Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna Tesi di Laurea in Ingegneria Meccanica (V.O.) Efficienza energetica e valutazione ambientale nel settore residenziale. Analisi del ciclo di vita di un edificio passivo Relatore: Prof. Zecchin Roberto Correlatore: Ing. Neri Paolo Laureando: Pavanello Romeo

Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna Obiettivi della ricerca Valutare l’efficienza energetica di un edificio passivo Valutare l’impatto ambientale di un edificio passivo Metodo: LCA (Analisi del Ciclo di Vita)

Definizione di Casa Passiva Fabbisogno invernale (casa passiva): 14 kWh/m2anno Fabbisogno invernale (legge 10/91): 70-150 kWh/m2anno

Definizione di LCA (Life Cycle Assessment) SETAC (Society of Enviromental Toxicology and Chemistry): “E’ un procedimento che permette di valutare gli impatti ambientali associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti. Norme ISO 14040:2006 e 14044:2006 Confini del sistema: estrazione delle risorse, produzione dei materiali, cantiere edile, costruzione, uso (manutenzione e consumi energetici) e dismissione di edificio e impianti. Unità Funzionale: edificio durante una vita utile assunta di 100 anni.

INVENTARIO Banca Dati Emissioni Schema logico dell’ LCA Obiettivi dello studio Unità Funzionale Confini del Sistema Materiali Processi Energie INVENTARIO Banca Dati Emissioni Normalizzazione Classificazione per categorie di impatto Valutazione ambientale e per categorie di danno Caratterizzazione

Metodi di valutazione EPS 2000 EDIP Impact 2002+ EcoIndicator 99 OLANDA EPS 2000 SVEZIA EDIP DANIMARCA Impact 2002+ SVIZZERA

L’edificio passivo Semilcos di Vicenza Prospetto Nord

L’edificio passivo Semilcos di Vicenza Prospetto Sud

Appartamento B2: scelta dei moduli

Appartamento B2 (100 mq) Muratura esterna sp. 57,5 cm Trasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,37 W/m2K) Serramenti: triplo strato sp. 12 mm Trasmittanza: 0,6 W/m2K (<2,4 W/m2K) Muratura su vano scale sp. 48 cm Trasmittanza: 0,209 W/m2K (<0,37 W/m2K)

MURATURA ESTERNA spessore 57,5 cm - trasmittanza 0,109 W/m2K Temp. esterna invernale: - 5°C Temp. interna invernale: + 20°C

MURATURA su VANO SCALE spessore 48 cm - trasmittanza 0,209 W/m2K Temp. interna invernale: + 20°C Temp. interna invernale: + 13°C

Appartamento B2 (100 mq) Solaio di copertura sp. 65 cm Trasmittanza: 0,103 W/m2K (<0,32 W/m2K) Solaio sopra i garage sp. 75 cm Trasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,38 W/m2K)

SOLAIO sopra i GARAGE spessore 75 cm - trasmittanza 0,109 W/m2K Temp. interna invernale: + 20°C Temp. esterna invernale: + 13°C

Fabbisogno energetico invernale Appartamento B2 (dati da Termotecnica): Energia primaria = 1383 kWh/a (con ventilazione forzata) Efficienza energetica = 13,83 kWh/m2a (superficie calpestabile 100 mq) 497900 MJ (100 anni) = 134567,6 kWh (COP=3,7)

LCA dell’appartamento B2 Raffrescamento Solaio sopra garage Riscaldamento Acqua calda sanitaria Solaio interpiano Garage Muratura esterna Muratura interna Respiratory inorganics Land Use Fossil Fuels

Respiratory inorganics LCA dell’edificio Solaio Interpiano (4) Raffrescamento Muratura esterna Fossil Fuels Acqua calda sanitaria Muratura su vano scala Riscaldamento Copertura Solaio sopra garage Garage Muratura interna Fondazioni Respiratory inorganics Land Use

Edificio Passivo–Metodo EcoIndicator99* In Human Health: categoria di impatto maggiore è Respiratory inorganics dovuto a Particulate; danno maggiore è in Garage e Raffrescamento estivo dovuto a CO2; In Ecosystem Quality: categoria di impatto maggiore è Land use dovuto a Occupation, construction site; danno maggiore è in Edificio; In Resources: categoria di impatto maggiore è Fossil Fuels dovuto a Oil crude e Gas natural; danno maggiore è in Raffrescamento estivo; * banca dati modificata

Edificio: confronto tra le fasi del ciclo di vita Fase d’uso (100 anni) Costruzione e Dismissione Energia: 12,06 E6 MJ 59,61% del totale Energia: 8,04 E6 MJ 40,39% del totale Riscald: 10% Raffrescam: 17% ACS : 4% Danno: 10,1 E4 Pt 69,28% del totale Danno: 4,46 E4 Pt 30,72% del totale

Rapporto di proporzionalità = 9 Fase del ciclo di vita: costruzione e dismissione Rapporto tra i punteggi di danno pari a 9,87 Appartamento B2 Edificio

Rapporto di proporzionalità = 9 Fase del ciclo di vita: fase d’uso (riscaldam., raffrescam.,acqua calda sanitaria) Rapporto tra i punteggi di danno pari a 6,84 Edificio Appartamento B2

Rapporto di proporzionalità = 9 Il ciclo di vita intero Rapporto tra i punteggi di danno pari a 8,56 Edificio Appartamento B2

Edificio a norma d.lgs.311 dal 01/01/08 Trasmittanza da d.lgs.311 dal 01/01/08: strutture opache verticali: 0,37 W/m2K strutture opache di copertura: 0,32 W/m2K pavimenti verso locali non riscaldati o verso l’esterno: 0,38 W/m2K Edificio modificato a norma di legge (uguale S/V e serramenti): muratura esterna: spessore da 20 a 1 cm (da 0,11 a 0,35 W/m2K) copertura: spessore da 30 a 9 cm (da 0,11 a 0,31 W/m2K) solaio sopra i garage: spessore da 25 a 9 cm (da 0,11 a 0,347 W/m2K) Dati da Termotecnica: energia primaria invernale (ventilaz. forzata): da 30379 MJ a 73083 MJ energia primaria invernale (ventilaz. naturale): da 30379 MJ a 173623 MJ aumento trasmittanza di 3 volte  aumento energia primaria di 5,7 volte di cui: aumento perdite per trasmissione di 2,4 volte aumento perdite di ventilazione di 3,3 volte

Confronto tra l’edifico passivo e l’edificio modificato Costruzione e Dismissione Edificio a norma 2008 Edificio passivo riduzione di energia: 6,3 % riduzione del danno: 3,33 %

Confronto tra l’edifico passivo e l’edificio modificato Fase d’uso: riscaldamento e raffrescamento Edificio a norma 2008 Edificio passivo aumento di energia 158 % aumento del danno: 153 %

Fine vita - Processo di Incenerimento Processo di riciclo: raccolta, trasporto, separazione e incenerimento Coprodotto processo di riciclo: produzione di energia termica&elettrica Allocazione energetica: energia consumata dal processo di riciclo rispetto all’energia totale (MJ/kg) con prodotto evitato con coprodotto allocazione: 59,25% del processo (senza prodotto evitato) senza prodotto evitato

Fine vita – Processo di riciclo: acciaio Processo di riciclo: raccolta, pressatura e trasporto materiale Coprodotto processo di riciclo: produzione di acciaio secondario Allocazione energetica: energia consumata dal processo di riciclo rispetto all’energia totale (MJ/kg) con prodotto evitato con coprodotto allocazione: 4,53% del processo (senza prodotto evitato) senza prodotto evitato

Impatto ambientale da illuminazione Ipotesi: 50% di energia per illuminazione dipende dalle caratteristiche architettoniche dell’edificio Edificio passivo: energia non rinnovabile è 35% del totale 1,5 volte superiore al riscald.+raffrescam.

Impatto ambientale da illuminazione Ipotesi: 50% di energia per illuminazione dipende dalle caratteristiche architettoniche dell’edificio Edificio a norma 2008: energia non rinnovabile è 26% del totale 0,5 volte superiore al riscald.+raffrescam.

Analisi dei costi interni ed esterni COSTRUZIONE 528000 € USO 6722 €/anno (riscald+raffrescam)(0,19 €/kWh) RISPARMIO 10870 €/anno (risp. Edificio a norma 311 dal 2008) RECUPERO investimento avviene in 42 anni (aumento medio annuo costo en.elettr. 10%) DISMISSIONE 25691 € (5% energia totale C&D)

Analisi dei costi interni ed esterni COSTI ESTERNI Metodo EPS Disponibiltà a pagare per evitare peggioramenti all’ambiente e alla salute umana, su base mondiale SALUTE UMANA 443441 € RISORSE 811998 € BIODIVERSITA’ 6678 € CAPACITA’ PRODUZIONE ECOSISTEMA 107415 € Totale 1,37 milioni €

Conclusioni Gli edifici passivi garantiscono un consumo di energia e un impatto ambientale inferiore nell’intero ciclo di vita, rispetto alle costruzioni tradizionali. Le fasi di costruzione e dismissione risultano più energivore ed impattanti di quella d’uso, contrariamente a quanto accade negli edifici tradizionali. Le trasmittanze (d.lgs.311) al 2010 restano superiori: 3 volte. Le catogorie d’impatto maggiori sono Fossil Fuels (lavorazioni) e Respiratory Inorganics (emissioni). Da un punto di vista di costi-benefici, la casa passiva consente un risparmio di lungo periodo. Energia elettrica per illuminazione rappresenta un consumo notevole al pari dei consumi di riscaldamento/raffrescamento: nelle case passive c’è la ricerca della massimizzazione degli apporti solari (luce).