Conferenza Nazionale sulla Politica Energetica in Italia Bologna, 18 – 19 aprile 2005 LIMPATTO ENERGETICO ED ECONOMICO DELLISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI.

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1 Conferenza Nazionale sulla Politica Energetica in Italia Bologna, 18 – 19 aprile 2005 LIMPATTO ENERGETICO ED ECONOMICO DELLISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI IN ITALIA R.M. Lazzarin, F. Busato, F. Castellotti – Università di Padova WWW.GEST.UNIPD.IT Dipartimento di Tecnica e Gestione dei sistemi industriali – DTG. Str.lla S.Nicola 3, 36100 Vicenza (VI) Autore di riferimento: Filippo Busato – busato@gest.unipd.itbusato@gest.unipd.it SOMMARIO Il passaggio logico isolamento termico risparmio energetico risparmio economico può essere oggi sviluppato in maniera più articolata rispetto al passato, in una prospettiva Life Cycle Oriented. Ne derivano delle considerazioni più profonde e complesse, che qualche volta smentiscono il buon senso. A titolo di esempio, lenergia necessaria a produrre uno spessore superiore a 20 cm di isolante in poliuretano espanso è superiore al risparmio di energia che, in certi climi, un tale isolamento può consentire. In questo lavoro si cerca, inoltre, di approfondire il significato del termine risparmio economico. Lo spessore di isolante che massimizza il risparmio economico nel ciclo di vita del materiale risulta quasi sempre superiore allo spessore che massimizza il rendimento dellinvestimento per lacquisto e installazione dellisolante stesso. INTRODUZIONE Quando a valle delle crisi energetiche del 73 e del 79 si cominciò a parlare si sostenibilità ambientale, si individuò nella riduzione del fabbisogno energetico per il riscaldamento e la climatizzazione un aspetto molto importante per lo sviluppo di una coscienza energetica. Lesperienza della delicata questione riguardo la sostituzione dei fluidi frigorigeni, per i quali la semplice valutazione della nocività nei confronti dellozono (ODP) si è rivelata insufficiente a definire il loro impatto ambientale globale, suggerisce di affrontare il tema dellisolamento termico in unottica globale più ampia di quella che è la semplice valutazione del risparmio energetico derivante solamente dalle minori dispersioni termiche dellinvolucro. IL METODO Durante larco di vita di un edificio (supposta 50 anni) viene utilizzata energia oltre che per la climatizzazione, anche per la produzione dei materiali da costruzione (in certi casi parzialmente recuperabile, Feed Stock Energy), nonché per la costruzione delledificio stesso. Le caratteristiche dei materiali, energetiche e di impatto ambientale sono espresse in tabelle rispetto allunità funzionale, che esprime la massa di materiale necessaria ad ottenere una resistenza termica R di 1 (m 2 K)/W. FU = R x x d x A dove è la conduttività termica in W/(m K), d è la densità in kg/m 3 e A è la superficie di materiale pari a 1 m 2. Attraverso un modello TRNSYS si è svolta unanalisi del consumo di energia di un edificio (villetta), in tre zone termiche italiane, con 6 tipi diversi di materiale isolante e spessore variabile da 1 a 32 cm. ANALISI LCA Lanalisi LCA (Life Cycle Assessment) adattata alle esigenze di un studio energetico considera il bilancio tra il risparmio di energia consentito dallisolamento e limpiego di energia (nonché leventuale recupero) per la produzione/distruzione del materiale, al variare dello spessore (e quindi volume) di isolante. Sono stati assunti: rendimento medio stagionale del generatore di calore: 75%; COP medio stagionale di uno split domestico: 2.5; rendimento di produzione di energia elettrica medio nazionale: 40%. Fabbisogno di energia primaria annuale. Città: Milano. Isolante: lana di roccia. Feed stock energy non recuperata a fine vita utile (sinistra) e recuperata (destra): non è apprezzabile la differenza, proprio perché lenergia recuperabile dal materiale in questione è trascurabile nel bilancio globale. Nel clima di Milano si verifica che tutti gli isolanti presentano un bilancio positivo (fino a 32 cm di spessore): lenergia necessaria alla loro produzione è sempre inferiore al risparmio che consentono. Passando ai climi più caldi, si trovano dei risultati interessanti. Lo spessore corrispondente al minimo della curva è quello che minimizza il consumo totale di energia. In quanto tempo viene recuperata lenergia di produzione del materiale? È stata sviluppata unanalisi del payback energetico, in analogia al concetto economico. Ne viene riportato un esempio. Fabbisogno di energia primaria annuale. Città: Crotone. Isolante: poliuretano espanso. Feed stock energy non recuperata a fine vita utile. Come è possibile apprezzare, la curva ha un minimo. Oltre lo spessore corrispondente al minimo (16 cm), il risparmio consentito dallisolamento è inferiore allenergia necessaria a produrlo. Payback energetico. Città: Crotone. Isolante: poliuretano. Feed stock energy non recuperata a fine vita utile. Con uno spessore di 16 cm lenergia viene recuperata in meno di 2 mesi. ANALISI LCC Un ampliamento della prospettiva di questo lavoro è costituito dallanalisi LCC (Life Cycle Cost), che è il naturale completamento della valutazione dello spessore di isolante ottimo in una prospettiva di lungo periodo. Questa analisi è la traduzione in termini economici delle valutazioni energetiche. Per fare ciò sono stati assunti: costo del gas naturale 0,60 /Sm 3 ; costo dellenergia elettrica 0,14 /kWh. Il costo degli isolanti, fornito da rivenditori di materiali per ledilizia, è riportato di seguito. È stato quindi calcolato il VAN (Valore Attuale Netto) relativo allisolamento termico, sommando al costo dellinstallazione e del materiale il costo delle fatture per il gas metano e lenergia elettrica (per il solo condizionatore split). VAN per isolamento in fibra di lino a Crotote (sinistra) e Milano (destra). Il costo è minimizzato per uno spessore inferiore a 4 cm. VAN per isolamento in lana di roccia a Crotone (sinistra) e Milano (destra). Il costo è minimizzato per uno spessore tra i 10 e i 15 cm. Il costo totale nei 50 anni può essere ridotto del 40% rispetto allassenza di isolamento. Anche per lanalisi LCC viene valutato il tempo di ritorno dellinvestimento nellisolante. Si riporta a titolo di esempio quello per la città di Milano VAN, payback e tasso di rendimento interno (IRR) per isolamento nella zona climatica di Milano. Anche in questo caso il passaggio dallo spessore 0 a quello minimo, massimizza il rendimento economico delloperazione. Lo spessore minimo massimizza il rendimento economico dellisolamento. Il costo dellisolante, infatti, cresce quasi linearmente con il volume, mentre il risparmio cresce molto meno che linearmente. CONCLUSIONI lisolamento è sempre conveniente per il risparmio energetico globale, se non quando il costo energetico di produzione del materiale termoisolante è molto elevato e il fabbisogno per la climatizzazione annuale è relativamente basso; i vantaggi energetici derivanti dallisolamento termico si traducono in vantaggi economici allaumentare dello spessore di isolante fino a raggiungere un punto di ottimo. Per minimizzare il costo globale della gestione energetica dellabitazione, conviene scegliere gli isolanti con un basso costo per unità funzionale FU; lintervento che ha il ritorno economico migliore in termini di payback e IRR è il passaggio dallassenza di isolante allo spessore minimo realizzabile in opera. In questo modo si massimizza il rapporto tra miglioramento ottenuto e sforzo profuso per ottenerlo. Il materiale più costoso risulta la fibra di lino, ed è anche il meno diffuso, mentre la lana di roccia ha un costo 20 volte inferiore.