Uso efficiente dell’energia e miglioramento delle prestazioni energetiche nel settore edilizio: le proposte dei ricercatori Martino Labanti – CertiMaC ENEA Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Parte prima LE ISTANZE DEL MERCATO E LA RISPOSTA DEI PRODUTTORI La sfida energetica ha coinvolto in modo trasversale il mondo delle costruzioni (uno dei settori più energivori): dall’impianto normativo europeo e nazionale, allo studio di nuove soluzioni costruttive, passando per i nuovi materiali e la riqualificazione del patrimonio edilizio esistente

Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori LA SFIDA ENERGETICA NEL MONDO DELLE COSTRUZIONI EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI Quadro normativo europeo e nazionale Innovazione da parte delle Imprese Linee di sviluppo da parte della Ricerca Istanze del mercato e degli acquirenti

Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI Impianti efficienti Involucri performanti Materiali ad alte prestazioni Materiali eco- sostenibili Ripensare il nuovo Riqualificare l’esistente La tipicità mediterranea I MACRO -TEMI

Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori I nuovi scenari spingono tutta la filiera del settore delle costruzioni - produttori di materiali e componenti, progettisti, imprese di costruzione - verso una maggiore efficienza energetica e qualità esecutiva. LA RISPOSTA DEI PRODUTTORI Dal focus group emerge che: > Per le strutture opache di involucro l’innovazione viene perseguita sui materiali tradizionali, che, nella pratica costruttiva, rimangono ancora i più utilizzati. > Tra questi il materiale maggiormente diffuso sul territorio nazionale è sicuramente il laterizio.

Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori Il segmento maggiormente interessato dall’innovazione di prodotto legata ai temi dell’efficienza energetica è quello dei blocchi per murature. IL COMPARTO DEI LATERIZI Principali linee di intervento  ottimizzazione dell’impasto di argilla (porizzazione del materiale di base);  ottimizzazione configurazione delle geometrie (layout cavità d’aria, setti sottili);  riempimento dei fori con materiali isolanti (lana di roccia, sughero, polistirene, perlite espansa, …);  blocchi rettificati o blocchi predisposti con giunti ad incastro per ridurre l’utilizzo delle malte e quindi i ponti termici;  integrazione con malte murarie ed intonaci ad alte prestazioni termiche;  funzionalizzazione delle superfici esterne a vista od intonacate.

Parte seconda LE PROPOSTE DEI RICERCATORI Il sistema della ricerca della regione Emilia-Romagna supporta la ricerca industriale ed il trasferimento tecnologico in campo edilizio per rafforzare il tessuto produttivo regionale promuovendo la cultura dell’innovazione Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Ceramici Industriali, Processi e Materie Prime Tecnologie e Qualificazione materiali avanzati Energia, Ambiente e Processi Chimica Fisica e Meccanica IL DISTRETTO FAENTINO DEDICATO AI MATERIALI Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

LABORATORIO ANALISI CHIMICHE LABORATORIO PROVE FISICO- MECCANICHE LABORATORIO PROVE AMBIENTALI LABORATORIO ANALISI E PROVE TERMO-FISICHE Investimenti in attrezzature e strumentazione di caratterizzazione meccanica, fisica, ambientale, (prove di gelo/disgelo su varie norme Europee); Sviluppo di metodologie di prova su norme nazionali ed Europee; Collaborazioni internazionali per lo sviluppo di procedure di prova di gelo/disgelo innovative, partecipazione a round robin tests interlaboratorio; Gestione della certificazione e rapporti con i produttori in accordo con APC e, dal 2005 in accordo con CertiMaC; Dal 2008 sviluppo delle attrezzature e metodologie di qualificazione termo-fisica dei materiali per l’involucro edilizio: laterizi, malte, isolanti, etc. UNITA’ UTTMATF FAENZA L’Unità tecnico-scientifica ENEA di Faenza, specializzata nello sviluppo e qualificazione di materiali innovativi, ceramici e compositi, ha sviluppato, su accordo con ANDIL-Assolaterizi, un Laboratorio dedicato alla qualificazione e certificazione di materiali e prodotti da costruzione. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Strumenti e Metodi per la determinazione sperimentale del potere termoisolante di materiali tradizionali e avanzati per l’involucro. Lo strumento utilizzato è un termoflussimetro con anello di guardia UNITHERM 2022 in grado di testare un’ampia gamma di materiali con un elevato range di temperatura, da -30° a +300°C. I risultati ottenuti attraverso le prove sperimentali rappresentano un utile data-base per l’avvio di progetti di ricerca scientifica ad hoc su impasti, materie prime e materiali ad alte prestazioni energetiche. L’attività di ricerca si sviluppa anche attraverso rapporti internazionali con l’obiettivo di affinare le procedure di calibrazione (interne ed esterne) attraverso una serie di analisi incrociate su molteplici tipologie di materiali. Si citano le collaborazioni con il CTMNC francese, il Dip.to DIENCA della Univ. Di Bologna e l’Istituto di Metrologia INRIM. Strumenti di Modellazione Numerica per analisi in regime stazionario e dinamico, 2D e 3D volti alla determinazione dei principali parametri termici di pareti multistrato, valutazioni rischio condensa e di resistenza al fuoco di strutture civili. Divisione Efficienza Energetica Edifici Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

 Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche;  Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M.;  Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale;  Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualificazione. RICERCA & SVILUPPO DI PRODOTTI E SOLUZIONI INNOVATIVE IN EDILIZIA Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche 1/4 Bisogni: Il mercato richiede elementi per l’involucro ad alte prestazioni termiche; Crescente attenzione per l’eco-sostenibilità dei materiali; Soprattutto nei paesi di fascia mediterranea, è fondamentale tutelare, oltre al grado di isolamento, il ricorso a materiali traspiranti, ecologici e con elevata massa come il laterizio (elevata inerzia termica) per favorire una buona prestazione in regime Estivo. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche 2/4 Obiettivo Studio, sviluppo e messa a punto di laterizi alleggeriti in pasta mediante materiali di origine naturale ed eco-compatibili provenienti dal riciclo/riutilizzo di scarti di processi produttivi ed in grado contribuire all’innalzamento delle proprietà di isolamento termico. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche 3/4 L’alleggerimento con materiale di origine naturale Il Laterizio porizzato per murature viene realizzato aggiungendo all’impasto tradizionale di argilla acqua e sabbia materiali di origine naturale a bassa granulometria (2-2,5 mm) che durante la cottura emettono gas e lasciano microalveoli vuoti, fra loro non comunicanti e uniformemente diffusi nella massa d’argilla. Questa microporosità conferisce al mattone un elevato grado di isolamento termico oltre alle già buone proprietà in termini di elevata permeabilità al vapore, resistenza al fuoco e al gelo (elementi esposti). I blocchi possono essere prodotti in diversi formati; tradizionali o rettificati con giunti verticali ad incastro per realizzare murature portanti e di tamponamento. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche 4/4 Quali materiali? Materiale ecologico per l’alleggerimento in pasta dei laterizi che rappresenti lo scarto di un altro processo produttivo presente in regione Emilia-Romagna: - Comparto agroalimentare - Derivati da Bio-compostaggio (Bio-digestati) Linea di ricerca Fattibilità inserimento in pasta in diverse % per l’alleggerimento/porizzazione; Qualificazione degli impasti da un punto di vista termico, fisico, meccanico, igrometrico. Integrazione con Malte per muratura ed Intonaci ad elevate prestazioni termiche (sviluppo di premiscelati innovativi od additivati con elementi isolanti o funzionalizzanti). Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M. - Phase Changing Materials 1/4 Bisogni: L’edilizia soprattutto in fascia mediterranea necessita di materiali per l’involucro con prestazioni termiche studiate per il regime estivo, in cui si registra la concomitanza di climi molto caldi e di forti escursioni termiche tra giorno e notte. In queste condizioni è necessario che l’involucro opaco svolga la funzione di attenuare e sfasare l’onda termica diurna per garantire il mantenimento delle condizioni di benessere termoigrometrico all’interno. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Obiettivo Studio, sviluppo e messa a punto di laterizi/pannelli per muratura con, all’interno dei setti, di materiali a cambiamento di fase. I materiali a cambiamento di fase Accumulando il flusso di calore entrante/uscente nell/dall’involucro con una T°di fusione/solidificazione pari a circa 25°C, consentono di ottimizzare la prestazione della muratura in regime estivo favorendo lo smorzamento e l’attenuazione dell’onda termica. Positivamente applicati nella sperimentazione di pannelli in cartongesso o in legno, intonaci, sistemi di facciata vetrati o in plexiglas, isolanti termici, impianti di riscaldamento e di raffrescamento passivo, collettori solari e scambiatori di calore. Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M. - Phase Changing Materials 2/4 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Attualmente i P.C.M. sono reperibili sul mercato (in particolare produttori tedeschi e statunitensi), ma mancano sperimentazioni su larga scala relativamente ad: applicazione/integrazione con il laterizio; benefici energetici sul sistema edificio-impianto; Applicabilità a livello industriale e del processo produttivo; Verifica della Durabilità e della Stabilità/Salubrità nel tempo. I PCM attualmente disponibili sono compositi organici paraffinici e idrocarburi ottenibili come sottoprodotti della raffinazione del petrolio o per polimerizzazione, e alcuni inorganici come sali idrati. Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M. - Phase Changing Materials 3/4 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Macro-Azioni Individuare opportunamente un materiale P.C.M. che per caratteristiche fisico-chimiche e prestazionali possa risultare compatibile con il riempimento dei setti; Individuare le opportune tecnologie di prodotto e di processo per ottimizzare l’integrazione P.C.M. – LATERIZIO (lay-out fori, modalità di inserimento, …) e P.C.M. – PANNELLI in CLS o CARTONGESSO; Qualificare per via sperimentale le caratteristiche del nuovo laterizio/pannello per muratura riempito sotto il profilo termico, fisico, meccanico, igrometrico. Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M. - Phase Changing Materials 4/4 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale 1/3 Bisogni: La sempre maggiore richiesta di abitazioni a fronte di una minore disponibilità finanziaria dell’utente finale, apre la strada al Social Housing, sinonimo, nel contesto odierno, non solo di “edilizia popolare”, ma di: Casa a Costo Contenuto costruita secondo criteri di efficienza strutturale, energetica e acustica tali da rispondere ai requisiti delle normative nazionali ed europee. Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Obiettivi: sviluppo di sistemi di progettazione, realizzazione e messa in opera volti alla realizzazione di involucri in cls prefabbricato destinati al Social Housing. Il Cls prefabbricato, se opportunamente progettato e arricchito con le odierne tecnologie energeticamente efficienti, può costituire un punto di svolta nell’Housing di medio-bassa fascia. Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale 2/3 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Obiettivi: Progettazione di moduli/involucri prefabbricati studiati opportunamente per rispondere ai criteri di affidabilità a sicurezza (sismicità, res. al fuoco), ai criteri di isolamento termico (in regime invernale ed estivo) ed acustico; Definizione di modelli e metodi per favorire lo sviluppo della prefabbricazione passando da Pannelli 2D a moduli abitativi 3D con l’integrazione di impianti e componenti trasparenti fino, eventualmente, alla “fabbrica in cantiere”; Fattibilità ed implementazione di sistemi “semi prefabbricati” di muratura in laterizio. Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale 3/3 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Background: Parco immobiliare italiano vetusto e scarsamente performante: Le nuove costruzioni rappresentano lo 0,6% del patrimonio immobiliare; Circa due terzi degli edifici esistenti sono antecedenti al 1973; anno in cui è stato emesso il primo regolamento riguardo al risparmio energetico nelle nuove costruzioni; 17,5 milioni gli edifici che “consumano” in media tra i 200 e i 250 kwh/m 2 anno; 8,8 milioni che “consumano” 150 kwh/m 2 anno; Un edificio di nuova costruzione deve “consumare” non più di 60÷90 kWh/m 2 anno. Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualifica zione 1/3 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Bisogni: Per intervenire in modo determinante nell’abbattimento dei consumi è indispensabile risanare e riqualificare i “giganti del consumo”. A ciò si aggiunga la decisione a livello europeo, nazionale e locale di favorire la riqualificazione dell’esistente piuttosto che concedere nuove aree di urbanizzazione. Ne consegue che sarebbe opportuno effettuare in maniera sistematica la Diagnosi Energetica del patrimonio esistente con conseguente sostentamento delle opere di Efficientamento delle strutture adibite ad abitazione residenziale. Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualifica zione 2/3 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Obiettivi: Sviluppo di sistemi integrati per l’efficientamento di involucri opachi ALTERNATIVI al tradizionale cappotto con materiali isolanti di origine petrolchimica, OTTIMIZZATI sotto diversi profili Comfort abitativo sostenibilità durabilità Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualifica zione 3/3 Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

GRAZIE DELL’ATTENZIONE Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori

Contatti Direzione Tecnico–Scientifica: Ing. Martino Labanti Divisione Termica–Eff. Energetica:Ing. Luca Laghi Laboratorio Analisi e Marcatura CE:Dr. Marco Marsigli Comunicazione–Marketing: Dr.ssa Giulia Ruta Miglioramento prestazioni energetiche dell’involucro: le proposte dei ricercatori