SOSTENIBILITA’ E’ SICUREZZA: PAROLE CHIAVE cultura progetto come valore ambiente salvaguardia risorse SOSTENIBILITA’ SICUREZZA società tutela salute economia cost effectiveness 1

SOSTENIBILITA’ E’ SICUREZZA: AZIONI Ridurre quasi a zero il fabbisogno di energia Ridurre quasi a zero l’impatto sull’ambiente 2

edifici a consumo di energia quasi zero (NZEB) 3

NZEB: norme e definizioni direttiva 2010/31/UE NZEB: norme e definizioni legge 03.08.2013 n° 90 etc etc edificio a energia quasi zero (NZEB) richiesta energetica vicina allo zero coperta in misura molto significativa da fonti rinnovabili 4

NZEB o Passivhaus? Un concetto, non uno standard ... Casa passiva non è uno standard energetico, ma un concetto integrato finalizzato al raggiungimento di un elevato livello di comfort La casa passiva è un edificio nel quale il comfort termico (ISO 7730) può essere raggiunto solo con il post-riscaldamento (e/o il post raffrescamento) dell’aria di ricambio, aria necessaria per soddisfare i requisiti minimi di norma per le qualità dell’aria interna Passivhaus: definizione funzionale 5

Cos’è un edificio passivo? Principi (cinque) di base 6

NZEB e clima freddo: caratteristiche costruttive grandi aperture finestrate verso sud vetrate basso emissive guadagno solare diretto iper isolamento termico thermal bridge free design costruzione ermetica ventilazione meccanica carichi interni attenzione però: le strategie (solo) invernali possono penalizzare il comportamento estivo 7

NZEB e carichi interni (internal loads) prestare particolare attenzione ai carichi interni, soprattutto in edifici non residenziali 8

NZEB MED: clima mediterraneo occorre diversificare le strategie 9

NZEB MED: case study concetti di base progettazione integrata bioclimatica sfruttamento apporti solari passivi invernali & protezione dal surriscaldamento estivo bassi valori di trasmittanza per involucro opaco e trasparente, isolanti ad elevato calore specifico e massa adeguata thermal bridge free design & costruzione a tenuta all’aria ventilazione meccanica controllata (VMC) con recupero di calore (rendimento elevato) preriscaldamento/preraffrescamento (geotermico) dell’aria in ingresso concetti di base 10

NZEB MED concetti progettazione integrata l’approccio integrato prevede che architettura, struttura, impianti e sistemi per la produzione di energia da FER vengano progettati e lavorino assieme, in armonia con l’ambiente, come parti di un unico “organismo” progettazione integrata 11

NZEB MED concetti progettazione bioclimatica l’architettura bioclimatica prevede un elevato livello di interazione dell’edificio con l’ambiente naturale interazione che, nel clima mediterraneo, deve essere equilibrata tra esigenze invernali ed esigenze estive progettazione bioclimatica 12

NZEB MED thermal bridge free design In un edificio a consumo di energia quasi zero è possibile ridurre i problemi connessi alla presenza di ponti termici seguendo i principi del “Thermal bridge free design” 1. l’isolamento termico dell’involucro deve essere progettato in modo che sia possibile disegnare il suo perimetro senza staccare mai la matita dal foglio (linea rossa nel disegno) 2. Seguendo la correlazione tra il coefficiente Ψ (asse y) e la conduttività termica λ (asse x), se il valore λ < 0.25 W/(mK) allora Ψ ≤ 0.01 W/(mK) ed il particolare costruttivo è considerato “thermal bridge free”. Il criterio è evidenziato nel grafico dalla linea blu thermal bridge free design 13

NZEB MED: case study isolanti in fibra di legno elevata capacità termoisolante elevato calore specifico massa differenziata (in relazione all’esposizione) permeabilità al vapor d’acqua prodotti naturali & riciclabili Scopo del “Thermal bridge free design” è soprattutto quello di aumentare l’attenzione verso i dettagli costruttivi progetto involucro e struttura: dettagli esecutivi (accurati) 14

NZEB MED: case study calcolo della trasmittanza del componente verifica fenomeni di condensa – diagramma di Glaser analisi ad elementi finiti e calcolo del ponte termico 00000 progetto involucro e struttura: analisi di fisica edile 15

NZEB costruzione ermetica: ragioni La prima ragione per un’architettura a tenuta all’aria è quella di prevenire la formazione di condensa nell’involucro e di ridurre le dispersioni di energia La seconda ragione per un’architettura a tenuta all’aria, valida solo per NZEB, è che così diviene possibile usare l’aria di rinnovo per riscaldare e raffrescare l’edificio costruzione ermetica: ragioni 16

NZEB MED: case study costruzione ermetica: particolari cantiere nastri butilici per sigillature elementi strutturali o passanti nastri acrilici per sigillature superficiali pannelli nastri espansivi per sigillature serramenti costruzione ermetica: particolari cantiere 17

Sostenibilità è Sicurezza: progetto ed edificio come valore progettazione integrata/olistica bioclimatica attenzione ai dettagli costruttivi nel progetto: involucro, struttura, impianti, ambiente attenzione ai dettagli costruttivi nel cantiere: involucro, struttura, impianti, ambiente compensi e costi adeguati alla qualità del progetto e della costruzione 18

NZEB ventilazione meccanica controllata (VMC) L’impianto VMC preleva aria esausta da cucina, bagni e locali di servizio con alti contenuti di inquinanti ed umidità (e calore), ed immette aria fresca in camere, soggiorni, etc. Per una gestione energetica efficiente deve essere presente un sistema di recupero del calore contenuto nell’aria esausta che, attraverso uno scambiatore, viene ceduto all’aria fresca in ingresso. La tecnologia dei sistemi di recupero garantisce oggi percentuali comprese tra il 75 ed il 90%, consentendo di recuperare una quantità di calore da 8 a 15 volte superiore all’energia elettrica spesa ventilazione meccanica controllata (VMC) 19

NZEB MED: case study ground (subsoil) heat exchanger Per incrementare l’efficienza energetica nella fornitura di aria fresca esterna viene aggiunto al sistema, se possibile, uno scambiatore di calore interrato per pre-riscaldare o pre-raffrescare l’aria. L’impianto riduce il rischio di formazione di ghiaccio invernale nell’unità di recupero, e l’umidità estiva dell’aria in ingresso ground (subsoil) heat exchanger 20

NZEB passivhaus: cost effectiveness Il grafico evidenzia come in corrispondenza del valore di 15 kWh/m²a (1,5 lt/m²a ) si verifichi una riduzione dei costi di costruzione dovuta al minor impatto dell’impianto termico, conseguenza della riduzione del fabbisogno energetico. La letteratura tecnica riporta, rispetto all’edilizia tradizionale, maggiori costi di costruzione del 10% circa e minori consumi di energia del 90% circa passivhaus: cost effectiveness 21

Sostenibilità è Sicurezza: cost effectiveness minori costi per energia rapporto equilibrato costi-benefici minori costi sanitari, maggiore efficienza lavoro e studio minori costi per errori di progettazione e di costruzione appropriatezza investimenti 22

edifici ad impatto ambientale quasi zero: case study Studio sull’impatto ambientale (quasi) zero di questo edificio Tesi di laurea magistrale Facoltà di Ingegneria Università di Perugia Energy and Buildings 23

case study mantenimento/spostamento essenze - riuso materiale di scavo Nessun impatto sulla vegetazione Minor spostamento di terra e pietre Minor inquinamento generato dallo spostamento e/o dall’approvvigionamento del materiale necessario mantenimento/spostamento essenze - riuso materiale di scavo 24

case study permeabilità superficie non coperta Permeabilità totale della superficie non coperta dagli edifici Mantenimento della funzione di regolazione idrica: assorbimento acqua piovana, riduzione rischio idro-geologico, maggior efficienza dei sistemi fognari urbani permeabilità superficie non coperta 25

case study recupero e riuso acque piovane Stoccaggio (interrato) di grandi dimensioni Autonomia oltre 2 mesi (senza precipitazioni). Usi ammessi: giardino, scarichi e lavatrici Mantenimento della funzione di regolazione idrica: - riduzione rischio idro-geologico - maggior efficienza dei sistemi fognari urbani - minor consumo di acqua potabile recupero e riuso acque piovane 26

Environmental Product Declaration (EPD) Tipo I Etichette ecologiche volontarie basate su un sistema multicriteria che considera l’intero ciclo di vita del prodotto, sottoposte a certificazione esterna da parte di un ente indipendente (marchi di qualità - norma ISO 14024) Tipo II Etichette ecologiche che riportano auto-dichiarazioni ambientali da parte di produttori, importatori o distributori di prodotti, senza che vi sia l’intervento di un organismo indipendente di certificazione (tra le quali: ”Riciclabile”, “Compostabile”, ecc. - (norma ISO 14021) Tipo III Etichette ecologiche che riportano dichiarazioni basate su parametri stabiliti e che contengono una quantificazione degli impatti ambientali associati al ciclo di vita del prodotto calcolato attraverso un sistema LCA. Sono sottoposte a un controllo indipendente e presentate in forma chiara e confrontabile (EPD - norma ISO 14025) Uso di materiali etichettati (e se possibile naturali), preferibilmente Tipo I e III. ATTENZIONE: l’etichettatura riguarda la sostenibilità ambientale del prodotto non dell’edificio! 27

case study Materiali isolanti naturali - EPD Tipo III 28

case study Materiali isolanti sintetici - EPD Tipo III Uso appropriato dei materiali: isolanti sintetici al suolo! 29

case study Materiali per pavimentazione (artificiali) - EPD Tipo I Collanti ed impermeabilizzanti per pavimentazione – Etichettatura non ISO 30

Life Cycle Assessment (LCA) L’impatto sull’ambiente derivante dalla costruzione, gestione e manutenzione, dismissione di un edificio può essere analizzato attraverso il Life Cycle Assessment (LCA). Questa analisi consente di studiare tutti i flussi di materia e di energia all’interno di un processo edilizio e di quantificare gli impatti ambientali ad essi collegati. Segue le norme UNI EN ISO serie 14040 Gli indicatori di impatto ambientale più utilizzati sono i seguenti: 1 consumo di risorse naturali (consumi energetici netti, consumi da fonti non rinnovabili, consumi di acqua, consumi di materia,occupazione di volumi) 2 inquinamento atmosferico (emissioni in aria di polveri, metalli e organici, crescita dell’effetto serra, acidificazione) 3 inquinamento dell’acqua (scarico di metalli, solidi sospesi e sostanze organiche disciolte, eutrofizzazione) 4 generazione di rifiuti solidi (di varia provenienza e classe) L’applicazione della metodologia LCA agli edifici fornisce informazioni ambientali necessarie alle scelte progettuali per mezzo della valutazione dei consumi di energia e risorse ambientali e delle emissioni inquinanti dovuti a materiali, componenti ed impianti. Lo studio viene esteso nel tempo alle fasi di costruzione, gestione e manutenzione, dismissione: dalla culla alla tomba. LCA è considerato l’unico approccio scientifico in grado di fornire dati oggettivi sulla sostenibilità ed il carico ambientale generati da un edificio 31

LCA: decostruzione progettata * Minimizzazione rifiuti C&D (2008/98/CE) 32

LCA senza FER: impatto ambientale minimo N.B. l’apporto maintenance è considerato solo per Passive house Un edificio ad impatto (quasi) zero ha un effetto negativo sull’ambiente circa 3 volte inferiore ad un edificio ordinario simile per localizzazione, superficie e tipologia … 33

LCA + FER: impatto ambientale quasi zero * N.B. l’apporto maintenance è considerato solo per Passive house N.B. il maggior impatto ambientale di un edificio ordinario (fase use) è dato dal consumo di energia … ma se dotiamo entrambi gli edifici di un identico sistema di produzione di energia da fonti rinnovabili, vediamo come l’impatto sull’ambiente dell’edificio “ad impatto zero” si annulla, mentre quello dell’edificio ordinario rimane comunque elevato 34

Sostenibilità è Sicurezza: salvaguardia risorse consumo di energia quasi zero auto-sufficienza energetica da FER impatto ambientale (LCA) quasi zero decostruzione progettata e minimizzazione rifiuti C&D minimizzazione/azzeramento emissione gas climalteranti 35

Qualità della vita e salute La temperatura dell’aria è il parametro con la maggiore influenza sullo stato di salute degli individui (Piano Sanitario Nazionale) Qualità della vita e salute Batteri e funghi (muffa) all’interno degli edifici sono la causa di patologie del sistema respiratorio ed immunitario (World Healt Organization - WHO) 16° 19° 14° 18° 12° 17° Esistono relazioni dirette tra inquinamento dell’aria interna ed insorgenza di patologie legate a processi infettivi ed a tossicità diretta. Sick Building Syndrome 10° 17° In persone anziane l’incidenza di fenomeni di insufficienza respiratoria acuta connessi alla quantità di inquinanti presenti nell’aria interna è più elevata Aria 23° Aria 20° 15° 18° L’utilizzo di materiali da costruzione con etichettatura EPD ed a basso contenuto (emissione) di inquinanti, garantisce un ambiente interno più sano Gli edifici ad impatto zero creano un ambiente favorevole alla salute delle persone con temperatura costante, assenza di muffe e funghi da condensa, con ridotta presenza di allergeni ed inquinanti. 36

Povertà energetica: inverno Esiste una relazione tra morti invernali in eccesso, basse temperature interne e scarsa efficienza energetica. La “povertà energetica” viene definita come una spesa ≥ 10% degli introiti di una famiglia per il riscaldamento (od il raffrescamento), al fine di mantenere la temperatura dell’abitazione a livelli confortevoli (OMS 21° zona giorno, 18° zona notte per almeno nove ore al giorno); oppure risparmiare sul consumo mantenendo la casa poco riscaldata. La povertà energetica è generata da quattro fattori: 1. Efficienza energetica dell’abitazione 2. Stato ambiente circostante e meteoclimatico 3. Costo dell’energia 4. Situazione economica degli abitanti 37

Povertà energetica: estate Esiste una relazione tra morti estive in eccesso, temperature interne elevate e scarsa inerzia termica degli edifici. Secondo studi consolidati la temperatura interna estiva non dovrebbe superare i 25°C con umidità relativa attorno al 50%. Quando questo limite è superato di molto, l’organismo umano spende molte energie per adattarsi e ciò riduce le difese immunitarie. Le persone con difese immunitarie più deboli, soprattutto anziani, sono le più esposte a rischi anche gravi. 38

Povertà energetica estiva: l’isola di calore In città il problema aumenta: le abitazioni con scarsa inerzia termica sono ancora più calde, a causa dell’effetto città (surriscaldamento da raffrescamento, assenza di vegetazione ed evaporazione, asfalto), ed uscire per trovare fresco è impossibile. I rischi per le persone anziane e per i soggetti più deboli aumentano sensibilmente. 39

Sostenibilità è Sicurezza: tutela salute (e maggiore equità) temperatura ed umidità costanti assenza patologie da condensa ricambio aria costante ed efficiente ridotta presenza allergeni ed inquinanti migliore salute e qualità della vita indoor (ed outdoor) 40