioDeliberazione Giuntail software Regionale contenere ulteriormente i consumi idrici. sistema di gestione delle tende automatine invernale secondo CENED di Lombardia 2 “Determinazioni in merito alleil disposizioni pe che con sala regia, ovvero postazione sofRegione Lombardia. Considerato anche Camino solare per l’aria viziata tware centrale di controllo, al primo piano contributo del fotovoltaico, è stato ricavaper la certificazione energetica degli edifici” Per ridurre il consumo elettrico, dovuto zona reception. to un fabbisogno specifico di energia priall’espulsione dell’aria viziata dai servizi igienici, In fase di definizione del lay-out rimaria per la climatizzazione invernale EPH è stato previsto un camino solare per conveziochiesto dall’utente finale sarà possibile, in = 9,9 kWh/m³a, che colloca l’edificio in clasne naturale. modo agevole e con costi limitati, installase energetica B (valore limite 11 kWh/m³a). Per l’espulsione meccanica dell’aria, con una re i multisensori in campo e riportare i conIl costo variabile di gestione risulta, riportata di estrazione di circa 8.000 m³/h e 12 h/ sensi all’automatismo sul quadro elettrico parametrato sulla SLP, pari a 19,5 €/m². Il di piano. costo totale, comprensivo anche dei coGrazie al camino sti fissi, risulta pari a circa 29,7 €/m². Parasolare, applicato Possibilità di all’estrazione metro che costituisce un benchmark di inserimento di naturale dell’aria un controllo riferimento per edifici con concetti di sodei servizi igienici, esterno multiplo è stata ottenuta stenibilità, nonché un possibile punto di da multisensore una riduzione pari riferimento per futuri interventi di reculux-presenza al 70% circa del e da gestione pero del patrimonio edilizio. consumo elettrico per gli aspiratori.

tende/oscuranti per ciascuno modulo ufficio.

*TEKSER S.r.l., Milano

INCHIESTA PRIVATA

Dal seguire le norme al perseguire il benessere

La revisione a cui è soggetta la norma UNI 10339 prevederebbe un valore di progetto dell’umidità relativa del 60%, con conseguenti vantaggi energetici ed economici molto elevati

una piccola rivoluzione. Il peso dell’umidità relativa dell’ambiente è destinato ad avere importanza inferiore rispetto a quanto riservatogli fino ad oggi, mentre diventa più importante valutare le componenti di scambio termico dell’uomo sull’ambiente. A tutt’oggi si progettano gli impianti di climatizzazione per condizioni ambiente di 26°C e UR = 50%, mentre la revisione a cui è soggetta la norma UNI 10339 prevederebbe un valore di progetto dell’umidità relativa del 60%, con la possibilità di scendere di 10 punti percentuali. Non si tratta di una novità assoluta. Già la norma UNI EN 7730 indica esplicitamente come il ta per arrivare

di Michele Vio

peso dell’umidità relativa dell’aria ambiente influenzi molto poco il benessere delle persone negli ambienti termici moderati, come è appunto un ambiente climatizzato. Ma, dal punto di vista energetico, mantenere un’umidità relativa in ambiente più alta porta a vantaggi energetici ed economici molto elevati, stimabili nell’ordine del 40/45%. La mentalità che imporrà la revisione della norma 10339 sarà vincente, anche perché mantenere valori di umidità relativa ambiente

Benefici ottenibili con UR superiore al 55% Il grafico mostra i risparmi ottenibili sul trattamento dell’aria mantenendo un valore di UR tra il 55% e il 60% anziché del 50%. I dati sono relativi a diverse località italiane e sono indicati i rispettivi risparmi economici espressi in €/m² di superficie. Per il calcolo si è tenuto conto di ambienti alti 3 m, con 1 volume/ora di ricambio d’aria, retta esercizio dell’ambiente pari a 0,85, con costo dell’energia elettrica di 0,13 €/kWh. E stato previsto l’utilizzo dei gruppi frigoriferi con indice di prestazione stagionale ESEER = 4,5. Non non si sono considerati i benefici conseguibili a seguito del miglioramento dell’efficienza del gruppo frigorifero operando a temperature superiori.

più elevati significa poter produrre energia frigorifera a temperatura superiore, con miglioramento anche dell’efficienza del gruppo frigorifero.

UNI EN 14240, i pericoli della sottostima delle potenze rese La progettazione basata sull’ottimizzazione del benessere ambientale – se si considerano i modi di scambio termico del corpo umano e l’influenza delle varie componenti sul calcolo della temperatura operante – permette anche di effettuare delle scelte sulle tipologie d’impianto. Senza entrare nello specifico, una tale analisi porta a ritenere vantaggioso l’utilizzo di sistemi radianti fino a quando il metabolismo è basso, inferiore a 70 W/m², valore tipico di un’attività di lavoro sedentaria. Più il metabolismo si alza, più diventa conveniente utilizzare sistemi con elevato scambio convettivo, come gli impianti ad aria. Eppure i sistemi radianti a soffitto in freddo sono

Rese reali di un sistema radiante a soffitto in freddo confrontate con i dati della norma UNI EN 14240 Si supponga che in un ambiente con temperatura interna di 26°C e temperatura media radiante di 28°C, un soffitto radiante debba fornire in freddo 65 W/m². Seguendo solo i dati forniti dalla norma UNI EN 14240, il pannello dovrebbe trovarsi ad una temperatura inferiore a 19°C. Per evitare fenomeni di formazione di condensa superficiale l’umidità relativa dell’ambiente non dovrebbe superare il 50%, con tutte le conseguenze energetiche negative del caso. Considerando invece anche la temperatura media radiante delle pareti inattive, grazie a dati ricavati da prove in sale collaudo sofisticate, la temperatura di pelle del sistema risulta essere superiore a 20°C, compatibile con UR anche maggiore del 55%. Parimenti, la norma sopravvaluta la resa del sistema radiante quando la temperatura media radiante delle pareti attive è inferiore a quella dell’aria. Questa situazione si trova sempre in ambienti posti in un seminterrato, come ad esempio alcune sale conferenze di un albergo.

un esempio tipico di come una normativa carente possa portare ad errori nella progettazione. La norma di riferimento, la UNI EN 14240, prevede prove di pannelli radianti in un ambiente in cui la temperatura media radiante delle pareti inattive è uguale alla temperatura dell’aria (tolleranza di 1°C). Se questo semplifica la conformazione della sala test, di contro non garantisce al progettista la completezza di informazione necessaria alla realizzazione di un impianto così complesso. Infatti, in questo modo si trascura completamente l’effetto della temperatura media radiante delle pareti inattive sulle prestazioni del pannello radiante. La norma compie un altro errore. Lega le prestazioni del pannello radiante alla differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura media dell’acqua, anziché alla temperatura di pelle, ovverosia la temperatura superficiale del pannello stesso. Questo è un errore grave nel funzionamento in freddo, perché rende cieco il progettista rispetto al pericolo della for-

mazione superficiale di condensa, che avviene in caso di temperatura troppo basse della superficie di pelle. La figura nel box a lato mostra i dati prestazionali del sistema radiante a soffitto al variare della temperatura media radiante confrontandoli con quelli della normativa. Come si può vedere, la normativa sottostima la potenza resa dal pannello con temperature medie radianti elevate, come quelle che si possono trovare in caso di ambienti con ampie superfici vetrate, specialmente se dotati di vetri assorbenti. La sottostima non garantisce in questo caso maggior sicurezza al progettista, perché in alcuni casi potrebbe portare a non considerare il soffitto radiante in freddo come una possibile opzione, proprio a causa della temperatura di pelle eccessivamente bassa. Per quanto detto in precedenza, uno dei maggiori motivi di risparmio energetico è il mantenimento di un’umidità relativa ambiente elevata, maggiore del 55%, cosa che comporta valori di temperatura di rugiada dell’ordine di 17°C o superiori. Ciò non va d’accordo con sistemi radianti con temperatura di pelle eccessivamente bassa. È buona norma mantenere il sistema radiante ad una temperatura di pelle di almeno 3,5÷4°C superiore alla temperatura di rugiada dell’ambiente. Il progettista potrebbe decidere di non scegliere un ottimo sistema proprio a causa di informazioni scarse.

La UNI EN 14240 prevede prove di pannelli radianti in un ambiente in cui la temperatura media radiante delle pareti inattive è uguale alla temperatura dell’aria (tolleranza di 1°C). Ma in questo modo si trascura l’effetto della temperatura media radiante delle pareti inattive sulle prestazioni del pannello.

ESEER meglio di EER, ma ancora non basta È molto importante condurre dei test prestazionali anche nelle situazioni di carico parziale, quindi in condizioni molto diverse da quelle di progetto. Fortunatamente per i gruppi frigoriferi, l’introduzione dell’indice energetico stagionale ESEER consente al progettista una visione più completa delle prestazioni della macchina che sta per scegliere. Tuttavia, questo è ancora in contrasto con la classificazione energetica data da Eurovent, basata solamente sull’EER a pieno carico. Pertanto in questo momento ci si può ancora trovare con dei gruppi frigoriferi in classe energetica A con prestazioni medie stagionali (indice ESEER) inferiori a quelle di un’altra macchina con diversi compressori in classe C. Il solo limite dell’indice ESEER è quello di non considerare le prestazioni a temperature di produzione dell’acqua refrigerata diverse da quelle di progetto (7°C). Logiche di regolazione e controllo evolute permettono di aumentare in estate la temperatura di produzione al diminuire del carico, sia negli impianti ad aria che negli impianti misti. Ciò comporta un miglioramento delle prestazioni energetiche, tuttavia non registrato dall’indice ufficiale. È quindi opportuno che i costruttori dichiarino più dati possibili, proprio per permettere al progettista una visione panoramica completa. Ovviamente, per riuscire a fornire questi dati, il costruttore deve avere a disposizione sale prova sufficientemente evolute, i cui costi d’investimento non sono da tutti sostenibili

CASESTUDY Riqualificazione Recupero d’efficienza nel terziario

impiantistica per uffici e showroom di Filippo Busato* e Renato Lazzarin**

Piccoli interventi sul sistema di ventilazione, di produzione dell’energia termo-frigorifera e sulla termoregolazione fanno scendere del 15% annuo la bolletta energetica di un edificio del terziario. Stesso livello di comfort per gli occupanti e payback dei singoli investimenti contenuto in 23 mesi Plant retrofit for energy saving in a commercial building – a case study

From an environmental and economic perspective, buildings require a greater energy efficiency, with respect to the always increasing levels of comfort required. Among the developed countries, Italy has the buildings with the lowest specific consumption of primary energy if compared to the usable surface; on the other hand, if the specific consumption is compared to the usable surface and heating degree days, it turns out to be the highest. Of course, the reduced specific consumption (per unit surface area) is due to the mild temperatures (the average of heating degree days in the national territory is less than 2000); in fact, the specific consumption compared to heating degree days and usable surface is high. This is both due to an insufficiently insulated building envelope and to inefficient plants. This means that in the thermotechnical plants serving the building there is a potential for energy savings. This study illustrates the analysis of the thermotechnical plants and the investigation of their operation, for a major company’s commercial headquarters building. The analysis shows marked inefficiencies in the plant, partly due to design errors, which are reflected in the high energy consumption. Calculations were performed to verify the correct plant sizing and to evaluate possible improvements. Then a plant retrofit was taken into consideration, planning to act (after considering the technical feasibility of such action) in different directions: on the hydraulic system, the ventilation system, the thermal cooling energy production system and finally on thermoregulation, in order to maintain the same level of comfort for the occupants. Finally we present the economic and energy analysis for the various proposed solutions.

è un importante bacino d’intervento per la riqualificazione impiantistica. Gli elevati fabbisogni energetici messi in gioco, le frequenti inefficienze dell’impianto, dovute a scarsa manutenzione o a strategie di progettazione inattuali, offrono significativi margini di miglioramento, anche a fronte di investimenti modesti. Il caso di studio che segue riporta la riduzione del fabbisogno energetico di un edificio commerciale, ottenuta attraverso un’opera di riqualificazione impiantistica che interviene sui sistemi di produzione di energia termo frigorifera, sulla distribuzione dei fluidi, e applicando tecniche di recupero termico sui sistemi di ventilazione (Tezze, 2007). l settore del terziario

Caratterizzazione della situazione impiantistica L’approvvigionamento di energia elettrica e termica dell’edificio è realizzato tramite una cabina di trasformazione da 15 kV, che connette l’edificio alla rete di media tensione, e da una sottocentrale di teleriscaldamento da 1200 kWt, collegata alla rete dell’impianto di teleriscaldamento (TLR) di San Donato Milanese. Gli impianti dei servizi generali dell’edificio sono costituiti da: impianto di illuminazione, impianto di forza motrice e impianto HVAC.

Uffici, showroom e laboratori L’edificio, di 42 metri di altezza, si pone come “porta d’ingresso” a Milano da Sud. La sua facciata liscia e curva proietta i due piani superiori sul tratto autostradale sottostante. I piani complessivi sono 8. Nell’interrato c’è un parcheggio. Il pianterreno ospita uno showroom, alcuni uffici ed un’officina; i piani dal primo al settimo ospitano gli uffici amministrativi, nei quali lavorano complessivamente 200 persone. Le facciate metalliche sono state realizzate con un sistema in acciaio postverniciato, mentre le vetrate assicurano un’alta trasmissione luminosa e un elevato isolamento acustico, necessario vista la prossimità con l’autostrada. Lo show-room, in particolare, è contraddistinto dai pavimenti in granito ceramico, dalle facciate a lastre piane e curve in vetro temperato e dai particolari di collegamento e sostegno in acciaio. Le superfici servite dall’impianto HVAC sono quelle che ospitano gli uffici (piani da 1 a 7) e lo showroom, rispettivamente di 4.200 m² e di 1000 m². Le dimensioni principali dell’edificio sono riportate in Tabella I.

Tabella I – Dimensioni principali dell’edificio studio

La rete di TLR è alimentata da una centrale di cogenerazione. Il fluido termovettore è acqua pressurizzata alla temperatura di 125°C; durante l’inverno, nella sottocentrale di utenza viene prodotta acqua calda alla temperatura di 80°C mentre, durante l’estate, l’acqua pressurizzata alimenta due chiller ad assorbimento LiBr della resa nominale di rispettivamente 400 e 600 kWf. Il sistema HVAC interno all’edificio è basato su due tipologie impiantistiche: lo showroom e gli uffici al pianterreno sono serviti da un impianto V.A.V. (Variable Air Volume) tutt’aria composto da una UTA principale e diverse unità terminali a cassetta. I 7 piani degli uffici amministrativi sono serviti da un impianto ad aria primaria e fancoil a 4 tubi. L’analisi energetica ha identificato i consumi per ciascun settore dei cosiddetti “servizi generali”: impianto di riscaldamento-ventilazione, forza motrice, sistema di illuminazione. Successivamente, è entrata nel dettaglio dei consumi energetici delle apparecchiature dei singoli settori: pompe, ventilatori, generatori di energia termo frigorifera.

Area del lotto

m² 10.854

Superficie servita dall’impianto HVAC

m²

5.200

Area interrata (non servita dall’impianto HVAC)

m²

9.085

Area esterna, viabilità e parcheggi

m²

5.103

Il 58% dell’energia elettrica per HVAC I consumi di energia sono stati monitorati nel 2006, per ciascun settore dei servizi generali. I consumi totali di energia elettrica e termica sono riportati in Tabella II; è possibile notare che il fabbisogno di energia termica estiva supera quello invernale. Ciò è anche dovuto all’uso di chiller ad assorbimento. Risulta invece interessante sottolineare la notevole differenza di prezzo del calore nelle diverse stagioni, rispettivamente 7,34 e 2,85 c€/kWh nella stagione invernale e in quella estiva; con ogni probabilità questo dipende dalla strategia di marketing della società gestore della rete di TLR, che incentiva in questo modo la vendita del calore durante la stagione “estiva”, quando di solito l’offerta supera abbondantemente la domanda. Un’indagine dettagliata, condotta grazie all’installazione di diversi contatori, ha consentito di verificare come il 58% dei consumi elettrici sia dovuto all’impianto HVAC, nonostante la generazione di energia frigorifera avvenga per via termica attraverso i chiller ad assorbimento. Dettaglio consumi HVAC • 5% fancoil uffici; • 9% HPAC (High Precision Air Conditioning), unità a espansione diretta utilizzate nel data center; • 9% ventilatori delle cassette nello showroom, • 1% unità split dell’officina, • 34% centrale dell’impianto HVAC.

Tabella II – Consumi di energia nell’anno 2006 Consumo di energia

kWh

€

Energia elettrica Annuale

2.138.606 270.827

Annuale

2.732.900 126.854

Estate

1.577.200

45.052

Inverno

1.155.700

84.802

Thermal energy

Analisi dei consumi elettrici e termici Il monitoraggio mensile dei consumi, riportato in figura, evidenzia come la quota maggiore di consumo fosse rappresentata dagli apparati della centrale HVAC, costituiti dalle pompe di circolazione dell’impianto di distribuzione, dalle pompe di sollevamento per le torri evaporative, dai ventilatori delle UTA e delle torri.

Analisi dei consumi elettrici annuali. L’aerogramma di sinistra divide gli usi non-HVAC (FM e illuminazione) dagli usi HVAC; l’aerogramma di destra ripartisce invece i diversi consumi HVAC.

Figura 1 – Schema della sottocentrale di utenza, produzione di energia termofrigorifera.

Figura 3 – Ripartizione dei consumi elettrici HVAC su base mensile.

Potenza elettrica nominale degli elementi principali della centrale HVAC Elemento Ventilatore UTA impianto V.A.V.

Potenza nominale (kW)

UTA principale dell’impianto V.A.V.

Analisi proposta

57 = 40 (mandata) + 17 (espulsione)

Possibilità di installazione di inverter

Pompe distribuzione

5.5 (acqua calda) + 11 (acqua refrigerata)

Verifica dimensionamento tubazioni

Pompe sollevamento

46 = 23+23

Ventilatori torri raff.

Ventilatori UTA uffici

Possibilità di recupero termico

L’indagine sui componenti della centrale HVAC ha permesso di suddividere i consumi dei ventilatori dell’UTA principale (impianto V.A.V.), dell’UTA a servizio degli uffici, delle torri evaporative, e i consumi delle pompe dei circuiti di distribuzione, e di sollevamento, delle torri evaporative. In sintesi, sono stati distinti i consumi del sistema di distribuzione e delle torri evaporative. Come si può osservare, non sono state studiate soluzioni per ridurre i consumi delle pompe di sollevamento e dei ventilatori delle torri di raffreddamento.

Il consumo delle unità HPAC (High Precision Air Conditioning) del data center può essere ridotto con difficoltà, in quanto si renderebbe necessaria la sostituzione delle unità; vi sarebbe eventualmente la possibilità di ridurre i consumi nella stagione invernale sostituendo le valvole termostatiche con valvole elettroniche, modificando inoltre la logica di regolazione (Lazzarin, Noro, 2008). Il consumo dei ventilatori delle cassette nello showroom non può essere ridotto, poiché il sistema è progettato per lavorare a velocità costante.

Strategie per ridurre i consumi

l’anno (1 ottobre – 30 aprile); • l’impianto di raffrescamento è attivo 7 mesi l’anno (15 aprile – 15 ottobre); • le condizioni meteo esterne sono quelle del TRY (Commission of the European Communities, 1985), per la città di Milano. Si tratta di un approccio semplificato, in quanto c’è una parziale sovrapposizione dei periodi di riscaldamento e raffrescamento; poiché entrambi sono alimentati dall’impianto di teleriscaldamento con capacità nominale di 1200 kWt, è chiaro che nei periodi di sovrapposizione gli impianti debbano lavorare a carico parziale.

Individuati i consumi di tutti i sistemi impiantistici dell’edificio, sia per i servizi generali sia per i singoli settori, sono stati effettuati i calcoli relativi alla verifica del corretto dimensionamento dell’impianto e ai possibili miglioramenti ottenibili. Quindi è stata studiata la possibilità di una ristrutturazione dell’impianto, considerando di agire – e valutando la possibilità tecnica di tale azione – in diverse direzioni: sul sistema idraulico, sul sistema di ventilazione, sul sistema di produzione dell’energia termo frigorifera e in ultimo sulla termoregolazione, al fine di mantenere lo stesso livello di comfort per gli occupanti. L’analisi delle soluzioni per la riduzione dei consumi si basa sulle seguenti ipotesi: • l’impianto di riscaldamento è in funzione 7 mesi

Inefficienze dell’impianto idraulico, questione di diametri È stata condotta una verifica del dimensionamento delle tubazioni, a partire dagli schemi “as-built” del sistema di distribuzione e dai dati disponibili sui fancoil. Il calcolo delle perdite di carico (svolto in maniera dettagliata per tutti i rami) rivela un valore medio di 298 Pa/m (a 50°C). Inoltre, dai diagrammi di collaudo delle pompe si è scoperto che esse lavorano in punti per i quali il rendimento è pari al 65%, per il circuito acqua refrigerata, e il 60% per il circuito acqua calda. Sono state ricalcolate le perdite di carico, considerando di sostituire la tubazione di ciascun ramo della rete con quella di diametro immediatamente superiore (1" sostituisce ¾", 2" sostituisce 1½" e così via). La perdita di carico media risulta quindi pari a 99 Pa/m. In questo modo sarebbe possibile sostituire la pompa del circuito acqua calda da 5,5 kW con una da 1,9 kW e quella del circuito di acqua refrigerata da 11 kW con una da 3,8 kW. Considerato un funzionamento delle pompe per 7 mesi l’anno, 24 giorni al mese, 16 ore al giorno, quindi 2.688 ore l’anno, la sostituzione delle tubazioni e delle pompe potrebbe generare un risparmio teorico di 37.374 kWh/anno; al prezzo attualmente pagati dall’azienda pari a 14 c€/kWh, il risparmio risulterebbe di 4.252 €/anno. Sia dal punto di vista energetico che da quello economico, non è giustificabile il rifacimento integrale dell’impianto di distribuzione di un edificio di 5.200 m², che avrebbe un costo facilmente stimabile in due ordini di grandezza al di sopra del risparmio ottenibile. Va però osservato come una scelta più meditata di diametri e di velocità avrebbe condotto, a parità di servizio, ad un risparmio non trascurabile.

Cassetta di ricircolo locale dell’impianto V.A.V.

Schema di controllo della portata nell’UTA dell’impianto V.A.V.

La regolazione in questo tipo di sistema segue il diagramma in figura: in corrispondenza di basse temperature esterne la portata d’aria esterna è mantenuta al minimo (attraverso la strozzatura delle serrande), all’incirca al 40% della portata nominale, con la valvola della batteria di post riscaldamento completamente aperta; quando la temperatura esterna sale, la valvola della batteria di post-riscaldamento comincia a chiudere, mentre la portata d’aria viene mantenuta al minimo. Quando l’impianto lavora in modalità “raffrescamento” la valvola della batteria di “post” viene mantenuta chiusa e viene aumentata la portata d’aria trattata dall’UTA.

Strozzatura

Installazione inverter

Figura 7 – Consumi dei ventilatori dell’UTA dello showroom, con e senza inverter.

Inverter per l’impianto V.A.V. dello showroom L’impianto di climatizzazione a tutt’aria dello showroom è un impianto V.A.V. con ricircolo locale (Vio, 2005) (“fan assisted boxes V.A.V.”). Come si può apprezzare dal disegno, la portata di aria è controllata dall’UTA principale ed è poi fornita alle cassette locali, nelle quali avviene un ricircolo a portata totale costante. La portata di aria esterna è controllata dall’UTA principale attraverso la strozzatura delle serrande coniugate. Quindi il sistema lavora a portata variabile rispetto alla distribuzione e a portata costante a livello dell’ambiente servito. Il vantaggio principale di questo tipo di impianto è da imputare principalmente alla minimizzazione del carico di ventilazione durante la stagione invernale (portata minima) e all’annullamento del carico di post-riscaldamento estivo, poiché durante l’estate le batterie di post-riscaldamento sono disattivate. Si è pensato di installare un inverter per controllare la portata dell’UTA principale in maniera più efficiente. Considerando le ipotesi e la potenza nominale, il consumo dei ventilatori principali dell’UTA è stato stimato in 285.000 kWh/anno. Come è stato detto in precedenza, il ventilatore di mandata può essere controllato in velocità mantenendo costante la differenza di pressione tra mandata e ritorno, ad un valore pari alla differenza di pressione in condizione di portata massima. La stessa strategia di controllo vale per il ventilatore di ripresa. Nel corso dell’anno il siste-

ma consente delle regolazioni; durante l’inverno la portata può essere mantenuta al 40% del valore massimo, e le cassette regolano la potenza attraverso la valvola a 3 vie della batteria di post riscaldamento in funzione della temperatura ambiente. Durante l’estate il sistema varia la portata in funzione della temperatura esterna; la portata massima è erogata in corrispondenza di una temperatura esterna di 32°C. I calcoli, effettuati a partire dai dati climatici del TRY, mostrano che il consumo dei ventilatori dopo l’installazione dell’inverter è pari a 171.000 kWh/anno, quindi il risparmio è quantificato in 114.000 kWh/anno, equivalenti a 15.960 €/anno secondo le ipotesi di cui ai punti precedenti.

Recupero termico in retrofit per la ventilazione degli uffici È stata condotta un’analisi anche sul sistema di ventilazione degli uffici. Questo lavora con una portata costante di 20.000 m³/h, che appare eccessiva se confrontata con il numero di persone che deve servire, pari a 200. I carichi sensibili di riscaldamento e raffrescamento sono soddisfatti dall’impianto a fancoil. Le portate di ventilazione sono state stabilite in funzione del volume dei singoli uffici, quindi non è possibile ridurre il tasso di ventilazione. D’altro canto può essere studiata la possibilità di effettuare il recu-

pero termico in ventilazione, sfruttando la relativa vicinanza delle griglie di presa e di espulsione dell’UTA, entrambe sul tetto dell’edificio. Il recupero termico negli impianti di ventilazione è stato reso obbligatorio dalla L. 10/91 e successivo DPR 412/93 che definisce il numero di ore di funzionamento e la portata d’aria trattata oltre le quali vige l’obbligo di recupero, in funzione delle diverse zone climatiche. Il fatto che la costruzione di questo edificio sia stata completata nel 1992 suggerisce che il permesso a costruire possa essere stato rilasciato prima dell’entrata in vigore della L.10/91, e pertanto che questa realizzazione sia in qualche modo “sfuggita” all’obbligo del recupero termico. Sull’impianto di ventilazione degli uffici risulta difficile installare un recuperatore a flussi incrociati. Richiederebbe di sostituire parte delle canalizzazioni e spostare almeno uno dei ventilatori. Pertanto, è stata studiata la possibilità, più economica e agevole dal punto di vista tecnico, di installare due batterie accoppiate, collegate da un circuito idraulico e attivate da una pompa. Una volta verificata la compatibilità dei motori dei ventilatori e sostituite le pulegge per vincere le maggiori perdite di carico, sono stati effettuati i calcoli. Per un edificio adibito ad uso uffici il recupero viene attivato quanto la temperatura esterna è < 15°C e > 26°C, poiché quando la temperatura è compresa tra 15 e 26°C. è possibile beneficiare dei vantaggi del “free-cooling”. Infatti il sistema di climatizzazione estivo è in funzione per temperature esterne > 15°C, indicativamente dalla metà di aprile. L’efficienza del sistema, definita come segue:

(dove ti,2 e ti,1 sono rispettivamente le temperature della mandata a valle e a monte della batteria, e te,1 la temperatura dell’aria di espulsione prima della batteria) è stata considerata pari a 0,5, naturalmente sulla sola quota sensibile. La Figura 8 illustra i risultati dei calcoli, in ter-

Figura 8 – Carico sensibile di ventilazione, con e senza recuperatore.

Conclusioni Tutti quelli proposti sono interventi dal costo contenuto, con risparmi sensibilmente superiori rispetto a quelli potenzialmente ottenibili dagli interventi sull’impianto di distribuzione. I risparmi di energia elettrica dati dall’inserimento dell’inverter nelle UTA dello showroom sono pari al 5,3% dell’attuale consumo, mentre i risparmi di energia termica dati dal recupero in ventilazione nelle UTA degli uffici sono pari al 5,8% dell’attuale consumo. In termini di convenienza sul lungo periodo l’intervento più conveniente è rappresentato dall’installazione della caldaia a condensazione, cui va attribuito più del 55% del risparmio economico. In termini di convenienza sul breve periodo, il tempo di ritorno semplice dei singoli interventi varia tra 6 e 23 mesi, rispettivamente per il recupero in ventilazione e l’installazione della caldaia a condensazione. Globalmente il risparmio economico è pari al 15,4% dell’attuale spesa per l’energia. * Assegnista di Ricerca, Facoltà di Ingegneria, Università di Padova ** Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali, Università di Padova

Bibliografia • Canbay, C.S., A. Hepbsali, G. Gokcen. 2004. Evaluating performance indices of a shopping centre and implementing HVAC control principles to minimize energy usage. Energy and Buildings, Vol. 36, Issue 6, June 2004 pp. 587–598. • Tezze M., 2007, “L’innovazione impiantistica per l’aumento dell’efficienza energetica di un edificio del terziario”, Tesi di Laurea in ingegneria gestionale, relatore prof. Renato Lazzarin, correlatore ing. Filippo Busato, Università degli Studi di Padova, Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali. • FINCO-ENEA, 2004. Abstract of Libro Bianco “Energia-Ambiente-Edificio” (White Book “Energy-Environment-Building”. • Busato F., R.M. Lazzarin, F. Castellotti., 2008 “Life cycle assessment and life cycle cost of buildings’ insulation materials in Italy”, International J. of Low Carbon Technology IJLCT, issue Vol. 3, No. 1, pp. 44-58. • COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES, 1985, “Test Reference Year, Data Sets for Computer Simulations of Solar Energy Systems and Energy Consumption in Buildings”, Directorate General XII for Science, Research and Development. • Lazzarin R.M., Noro M., 2008 “Experimental comparison of electronic and thermostatic expansion valves performances in an air conditioning plant”, International Journal of Refrigeration, Volume 31, Issue 1, January 2008, Pages 113-118. • Vio M., 2005, “Impianti di condizionamento a portata variabile”, Editoriale Delfino, Redecesio di Segrate (MI).

Durante il periodo invernale gli scambiatori della sottocentrale producono una quota di energia termica pari a 1.155,7 MWh, alla temperatura di 65°C. Se al posto degli scambiatori fosse installato un generatore di calore a condensazione, avente un’efficienza stagionale di 0,95 (valore che sottostima l’efficienza media attesa, ma è considerato con un certo margine di sicurezza), si otterrebbe un consumo annuo di 127.000 Sm³ di gas naturale. Considerando un prezzo medio di 0,4 €/Sm³, prezzo che può essere pagato da un cliente di media dimensione (l’azienda, del settore terziario, gode di accisa agevolata), si ottiene una spesa di di 84.202 €/anno che, confrontato con il costo dell’energia termica invernale che l’azienda pagava nel 2006, genererebbe un risparmio di circa 34.000 € rispetto alla situazione attuale. Durante l’estate il calore fornito dal TLR alimenta i chiller ad assorbimento, che hanno un’efficienza nominale di 0,83. La richiesta di energia frigorifera estiva può essere valutata dividendo la richiesta termica di 1.577,2 MWh per l’efficienza, ottenendo quindi 1.309 MWh. Se i chiller ad assorbimento fossero sostituiti con chiller a compressione, aventi un’EER medio pari a 3,5 (questo valore può sovrastimare il valore reale, in favore di sicurezza per questa valutazione, che potrebbe realisticamente essere 3,2), il consumo elettrico addizionale sarebbe pari a 374 MWh/anno, equivalente a 52.360 €/anno secondo le tariffe pagate dall’azienda in questione. Questa cifra supera di 10.308 €/ anno la somma che l’azienda attualmente paga l’energia termica nella stagione estiva. Da un punto di vista meramente economico, l’utilizzo del TLR nella stagione invernale risulta svantaggioso rispetto all’adozione di un generatore di calore a condensazione. Diversamente, nella stagione estiva risulta estremamente conveniente. La ragione di questa convenienza è da ricercare nel basso costo dell’energia termica nei mesi estivi. È lecito attendersi che la società fornitrice del servizio di TLR accetti di fornire il servizio anche soltanto nei mesi estivi. Essendo un impianto di produzione basato sulla cogenerazione, la vendita di energia termica nei mesi estivi è difficile, ma quasi sempre vantaggiosa; essa infatti aiuta a coprire una parte dei costi fissi nella stagione in cui vi è la minore richiesta di calore.

Quadro sinottico degli interventi proposti

mini di fabbisogno sensibile, con e senza l’installazione delle batterie. Come era lecito attendersi, è possibile osservare che il risparmio più importante è garantito nella stagione invernale. Il risparmio energetico è quindi: • 156.000 kWh nella stagione invernale; • 3.000 kWh nel periodo estivo. Considerando le tariffe dell’energia termica illustrate al paragrafo 2, il risparmio si traduce in: • 11.544 €/anno nel periodo invernale; • 94 €/anno nel periodo estivo.

GENERATORE A CONDENSAZIONE Più CONVENIENTE DEL TLR, IN INVERNO

Inverter UTA showroom Costo dell’intervento (€)

20.000

Risparmio annuo (kWh)

114.000 - electric Risparmio annuo (€)

15.960

Recupero in ventilazione UTA uffici Costo dell’intervento (€)

6.000

Risparmio annuo (kWh)

159.000 - thermal Risparmio annuo (€)

11.638

Caldaia a condensazione in sostituzione del TLR invernale Costo dell’intervento (€)

65.000

Risparmio annuo (€)

34.002

TOTALE

Costo dell’intervento (€)

91.000

Risparmio annuo (€)

61.600

CASESTUDY Recupero di efficienza e Riqualificazione di una rete di riscaldamento

funzionalità in condominio

Pochi, mirati, interventi di risanamento, taratura e bilanciamento sono serviti per risolvere le disfunzioni croniche di una rete estesa di riscaldamento condominiale di Carlo Andrea Colombo e Aldo Di Silvestro

Complesso edilizio degli anni ’70

tra il ’60 e l’80 sono presenti numerosi nelle grandi città del Nord Italia. Nella maggior parte dei casi la rete di distribuzione, la centrale termica e quella di pompaggio sono influenzate da errori di bilanciamento e inadeguata manutenzione, che portano a rilevanti inefficienze funzionali ed energetiche. Per il recupero d’efficienza non sempre la strada è quella della sostituzione del sistema imomplessi edilizi edificati

GAHP to integrate obsolete plants. An estimation of the energy benefits that can be obtained by acting on a portion of the plant’s thermal power and control logic

The case considered, after an analysis of the various issues encountered in plant retrofit applications, has shown how it is possible to act positively on existing buildings even in the presence of truly obsolete plants. Such possibility in this case is guaranteed by the great flexibility of use and integration capability, two important features of Gas Absorption Heat Pumps. The benefits achieved from such plant choices are then outlined, and can be estimated in advance via calculation procedures which can be found in the technical documentation of the manufacturer, as well as in the nascent technical standards of the sector (prUNI/TS 11300-4). This retrofit solution involves restructuring of the sole power plant and its regulation system, therefore it is also cost-effective compared to the complete overhaul of the installation or to the adoption of radical insulation systems (external insulation). However, to maximise the effect in terms of energy savings, it is always possible to integrate the proposed system with other equipment capable of exploiting renewable energy sources such as photovoltaic and solar thermal panels.

piantistico. Gli interventi condotti da fine 2006 a inizio 2009 hanno riguardato la centrale e le reti di fabbricato di un condominio a Milano. A fronte di modestissimi investimenti i condomini (evitando quindi l’oneroso completo rifacimento della rete) hanno ottenuto con soddisfazione una riduzione dei consumi di metano e di energia elettrica, godendo di maggior comfort.

Gli interventi progettati e realizzati riguardano l’impianto di riscaldamento a radiatori di un complesso condominiale di nove fabbricati, ubicato in Milano città, all’interno di un parco privato di un ettaro. Edificato all’inizio degli anni 1970 dall’I.N.C.A.M., come case di abitazione per gli insegnanti, il complesso è stato completato nel maggio del 1973. L’impianto è tutt’ora quello originale, salvo qualche intervento di rappezzo. La centrale termica originalmente a gasolio, convertita a metano nel 1990, comprende due gruppi termici da 1 MW, dotati ciascuno di un bruciatore bistadio progressivo

Nove fabbricati Il complesso, per un volume totale di circa 40.000 m³ lordi riscaldati, occupa un’area a parco di circa 1 ettaro ed è composto da: 1) un corpo di fabbricato con tre corpi scale (A, B, C); 2) un corpo di fabbricato con due corpi scale (D ed E); Il complesso edilizio, vista aerea 3) un corpo di fabbricato F; 4) un corpo di fabbricato G; 5) un corpo di fabbricato H; 6) un piccolo edificio adibito a guardiola ed abitazione custode; 7) un corpo sotterraneo, per i servizi generali (centrale termica, autoclave, contatori e quadri elettrici parti comuni). Ogni fabbricato comprende: • un piano sotterraneo adibito a cantine e passaggio servizi generali (acqua potabile/antincendio, riscaldamento, linee telefoniche ed elettriche); • un piano terreno aperto (pilotis); • sei o sette piani destinati ad abitazioni con due appartamenti per piano per corpo scala; • un sottotetto non abitabile.

Il percorso della rete generale del complesso edilizio

Percorso della rete di fabbricato nell’interrato (fabbr. H)

Rete di distribuzione L’impianto è a colonne montanti per un totale di 86 colonne di diametro variabile da DN25 a DN40. Le colonne derivano dalla rete di palazzina che corre nel corridoio del piano sotterraneo per collegarsi alla rete di distribuzione generale che, a seconda dei fabbricati serviti, è interrata o parallela alla rete della palazzina stessa. Gli stacchi della rete sono del DN 65, gli stacchi a servizio dei corpi scala B e C sono, invece, del DN50. La rete è ancora originale (1973), fatto salvo alcuni tratti interrati rifatti nel 1976 ed alcuni spezzoni interrati in polietilene installati a seguito di perforazioni causate da correnti vaganti, dovute alla vicinanza con la Stazione Centrale di Milano. I terminali al piano sono radiatori in ghisa.

modulante da 1,7 MW (bruciatori installati nel 1990) e di una centrale di pompaggio con due pompe principali da 90.000 l/h ed una di soccorso da 60.000 l/h. Questa serve l’intero volume totale di circa 40.000 m³ lordi riscaldati.

Lacune funzionali Prima dell’intervento si riscontravano intasamenti nelle colonne e nei radiatori che comportavano corpi scaldanti completamente freddi, rumori e fischi negli appartamenti tali da svegliare al mattino alcuni proprietari. Molto evidenti anche gli squilibri termici, con i fabbricati più vicini alla centrale sovrariscaldati, mentre quelli lontani sottoriscaldati. Nel passato si era ovviato alle lacune funzionali esasperando la potenza in centrale e le portate di pompaggio. Ma tutto ciò comportava un basso rendimento globale dell’impianto e conseguente spreco di energia primaria. Non solo, l’assenza di valvole d’intercettazione e rubinetti di scarico negli stacchi delle palazzine obbligava allo svuotamento di ingenti masse d’acqua, se non dell’intero impianto, in caso di interventi e riparazioni, con i conseguenti costi di fermo, carico e ripristino termico.

La distribuzione del fluido vettore avveniva mediante le due pompe principali in funzionamento contemporaneo, per un totale di 180.000 l/h circa in circolazione continua sulla rete; una strategia operativa impostata dai manutentori al fine di garantire la circolazione anche nei punti sfavoriti della rete. Interventi sugli stacchi di colonna Per consentire un riequilibrio della rete ogni stacco di colonna montante dal collettore di palazzina è stato, conseguentemente, dotato di intercettazione e rubinetto di scarico sulla mandata e di valvola di taratura/bilanciamento e

rubinetto di scarico sul ritorno. Questo per tutte le 86 colonne montanti. Stessa procedura operativa è stata seguita anche per ciascuno stacco delle palazzine dalla rete principale – per un totale di sei stacchi DN65 e due DN50 – e sui due bracci della rete principale in uscita dalla Centrale Termica (ramo a servizio palazzine A, D, E, F, G, H – DN100 e ramo palazzine B, C – DN 80). Trattamento dell’acqua di reintegro È stato inoltre installato, perché non presente, un sistema di trattamento dell’acqua di reintegro a norme UNI 8065. Trattandosi d’impianto a vaso aperto, per ottenere comunque una buona qualità dell’acqua di alimento, è stata installata un’ulteriore stazione di additivazione, in aggiunta a quella di centrale, in corrispondenza del reintegro ai vasi ubicati nel sottotetto della palazzina A. Risanamento della rete Una volta installato un defangatore in centrale sulla tubazione principale di ritorno (DN 125) si è provveduto ad interpellare una ditta specializzata per un intervento di risanamento, e prote-

Tipici stacchi alle colonne dalla rete di fabbricato (fabbr. H) Stralcio della tavola identificativa valvole e colonne per la palazzina F

Come cambiare tutto senza cambiare niente? L’analisi preliminare all’intervento ha consentito di individuare l’elevate portate di pompaggio. Valvola su rete principale ai fabbricati B e C.

Valvola di Fabbricato (fabbr. H)

Scheda di fine taratura per la palazzina F

zione della rete attraverso l’additivazione dell’acqua di alimento con prodotti non acidi, ad azione disgregante del calcare e dei depositi fangosi. Il prodotto è rimasto in circolo per circa due mesi, alla fine dei quali si è provveduto ad una serie di scarichi completi e sciacqui dell’impianto. Parimenti, si è intervenuti sulle colonne intasate mediante aria compressa, intercettandole dalla rete di palazzina e sfruttando i rubinetti di scarico. Una volta ripulito dal fango l’impianto e disintasati colonne e radiatori è stato effettuato il riempimento finale con acqua filtrata, addolcita e dosata, per una capacità d’impianto di oltre 10 m³ a 10°F.

Bilanciamento e recupero funzionale Completati gli interventi sopra descritti si è iniziata la fase di bilanciamento e taratura di tutta la rete, assegnando un codice ad ogni colonna e ad ogni valvola di taratura. Identificati i locali serviti da ciascuna colonna si sono calcolate, in modo analitico, le dispersioni per tutte le 86 colonne, come se si fosse in fase di progetto esecutivo dell’impianto. In questo modo si è potuti risalire alle portate di progetto su ciascuna colonna e, a ritroso, su ciascuna valvola “partner” di bilanciamento di palazzina, sino ad arrivare alle valvole di centrale. Le trasmittanze utilizzate per il calcolo sono quelle tipiche per pareti a cassa vuota anni ’70 e infissi in legno con vetro semplice da 3 mm (sono presenti ancora in larga maggioranza i serramenti originali). Dai calcoli effettuati è risultata una portata in uscita dalla Centrale di 77.000 l/h circa. Di conseguenza è stata spenta una delle due pompe principali, risultando già una di esse da sola sufficiente. La campagna di taratura e bilanciamento, effettuata da personale specializzato della stessa ditta fornitrice dei dispositivi, coadiuvati dai progettisti, è durata tre giorni. Una volta ottenuta la corretta distribuzione delle portate è stato possibile incrementare l’efficienza di produzione e distribuzione, nonché il comfort di emissione radiante negli appartamenti, riducendo di 5°C sia il regolatore d’inserzione a cascata dei due generatori che il regolatore climatico (temperatura di mandata a 70°C con -5°C di temperatura esterna invece di 75°C). La taratura ed il bilanciamento assicurano in tutto il complesso edilizio un’uniforme distribuzione delle temperature, eliminando le zone sovrariscaldate e sottoriscaldate (in precedenza per avere i 20°C sulla palazzina “D” si misuravano sino a 22/23°C in alcuni ambienti della palazzina “A”, contigua alla centrale). La riduzione della curva di mandata ha ridotto la temperatura media di emissione dei corpi scaldanti con conseguente incremento di comfort negli appartamenti. Per quanto riguarda il recupero funzionale, la pulitura e gli interventi di disintasamento opera-

Scheda di fine taratura rete principale e portata alla pompa

Le immagini illustrano i risultati raggiunti in termini di corretta ridistribuzione della portata in tutta la rete del complesso edilizio.

ti senza coinvolgere più di una colonna alla volta hanno reso operativi tutti i corpi scaldanti (oltre 800). Lo spegnimento di una pompa principale, oltre a ridurre l’erosione sulle tubazioni e conseguenti rotture rovinose specialmente sui gomiti di colonna, ha eliminato tutti i fastidiosi rumori che arrivavano anche a svegliare alcuni proprietari.

Vantaggi economici, funzionali ed energetici Il valore dell’investimento è stato di molto inferiore all’importo del preventivo predisposto per il rifacimento della rete orizzontale e la formazione di sottocentrali di spillamento, una per ogni corpo scala. Un preventivo che comunque non comprendeva l’impianto di trattamento acque, la pulitura, le valvole di bilanciamento “partner” di palazzina e di centrale. Ma i vantaggi maggiori sono di ordine energetico e funzionale. Infatti, lo spegnimento di una pompa principale implica il mancato assorbimento di una potenza di 5,5 kW nominali per minimo 14 h al giorno; inoltre, la corretta distribuzione delle portate in ogni ramo principale e secondario della rete, nonché la temperatura ridotta di esercizio della stessa, riducono i consumi di metano. Diminuendo la potenza termica immessa in rete uno dei due generatori è diventato di completa scorta all’altro. Benefici energetici ed economici si sono registrati anche sotto l’aspetto manutentivo. Il disaccoppiamento di ogni colonna dalla rete, e di ogni palazzo dalla distribuzione generale, implica, in caso di disservizio, lo svuotamento ed il

rabbocco solo dell’acqua necessaria alla zona interessata, con riduzione dei costi dell’acqua potabile stessa, del trattamento e della messa in temperatura.

40.000 m3

Il volume lordo riscaldato

Le colonne montanti

10 m3

La capacità d’impianto

800

I radiatori serviti, tuttora funzionati

13.860 kWh

Risparmio nominale stagionale per lo spegnimento di un circolatore

-5°

Riduzione della temperatura di mandata

±50%

Riduzione della potenza massima immissibile in rete a seguito dello spegnimento di uno dei due gruppi termici

CASESTUDY Flessibilità nel controllo La gestione degli impianti nel recupero architettonico

di ventilazione e umidità

di Luigi Schibuola e Chiara Tambani Università IUAV di Venezia

Simulazione e monitoraggio dei benefici ottenibili, in un edificio destinato alla formazione, da un uso flessibile di setpoint di umidità relativa interna e da un tasso variabile di ventilazione basato su sensori di CO2 Posa canali aria primaria

An assessment by monitoring and simulation of the energy savings following a correct management in school buildings The energy consumption for the climatization of school buildings is characterized by the energy requirement connected with the strong ventilation rates caused by the high occupancy normally foreseen in the classroom in design conditions. Actually the variability of the presences suggests a careful control of the flow rate on the basis of the real exigencies. In the same way in the design, the technical capitulate normally impose values of the internal relative humidity close to 50%, both in summer and winter. This fact involves a remarkable quota of the latent load with respect to the total load. The modern science of comfort has however showed the possibility to operate in a wider interval of the humidity without compromising the indoor comfort. The energy savings following a correct management of the plants just in terms of ventilation and humidity control are here presented. The investigation is based on the use of dynamic simulation by a model and by the monitoring of an university building recently realized in Venice.

a richiesta di energia per il trattamento dell’aria

di ventilazione può diventare la quota prevalente del fabbisogno totale di energia per la climatizzazione. Ciò è particolarmente vero per gli edifici caratterizzati da un elevato livello di affollamento, come per esempio le strutture scolastiche. È quindi necessario, nella fase di progettazione, ridurre la quantità di energia sprecata, per esempio adottando un sistema di recupero del calore dall’aria espulsa. Ma è anche importante indagare se il picco di occupazione previsto, al fine di dimensionare l’impianto di climatizzazione, sia costante durante le ore di lavoro. Il rispetto dell’umidità relativa interna di progetto, il 50%±5% sia in inverno che in estate, spesso prescritto dal capitolato tecnico, ha provocato un ingiustificato incremento del fabbisogno di energia. Una causa importante dei consumi energetici dell’impianto di climatizzazione è

proprio il controllo dell’umidità. A maggior ragione durante il condizionamento dell’aria in estate e nel caso di edifici con notevole livello di affollamento, che influisce significativamente sul carico latente. La scienza moderna del benessere insegna come si possano accettare valori più flessibili per l’umidità relativa, senza compromettere le condizioni di comfort delle persone. Di seguito viene presentato un caso reale di applicazione. Una simulazione della quantità di risparmio energetico ottenibile a seguito di tale strategia di controllo, combinata con i risultati del monitoraggio delle prestazioni a lungo termine.

Sezione longitudinale e pianta di un piano dell’edificio.

Un ex deposito per la Facoltà L’edificio analizzato è uno storico deposito doganale nella zona del porto di Venezia, recentemente trasformato in struttura universitaria per la Facoltà di Architettura. Il complesso si presenta su tre piani, per un totale di circa 3.210 m² e un volume climatizzato di 13.450 m³. Ad eccezione di una stanza occupata da apparecchiature elettriche, la struttura è utilizzata interamente per le sale didattiche e i relativi servizi igienici. L’ingresso alle aule avviene direttamente dall’esterno, mediante ballatoi. Tutte le aule sono costituite da moduli di 6,4 x 8,9 m. Vi sono aule composte da uno, due o quattro moduli. Ogni modulo ha una propria unità di trattamento dell’aria interna (UTA interna). L’impianto di aria condizionata è inoltre dotato di due identiche unità centrali di trattamento aria installate sulla sommità dell’edificio (UTA primaria).

Pompe in copertura

UTA interne

Montaggio intelaiature per la schermatura impianti interni

Installazione unità di condizionamento interna

Ogni UTA interna è dotata di due batterie: la prima fredda d’estate e calda in inverno, mentre la seconda opera solo in estate. In estate la prima batteria viene comandata da due sensori di temperatura e umidità relativa, installati sull’aria di ripresa, in inverno invece viene regolata solamente dal sensore di temperatura. La priorità è il controllo dell’umidità interna, secondariamente la batteria evita un incremento della temperatura interna, al di sopra della temperatura prefissata. La seconda batteria invece, per poter post-riscaldare l’aria, prima che sia convogliata nelle aule, fino ad una temperatura minima d’ingresso, opera solo in estate, L’utilizzo è previsto anche per mantenere una temperatura interna minima, quando l’esigenza di deumidificazione è predominante. La portata di ventilazione, inviata ad ogni UTA interna, è controllata da un sensore di CO2 installato sull’aria di ripresa. Questo sensore regola l’apertura e la chiusura di due valvole, una installata nel condotto di mandata e l’altra nel condotto di ripresa, che collegano ogni UTA interna alla rete di aria primaria. In questo modo è possibile modulare la ventilazione sulla base dell’effettiva esigenza legata all’occupazione reale, in qualsiasi momento durante il periodo di utilizzo dell’edificio.

Serrande motorizzate di controllo ventilazione

Reti idrauliche in copertura

Gruppo frigorifero in copertura

Supervisione e monitoraggio L’edificio è dotato di un sistema di supervisione che permette un controllo continuo ed una verifica, non solo per la sicurezza antincendio e antintrusione ma anche della produzione del caldo e del freddo (prodotti con caldaie a condensazione ed una pompa di calore reversibile) e del funzionamento dell’impianto di aria condizionata. Tutti i dati misurati vengono raccolti graficamente sul computer della posizione centrale di gestione e visualizzati sullo schermo mediante mappe, che permettono all’operatore sia di controllare le condizioni di funzionamento sia di modificare i valori di set-point.

Schermate della supervisione per la UTA primaria (tetto) (a) e per una UTA interna (b). I dati visualizzati vengono poi registrati: così il sistema di supervisione ha permesso il monitoraggio a lungo termine utilizzato per lo studio qui presentato.

Centrale termofrigorifera nella schermata della supervisione

Ciascuna di esse gestisce metà dell’edificio (lati Nord e Sud). Trattano le portate di ventilazione, in seguito convogliate all’interno da una rete di condotti primari collegati alla UTA interna. In inverno, l’aria esterna viene sottoposta a un trattamento completo: preriscaldamento, umidificazione e post-riscaldamento. L’umidificazione adiabatica è controllata da un sensore di umidità situato, prima del sistema di recupero del calore, sul condotto dell’aria espulsa. In estate, invece, è previsto solo il raffreddamento dell’aria, fino a una temperatura prestabilita controllata da un sensore di temperatura di saturazione. Dopo questo pretrattamento l’aria fredda passa all’UTA interna e qui miscelata con l’aria di ricircolo. In questo modo, il forte raffreddamento necessario per la deumidificazione dell’aria esterna non viene perduto, come avviene nel caso di post-riscaldamento dell’aria primaria.

Simulazione È stato realizzato un modello adatto per la simulazione dinamica del sistema edificio-impianto utilizzando il programma EnergyPlus (Crawley 2001). Questo è un software di simulazione dinamica basato sulle caratteristiche e le prestazioni dei programmi BLAST e DOE-2. Il suo sviluppo è sostenuto dal Dipartimento dell’Energia de-

gli Stati Uniti e, in realtà, può essere considerato uno dei software più affidabili per la simulazione energetica di un edificio. Per questa simulazione è stato stimato un tasso di occupazione della struttura sulla base del calendario scolastico e dell’orario delle lezioni. L’orario di lavoro e il funzionamento dell’impianto di climatizzazione sono compresi fra le 8:00 e le 18:00, dal lunedì al venerdì. Tassi di occupazione e carichi interni Le aule composte da due moduli sono normalmente utilizzate per classi con 50 studenti, mentre quelle da quattro moduli per classi di 100 studenti. Invece le aule costituite da un solo modulo vengono utilizzate per le revisioni e lo studio. Il livello massimo di occupazione qui considerato è di 0,5 pers./m² con una riduzione nella prima e ultima ora (50%) e durante l’ora di pranzo (20%). Sono stati utilizzati valori tipici per il carico interno, in particolare di computer portatili (10 W/m²) e illuminazione (25 W/m²). La distribuzione percentuale di utilizzo previsto per i PC coincide con quello dell’affollamento, mentre per l’illuminazione è costante dalle 8:00 alle 19:00. La portata di ventilazione è variabile in base alla presenza. Infatti la progettazione dell’impianto ha considerato un volume di ricambio dell’aria esterna per persona di 25 m³/h (7,2 l/s), valore mi-

Schermata di controllo impianti aule

nimo consigliato dagli standard italiani e internazionali (UNI 10339 1995), (ASHRAE 62-1989). Temperatura e UR Le temperature di progetto interne sono quelle tipiche: 20°C in inverno e 26°C in estate. Per l’umidità relativa interna il capitolato tecnico per questo edificio pubblico ha imposto il valore del 50%, sia in inverno che in estate. Ma la possibilità di una semplice modifica e controllo per ogni UTA, grazie al sistema di supervisione, ha suggerito di indagare l’effetto di diversi valori scelti sulla base della moderna teoria del comfort elaborata da Fanger (Fanger 1970). In base ai calcoli effettuati (vedi box) nel caso estivo si verificano condizioni accettabili fino a un umidità relativa del 65% (PMV = 0,48, PPD = 9,8%). In inverno si può scendere al 35% (PMV = -0,44, PPD = 9%). Di conseguenza, questi due set-point di umidità relativa sono stati adottati nell’edificio vero e proprio durante il periodo di monitoraggio.

PMV – Predicted Mean Vote

Calcoli degli indici PMV e PPD effettuati da uno strumento software I parametri assunti per tali calcoli sono tipici di una scuola: una temperatura radiante uguale alla temperatura dell’aria, un tasso metabolico di 1,2 Met e una velocità media dell’aria di 0,1 m/s. In inverno, una temperatura dell’aria di 20°C e una resistenza di abbigliamento di 1,0 clo. In estate, una temperatura dell’aria di 26°C e 0,5 clo. In entrambi i casi, vengono riportati gli andamenti di PMV in funzione dell’umidità relativa. Nel caso estivo abbiamo condizioni accettabili fino a un umidità relativa del 65% (PMV = 0,48, PPD = 9,8%). In inverno si può scendere al 35% (PMV = -0,44, PPD = 9%).

Valutazione dei set-point di umidità L’importanza del set-point di umidità è stata studiata anche nel periodo estivo, considerando in questo caso il giorno di progetto. Nella Figura sottostante vengono riportate le tendenze del carico di raffreddamento con tre diversi set-point di umidità (65%, 60%, 50%). La variazione tra le tendenze è significativa. Rispetto al caso con setpoint di umidità relativa al 50%, il picco di carico diminuisce del 12% con umidità relativa al 60% e del 17% con umidità relativa al 65%. Questo risultato indica la possibilità di ridurre le dimensioni delle macchine di refrigerazione e quindi il costo dell’impianto. Ma la migliore prestazione riguarda il fabbisogno di energia. Nel grafico vengono inoltre riportate le quote latenti (in percentuale) riferite al fabbisogno totale di energia nel giorno di progetto per i tre set-point. L’analisi del condizionamento dell’aria conferma le precedenti considerazioni per quanto concerne il periodo invernale.

La possibilità di ottenere risparmi notevoli agendo sui valori dei set-point di umidità è evidente. Il fabbisogno totale di energia, per il riscaldamento in inverno, è stato calcolato per tre diversi set-point di umidità relativa (35%, 40%, 50%). Il grafico mostra il fabbisogno di energia latente (%) riferita al totale di riscaldamento per tre diversi setpoint per l’umidità relativa. Tali valori si riferiscono ai fabbisogni totali nei tre casi.

Fanger ha introdotto l’indice PMV (voto medio previsto per il benessere termico), oggi accettato dalle norme nazionali e internazionali (UNI EN 15251) come indice di comfort insieme all’indice PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied, percentuale prevista delle persone insoddisfatte), che può essere calcolato in funzione del PMV. Il PMV è basato su equazioni di bilancio di calore per il corpo umano e permette di prevedere il voto medio di un ampio gruppo di persone in una scala compresa tra -3 (molto freddo) e +3 (molto caldo). La zona di comfort è considerata tra -0,5 e +0,5 a cui corrisponde un PPD non superiore al 10%. Il calcolo del PMV si ottiene attraverso una procedura semplice, da implementare in codici di calcolo oggi facilmente accessibili e muniti anche di un’interfaccia grafica. Questo è il caso del programma (Marsh 2005) i cui risultati sono riportati in figura per l’inverno (a) e l’estate (b).

Portata d’aria variabile con rilevatori di CO²: risultati sperimentali

Un ulteriore modo per ridurre il fabbisogno energetico per la ventilazione è una modulazione del livello della portata d’aria esterna, in relazione alla presenza reale degli occupanti durante il periodo di attività. Questo preciso controllo della ventilazione può essere realizzato semplicemente con l’uso di sensori di emissioni di CO2 installati all’interno dell’edificio o nei condotti dell’aria di recupero. Nel caso dell’edificio universitario oggetto di questa analisi, la portata di ventilazione può essere controllata, sulla base delle presenze reali in ciascuna aula, mediante l’uso di serrande motorizzate e di un sistema centralizzato basato su ventilatori con controllo inverter. Nella simulazione è stato valutato il possibile risparmio energetico ottenuto da una portata di ventilazione dell’aria variabile, a seconda dell’occupazione, rispetto ad una portata di ventilazione costante. Ma, naturalmente, l’occupazione programmata non è del tutto realistica, soprattutto nei periodi in cui non ci sono lezioni. Diversamente, il monitoraggio a lungo termine ha permesso di indagare il corretto utilizzo del sistema di controllo di ventilazione e di quantificare l’importo reale di questi risparmi. Ciò è importante soprattutto al di fuori del normale periodo di lezioni, quando il livello di occupazione non è prevedibile. Per esempio, dalla seconda decade di maggio fino alla fine di luglio. In questo periodo le aule sono utilizzate per gli esami, per le esercitazioni o revisioni dei progetti decise dai vari docenti. Oppure sono liberamente disponibili per gli studenti come sale di studio. In questo periodo è praticamente impossibile, per gli operatori della struttura, giudicare quanta aria esterna sia necessaria. È il periodo migliore per verificare l’opportunità di un controllo di ventilazione basato sull’uso di sensori di emissioni di CO2. Concentrazione di ppm

Concentrazione di biossido di carbonio (ppm) misurata in una classe durante tre giorni nelle ore di utilizzo.

Andamento del carico di progetto estivo e del carico sensibile per tre diversi set-point. La quota latente (%), riferita al fabbisogno totale di energia, viene anche riportata per i tre set-point.

Nel grafico viene riportato l’andamento della concentrazione di biossido di carbonio (ppm), misurata in classe, per tre giorni, durante le ore di lavoro. Il funzionamento delle due valvole per ciascuna UTA interna viene guidato da un set-point di 850 ppm. Nello specifico, le valvole si aprono a 900 ppm e si chiudono a 800 ppm. Gli standard internazionali (ASHRAE 62-1989), infatti, hanno raccomandato di mantenere la concentrazione interna di CO2 a valori inferiori a 1000 ppm.

Riduzione del 77,7% della portata con la ventilazione on-demand

ta un notevole risparmio (80%) se riferito all’energia necessaria con la UR di progetto (50%). Solo il 20% del fabbisogno consente una riduzione di un terzo (dal 35% al 40%) dell’intervallo totale (dal 35% al 50%). Infatti, spesso, l’umidità interna arriva vicino al 40% naturalmente, senza interventi di umidificazione, grazie alle persone e all’umidità esterna. Quota energetica supplementare per raggiungere il 50% di UR in estate

Quote di apertura delle valvole di ventilazione (%) in una classe durante le ore di funzionamento per tre giorni.

Sopra viene mostrata la corrispondente quota di apertura delle valvole. Una quota di apertura minima del 10% viene sempre mantenuta, che garantisce comunque circa 0,5 vol/h di ricambio d’aria. In questi tre giorni la quota di apertura reale media è di circa il 22,3% del totale. Significa che si è in presenza di una riduzione di circa il 77,7% della portata, con un conseguente risparmio energetico, rispetto ad un flusso costante di ventilazione durante le ore di lavoro. Quota energetica supplementare per raggiungere il 50% di UR in inverno

Andamento dell’umidità relativa (%) per l’aria ripresa dalla UTA lato sud durante tre giorni per ciascun mese in inverno.

Il monitoraggio delle condizioni interne, nei pressi di ogni UTA interna, e dell’aria di ripresa, in ognuna delle unità primarie sul tetto, ha permesso di calcolare, nello stesso intervallo di tempo (10 min.), la differenza tra il fabbisogno energetico per la situazione reale e per le altre scelte possibili del set-point. In figura sono riportati gli andamenti dell’umidità relativa per l’aria ripresa dalla UTA, destinata al lato sud, durante tre giorni tipici di ciascun mese nel periodo invernale. L’effettivo set-point di umidità relativa è al 35%. Tuttavia l’umidità è spesso superiore a questo valore, soprattutto per l’elevato livello di affollamento durante le lezioni. Con un’umidità relativa al 35% l’intervento di umidificazione adiabatica, pertanto, non è frequente. In figura vengono riportate le quote energetiche calcolate per passare dal 35% al 40% di umidità relativa, per ogni mese invernale. La quota totale si riferisce alla quantità totale necessaria per passare dal 35% al 50%. Si osservi come un set-point pari al 40% consen-

Andamenti dell’umidità relativa interna (%) in tre classi durante tre giorni.

Quote di fabbisogno energetico latente per mantenere l’umidità relativa al 60% in estate. Questa quota è riferita al totale necessario per arrivare al 50% dal set-point attuale del 65%.

Il grafico mostra gli andamenti dell’umidità interna in tre aule durante le ore di lavoro di tre giorni scelti, nelle tre settimane dal 25 giugno al 14 luglio 2008. Le aule erano molto affollate per i tradizionali laboratori di design estivi. La deumidificazione interna agisce solo per mantenere l’umidità al di sotto del 65%. Analogamente alla situazione invernale, il grafico a istogrammi mostra le quote di energia, per ogni settimana e in totale nel periodo, necessarie per abbassare l’umidità relativa dal 65% al 60% sulla base dei valori misurati dalle tre UTA interne, ognuna installata in un’aula diversa. Tali quote percentuali si riferiscono al fabbisogno latente totale necessario a passare dal 65% al 50%. È possibile notare, ancora una volta, come questa quota parziale sia chiaramente inferiore alla parte corrispondente (un terzo) dell’intervallo totale di umidità.

Conclusioni Gli edifici scolastici sono particolarmente adatti a trarre beneficio da un uso flessibile del set-point di umidità relativa interna e da un tasso variabile di ventilazione gestito da un controllo automatico basato su sensori di CO2. Pertanto, soprattutto in questo caso, una attenta gestione degli impianti permette di ottenere risparmi energetici ed economici consistenti.

Bibliografia

Quote di fabbisogno energetico latente per mantenere l’umidità relativa al 40% in inverno. Questa quota è riferita al fabbisogno energetico latente necessario per arrivare al 50% dal set-point attuale del 35%.

• Crawley B.D., Lawrie K.L., Winkelmann F.C., Pedersen C.O., 2001. “EnergyPlus: new capabilities in a whole-building energy simulation program”, 7th International IBPSA Conference, Rio de Janeiro Brazil • Fanger P.O. 1970, Thermal Comfort, New York: McGraw-Hill • Marsh A., 2005. “Predictive Mean Vote tool”. Version 2, SQUARE ONE research, squ1.com

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ESPERIENZE DELLE AZIENDE Case study, GAHP

GAHP in centrale termica per modulare la vecchia caldaia di Massimo Ghisleni *

Pompa di calore ad assorbimento per integrare impianti obsoleti. Una stima dei vantaggi energetici ottenibili intervenendo su una porzione di potenza termica della centrale e sulla logica di regolazione

sono state da poco annoverate, dalla direttiva europea RES [1], tra i sistemi in grado di sfruttare fonti rinnovabili d’energia. Ma benché il legislatore sembri favorevole all’adozione di questa tecnologia ostacoli tecnici, come l’alta temperatura del fluido vettore richiesta dagli impianti esistenti, ne limitano la larga diffusione in fase di riqualificazione. Una possibile soluzione è rappresentata dal caso di studio che prevede l’adozione in retrofit di pompe di calore ad assorbimento, definite GAHP (Gas Absorbtion Heat Pump) dalla norma EN 12309 [2]. Questa tipologia di generatore è in grado di raggiungere anche temperature elevate del fluido termovettore, risultando vantaggiosa l’adozione in molte delle tipologie impiantistiche classiche presenti nei parchi edilizi. Il seguente studio di fattibilità, per l’esecuzione di un impianto di retrofit, mostra le semplificazioni e i vantaggi ottenibili dall’impiego di apparecchiature in pompa di calore ad assorbimento, in un edificio residenziale realizzato negli anni ’60. e pompe di calore

Efficiency and functionality recovery of an extensive building heating system A series of interventions were designed and implemented on the heating radiator system in a housing estate of 8+1 buildings located in Milan within a private park of about 1 hectare served by a single high-powered thermal power plant. The plant dates back to 1973 and until today it has undergone just some minor patch-up interventions. In the past, its functional deficiencies were addressed by maximising the power and pumping flows in the plant. Interventions carried out from the end of 2006 to date have focussed on the main plant and distribution network. With very modest investments (thereby avoiding the costly complete rebuilding of the network), over the years the occupants have been appreciating a reduction of the consumption of natural gas and electricity, also enjoying a better level of comfort (no more overheated or underheated areas). The interest for such interventions is extremely high because of the strong presence of housing estates of the same size built between 1960 and 1980 in many large cities of Northern Italy, which are characterised by similar types of plant with similar efficiency and functionality issues. Figura 1 – Edificio residenziale anni ’60 oggetto di studio.

Il parco impiantistico

Edificio degli anni ’60

I radiatori installati negli impianti esistenti sono spesso costituiti da elementi in ghisa o acciaio, generalmente progettati per lavorare con temperature del fluido termovettore molto elevate (anche 80÷85°C nei casi più antiquati). I sistemi di regolazione degli impianti, anche se di tipo rudimentale, prevedono una modulazione della temperatura del fluido temovettore inviato agli utilizzatori utilizzando una valvola miscelatrice, comandata da un regolatore d’impianto attraverso una sonda climatica esterna e una sonda di temperatura sulla tubazione di mandata. In passato, in numerosi casi, sono state realizzate centrali termiche sovradimensionate rispetto ai fabbisogni dell’edificio, curando poco l’aspetto del risparmio energetico e favorendo l’ottenimento di un maggior margine di sicurezza sui carichi termici da servire in caso si fossero verificate condizioni climatiche particolarmente rigide. Tale sovradimensionamento risulta però difficilmente stimabile a priori. Si rende necessaria una seria diagnosi energetica dell’edificio, volta ad individuare gli eventuali interventi migliorativi sull’involucro e prevedere le effettive temperature di lavoro per il fluido termovettore. Una valutazione preliminare ad ogni valutazione sull’opportunità di intervento delle pompe di calore.

Nel caso qui valutato, per assecondare la richiesta della committenza di contenere l’investimento, si è verificato l’opportunità di inserire un sistema di pompe di calore ad assorbimento, senza effettuare ulteriori operazioni di ristrutturazione sull’impianto o sulla coibentazione dello stabile. L’edificio considerato è una palazzina residenziale di quindici appartamenti su cinque piani, realizzata a Bergamo nei primi anni ’60. L’impianto, che attualmente serve un sistema a radiatori in acciaio, è costituito da una caldaia a gas naturale da 150 kW, ed è gestito da un sistema di regolazione della temperatura di mandata basato su una sonda esterna, un regolatore ed una valvola miscelatrice. Il rendimento della caldaia, stimato in base alla targa dati della stessa, è pari al 88%. La centralina di regolazione esistente è programmata per una temperatura di mandata massima all’impianto θhm-max pari a 75°C in cor-

rispondenza di una temperatura esterna di progetto pari a θa-min = -5°C. Le soluzioni progettuali valutabili per impiegare apparecchiature ad assorbimento GAHP aerotermiche (con temperatura di mandata massima pari a 65°C), possono prevedere interventi di tipo edile, riducendo le dispersioni dell’involucro, di tipo impiantistico, aumentando le superfici di scambio dei radiatori, o, più semplicemente, possono intervenire sulla sola regolazione.

Intervenire sulle logiche di regolazione Il progettista ha almeno due possibilità per modificare le logiche di regolazione d’impianto. La prima, prevede un abbassamento delle temperature del fluido termovettore, compensando la perdita di resa dei corpi scaldanti con un aumento delle ore di esercizio dell’impianto. La se-

Figura 2 – Schema di principio della centrale termica esistente

Figura 3 – Schema di principio della centrale dopo l’intervento di retrofit

conda alternativa, prevede di seguire la curva climatica dell’impianto originario, consentendo il funzionamento delle pompe di calore ad assorbimento fino alla temperatura massima di 65°, oltre tale livello termico del fluido termovettore, sarà la sola caldaia esistente ad essere mantenuta in funzione. Su quest’ultima possibilità si è lavorato nel caso in esame.

GHAP per ottimizzare la caldaia Seguendo la logica progettuale di mantenere in attività la caldaia, solamente per la frazione di potenza necessaria a produrre il delta di temperatura tra 65°C e 75°C, è stata prevista l’adozione di due pompe di calore aerotermiche ad assorbimento, da abbinarsi all’impianto esisten-

te per servire una porzione di potenza termica di progetto pari al 35% del totale. Piccole modifiche dei circuiti e la totale sostituzione dell’impianto di regolazione, ormai obsoleto, si sono rese necessarie per la piena funzionalità del sistema (Figura 2 e Figura 3). Le due GAHP lavoreranno da sole per servire l’impianto di riscaldamento fino alla temperatura esterna di 7°C. Le pompe di calore verranno mantenute in funzione, unitamente alla caldaia, fino al raggiungimento della temperatura dell’aria esterna pari a 1°C. Nell’intervallo di temperatura compreso tra 1°C e -5°C sarà la sola caldaia a funzionare, garantendo la copertura del fabbisogno energetico. Le pompe di calore ad assorbimento forniranno una potenza termica modulante, in funzione del carico richiesto dall’impianto, modulando il numero di unità accese e il bruciatore di ognuna di esse. Durante il funzionamento delle GAHP verrà fatta modulare

Figura 4 – Curva climatica impianto di retrofit 90

Tm_r Tm_pc Tm_pc+c Tm_c

Tm [°C]

70 60 50 40 30 20 25

-5

-10

-15

Te [°C]

Sequenza d’intervento tra GAHP e caldaia Si riporta la sequenza di accensioni e spegnimenti alle differenti temperature di mandata impianto e aria esterna (nel grafico rispettivamente Tm e Te). La spezzata di colore rosso rappresenta il funzionamento delle sole pompe di calore. La spezzata viola chiaro rappresenta il funzionamento congiunto delle pompe di calore più la caldaia esistente. La spezzata viola scuro rappresenta il funzionamento della sola caldaia esistente.

Collocazione delle unità GAHP all’interno

Superficie 12 Superficie m² 12 m² Volume 30 m³ Volume 30 m³

Altro fattore tecnico, di notevole importanza nella realizzazione di riqualificazioni energetiche di edifici esistenti, è la disponibilità di spazi tecnici ove collocare le Altezza minima: Altezza minima: potenza < 2,00 116 kW m potenza < 116 kW apparecchiature in pompa di calore. Le apparecchiature aerotermiche, infatti,2,00 ri- m 2,30 m 116 < potenza 2,30 <m350 kW 116 < potenza < 350 kW chiedono generalmente la disponibilità di spazi all’esterno dell’edificio per la2,60 si- m 350 < potenza 2,60 < m580 kW 350 < potenza < 580 kW 2.90 m potenza > 2.90 580 kW m potenza > 580 kW stemazione delle pompe di calore. Nel caso analizzato si è valutata l’opportunità di inserire all’interno della centrale termica esistente le pompe di calore GAHP, come evidenziato nello schema di Figura 5. Allo scopo si è dovuto provvedere al convogliamento dei prodotti della combustione in idonea canna fumaria. Inoltre, per consentire l’ingresso dell’aria necessaria al funzionamento delle pompe di calore, si è resa necessaria la creazione di un’ampia bocca d’aerazione collegata all’esterno. Tale accorgimento consente di definire il locale come “locale esterno” ai sensi della norma EN 378. Infine, due condotti di espulsione del diametro di 800 mm, si sono resi necessari per l’espulsione dell’aria elaborata dalle GAHP. In ogni caso è opportuno condividere e concordare le soluzioni tecniche necessarie con il costruttore delle apparecchiature.

Figura 6 – Andamento dell’efficienza del sistema GAHP Confronto Efficienza Sistemi [%] / [mese] 180% 160%

Consumi Energia Sistema Assorbimento Figura 8 – Energia rinnovabile ricavabile attraverso l’utilizzo

140% η [%]

di pompe di calore aerotermiche ad assorbimento 120%

2 A HT + Caldaia 1* 150 kW Caldaia 1*

100%

EE 6%

80%

Erin 26%

60% ott

nov

dic

gen

feb

mar

apr

gas 68% Figura 7 – Istogrammi di confronto tra la situazione iniziale e quella ottenibile con l’introduzione di due sole pompe di calore ad assorbimento. Confronto Consumi Mensili Energia Primaria [MJ] / [mese] 200000 180000

2 A HT + Caldaia 1* 150 kW

160000

Caldaia 1*

140000

gas EE Erin

[MJ]

120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 ago

set

ott

nov

dic

gen

anche la temperatura di mandata all’impianto, secondo quanto previsto dalla curva climatica richiesta dal regolatore elettronico e dalla sonda aria esterna. Raggiunta la temperatura massima di funzionamento (65°C) le due pompe di calore verranno spente dal regolatore elettronico e verrà mantenuta accesa la caldaia esistente, la quale, non potendo modulare la temperatura di mandata all’impianto, invierà il fluido termovettore al livello termico desiderato tramite una valvola miscelatrice. Si è deciso di non sostituire la caldaia esistente per contenere i costi dell’operazione, mantenendo aperto il sistema alla futura implementazione di un generatore di calore di nuova generazione. La centrale, infatti, così come si vede dallo schema di Figura 3, prevede la facile sostituzione con impatto minimo sull’impianto già realizzato.

I risultati energetici L’operazione di retrofit studiata porta a stime del miglioramento dell’efficienza del sistema di generazione incoraggianti. Tali stime, effettuate attraverso i procedi-

feb

mar

apr

mag

giu

lug

menti di calcolo rintracciabili nella documentazione tecnica del costruttore, come anche nelle nascenti norme tecniche del settore (prUNI/TS 11300-4), portano ad un sensibile innalzamento dei livelli di efficienza, variabile da un massimo di settanta punti ad un minimo di circa 10 punti percentuali. Il grafico riportato in Figura 6 rappresenta tale incremento rispetto alla situazione precedente. L’incremento di efficienza dell’impianto consente una netta riduzione dei consumi di energia primaria dell’edificio, dalla quale derivano vantaggi di tipo ambientale, ecologico ed economico. Complessivamente la riduzione di energia primaria consumata per ogni stagione invernale è pari a 185000 MJ, che corrispondono a 4 tonnellate equivalenti di petrolio. I volumi di combustibile gassoso bruciabili in meno rispetto alla situazione iniziale sarebbero 6551 Nm³. Tali vantaggi energetici si traducono in un vantaggio economico per gli occupanti dell’edificio, i quali sono in grado di valutare le sole forniture dei vettori energetici. Passerebbero da un costo specifico del servizio di riscaldamento (euro al kWh termico fornito) di 0,085 €/kWh, ad un costo di 0,062 €/kWh. I vantaggi ambientali sono riassumibili in una riduzione di emissioni di anidride carbonica pari a 14251 kg. Volendo massimizzare l’effetto in termini di risparmio energetico, è sempre possibile integrare il sistema proposto con altre apparecchiature in grado di sfruttare fonti rinnovabili d’energia,

come ad esempio i pannelli fotovoltaici o termici. Il grafico evidenzia la ripartizione degli ingressi di energia primaria e rinnovabile all’interno del sistema costituito dalle due GAHP aerotermiche e dalla caldaia esistente. La parte in giallo corrisponde all’energia primaria consumata attraverso la combustione del gas naturale. La parte in azzurro corrisponde all’energia primaria consumata attraverso l’utilizzo di energia elettrica del sistema. La parte in rosa corrisponde all’energia rinnovabile prelevata dall’aria esterna dalle due pompe di calore ad assorbimento. * Robur spa

Bibliografia [1] Parlamento e Consiglio Europeo – Direttiva 2009-28CE “Uso dell’energia da fonti rinnovabili” (RES). [2] CEN European Commitee for Standardization – EN 12309-2 “Gas-fired absorption and adsorption airconditioning and/or heat pump appliances with a net input not exceeding 70 kW – Part 2: Rational use of energy”. [3] CTI Comitato Termotecnico Italiano GL 601 – prEN UNI/TS 11300-4 “Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per il riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria”. [4] Robur Spa – Manuale di progettazione pompe di calore ad assorbimento

ESPERIENZE DELLE AZIENDE Cosa ne pensano i manutentori

Revamping dei sistemi ad aria Excursus sugli aspetti normativi, sanitari, economici ed ambientali che possono far propendere per la rifunzionalizzazione dell’impianto esistente. L’opinione di chi opera quotidianamente sul campo, o meglio, nei condotti di Elena Borean, Marco Bottega*

edilizia può essere il momento ideale per mettere in pista una valutazione sulle condizioni degli impianti, in particolare di quello ad aria. Una verifica accurata dello stato di fatto costituisce una base di partenza per ogni valutazione in merito alla manutenzione straordinaria, alla sostituzione dell’impianto o alla sua rifunzionalizzazione, o revamping. Infatti, come è stato dimostrato nell’articolo sulla contaminazione microbiologica – pubblicato su questo stesso fascicolo di AiCARR journal – passando da involucri in cui il rinnovo dell’aria era affidato alle infiltrazioni e alla ventilazione naturale ad involucri più ermetici, il livello della salubrità dell’aria, se non sono previste strategie di ventilazione controllata, decade repentinamente. Anche l’aria di casa, o dell’ufficio, può essere nociva. Spesso sono presenti agenti patogeni che possono creare malesseri generalizzati come, ad esempio, la sindrome dell’edificio maa fase della ristrutturazione

lato (SBS – Sick Building Syndrome). Talvolta si manifestano vere e proprie malattie, quali legionellosi e alveolite allergica estrinseca. La qualità dell’aria degli ambienti interni sta perciò diventando un problema sempre più significativo, soprattutto nei paesi economicamente sviluppati. Non può e non deve più essere trascurata.

Problematiche legate alla rifunzionalizzazione Diverse le problematiche da tenere in considerazione prima di intervenire in una ristrutturazio-

ne edilizia e nella contemporanea rifunzionalizzazione impiantistica. Tra queste troviamo le mutate esigenze di destinazione d’uso, la sensibilità della clientela, la conoscenza dei materiali utilizzati, a volte pericolosi, le condizioni di usura di impianti e strutture e, infine, le condizioni tecniche dell’impianto che si vuole riutilizzare. Spesso, valutare minuziosamente le scelte costruttive effettuate risulta però difficile. I materiali utilizzati nella realizzazione degli impianti di distribuzione dell’aria, nel corso degli anni, sono mutati velocemente: si sono utilizzati, ad esempio, dalla semplice lamiera non coibentata, a canali realizzati integralmente in materiali fibrosi, quali la lana di vetro o addirittura lastre a base di amianto. Le operazioni di smontaggio sono poi ulteriormente complicate dall’assenza, pressoché totale, di una pianificazione di queste operazioni in sede di progettazione. Infine la valutazione, e la successiva ristrutturazione edilizia, possono essere rese ancora più ingarbugliate dall’assenza di disegni “come costruito” (As Build) regolarmente aggiornati. Cosa frequente negli edifici non più giovani o passati di proprietà/ gestione più volte. Condotta d’aria realizzata interamente in lana minerale

Aspetti legislativi Durante la fase di ristrutturazione edilizia, a causa di modifiche realizzate sull’involucro e sui serramenti, con conseguente riduzione delle infiltrazioni d’aria, è consigliabile installare un impianto di ventilazione controllata in grado di garantire il minimo dei ricambi d’aria previsti dalle attuali disposizioni legislative e normative. Il valore minimo fissato dal D.P.R. 192 Agosto 2005 e s.m.i. è 0,5 vol/h. Altri riferimenti normativi sono l’UNI 10339 – indica i parametri sulla qualità dell’aria – e l’allegato IV del Dlgs 81/08 (Testo unico di sicurezza), che regolamenta i requisiti necessari che un luogo di lavoro dovrebbe avere. Secondo quest’ultimo, i luoghi di lavoro chiusi devono disporre di aria salubre in quantità sufficiente, ottenuta anche con impianti di aerazione, i quali devono essere sempre mantenuti funzionanti e sottoposti regolarmente a manutenzione e pulizia. Lo stesso legislatore, attraverso parametri precisi, ha circoscritto la definizione di “impianto pulito di distribuzione dell’aria”: • legionella: <106 UFC/l [carica batterica totale acqua raccolta all’interno degli umidificatori adiabatici] • carica batterica totale: < 30.000 UFC/g; • carica muffe/lieviti totale: < 15.000 UFC/g; • polveri: < 0,01 g/100 cm² [limite per impianto in uso] Il superamento delle soglie qui definite comporta la necessità di eseguire un intervento di bonifica del sistema di ventilazione sia nel caso di revamping dello stesso che di un impianto regolarmente in esercizio.

Durante l’attività di rifunzionalizzazione si dovranno quindi documentare, attraverso l’osservazione diretta, non solo le caratteristiche dell’involucro ma anche le opportune soluzioni tecniche necessarie a garantire il rispetto dei ratei minimi di ventilazione previsti. Sarà possibile verificare lo stato degli impianti e analizzare i materiali da costruzione-isolamento che compongono l’edificio, per determinarne il livello di pericolosità dello stesso. In particolare, per quanto riguarda l’impianto di distribuzione dell’aria, vanno verificati la tipologia costruttiva, il percorso dell’impianto e il suo isolamento che, se presente, potrebbe essere stato posto sia all’interno che all’esterno. Inoltre, vanno esaminate la portata massima, la tenuta all’aria e le condizioni igieniche interne delle canalizzazioni. Come previsto dalle Linee guida per la definizione di protocolli tecnici di manutenzione predittiva sugli impianti di climatizzazione (G.U. 03/11/2006) queste valutazioni devono essere condotte da persona-

Condotta compromessa da ossidazione

Presa d’aria esterna collocata all’interno di un sottoteto non coibentato

le esperto e qualificato in categoria A. Procedure codificate consentono di reperire ed organizzare le informazioni pratiche ed i dati tecnici necessari alla corretta analisi della situazione reale degli impianti di distribuzione dell’aria presenti nell’edificio. I dati ottenuti saranno quindi la base di partenza per definire la possibilità tecnica di riutilizzo dell’impianto, la necessità di una sua bonifica e la redazione del capitolato di appalto specifico, nonché del computo metrico. La precisione dei rilievi effettuati e della documentazione prodotta consentirà di pianificare l’intervento correttamente, limitando eventuali varianti in corso d’opera.

Luci ed ombre della ristrutturazione Una mancata programmazione iniziale del cantiere può causare modifiche in corso d’opera e portare ad aggravi economici non facilmente quantificabili nel loro complesso. Frequentemente infatti durante la fase di lavorazione, soprattutto se si tratta di centri densamente abitati, vengono imposte alcune restrizioni: limitazione d’orario, accesso in ZTL con mezzi pesanti, rumore, occupazione del suolo pubblico, etc. L’impianto di ventilazione, in questi frangenti, è spesso non considerato e non correttamente protetto dalle incurie del cantiere. Pianificare correttamente i tempi e gli interventi di revamping consente di curare anche aspetti ritenuti spesso secondari, quali la protezione tramite ap-

Cosa verificare? Verifiche da effettuare su un impianto di distribuzione dell’aria: • tipologia costruttiva; • sezioni interne delle canalizzazioni; • tipologia isolante termico ed acustico; • verifica percorso impianti; • ubicazione isolante termico ed acustico; • verifica funzionale serrande tagliafuoco, serrande di taratura, batterie di post-riscaldamento, diffusori…; • verifica rispondenza al quadro normativo attuale in particolare per gli accessori prevenzione incendi; • verifica posizionamento griglia P.A.E.; • condizioni igieniche interne alle canalizzazioni ed UTA; • integrità strutturale dei fissaggi delle canalizzazioni alla struttura edile; • integrità strutturale della canalizzazione; • tenuta all’aria delle canalizzazioni [prove in pressione]; • disposizione delle bocchette e delle griglie di ripresa; • portata massima garantita dall’impianto. Serranda tagliafuoco installata fuori dalla compartimentazione

Air system revamping A careful evaluation of the current conditions is a starting point for any assessment regarding extraordinary repairs, replacement or revamping of the entire plant. The decision to maintain a plant, rather than replace it, is also the answer to some technical questions: • Will the plant ensure the air flow provided by 10339:1995 (Air-conditioning systems for thermal comfort in buildings. General, classification and requirements. Offer, order and supply specifications)? • Will the plant with the new air flows provide an adequate level of noise? • Will the basic design / distribution be adaptable to new needs and integrated according to current standards? • Will the implemented changes allow for an easy system maintenance? • Will the rehabilitation intervention be able to restore adequate hygienic conditions? A positive answer to these questions is the necessary condition for a ventilation system revamping. In case it is determined, in the evaluation stage, that the system has internal porous surfaces in direct contact with the air flow, or that there are obvious technical or structural deficiencies preventing a revamping intervention, the only viable solution is a total replacement

UNI EN 12097: 2007 Breve sintesi delle prescrizioni della norma tecnica • accessibilità all’interno delle canalizzazioni per la distribuzione dell’aria (portine di accesso adeguate in numero e allocazione e di tipologie rispondenti alla norma); • accessibilità ai vani tecnici e/o ai soffitti contenenti impianti; • accessibilità agli accessori dell’impianto (serrande tagliafuoco, serrande di taratura, batterie di post…); • diniego sull’utilizzo di viti passanti che, in assenza di altre soluzioni tecnicamente valide, vanno sostituite con rivetti.

Attenzione agli impedimenti per il corretto uso degli accessi

Gli impianti non favoriscono l’accesso al vano tecnico

Condotta mal realizzata ed installata con viti passanti sporgenti, da sostituire con rivetti

Quando sostituire l’impianto?

Lo schema esemplificativo consente di fornire un esempio di come debbano essere disposte le portine di accesso all’interno di un sistema di ventilazione. La disposizione (frecce rosse) qui proposta consente di effettuare l’intervento di bonifica degli impianti di distribuzione aria con un sistema di sonde pneumatiche. Il numero, la grandezza e la collocazione delle porte d'accesso deve essere indicato in documentazione di progetto

Ottimizzare le portine di accesso La collocazione delle portine di accesso deve essere effettuata secondo le esigenze del sistema di bonifica previsto in fase di progettazione. In figura sono esposte in rosso le posizioni delle porte di accesso necessarie per la bonifica tramite un sistema pneumatico ed in verde quelle ulteriori previste dalla norma UNI EN 12097:2007 ma non necessarie. La determinazione del sistema di bonifica quindi consente di ottimizzare il numero e la collocazione delle portine di accesso utilizzate all’interno del sistema di aerazione. L’aspetto economico non va quindi trascurato. Come previsto all’interno della norma, le portine di accesso devono assicurare non solo la corretta tenuta della canalizzazione ma anche le medesime caratteristiche di isolamento termico della canalizzazione su cui sono applicate. L’ottimizzazione in ordine a numeri e collocazione di portine di accesso consente di ridurre al minimo tutti i problemi connessi alla classe di tenuta all’aria dell’impianto. Sempre più spesso infatti, all’interno del capitolato, oltre ad essere indicata la classe di tenuta a cui l’impianto deve rispondere vengono previste delle prove di tenuta da effettuarsi ad impianto montato: ogni foro è un potenziale problema di tenuta.

posite coperture dei varchi di accesso alle canalizzazioni durante tutta la durata dei lavori. Si può affermare, con buon grado di precisione, che l’aggravio di costi diretti, per l’imprecisa pianificazione degli interventi, può oscillare dal 10-15%, per gli impianti di climatizzazione più complessi, fino al 30% per gli impianti più semplici. Non sono, di contro, quantificabili i costi indiretti dovuti, ad esempio, a fermi del cantiere

per la progettazione delle varianti, allungamento dell’esposizione finanziaria, mancati ricavi per l’immissione posticipata di beni sul mercato

Valutare la sostituzione Nel caso in cui venga determinato, in sede di verifica, che l’impianto presenti superfici interne porose, a diretto contatto con il flusso d’aria, oppure che siano manifeste carenze tecniche o strutturali che non consentano la rifunzionalizzazione dello stesso, l’unica soluzione praticabile è quella della sostituzione. Tale scelta si basa su sei diversi aspetti specifici: normativo, pratico, economico, tecnico, tecnico/funzionale e sanitario. 1. Aspetto normativo: le Linee Guida per il controllo della Legionellosi (G.U. 103 05/05/2000) impongono che tutte le superfici in transito d’aria siano lavabili quindi non porose. Deposito di materiali di risulta per cattiva gestione del cantiere.

La decisione di mantenere un impianto, piuttosto che sostituirlo, parte anche dalla risposta ad alcuni quesiti tecnici: • l’impianto potrà garantire la portata d’aria prevista dalla 10339:1995 (Impianti aeraulici al fini di benessere. Generalità, classificazione e requisiti. Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura)? • l’impianto con le nuove portate garantirà un adeguato livello di rumorosità? • la concezione/distribuzione di base potrà essere adattata alle nuove esigenze ed integrata secondo la normativa vigente? • le variazioni apportate consentiranno di manutenere con facilità l’impianto? • l’intervento di bonifica potrà ripristinare condizioni igieniche adeguate? Una risposta positiva a queste domande è la condizione necessaria al recupero di un impianto di aerazione.

2. Aspetto pratico: la presenza di un materiale fibroso all’interno dell’impianto pone nella rischiosa condizione che una parte di questo materiale possa scollarsi e venire immesso nell’ambiente, oppure collassare ed ostruire la sezione utile di transito dell’aria. 3. Aspetto tecnico: specie nel caso di un impianto utilizzato sia d’estate che d’inverno l’importanza della performance della coibentazione e la sua continuità risultano fondamentali. 4. Aspetto economico: gli interventi di confinamento/rimozione della coibentazione dall’interno delle canalizzazioni hanno dei costi economici molto elevati. Normalmente non sono giustificabili durante interventi di ristrutturazione. Potrebbe essere più conveniente smantellare l’impianto vecchio e rifarlo con nuove concezioni e nuovi materiali. 5. Aspetto tecnico/funzionale: il revamping di un impianto tecnologico talvolta costringe il progettista ad adeguarsi a scelte e tendenze tecniche datate. Reti distributive di concezione superata possono dar luogo a situazioni di discomfort difficili da gestire una volta terminato il recupero dell’edificio. 6. Aspetto sanitario: aspetto che maggiormente può influire sulla decisione di mantenere o meno un impianto (vedi box a pagina seguente).

Bonifica con sonda pneumatica Bonificare un impianto ad aria attraverso l’utilizzo di una sonda pneumatica, non comporta particolari accorgimenti, se non la normale pulizia degli ambienti prima della consegna all’utilizzatore. La tecnica di bonifica consente infatti di convogliare all’interno di un apposito aspiratore, munito di una serie di filtri, tutto il particolato rimosso dall’interno delle condotte di distribuzione dell’aria.

Parametri per una valutazione economica della rifunzionalizzazione La valutazione economica, volta alla scelta tra rifunzionalizzazione o completa sostituzione dell’impianto, andrebbe effettuata secondo singole voci di spesa in relazione alle caratteristiche del cantiere. Si ritiene però utile riportare dei valori di riferimento per confrontare alcune scelte, anche sotto l’aspetto economico. I prezzi sotto indicati sono riferiti a delle condizioni “standard” (altezza netta interna 3,5 m, possibilità di lavoro senza interruzioni ed assenza di altre lavorazioni) riferiti alle attuali condizioni di mercato: • smontaggio e trasporto a discarica controsoffitto circa €/m² 15 • rifacimento controsoffitto in cartongesso fisso circa €/m² 32-35 • rifacimento controsoffitto in pannelli metallici circa €/m² 60-65 • installazione condotte di distribuzione aria pre isolate circa €/m² 35-40 • bonifica impianto di distribuzione aria circa €/m 25-45 Condotte estremamente sporche

Manutenzione “sostenibile” L’operazione di recupero di un bene non si esaurisce con il ripristino delle sue funzionalità. Occorre prevedere anche gli aspetti manutentivi, legati al massimo sfruttamento del bene stesso nel tempo, nonché l’impatto ambientale dello smaltimento futuro, degli impianti e dell’edificio. Numerose Regioni hanno già emanato indirizzi programmatici o protocolli attuativi sulla sostenibilità edilizia. A titolo di esempio, il “Protocollo VEA” (delibera n. 1082 attuativo della legge regionale 23/2005, art. 6), emanato dalla regione Friuli Venezia Giulia, prevede come l’edificio debba essere in grado di consumare poche risorse durante la sua vita utile, così come nella costruzione e nello smantellamento. Particolarmente significativa è la caratteristica di maggiore sostenibilità, attribui-

ta nel protocollo, della manutenzione programmata rispetto all’intervento “a guasto”, sia per il mutato contesto normativo sia per l’inaccettabilità tecnica dell’interruzione del servizio di alcuni impianti. Si pensi, per esempio, alla mancanza di condizionamento estivo in un edificio privo di finestre apribili. Una manutenzione il più possibile programmata, che riduca al minimo gli interventi “a guasto”, riesce a garantire anche le attività di monitoraggio igienico (rif. UNI 10874:2000; Linee guida per la definizione di protocolli tecnici di manutenzione predittiva sugli impianti di climatizzazione – G.U. 03/11/2006). Perseguendo la stessa filosofia, la progettazione dovrebbe porre maggiore attenzione a strutture e impianti di agevole manutenzione, per una sostenibilità economica di gestione in perfetta efficienza. Gli aspetti relativi allo smaltimento appaiono più difficili da pianificare, così come la durata nel tempo dell’impianto e le eventuali integrazioni/modifiche attuate durante l’utilizzo. Occorre che la progettazione iniziale si occupi soprattutto degli aspetti pratici legati allo smantellamento dei materiali componenti l’impianto, identificando quelli dal limitato impatto ambientale,

Materiali fibrosi, discussione in atto In passato, i materiali più utilizzati nella coibentazione delle condotte di distribuzione dell’aria sono stati quelli fibrosi. Il loro impatto sulla salute umana è al centro di numerose discussioni da diversi anni. L’argomento è delicato e spesso le prese di posizione sono state influenzate da situazioni pregresse mal gestite. La particolare situazione e la massiccia diffusione di questa tipologia di materiale, consiglia di affrontare l’argomento attenendosi a quanto riportato all’interno di studi scientifici il più possibile documentati. Riteniamo opportuno richiamare l’attenzione su alcune circolari ministeriali e alcuni studi di organismi indipendenti. La Circolare del Ministero della Sanità n. 23 del 25/11/91 G.U. (Supplemento del 20/12/91 nº87 p.19) conferma la possibilità, in operatori che manipolano fibre di vetro e/o di lana di vetro e/o lana di roccia, di insorgenza di rinite, faringite, bronchite acuta e di dermatosi. Del tutto differente la posizione espressa nel rapporto OMS del 1988 che recita: “esclusi alcuni casi isolati di sintomi respiratori e di dermatiti, associate con l’esposizione a fibre minerali artificiali in ambiente domestico o in uffici, o due limitati studi su effetti oculari e respiratori in uffici e scuole, non esistono in letteratura dati su effetti sfavorevoli sulla popolazione in generale. Non esistono studi specifici sulla popolazione generale su mortalità o cancro a seguito di esposizione a fibre minerali artificiali. Sui dati disponibili è pertanto impossibile stimare quantitativamente i rischi per la popolazione. Naturalmente i livelli misurati ‘indoor’ sono notevolmente più bassi di quelli in ambiente lavorativo”. Lo studio della Fondazione Salvatore Maugeri, “Esposizione a fibre di lana di roccia e ceramiche durante le operazioni di coibentazione di componenti dell'impianto presso la centrale di Montalto di Castro” (F. Cavariani, M. Pignani, A. Marconi, S. Silvestri, A. Zucchi, D. Cavariani), riporta delle osservazioni relative agli effetti sugli operatori impiegati in questi interventi e sul metodo di classificazione delle fibre da parte dell’Unione Europea. I risultati più completi però sono quelli tratti dal Volume 81 Man-made Vitreous Fibres Summary of Data Report and Evaluation, documento redatto dalla IARC (International Agency for Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans) che fa parte della WHO (World Health Organisation). Lo studio purtroppo è stato aggiornato solo fino al 23 Agosto 2002.

Condotta estremamente sporca realizzata in lana minerale

meglio ancora se il loro smaltimento è economicamente vantaggioso, e le idonee procedure di smontaggio.

Progettare la vita dell’impianto L’intervento di rifunzionalizzazione, quando possibile, è una buona pratica. Consente di risparmiare materie prime e, nel contempo, valorizza le capacità degli operatori e delle aziende coinvolte nella ristrutturazione. Emerge però, in maniera sempre più chiara, la necessità di modificare l’approccio agli interventi di ristrutturazione o di adeguamento tecnologico. L’idea che gli sforzi progettuali e realizzativi si concludano con la cerimonia di inaugurazione è ormai superata, sia dal punto di vista legislativo sia dal punto di vista economico. Il progettista è infatti sempre più coinvolto nelle fasi di post-realizzazione attraverso la redazione del piano di manutenzione, sancito all’interno delle Linee guida per la definizione di protocolli tecnici di manutenzione predittiva sugli impianti di climatizzazione (G.U. 03/11/2006) e della UNI 10874:2000. Appare però evidente che, senza l’aiuto di tutte le altre figure coinvolte nel processo realizzativo (direttore dei lavori, collaudatore, capi-cantiere etc.) e manutentivo, gli sforzi effettuati in fase di progettazione non produrranno effetti utili sulla gestione dell’edificio. * Aria srl

Bibliografia Apparecchiature in vano tecnico con lana minerale non protetta a terra, poste in area di difficile accesso e manutenzione

- D.Lgs 152/2006 pubblicato nella G.U n.88. “Norme in materia ambientale”. - D.Lgs 192/2005, n. 192. Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia (G.U. 23 settembre 2005, n. 222). - Fondazione Salvatore Maugeri – (F. Cavariani, M. Pignani, A. Marconi, S. Silvestri, A. Zucchi, D. Cavariani). “Esposizione a fibre di lana di roccia e ceramiche durante le operazioni di coibentazione di componenti dei impianto presso la centrale di Montalto di Castro”. - G.U.N.103 05/05/200, “Linee guida per la prevenzione e il controllo della legionellosi”. - G.U.N.101 30/04/2008. “Testo unico sicurezza”. - G.U.N.276 27/11/2001. “Linee guida per la tutela e la promozione della salute negli ambienti”. - G.U.N.256 03/11/2006. “Linee guida per la definizione di protocolli tecnici di manutenzione predittiva degli impianti di climatizzazione”. - IARC monographs Volume 81 “Man-made Vitreous Fibres Summary of Data Report and Evaluation”, 2002. - Incontri tecnici Aicarr. “Per una migliore qualità degli edifici: involucro – impianti – ventilazione – manutenzione. Come progettare, riqualificare e gestire edifici sostenibili”. - Ministero della Sanità. Circolare n.23 25/11/91. - Norma UNI EN 12097:2007. “Ventilazione degli edfici – Rete delle condotte – Requisiti relativi ai componenti atti a facilitare la manutenzione delle reti della condotta”. - Norma UNI 10147:2003, “Manutenzione – Termini aggiuntivi alla UNI EN 13306 e definizioni”. - Norma UNI 10339:1995 “Impianti aeraulici al fini di benessere. Generalità, classificazione e requisiti. Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura”. - Rapporto OMS 1988. - Regione Friuli Venezia Giulia. “PROTOCOLLO VEA” – n. 1082 – della legge regionale 23/2005, art. 6.

Normativa per l’efficienza Il panorama normativo/legislativo si è molto modificato a seguito dell’emanazione del Decreto Legislativo n. 1921 del 2005, recepimento italiano della Direttiva Europea 2002/91/CE2 sull’efficienza energetica nell’edilizia. Il Decreto si preoccupa di definire le linee generali per regolamentare, da una parte, le modalità di progettazione, realizzazione e certificazione dei sistemi edificio-impianto, dall’altra, le procedure di gestione e manutenzione degli impianti, demandando a successivi decreti ministeriali l’attuazione vera e propria della Direttiva Europea.

Un passo avanti …e uno indietro Come noto, il D.Lgs. 195/05 riprende i principi già espressi dalla Legge 10/91, recante “Norme per l’attuazione del piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia”, relativamente agli obblighi concernenti gli edifici e i loro impianti. Tale legge è stata seguita dal suo decreto attuativo, il DPR 412 del 26 agosto 1993, “Regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell’art. 4, comma 4, legge 9 gennaio 1991, n. 10”. Rispetto a queste pietre miliari della norma in materia il D. Lgs 195 compie, contemporaneamente, almeno un passo avanti e uno indietro. Il passo avanti perché richiama esplicitamente, come oggetto dell’attenzione per il risparmio energetico, la climatizzazione estiva; il passo indietro è, invece, l’assenza esplicita di un riferimento alle condizioni ambientali interne che si ritiene siano da mantenere nei nostri edifici. Non ha infatti molto senso, oggi, normare il risparmio

energetico prescindendo da una precisa definizione di benessere termoigrometrico e di qualità dell’aria, cioè il benessere ambientale.

Il sistema edificio-impanti come risposta Lo scenario in cui si inserisce, quindi, la direttiva ed il suo recepimento con il D.Lgs. 192/2005 è fortemente modificato rispetto a quello del 1991 (Legge 10/91). È caratterizzato da “emergenze” a cui bisogna dare risposte: costi dell’energia sempre crescenti, un carico sulle reti (elettrica e gas) che mette in crisi gli approvvigionamenti di potenza; problematiche ambientali su scala locale e su scala globale. Le strategie perseguibili devono, da una parte, tenere conto delle esigenze crescenti, dall’altra confrontarsi con questo scenario energetico sempre più complesso e ineluttabile. Limitatamente al sistema edificio-impianti la strategia per ridurre i consumi energetici e, contestualmente, rispondere alla richiesta di maggior benessere ambientale, viaggia su tre binari paralleli: • ridurre, a parità di benessere ambientale richiesto, i carichi termici degli edifici; • applicare, negli impianti tecnologici a servizio del benessere ambientale, le tecnologie più efficienti; • progettare i sistemi edificio-impianti realmente come sistemi integrati, sfruttando al massimo le possibili sinergie. Per fare tutto ciò è evidente che tutti gli attori che si muovono su tale scena devono dotarsi

a cura di Luca A. Piterà, ufficio studi AiCARR

degli strumenti necessari, adeguati per affrontare questa sfida tecnologica, economica e sociale. Vi è, quindi, un problema culturale: si deve passare dall’edificio e dall’impianto, visti come due corpi separati, all’unico obiettivo del sistema integrato edificio-impianto. Vi è un problema di regole: le “leggi” europee (la direttiva), le leggi nazionali (Legge 10/91, DPR 412/93, D.Lgs. 192/05 e D.Lgs 311/06) e i regolamenti locali (leggi regionali e provinciali), la certificazione energetica (cogente), l’efficacia dei controlli. Il panorama legislativo italiano, concernente il recepimento della Direttiva Europea, è però alquanto più complesso di quanto non sembri. Infatti come conseguenza della devolution in atto, le Regioni e le Province autonome hanno acquisito autonomia legislativa in materia di energia e alcune di loro hanno già provveduto o stanno provvedendo, come consente la stessa direttiva, a un suo recepimento diretto3. Di seguito saranno elencati i riferimenti sia legislativi sia normativi attualmente in vigore in tema di efficienza e riqualificazione energetica.

1 D.Lgs. 192, “Attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico in edilizia”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 222 del 23 settembre 2005 – Supplemento ordinario n. 158, ripubblicato nel supplemento ordinario della Gazzetta Ufficiale n. 241 del 15 otto bre 2005. 2 Emanata dal Parlamento e Consiglio Europeo il 16 dicembre 2002 e pubblicata nella Gazzetta Ufficiale dell’Unione Europea n. L1/65 il 4 gennaio 2003. 3 Regione Lombardia, Province autonome di Trento e Bolzano, Regione Emilia Romagna, Regione Piemonte, Regione Liguria e recentemente anche la Regione Toscana. Per esigenze editoriali il focus legislativo regionale non verrà trattato, si rimanda la consultazione del sito AiCARR per maggiori informazioni.

LEGISLAZIONE D.M. 26 gennaio 2010 Aggiornamento del decreto 11 marzo 2008 in materia di riqualificazione energetica degli edifici, pubblicato sulla GU del 12 febbraio 2010, n. 35

D.M. 26 giugno 2009 Decreto Ministeriale, recente le «Linee Guida Nazionali per la certificazione energetica», pubblicato sulla GU del 10 luglio 2009, n. 158.

Legge del 23 dicembre 2009 n.191 «Disposizioni per la formazione del bilancio annuale e pluriennale dello stato» (legge finanziaria 2010), pubblicata sulla GU 30 dicembre 2009, n.302.

D.P.R del 2 aprile 2009, n. 59 Decreto del Presidente della Repubblica, recante il «Regolamento di attuazione dell’articolo 4, comma 1, lettere a) e b), del decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, concernente attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia».

Legge del 23 luglio 2009, n. 99 «Disposizioni per lo sviluppo e l’internazionalizzazione delle imprese, nonché in materia di energia».

Disegno di Legge del 15 gennaio 2009, n. 1315 Conversione in legge, con modificazioni, del decreto legge 29 novembre 2008, n. 185, recante «Misure urgenti per il sostegno a famiglie, lavoro, occupazione e impresa e per ridisegnare in funzione anti-crisi il quadro strategico nazionale».

LEGISLAZIONE – segue D.L. del 29 novembre 2008, n. 185 Decreto Legge, recante «Misure urgenti per il sostegno a Famiglie, lavoro, occupazione e impresa e per ridisegnare in funzione anticrisi il quadro strategico nazionale Meccanismi di controllo per assicurare la trasparenza e l’effettiva copertura delle agevolazioni fiscali».

C.M. 23 maggio 2006 Circolare del Ministero dello Sviluppo Economico, recante, «Chiarimenti e precisazioni riguardanti le modalità applicative del decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, di attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia».

D.M. 25 novembre 2008 Decreto Ministeriale, recante la «Disciplina delle modalità di erogazione dei finanziamenti a tasso agevolato ai sensi dell’art. 1, c. 1110-1115, della legge 27 dicembre 2007 n. 296 – Fondo rotativo per il finanziamento delle misure finalizzate all’attuazione del Protocollo di Kyoto».

D.Lgs. del 19 Agosto 2005, n. 192 Testo aggiornato del decreto legislativo n.192 «Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia». Corredato delle relative note e allegati.

Legge del 6 agosto 2008, n. 133 Conversione in legge, con modificazioni, del decreto legge 25 giugno 2008, n. 112, recante: «Disposizioni urgenti per lo sviluppo economico, la semplificazione, la competitività, la stabilizzazione della finanza pubblica e la perequazione tributaria». (GU n. 195 del 21-8-2008 – Suppl. Ordinario n.196). D.L. del 25 giugno 2008, n. 112 Decreto Legge, testo coordinato con la legge di conversione 6 agosto 2008, n. 133 recante: «Disposizioni urgenti per lo sviluppo economico, la semplificazione, la competitività, la stabilizzazione della finanza pubblica e la perequazione tributaria». (GU n. 195 del 21-8-2008 – Suppl. Ordinario n. 196).

D.M. 27 luglio 2005 (abrogato dal D.lgs. n. 192) Decreto Ministero delle Infrastrutture e dei Trasporti – Norma concernente il regolamento d’attuazione della legge 9 gennaio 1991, n. 10 (articolo 4, commi 1 e 2), recante: «Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia». (pubblicato in G.U. n. 178, 02/08/2005, p. 13). D.M. 27 Ottobre 2004 – Efficienza Energetica (Schede Tecniche 2004) Decreto Ministeriale recante «Proposte di schede tecniche per la quantificazione dei risparmi di energia primaria relativi agli interventi di cui all’art. 5, comma 1, dei decreti ministeriali 20 luglio 2004»

D.Lgs. del 30 maggio 2008, n. 115 Decreto Legislativo, recante «Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE». (GU n. 154 del 3 luglio 2008).

D.M. 20 Luglio 2004 – Efficienza Energetica (Elettrico) Decreto ministeriale, Decreto Marzano sull’efficienza energetica riferita al settore Elettrico «Nuova individuazione degli obiettivi quantitativi per l’incremento dell’efficienza energetica negli usi finali di energia, ai sensi dell’art. 9, comma 1, del decreto legislativo 16 marzo 1999, n. 79» (pubblicato sulla G.U. n. 205 del 01/09/2004).

D.M. 7 aprile 2008 – Finanziaria 2008 D.M. 19 febbraio 2007 già modificato dal D.M. 26 ottobre 2007 e coordinato con D.M. 7 aprile 2008, attuativo della Legge Finanziaria 2008 (“Decreto edifici”) «Disposizioni in materia di detrazione per le spese di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente, ai sensi dell’articolo 1, comma 349, della legge 27 dicembre 2006, n. 296» (GU del 24 Aprile 2008).

D.M. 20 Luglio 2004 – Efficienza Energetica (Gas) Decreto Ministeriale, Decreto Marzano sull’efficienza energetica riferita al settore Gas – «Nuova individuazione degli obiettivi quantitativi nazionali di risparmio energetico e sviluppo delle fonti rinnovabili, di cui all’art. 16, comma 4, del decreto legislativo 23 maggio 2000, n. 164» (pubblicato sulla GU n. 205 del 01/09/2004).

D.M. 11 marzo 2008 – Attuazione della Finanziaria Decreto Ministeriale, recante «Attuazione dell’articolo 1, comma 24, lettera a), della legge 24 dicembre 2007, n. 244, per la definizione dei valori limite di fabbisogno di energia primaria annuo e di trasmittanza termica ai fini dell’applicazione dei commi 344 e 345 dell’articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296».

D.P.R. del 21 Dicembre 1999, n. 551 Decreto del Presidente della Repubblica n. 551 «Regolamento recante modifiche al decreto del Presidente della Repubblica 26 agosto 1993, n. 412, in materia di progettazione, installazione, esercizio e manutenzione degli impianti termici degli edifici, ai fini del contenimento dei consumi di energia» (pubblicato in GU n.81, 06/04/2000).

D.M. 19 febbraio 2007 «Disposizioni in materia di detrazioni per le spese di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente, ai sensi dell’articolo 1, comma 349, della legge 27 dicembre 2006, n. 296». Modificato dal D.M. 26 ottobre 2007 e coordinato con D.M. 7 aprile 2008 e con D.M. 6 agosto 2009, attuativo della Legge Finanziaria 2008 (“Decreto edifici”).

D.P.R. del 15 novembre 1996, n. 660 Decreto del Presidente della Repubblica, recente il «Regolamento per l’attuazione della direttiva 92/42/CEE concernente i requisiti di rendimento delle nuove caldaie ad acqua calda, alimentate con combustibili liquidi o gassosi».

D.M. 19 febbraio 2007 – Conto Energia Decreto Ministero dello Sviluppo Economico e Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio e del Mare «Criteri e modalità per incentivare la produzione di energia elettrica mediante conversione fotovoltaica della fonte solare, in attuazione dell’art. 7 del decreto legislativo 29 dicembre 2003, n. 387» D.Lgs. del 29 dicembre 2006, n. 311 Decreto Legislativo, recante «Disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell’edilizia» (pubblicato sulla GU n. 26 del 01/02/2007 – Suppl. Ordinario n.26).

D.P.R. del 26 Agosto 1993, n. 412 Decreto del Presidente della Repubblica, «Regolamento recante norme per la progettazione, l’installazione, l’esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia, in attuazione dell’art. 4, comma 4, della legge 9 gennaio 1991, n. 10» (pubblicato sul Supplemento ordinario in GU n.242, del 14/10/1993). Legge del 9 gennaio 1991, n. 10 «Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia».

Normativa Norme quadro di riferimento UNI/TS 11300 – 1 Prescrizioni energetiche degli edifici – parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale. UNI/TS 11300 – 2 Prescrizioni energetiche degli edifici – parte 2: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria. UNI/TS 11300 – 3 Prescrizioni energetiche degli edifici – parte 3: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva. (finita l’inchiesta pubblica in fase di pubblicazione da parte di UNI).

UNI EN 13363- – 1 Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate – Calcolo della trasmittanza solare e luminosa – Parte 1: Metodo semplificato UNI EN 13363 – 2 Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate – Calcolo della trasmittanza solare e luminosa – Parte 2: Metodo di calcolo dettagliato UNI 11235 – Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione, il controllo e la manutenzione di coperture a verde. Norme per la ventilazione UNI 10339 – Impianti aeraulici a fini di benessere – Generalità, classificazione e requisiti – Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura

UNI/TS 11300 – 4 Prescrizioni energetiche degli edifici – parte 4: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per il riscaldamento di ambienti e preparazione acqua calda sanitaria. (attualmente in fase di elaborazione).

UNI EN 13779 – Ventilazione degli edifici non residenziali – Requisiti di prestazione per i sistemi di ventilazione e di climatizzazione

Norme per la determinazione della prestazione energetica del sistema edificio-impianto

UNI EN 15242 – Ventilazione degli edifici – Metodi di calcolo per la determinazione delle portate d’aria negli edifici, comprese le infiltrazioni

UNI EN ISO 13790 – Prestazione energetica degli edifici – Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento

UNI EN 15251 – 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

Norme per la caratterizzazione dell’involucro Banche dati e norme di supporto UNI EN ISO 6946 – Componenti ed elementi per edilizia – Resistenza termica e trasmittanza termica – Metodo di calcolo UNI EN ISO 10077 – 1 Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti – Calcolo della trasmittanza termica – Parte 1: Generalità

UNI 10349 – Riscaldamento e raffrescamento degli edifici – Dati climatici UNI 10351 – Materiali da costruzione – Conduttività termica e permeabilità al vapore UNI 10355 – Murature e solai – Valori di resistenza termica e metodo di calcolo

UNI EN ISO 10077 – 2 Prestazione termica di finestre, porte e chiusure – Calcolo della trasmittanza termica – Metodo numerico per i telai UNI EN ISO 13786 – Prestazione termica dei componenti per edilizia – Caratteristiche termiche dinamiche – Metodi di calcolo UNI EN ISO 13789 – Prestazione termica degli edifici – Coefficienti di trasferimento del calore per trasmissione e ventilazione – Metodo di calcolo UNI EN ISO 13370 – Prestazione termica degli edifici – Trasferimento di calore attraverso il terreno – Metodi di calcolo UNI EN ISO 10211 – Ponti termici in edilizia – Flussi termici e temperature superficiali – Calcoli dettagliati UNI EN ISO 14683 – Ponti termici in edilizia – Coefficiente di trasmissione termica lineica – Metodi semplificati e valori di riferimento UNI EN ISO 13788 – Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia – Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e condensazione interstiziale – Metodo di calcolo

UNI EN 410 – Vetro per edilizia – Determinazione delle caratteristiche luminose e solari delle vetrate UNI EN 673 – Vetro per edilizia – Determinazione della trasmittanza termica (valore U) – Metodo di calcolo UNI EN ISO 7345 – Isolamento termico – Grandezze fisiche e definizioni UNI 8065 – Trattamento dell’acqua negli impianti termici ad uso civile UNI EN 303 – 5 Caldaie per riscaldamento – Caldaie per combustibili solidi, con alimentazione manuale e automatica, con una potenza termica nominale fino a 300 kW – Parte 5: Terminologia, requisiti, prove e marcatura

All’interno della sezione normativa e legislativa del sito www.aicarr.org è possibile trovare l’elenco delle norme aggiornate e scaricare i pdf della legislazione in tematica di efficienza energetica a livello comunitario, nazionale e regionale.

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