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Edifici ecoefficienti
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Edifici ecoefficienti

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  • 1. Lo studio è stato promosso nel contesto del progetto: sostenuto da: Partner di Domotica FVG sono: In collaborazione con: Copyright © 2009 by Consorzio per l’AREA di ricerca scientifica e tecnologica di Trieste AREA Science Park Padriciano, 99 - 34149 Trieste prima edizione: Luglio 2009 I marchi citati nella presente pubblicazione sono di proprietà dei rispettivi titolari progetto grafico: Mariangela Paludo redazione: Luca Borraccino, Annalisa Boni coordinamento editoriale: Giada Cadei immagini: Elisa Nuzzo stampato presso la Tipografia Filacorda Udine
  • 2. Elisa Nuzzo autori Elisa Tomasinsig CETA - Centro di Ecologia Teorica ed Applicata Edifici l’argomento ecoefficienti Nuovi materiali e soluzioni tecnologiche innovative a cura di 28 numero
  • 3. AREA Science Park per la competitività del territorio AREA Science Park è il primo parco scientifico e tecnologico multisettoriale d’Italia e uno tra i maggiori in Europa. È gestito dal Consorzio per l’AREA di Ricerca di Trieste, Ente Nazionale di Ricerca di primo livello, che opera sul territorio regionale e nazionale per favorire la competitività delle imprese e del territorio, fornendo supporto qualificato per il trasferimento tecnologico e oc- cupandosi di formazione imprenditoriale e internazionalizzazione. Nei suoi due campus di Padriciano e Basovizza (Trieste) si svolge l’attività di insediamento e sviluppo di centri, società e istituti impegnati in attività di ricer- ca, trasferimento tecnologico, formazione e servizi qualificati. Il Parco ospita at- tualmente oltre 80 centri, società e istituti, con oltre 2.400 addetti impiegati. L’obiettivo principale di AREA Science Park è favorire lo sviluppo del territorio attraverso la leva dell’innovazione e del trasferimento tecnologico, grazie alla creazione di un legame stabile tra il mondo della ricerca e il sistema imprendi- toriale. AREA offre alle imprese del territorio numerosi servizi a sostegno dello svilup- po tecnologico e della loro competitività. Dall’attività a fianco delle imprese sono stati evidenziati alcuni temi di particolare interesse per gruppi di imprese o settori produttivi. In questa collana sono pubblicati i risultati degli approfon- dimenti e degli studi. AREA Science Park Padriciano, 99 - 34149 Trieste tel. 040.375.5275 - fax 040.375.5176 serviziott@area.trieste.it www.area.trieste.it V V
  • 4. Indice Presentazione pag. X Premessa generale pag. XII Capitolo 1 Verso l’efficienza energetica del costruito pag. 1 1.1 Lo stato dell’arte della politica energetica pag. 1 1.1.1 Inefficienza nell’efficienza energetica pag. 2 1.1.2 L’involucro edilizio pag. 3 1.1.3 Gli impianti tecnologici pag. 5 1.2 Verso la sostenibilità ambientale pag. 6 1.2.1 Riuso, valorizzazione e riduzione dei rifiuti pag. 8 1.2.2 La risorsa acqua pag. 9 1.2.3 Le fonti rinnovabili di energia pag. 9 1.3 Verso l’ecoefficienza pag. 11 1.3.1 Il ruolo delle Istituzioni pag. 12 1.3.2 Il ruolo delle Pubbliche Amministrazioni pag. 14 1.3.3 Il ruolo delle imprese pag. 15 1.3.4 Il ruolo della ricerca pag. 17 1.3.5 Il ruolo dei cittadini pag. 17 1.3.6 Il ruolo dei professionisti pag. 18 1.4 Verso l’ecoinnovazione pag. 19 Capitolo 2 Nuovi materiali per il risparmio energetico pag. 21 2.1 Valorizzazione sostenibile delle risorse locali pag. 21 2.1.1 Il certificato ICEA pag. 22 2.1.2 Il marchio Ecolabel pag. 23 2.1.3 Il certificato WTA pag. 24 2.1.4 Il certificato EMAS pag. 24 VI
  • 5. 2.2 Materiali costruttivi pag. 25 2.2.1 Materiali costruttivi convenzionali pag. 25 2.2.2 Materiali costruttivi ecoefficienti pag. 31 2.2.3 Materiali costruttivi innovativi pag. 35 2.3 Isolanti pag. 36 2.3.1 Isolanti convenzionali pag. 36 2.3.2 Isolanti ecoefficienti pag. 42 2.3.3 Isolanti innovativi pag. 51 2.4 Finiture pag. 54 2.4.1 Finiture convenzionali pag. 54 2.4.2 Finiture ecoefficienti pag. 57 2.4.3 Finiture innovative pag. 58 2.5 L’innovazione nelle chiusure trasparenti pag. 59 2.6 Ecomateriali provenienti da prodotti di scarto pag. 65 Capitolo 3 Impianti efficienti a basso impatto ambientale pag. 67 3.1 Il sistema edificio-impianto pag. 67 3.2 Impianti di climatizzazione invernale ed estiva pag. 68 3.2.1 Generatori termici pag. 69 3.2.2 Generatori di freddo innovativi pag. 79 3.2.3 Sistemi reversibili e sistemi combinati pag. 82 3.2.4 Sistemi di distribuzione pag. 83 3.3 Impianti di trattamento dell’aria pag. 86 3.3.1 Sistemi di ventilazione meccanica controllata pag. 86 3.4 Impianti elettrici pag. 88 3.4.1 Contenimento dei consumi: apparecchiature elettriche efficienti pag. 89 3.4.2 Tecnologie di produzione elettrica pag. 93 3.4.3 Sistemi di produzione combinata di energia pag. 95 3.5 Integrazione architettonica degli impianti nell’edificio pag. 100 3.5.1 Panoramica sui sistemi solari a elevata integrazione pag. 100 3.6 Sistemi di gestione e automatizzazione pag. 105 3.6.1 Gestione automatizzata degli edifici pag. 106 3.6.2 Strumenti di gestione e controllo pag. 109 VII
  • 6. Capitolo 4 Metodologie e tecniche costruttive innovative pag. 113 4.1 La terza pelle pag. 113 4.2 Tecniche costruttive tradizionali pag. 115 4.2.1 Costruzioni in pietra pag. 115 4.2.2 Costruzioni in legno pag. 117 4.2.3 Costruzioni in laterizio pag. 117 4.2.4 Costruzioni in terra cruda pag. 118 4.2.5 Costruzioni in paglia pag. 121 4.3 Tecniche costruttive dell’era moderna pag. 121 4.3.1 Costruzioni in cemento pag. 121 4.3.2 Costruzioni in acciaio-vetro pag. 122 4.4 Progettare in sintonia con l’ambiente pag. 123 4.4.1 Sistemi solari passivi pag. 126 4.4.2 Sistemi a guadagno diretto pag. 126 4.4.3 Sistemi a guadagno indiretto pag. 128 4.5 L’edificio riciclabile pag. 131 4.5.1 Sistemi costruttivi a secco pag. 134 4.5.2 Prefabbricazione pag. 134 4.5.3 Autocostruzione pag. 135 4.6 Edifici ecoefficienti pag. 136 4.6.1 Edifici passivi pag. 138 4.6.2 Edifici attivi pag. 139 4.7 La certificazione energetica pag. 140 4.8 La certificazione energetico-ambientale pag. 141 4.8.1 Protocollo Itaca pag. 143 4.8.2 SB100 pag. 143 4.8.3 VEA pag. 144 Capitolo 5 Strumenti di diagnosi energetica pag. 145 5.1 Simulazione energetica pag. 145 5.2 Geometrie solari pag. 146 5.2.1 Diagramma solare pag. 147 5.2.2 Maschera di ombreggiamento pag. 149 5.3 Analisi termografica pag. 150 5.4 Termoflussimetro pag. 153 5.5 Blower door test pag. 156 VIII
  • 7. Capitolo 6 Normativa di riferimento ed ecoincentivi pag. 159 6.1 Evoluzione della politica energetica pag. 159 6.2 Efficienza energetica e fonti rinnovabili negli edifici pag. 160 6.3 Misure di sostegno all’ecoefficienza pag. 162 6.3.1 Miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro pag. 163 6.3.2 Adozione di impianti alimentati con fonti rinnovabili pag. 166 6.3.3 Strumenti di sostegno agli investimenti: il project financing pag. 175 Glossario pag. 177 IX
  • 8. Presentazione Il Progetto Domotica FVG nasce con l’obiettivo di fare del Friuli Venezia Giulia il riferimento internazionale per la ricerca, lo sviluppo, la produzione e la diffu- sione dei sistemi domotici. Un traguardo che a molti sembrava ambizioso all’inizio ma che ha assunto con- cretezza nel corso dei mesi, grazie a risultati importanti: da marzo 2007 a oggi il team del progetto ha attivato 823 contatti personalizzati con aziende del territo- rio, che hanno permesso di stilare ben 391 schede descrittive di prodotti, proces- si e metodologie innovativi nell’ambito della domotica. Da questo insieme di dati e informazioni sono già emersi i primi 10 progetti multidisciplinari complessi e sono state individuate 18 idee per progetti di tra- sferimento tecnologico. La prima fase del progetto si è conclusa con risultati superiori alle nostre aspettative. Il progetto Domotica FVG, avviato grazie alla collaborazione di Friuli Innovazione, Agemont, Polo Tecnologico di Pordenone, Rino Snaidero spa e Rino Snaidero Scientific Foundation, è entrato ora nel vivo della seconda fase. E rilancia in due direzioni ben precise: sostenere le aziende migliori, le più inno- vative e motivate, nelle loro nuove idee di prodotti domotici; favorire, attraverso la leva della domanda pubblica e privata, la diffusione di sistemi integrati domo- tici e di risparmio energetico che mettano a frutto le tecnologie delle aziende del Friuli Venezia Giulia, con particolare riguardo alla ricerca nel campo del control- lo e della gestione delle fonti energetiche, filone rilevante negli ambiti di ricerca della domotica. In questo contesto nasce il progetto della presente pubblicazione, che vuole for- nire una panoramica dei nuovi materiali attualmente in commercio e delle tec- nologie innovative volte all’ecoefficienza del costruito ed è dedicata agli addetti ai lavori, ma non solo. Questo manuale è destinato infatti ai tecnici del settore, che vi troveranno utili e pratici strumenti per il loro lavoro, alle imprese, che potranno individuare importanti opportunità di risparmio energetico, ma anche ai non addetti e alle Pubbliche Amministrazioni, che otterranno interessanti spunti di riflessione sull’uso razionale dell’energia e sulla sostenibilità ambientale. X
  • 9. Così come avviene nei Paesi più avanzati, possono essere proprio le Pubbliche Amministrazioni a dare il buon esempio nell’adozione di tecnologie che miglio- rino la qualità della vita e dell’ambiente, integrandole nella progettazione dei nuovi edifici pubblici e, quando possibile, importandole in quelli esistenti. I quattro poli tecnologici del Friuli Venezia Giulia seguiranno questa strada, im- plementando nei propri laboratori di prossima costruzione sistemi impiantistici e domotici all’avanguardia e a minor impatto ambientale. Domotica FVG è anche questo per noi: promozione del risparmio energetico e della sostenibilità ambientale, nella consapevolezza che la tecnologia è davvero utile quando riesce ad apportare miglioramenti concreti nella qualità della vita delle persone. Buona lettura a tutti. Ing. Giancarlo Michellone Presidente AREA Science Park XI
  • 10. Premessa generale L’energia è uno dei fattori fondamentali per assicurare la competitività econo- mica e il benessere della popolazione. Il petrolio, negli ultimi settant’anni, ha avuto, e continua ad avere, un’indiscussa importanza e una valenza strategica nello scenario politico ed economico mondiale, ma è una fonte esauribile e una materia prima che, pur di fronte a oscillazioni dovute a dinamiche di mercato, risulta sempre più cara. Inoltre, per inefficienza, sprechiamo almeno il 30% dell’energia primaria, quando invece l’insieme degli strumenti di cui disponia- mo a tutti i livelli (politici, sociali, economici ecc.) potrebbe, e dovrebbe, pro- muovere l’uso razionale delle risorse. I costi diretti che derivano dalla nostra incapacità di usare l’energia in modo efficiente sono ormai insostenibili, mentre le potenzialità di risparmio energetico sono sempre più evidenti e perseguibili grazie all’innovazione tecnologica e alla presenza di professionisti preparati e sensibili ai temi dell’ecoefficienza. La vera sfida che abbiamo di fronte - la sfida della sostenibilità - è quella di conciliare i principi della tutela ambientale con quelli dell’innovazione, della competitività, dell’efficienza economica e dell’equità sociale: aspetti applicabili in tutti gli ambiti delle attività umane (dall’agricoltura all’edilizia, dai trasporti alle attività commerciali, dall’industria al turismo ecc.). Il risparmio energetico, l’ecoefficienza e la sostenibilità ambientale sono ambiti multisettoriali e muldi- sciplinari che possono essere raggiunti solo attraverso la stretta collaborazione da parte di tutti i soggetti interessati: Pubbliche Amministrazioni, Imprese, Enti di Ricerca, professionisti, cittadini ecc. La ricerca e il trasferimento tecnologico forniscono soluzioni ecoefficienti e so- stenibili anche dal punto di vista economico. Nell’ambito delle costruzioni, settore che presenta importanti potenzialità di miglioramento energetico, l’inte- resse e l’attenzione alle problematiche ambientali sta conferendo un nuovo va- lore all’involucro edilizio che non può più essere considerato solo come elemen- to di separazione tra l’interno e l’esterno, ma va reinterpretato quale interfaccia dinamica e interattiva con i fattori climatici e ambientali esterni. La sua effi- cienza è tanto maggiore quanto maggiore è la capacità di reagire in maniera flessibile alle variazioni delle condizioni esterne al fine di raggiungere elevate XII
  • 11. prestazioni energetiche e ridurre l’impatto che, inevitabilmente, il costruito ha sull’ambiente. Inoltre, le soluzioni impiantistiche oggi disponibili sul mercato sono sempre più attente alla creazione di condizioni microclimatiche ottimali all’interno degli edifici e sempre più rivolte all’impiego di fonti rinnovabili di energia. Il Centro di Ecologia Teorica ed Applicata (C.E.T.A.) opera, da più di vent’an- ni, nell’ambito dell’innovazione tecnologica, dell’efficienza energetica e dell’uti- lizzo delle fonti energetiche rinnovabili. Il Centro, ente senza fini di lucro inse- diato anche in AREA Science Park nel campus di Padriciano (Trieste), svolge attività di ricerca, sperimentazione applicata e progettazione di sistemi tecnolo- gici innovativi in differenti comparti ambientali: piani energetici provinciali e comunali, risparmio energetico ed ecoefficienza del costruito, promozione e diffusione delle tecnologie che impiegano fonti rinnovabili di energia (solare, biomassa, biogas, biocarburanti ecc.), gestione sostenibile dell’ambiente e delle risorse naturali, gestione integrata delle risorse idriche e degli ambienti a esse associati e divulgazione scientifica. In tale contesto è stato elaborato il progetto del presente volume, fortemente sostenuto da AREA Science Park, che riconferma così il suo importante ruolo di propulsore dell’innovazione e del trasferimento tecnologico e che, anche per questo, desideriamo vivamente ringraziare. Prof. Francesco Marangon Presidente C.E.T.A. Centro di Ecologia Teorica ed Applicata XIII
  • 12. Unità di misura più utilizzate grandezza unità di misura misura anno a tempo caloria cal calore centimetro cm lunghezza chilogrammo kg massa chilowatt kW potenza chilowattora kWh energia grado ° angolo grado Celsius °C temperatura joule J calore Kelvin Κ temperatura lumen lm energia megawatt MW potenza metro m lunghezza metro cubo m3 volume metro quadrato m2 superficie micrometro μm lunghezza millimetro mm lunghezza ora h tempo pascal Pa pressione secondo s tempo tonnellata t massa watt W potenza Equivalenze tra unità di misura di energia e di calore kJ kcal kWh kJ 1 0,2388 0,000278 kcal 4,1868 1 0,001163 kWh 3.600 860 1
  • 13. Capitolo 1 Verso l’efficienza energetica del costruito 1.1 Lo stato dell’arte della politica energetica L’energia è uno dei fattori fondamentali per assicurare la competitività econo- mica e il benessere della popolazione. Il petrolio, negli ultimi 70 anni, ha avuto, e continua ad avere un’importanza indubbia e una valenza strategica nello sce- nario politico ed economico mondiale, ma è una fonte esauribile e una materia prima sempre più cara1. Vista la crescita esponenziale dei consumi energetici mondiali, è comprensibile il timore dei governi e dell’opinione pubblica che la produzione di petrolio e quella di gas naturale possano non essere più in grado di fronteggiare la domanda tra qualche anno. Previsioni in tal senso erano già condivise diversi decenni fa da alcuni esperti, primo fra tutti il geofisico Hubbert, che nel lontano 1956 ipotizzò per l’anno 2000 il punto di produzione massima (picco di Hubbert) del petrolio, oltre il quale la produzione sarebbe soltanto diminuita. Figura 1 - Picco di Hubbert per il petrolio (stima del 1956) 1 Il prezzo del petrolio ha raggiunto nel 2008, pur tra varie oscillazioni, i 75 dollari al barile. 1
  • 14. Le incertezze e le preoccupazioni a livello mondiale sul futuro del pianeta ri- guardano non solo la quantificazione della domanda energetica, ma anche la sua sostenibilità ambientale: • forte dipendenza dalle importazioni; • criticità dell’approvvigionamento di combustibili fossili; • aumento dei prezzi dell’energia; • esaurimento delle risorse naturali; • inquinamento ambientale; • cambiamenti climatici. 1.1.1 Inefficienza nell’efficienza energetica Negli ultimi anni l’Unione Europea si sta muovendo verso una politica energe- tica efficiente e integrata ma la strada da percorrere sembra ancora lunga. L’Europa infatti continua a sprecare, per inefficienza, almeno il 30% della sua energia, quando invece l’insieme degli strumenti di cui dispone a tutti i livelli politici e sociali potrebbe, e dovrebbe, essere di esempio nel ridurre gli sprechi. Il settore più energivoro risulta quello edile (residenziale e terziario), responsa- bile per circa il 40% dei consumi di energia primaria, mentre l’industria e i trasporti ne consumano circa il 30%. Figura 2 - Domanda di energia nei Paesi dell’Unione Europea I costi diretti che derivano dalla nostra incapacità di usare l’energia in modo efficiente sono ormai insostenibili, mentre le potenzialità di risparmio energeti- co sono sempre più evidenti e perseguibili grazie all’innovazione tecnologica, a 2
  • 15. esempi virtuosi in molti Paesi europei e alla presenza di professionisti preparati e sensibili ai temi dell’ecoefficienza del costruito. Sicuramente il susseguirsi e la sovrapposizione in pochi anni di leggi, decreti, li- nee guida e disposizioni in materia di efficienza energetica degli edifici hanno generato spesso confusione e smarrimento tra gli operatori del settore tanto che ancora oggi in Italia la Direttiva Europea 2002/91/CE2 relativa al rendimento energetico nell’edilizia non è stata del tutto recepita dalle leggi nazionali. Eppure, sebbene ancora con notevoli rallentamenti, il risparmio energetico sta diventando un valore aggiunto nel mercato immobiliare e l’incremento della qualità energe- tica degli edifici è ormai un obiettivo primario nel settore delle costruzioni. 1.1.2 L’involucro edilizio La climatizzazione e l’illuminazione degli edifici assorbono la maggior parte del consumo di energia primaria (superiore al 40%, di cui il 70% per il riscalda- mento) e producono il 35% delle emissioni complessive di gas serra. Responsabili sono, in primo luogo, l’elevata dispersione degli elementi dell’involucro edilizio (pareti, coperture, solai e finestre) e la presenza di ponti termici; in secondo luogo, la presenza di impianti di produzione di calore e climatizzazione poco efficienti. Figura 3 - Dispersioni a livello di involucro edilizio 2 Direttiva 2002/91/CE (EPBD - energy performance building directive) del Parlamento Europeo e del Consiglio CE sul “Rendimento energetico nell’edilizia”, pubblicata sulla G.U.U.E. del 4 gennaio 2003. 3
  • 16. L’Italia è tra gli ultimi posti in Europa per gli interventi di isolamento termico, eppure una minore dispersione di calore si traduce in un minor consumo di energia, in una diminuzione dei costi di gestione dell’edificio e nella riduzione delle emissioni di gas climalteranti in atmosfera. Analisi statistiche3 condotte su un campione rappresentativo di italiani dimostra che lo scarso impegno per l’isolamento termico è dovuto alla disinformazione (70,5%), al costo dell’inter- vento (60%), alla difficoltà di reperire tecnici qualificati (30,4%) e di ottenere le detrazioni fiscali (29,9%). La normativa vigente in materia di efficienza energetica sta lentamente modifi- cando anche in Italia l’approccio metodologico delle tecniche costruttive, indi- rizzate sempre più verso il risparmio energetico e la certificazione energetica degli edifici. Ancora pochi sanno, per esempio, che dal 2009 chi acquista un immobile nuovo o un singolo alloggio ha diritto ad avere un attestato di certi- ficazione energetica ovvero, in via transitoria, di qualificazione energetica. E ancora in molti non sanno che la nuova Legge Finanziaria ha prorogato al 2010 l’accesso alle detrazioni fiscali del 55% per chi isola termicamente la propria abitazione o per chi sostituisce i serramenti. È fondamentale contribuire a una nuova cultura di riduzione degli sprechi, in- dispensabile per diminuire le emissioni di gas serra e contrastare i cambiamenti climatici in atto. La trasformazione dell’approccio al progetto integrato (forma, struttura e impianti) e al processo edilizio (tecnologie, materiali e tecniche co- struttive) mira alla definizione di soluzioni tecniche e organizzative attente non solo agli aspetti economici, ma soprattutto agli impatti ambientali legati alle attività edilizie connesse. Le soluzioni che si intendono dare a livello di involu- cro edilizio riguardano diversi aspetti interconnessi e dipendenti l’uno dall’altro sia nel settore pubblico che privato: • risparmio di energia; • riduzione dell’uso delle risorse naturali; • salvaguardia del territorio; • certificazione energetica degli edifici. Fino a oggi purtroppo la domanda del mercato immobiliare è stata tale da non spingere i costruttori a innovare e investire nell’efficienza, facendoli vivere di rendita con tecniche e materiali obsoleti dal punto di vista energetico. Eppure l’innovazione tecnologica, la ricerca e il trasferimento tecnologico possono for- nire soluzioni ecoefficienti sostenibili anche a livello economico. L’interesse e l’attenzione alle problematiche ambientali stanno conferendo un nuovo valore all’involucro edilizio che non può più essere considerato solo come elemento di 3 Indagine effettuata da Astra Ricerche: www.astraricerche.it 4
  • 17. separazione tra l’interno e l’esterno, ma va reinterpretato quale interfaccia dina- mica e interattiva con i fattori climatici e ambientali esterni. La sua efficienza è tanto maggiore quanto maggiore è la capacità di reagire in maniera flessibile alle variazioni delle condizioni esterne al fine di raggiungere elevate prestazioni energetiche e ambientali: • riduzione delle dispersioni termiche nel periodo invernale; • limitazione dei fenomeni di surriscaldamento nel periodo estivo; • impiego di sistemi solari passivi; • miglioramento del comfort abitativo; • valorizzazione della qualità ambientale; • minore impiego di fonti energetiche non rinnovabili. L’involucro altro non è che una “pelle” dell’edificio, lo protegge dagli agenti atmosferici ma allo stesso tempo ne sfrutta in modo funzionale le potenzialità affinché le condizioni ambientali esterne diventino una risorsa per migliorare il benessere interno dei luoghi di vita e di lavoro. 1.1.3 Gli impianti tecnologici Le soluzioni impiantistiche oggi disponibili sul mercato sono sempre più atten- te alla creazione di condizioni microclimatiche ottimali all’interno degli edifici, grazie ai nuovi obblighi legislativi e agli incentivi fiscali contenuti nelle leggi finanziarie: • alto rendimento energetico; • bassa temperatura; • contenimento dei consumi; • impiego di fonti rinnovabili di energia; • facilità di installazione e manutenzione; • integrazione architettonica. La politica energetica a livello nazionale, ma anche locale, promuove interventi mirati a incrementare l’efficienza energetica dei processi produttivi e degli im- pianti tecnologici (impianti di cogenerazione a elevato rendimento, impianti di trigenerazione e di rigenerazione, sistemi a bassa entalpia ecc.), ma la frontiera più interessante riguarda gli interventi di produzione di energia da fonti rinno- vabili e vettori energetici: • impianti solari termici e fotovoltaici; 5
  • 18. • impianti alimentati a biomassa; • impianti per lo sfruttamento del biogas; • impianti eolici; • sistemi geotermici a bassa entalpia; • sistemi innovativi di produzione di idrogeno da fonte rinnovabile; • sistemi di celle a combustibile per la generazione stazionaria. Figura 4 - Percentuale di produzione di energia rinnovabile in Italia nel 2004 (Fonte: ENEA) 1.2 Verso la sostenibilità ambientale Intervenire sul sistema edificio-impianto garantisce, abbiamo visto, la riduzione dell’impiego di energie e di risorse. Nel corso del 2009 sarà definita la nuova versione della Direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico nell’edilizia e imminente è l’applicazione della Direttiva 2005/32/CE4 sulla progettazione 4 Direttiva 2005/32/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 6 luglio 2005 relativa all’isti- tuzione di un quadro per l’elaborazione di specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti che consumano energia e recante modifica della Direttiva 92/42/CEE. 6
  • 19. ecocompatibile dei prodotti edili che consumano energia. I principi generali, le tecniche e le modalità costruttive sostenibili devono essere alla base degli stru- menti di governo del territorio, sia per gli interventi di nuova edificazione che per quelli di recupero, sia nell’impiego di tecnologie innovative che nell’uso di materiali ecocompatibili. Negli interventi di edilizia è previsto sempre più l’uso di materiali da costruzione, componenti per l’edilizia, impianti, elementi di fi- nitura, arredi fissi e tecnologie costruttive che: • siano riciclabili, riciclati, di recupero, di provenienza locale; • contengano materie prime rinnovabili e durevoli nel tempo; • siano caratterizzati da ridotti valori di energia; • riducano le emissioni di gas serra inglobati; • rispettino il benessere e la salute degli abitanti. Gli ambiti su cui agire non devono limitarsi al settore edile, seppure responsa- bile di gran parte delle emissioni di gas a effetto serra, ma devono estendersi a tutte le attività umane: la questione ambientale coinvolge infatti l’intero sistema sociale, politico ed economico e spesso ci si dimentica che la sostenibilità non è solo ambientale, ma anche economica e sociale. Figura 5 - La sostenibilità nelle sue diverse affezioni 7
  • 20. Non si può infatti parlare di sviluppo sostenibile fino a quando i principi e gli obiettivi non prendono fondamento anche dallo sviluppo economico e dalla soddisfazione dei bisogni sociali diffusi, migliorando la qualità di vita alle generazioni future e riducendo gli impatti che inevitabilmente il costruito ha nell’ambiente. La vera sfida che abbiamo di fronte, la sfida della sostenibilità, è quella di conciliare i principi della tutela ambientale con quelli dell’innovazio- ne, della competitività, dell’efficienza economica e dell’equità sociale. L’identificazione del giusto equilibrio tra le varie macroaree è difficile da realiz- zare soprattutto perché determinata da diversi stakeholders e da differenti inte- ressi sociali, economici e politici, che possono integrarsi e valorizzarsi a vicenda ma che spesso entrano in conflitto rallentando il raggiungimento degli obiettivi previsti. Promuovere una cultura volta al rinnovamento ma capace di tutelare l’ambiente, è l’unica strategia possibile per competere nell’economia di mercato, influenzando gli atteggiamenti e le abitudini individuali, pubbliche e d’impresa. Inoltre tutte le risorse vanno salvaguardate, compresi i materiali e soprattutto l’acqua che, al pari dell’energia, non può più essere sprecata. 1.2.1 Riuso, valorizzazione e riduzione dei rifiuti La sostenibilità ambientale è perseguibile anche attraverso una decisa riduzione del consumo delle risorse naturali che utilizziamo per la produzione di prodotti e di servizi. Un uso efficiente delle risorse è possibile attraverso la razionalizza- zione degli sprechi, la valorizzazione e la riduzione della quantità di rifiuti prodotti, il riuso e l’impiego di materiali riciclati, la diminuzione del consumo di materie prime e di risorse non rinnovabili. Per il raggiungimento di tali obiettivi è necessario modificare non solo i comportamenti quotidiani, ma so- prattutto i sistemi di produzione, distribuzione e utilizzo di prodotti e servizi: • innovazione nel processo produttivo e nella concezione dei prodotti e dei servizi; • approvvigionamento e utilizzo efficiente delle materie prime; • sostituzione delle materie prime non rinnovabili con materiali derivanti da ri- fiuti; • innovazione e incremento della raccolta differenziata dei rifiuti; • utilizzo di acque reflue per i cicli produttivi; • acquisto di beni e servizi derivanti da materiale riciclato o riutilizzato; • impiego di compost o biogas derivante dal trattamento dei rifiuti organici da raccolta differenziata. 8
  • 21. 1.2.2 La risorsa acqua La risorsa idrica è un bene prezioso che va tutelato poiché sempre più sottopo- sto a stress di tipo ambientale, antropico e climatico che contribuisce a modifi- carne le caratteristiche qualitative e quantitative. Promuovere comportamenti ecoefficienti e sostenibili rappresenta oggi un’esigenza che può essere perseguita solo attraverso sostanziali modifiche delle modalità di utilizzo e conservazione della risorsa: • razionalizzazione e corretta utilizzazione della risorsa acqua; • diversificazione degli usi idrici in funzione della disponibilità e della qualità dell’acqua; • recupero delle acque meteoriche a fini non potabili; • riutilizzo delle acque grigie; • innovazione nei sistemi di accumulo e di distribuzione per limitare le perdite della risorsa; • impiego di sistemi di riduzione dell’uso di acqua potabile; • sistemi innovativi di controllo, ricerca, rilevazione delle caratteristiche qualitati- ve e quantitative; • miglioramento della capacità drenante e della permeabilità delle superfici; • ripristino e valorizzazione delle sorgenti. 1.2.3 Le fonti rinnovabili di energia I consumi energetici sono la principale fonte delle emissioni in atmosfera e dei cambiamenti climatici che preoccupano tutti i Paesi del mondo. Una soluzione economicamente sostenibile e ambientalmente consapevole è rappresentata dall’impiego delle fonti “rinnovabili”: dall’intensità dei raggi solari alla forza del vento, dalle potenzialità del geotermico all’energia verde più conosciuta e già ampiamente sfruttata, quella idroelettrica, senza dimenticare le biomasse e i biocombustibili. In sintesi, possiamo ricavare energia da: • sole (solare termico e fotovoltaico); • terra (geotermia, biomasse e biocombustibili); • vento (eolico); • acqua (idroelettrico). 9
  • 22. Figura 6 - Fonti rinnovabili di energia Rendere efficiente e ambientalmente sostenibile la produzione di energia è per- seguibile attraverso l’impiego di fonti rinnovabili nei processi produttivi e in tutti gli usi finali e permette di raggiungere vari obiettivi: • limitare l’impiego delle risorse non rinnovabili; • ridurre le emissioni di gas climalteranti in atmosfera; • diminuire in maniera significativa i fabbisogni e il consumo di energia sia ter- mica sia elettrica; • realizzare tecnologie innovative nei processi produttivi e nell’abitare; • mettere a punto sistemi di cogenerazione e/o trigenerazione alimentati da fonti rinnovabili; • sfruttare le risorse locali e promuovere il turismo sostenibile; • impiegare strumenti innovativi e/o componenti ad alta efficienza energetica nell’ambito di interventi di illuminazione pubblica; • prevedere prodotti che riducano il fabbisogno termico, elettrico e idrico me- diante l’installazione di impianti di produzione di energia termica ed elettrica da fonti rinnovabili. 10
  • 23. Obiettivo dell’Unione Europea per il prossimo decennio è quello di innalzare l’attuale produzione di energia da fonti rinnovabili dall’8,5% al 20% entro il 2020 attraverso tappe progressive e obbligatorie biennali a partire già dal 2014. Diverse fonti a Bruxelles indicano che per l’Italia il traguardo da raggiungere al 2020 potrebbe essere fissato al 17% del consumo totale di energia, che corri- sponderebbe a portare la propria quota di energie verdi all’11% nel 2014, al 13% nel 2016 e al 15% nel 2018. Un meccanismo di attuazione graduale è previsto anche per la produzione di biocarburanti e di altri combustibili alternativi (idrogeno o altre energie verdi), che dovranno rappresentare, sempre entro il 2020, il 10% del consumo totale di energia nel settore dei trasporti. In questo caso tutti i Paesi hanno l’obbligo di arrivare al 6,5% ed è prevista nel 2012 una sola tappa intermedia. Entro il 31 marzo 2010, l’Italia dovrà presentare, un proprio piano nazionale d’azione comprendente la strategia che intende adottare per conseguire gli obiettivi spe- cifici assegnati. 1.3 Verso l’ecoefficienza Nei prossimi venti anni il consumo di energia, con l’adozione delle migliori tecnologie attualmente disponibili sul mercato e con il prevedibile ulteriore sviluppo tecnico, potrà essere ridotto del 30-70% a seconda del campo di ap- plicazione. Le emergenze ambientali e la crisi economica degli ultimi anni di- mostrano sempre di più la necessità di promuovere una cultura condivisa per uno “sviluppo sostenibile” a ogni livello. L’ecoefficienza è applicabile in tutti gli ambiti delle attività umane, dall’agricol- tura all’edilizia, dai trasporti alle attività commerciali, dall’industria al turismo, con l’obiettivo virtuoso di: • ridurre il consumo di prodotti; • condividere beni e servizi; • promuovere forme di consumo associato; • valorizzare la biodiversità; • acquistare beni e servizi che abbiano ridotti impatti ambientali nell’intero ciclo di vita e nelle diverse fasi; • valorizzare le produzioni tipiche locali e le filiere corte; • promuovere e diffondere tecnologie costruttive dal ridotto impatto ambientale; • ridurre la dipendenza da fonti energetiche non rinnovabili. In agricoltura, azioni virtuose si muovono verso la promozione delle “filiere corte”, del consumo di prodotti da agricoltura biologica, degli acquisti di mate- 11
  • 24. rie prime ecologiche e della valorizzazione della biodiversità, per esempio nella scelta delle sementi e delle specie di colture. In ambito commerciale viene favorito il consumo di prodotti caratterizzati da ridotto impatto ambientale, elevata efficienza energetica, gestione sostenibile delle materie prime, reti di commercio equo-solidale e distribuzione di produ- zioni locali. Nelle attività turistiche vengono favoriti i pernottamenti “ambientalmente re- sponsabili”, la raccolta differenziata dei rifiuti e l’offerta di servizi di mobilità sostenibile. Per le attività produttive e dei servizi, sono promosse azioni di acquisto di ma- terie prime, semilavorati e prodotti dal ridotto impatto ambientale. Il risparmio energetico, l’ecoefficienza e la sostenibilità ambientale sono obietti- vi multisettoriali che possono essere raggiunti solo attraverso la stretta collabo- razione da parte di tutti gli interessati: Istituzioni, Pubbliche Amministrazioni, Imprese, Enti di Ricerca, cittadini e professionisti. Figura 7 - I soggetti attivi dell’ecoefficienza 1.3.1 Il ruolo delle Istituzioni La consapevolezza dello squilibrio fra la richiesta energetica, in continua cresci- ta, e l’esauribilità delle risorse ambientali ha orientato le scelte politiche degli ultimi anni verso l’efficienza energetica e la riduzione del consumo di risorse non rinnovabili. Agli inizi degli anni Novanta, l’entrata in vigore della legge 12
  • 25. 10/915 sembrava aver reso l’Italia un Paese all’avanguardia nel contenimento dei consumi energetici negli edifici ma, in realtà, è stata un’illusione poiché il ritardo dei decreti attuativi e l’assenza di sanzioni nei confronti degli ina- dempienti hanno di fatto impedito alla norma di produrre gli effetti positivi sperati. A livello europeo la politica energetica nasce in base alla Direttiva Europea 2002/91/CE, emanata con lo scopo di accelerare le azioni di risparmio di ener- gia e ridurre le differenze tra i vari Stati membri della Comunità Europea. La Direttiva definisce il quadro normativo di riferimento per la coordinazione de- gli interventi di risparmio energetico nel settore dell’edilizia ed è stata recepita in Italia con il D.Lgs. 192/20056, successivamente modificato e integrato dal D.Lgs. 311/20067. A oggi però le linee guida nazionali tardano ad arrivare e ancora nebulosi risultano alcuni argomenti trattati e le specifiche tecniche, mentre si diffondono diverse proposte legislative regionali. Per tale motivo, al fine di offrire al mercato un metodo di riferimento, l’UNI ha recentemente pubblicato la specifica tecnica UNI TS 11300:20088 che fornisce i dati e la metodologia per la determinazione del fabbisogno di energia termica utile per il riscaldamento e raffrescamento degli edifici nonché dei rendimenti e dei fab- bisogni di energia elettrica degli ausiliari dei sistemi di riscaldamento e di pro- duzione di acqua calda sanitaria. Le prescrizioni previste dalla normativa vigente costituiscono le modalità più efficaci per garantire l’approvvigionamento energetico, riducendo allo stesso tempo le emissioni di CO2, aumentando la competitività e stimolando lo svi- luppo di tecnologie innovative e di prodotti a elevato rendimento energetico. L’obiettivo è ambizioso, conseguire nell’Unione Europea risparmi di energia superiori al 20% rispetto al 1990 ed entro il 20209: • riduzione delle emissioni di gas serra almeno del 20%; • impiego di energie rinnovabili superiori al 20% dell’approvvigionamento energetico;10 5 Legge n. 10 del 9 gennaio 1991, “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”. 6 Decreto legislativo del 19 agosto 2005, n. 192, “Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia”. 7 Decreto legislativo del 29 dicembre 2006, n. 311, “Disposizioni correttive e integrative al decre- to legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico in edilizia”. 8 UNI TS 11300:2008, “Prestazioni energetiche degli edifici. Parte 1: Determinazione del fabbi- sogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale. Parte 2: Determi- nazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria”. 9 L’Unione Europea potrebbe portare l’obiettivo al 30% se gli Stati Uniti, la Cina e l’India assumes- sero impegni analoghi. 10 Attualmente la percentuale di energie rinnovabili impiegate rispetto all’approvvigionamento ener- getico si attesta intorno al 6%. 13
  • 26. • quota di biocarburanti superiore al 10% nel consumo complessivo di benzina e diesel. Nulla che sia ecologicamente sbagliato può essere economicamente giusto. (Agenda di Lisbona) Gli Enti istituzionali, sollecitati spesso da un’opinione pubblica attenta e sensi- bile e da un mondo imprenditoriale disposto a investire nel futuro, sono chia- mati a definire politiche legislative e manovre finanziarie volte a contrastare le emergenze energetiche e ambientali. Tali politiche devono prevedere: • sicurezza dell’approvvigionamento energetico; • concorrenzialità delle economie europee; • disponibilità di energia a prezzi accessibili; • sostenibilità ambientale. 1.3.2 Il ruolo delle Pubbliche Amministrazioni Le Pubbliche Amministrazioni giocano un ruolo importante nella promozione di buone pratiche attraverso interventi virtuosi soprattutto presso le proprie sedi e, in generale, sul territorio che amministrano. Possono e devono incorag- giare una nuova consapevolezza di sviluppo e tutela dell’ambiente quale motore per il miglioramento della qualità di vita di tutta la collettività mediante azioni mirate e buone pratiche: • redazione di piani energetici comunali indirizzati non solo al risparmio energe- tico ma anche alla tutela e alla salvaguardia ambientale; • promozione del risparmio energetico e utilizzo delle fonti rinnovabili negli edifici di proprietà dell’Ente; • realizzazione di edifici scolastici secondo i criteri non solo del risparmio energe- tico ma anche della bioedilizia; • sostegno alle attività legate al riciclo, al recupero e al riutilizzo dei rifiuti; • ottimizzazione e riduzione dei consumi di acqua potabile; • sensibilizzazione alla raccolta differenziata e alla distribuzione dei composter familiari; • incentivazione all’utilizzo dell’energia solare, geotermica, eolica e da biomassa; • realizzazione di servizi di supporto sui temi del risparmio energetico e dell’otti- mizzazione di utilizzo delle risorse; 14
  • 27. • diffusione di iniziative ecocompatibili attivate dalla Pubblica Amministrazione; • informazione sui risparmi conseguiti e sulle opportunità offerte ai cittadini e alle imprese; • individuazione di azioni di ecoefficienza e sostenibilità nell’acquisto di beni e servizi; • pianificazione urbanistica ecoefficiente e sostenibile. Le normative tecniche, i piani urbanistici e i regolamenti edilizi sono strumenti utili e necessari per innescare un sistema virtuoso nel settore delle costruzioni che contribuisca a indirizzare il processo edilizio verso la sostenibilità ambienta- le e la qualificazione energetica degli edifici e degli spazi aperti. Le Pubbliche Amministrazioni più virtuose hanno già introdotto, nelle proprie normative di pianificazione urbanistica ed edilizia, i principi dell’ecoefficienza e dell’edilizia sostenibile, ma anche sgravi fiscali e scomputi volumetrici per sensibilizzare la cittadinanza e le imprese verso interventi di riduzione dei consumi e dell’utiliz- zo delle risorse. Per raggiungere e rafforzare gli obiettivi di ecoefficienza, le mi- sure politiche devono quindi integrarsi ai piani di azione locali e a interventi di formazione, sensibilizzazione e informazione a tutti i livelli. 1.3.3 Il ruolo delle imprese Diversi investitori privati stanno manifestando negli ultimi anni una crescente sensibilità alla salvaguardia dell’ambiente, all’impiego di tecnologie innovative ecoefficienti e alla progettazione di edifici a basso consumo energetico, spinti, più che da una coscienza ecologica, soprattutto da valutazioni di impatto economico e dalle richieste del mercato. Integrare il Sistema di Management Economico con un Sistema di Gestione Ambientale (SGA) sta portando le imprese a investire nell’ecoefficienza visti i vantaggi insiti in azioni di questo tipo: • miglioramento della competitività; • apertura di nuovi mercati; • valorizzazione della propria immagine; • promozione dell’innovazione tecnologica; • minore impatto ambientale. Dal punto di vista economico l’ecoefficienza si sta trasformando in un vero e proprio business per le imprese poiché investire nel risparmio energetico garan- tisce, a fronte di un extra-costo iniziale, profitti nel medio e lungo periodo, inoltre assicura minori rifiuti prodotti e meno materie prime utilizzate, con conseguente tutela delle risorse e riduzione dell’inquinamento. 15
  • 28. Secondo il WBCSD11 sono sette le strategie che un’impresa deve prendere in considerazione durante tutte le sue funzioni (dal marketing allo sviluppo del prodotto, dalla produzione alla distribuzione dello stesso) per perseguire l’obiet- tivo dell’ecoefficienza: • riduzione della quantità di materie utilizzate (comprese acqua e suolo); • minimizzazione dell’energia impiegata; • riduzione delle emissioni e delle dispersioni di sostanze tossiche; • riciclabilità dei materiali; • promozione dell’uso di risorse rinnovabili; • aumento della durata del prodotto (con una particolare attenzione agli imbal- laggi); • comportamenti d’acquisto ed esercizio più consapevoli dal punto di vista ener- getico da parte di investitori, acquirenti e committenti. Per il raggiungimento degli obiettivi individuati dal world business council for sustainable development, le imprese dispongono attualmente di alcuni utili stru- menti quali: • la valutazione del ciclo di vita del prodotto (LCA12); • le etichettature ecologiche (ICEA13, Ecolabel14, WTA15 ecc.); • gli strumenti volontari di certificazione e di registrazione ambientale (EMAS16 e norme ISO 14001:200417); • la realizzazione di edifici a basso impatto ambientale. Strategia ambiziosa, ma realisticamente perseguibile, è la realizzazione di un parco industriale ecologico, a emissioni zero, dove la cooperazione tra le im- 11 World business council for sustainable development, si veda il sito www.wbcsd.org 12 Life cycle assessment, ovvero “Analisi del ciclo di vita”, è lo strumento operativo del Life Cycle Thinking. Nato nel 1999 dal SETAC (society of environmental toxicology and chemestry), è un metodo oggettivo di valutazione e quantificazione dei carichi energetici e ambientali e degli impatti potenziali associati a un prodotto/processo/attività durante l’intero ciclo di vita, dall’ac- quisizione delle materie prime alla dismissione. 13 ICEA è l’Istituto per la Certificazione Etica e Ambientale e, insieme all’ANAB (Associazione Nazionale per l’Architettura Bioecologica) definisce il Sistema Italiano di Certificazione dei Materiali. 14 Ecolabel è il marchio europeo di qualità ecologica per i prodotti. 15 WTA è l’Associazione internazionale per la scienza e la tecnologia della conservazione e la preser- vazione degli edifici. 16 Eco-management and audit scheme ovvero “Sistema comunitario di ecogestione e audit”, siste- ma volontario di valutazione dell’efficienza e dell’impatto ambientale per imprese e organizza- zioni. L’accreditamento richiede il rilascio del marchio Ecolabel ed è conforme alla norma ISO 9001:2000, tradotta in italiano nella UNI EN ISO 14001:2004. 17 UNI EN ISO 14001:2004, “Sistemi di gestione ambientale - Requisiti e guida per l’uso”, stru- mento normativo che le aziende hanno a disposizione per migliorare la gestione ambientale delle proprie attività, dei prodotti e dei servizi. 16
  • 29. prese o il raggruppamento di realtà produttive possa creare una rete di rappor- ti di scambio che consentirebbe di recuperare, riutilizzare e riciclare i sottopro- dotti, far confluire gli scarichi idrici, condividere le risorse termiche ed energe- tiche ma anche i processi più efficienti con evidenti benefici economici e am- bientali. Non è da sottovalutare il fatto che, nel momento in cui aumenta la performance, i rischi di responsabilità ambientale diminuiscono e, di conse- guenza, si riduce da parte degli investitori il rischio finanziario connesso al progetto. 1.3.4 Il ruolo della ricerca La cooperazione tra il mondo della ricerca e quello dell’impresa permette lo sviluppo di progetti integrati e il trasferimento tecnologico, contribuendo ad accrescere la competitività dei singoli sui mercati nazionali e internazionali. Tale modello promuove, da un lato, la valorizzazione economica della ricerca scien- tifica e tecnologica in campo energetico e ambientale e, dall’altro, vede nelle imprese il soggetto in grado di capitalizzare i risultati della ricerca. L’efficienza si traduce in ecoefficienza quando l’intero processo di produzione concilia le priorità ambientali con le esigenze del business: fattori che non sono affatto antitetici, ma possono armoniosamente integrarsi quando ricerca e impresa in- teragiscono e dialogano. Grazie a sperimentazioni e ricerche su nuovi materiali e tecnologie innovative, a elevata efficienza e basso impatto ambientale, è possi- bile individuare i traguardi raggiungibili in un dato contesto tecnologico, eco- nomico e sociale e, soprattutto, definire i tempi necessari per consolidare la sperimentazione e concretizzare le applicazioni in modo da renderle accattivan- ti per chi investe e accessibili a tutti. C’è vero progresso solo quando i vantaggi di una nuova tecnologia diventano per tutti. (H. Ford) Gli impulsi economici alle nuove tecnologie, all’edilizia e alle imprese innovati- ve assicurano, grazie alla ricerca, un valore aggiunto e possono incrementare i posti di lavoro in un mercato in continua espansione. 1.3.5 Il ruolo dei cittadini Il concetto di ecoefficienza non appartiene solo al mondo politico, scientifico, economico e imprenditoriale, ma deve essere recepito soprattutto dagli utenti finali: i cittadini. Per sensibilizzare i privati alla riduzione dei consumi di risorse 17
  • 30. e di energia, vanno premiate e incentivate le loro buone pratiche in tutti i set- tori: • riduzione delle dispersioni termiche; • razionalizzazione dell’uso di energia elettrica (lampade a basso consumo energe- tico, elettrodomestici a elevata efficienza, impiego di fonti rinnovabili, illumina- zione esterna crepuscolare, utilizzo di led ecc.); • riduzione della produzione dei rifiuti (riutilizzo di prodotto, recupero di mate- riali di scarto, riduzione degli imballaggi ecc.); • uso razionale dell’acqua (sciacquoni a doppio tasto, miscelatori d’aria nei rubi- netti e nelle docce, recupero dell’acqua piovana per l’irrigazione ecc.); • benessere dell’ambiente interno (materiali ecocompatibili, illuminazione natu- rale, ventilazione naturale, tecnologie ecoefficienti ecc.). Per promuovere gli interventi di efficienza energetica non si possono trascurare i costi, generalmente più elevati, che tali interventi presentano, quindi il rap- porto costi/benefici deve essere sostenibile nel breve o medio termine. Solo in questo modo l’ecoefficienza può tradursi in buone pratiche quotidiane sempre più accessibili, anche economicamente, dalla maggior parte degli utenti. 1.3.6 Il ruolo dei professionisti Mentre i comuni cittadini si dimostrano spesso sensibili e consapevoli riguardo ai temi dell’efficienza energetica e della qualità dell’abitare, sovente i professio- nisti mostrano diffidenza, non conoscenza e mancanza di preparazione, demo- tivando e creando infondati dubbi sull’efficacia e importanza di un approccio sostenibile e ambientalmente consapevole. Usciamo da un secolo in cui l’archi- tettura era principalmente forma e poco attenta ai consumi energetici e alle criticità ambientali, conseguenza anche di costi decisamente più bassi dei com- bustibili fossili. Le case sono fatte per viverci, non per essere guardate. (F. Bacon) Oggi progettare in sintonia con l’ambiente e realizzare edifici a basso consumo sono delle priorità che entro il prossimo decennio diventeranno pratiche comu- ni. Per rispondere alle prescrizioni normative sempre più restrittive in termini di rendimenti energetici e uso razionale dell’energia, ma anche per soddisfare le richieste degli utenti finali, sono nate nuove figure professionali, ancora poco 18
  • 31. diffuse in Italia rispetto ad altri Paesi europei, attente al comportamento passivo dell’involucro edilizio, all’ecoefficienza degli impianti, all’impiego di energie “pulite”, al risparmio delle risorse, alla qualità degli ambienti interni e alla tute- la ambientale. 1.4 Verso l’ecoinnovazione Nel 2000, di fronte alle sfide della globalizzazione e della rivoluzione tecnologi- ca, è stato avviato dai leader politici un piano, detto “Strategia di Lisbona”18, con lo scopo di rendere l’economia dell’Unione Europea la più competitiva del mondo e di giungere alla piena occupazione entro il 2010. Tale strategia elabo- rata nel corso di diversi Consigli europei successivi, si fonda sui tre pilastri dello sviluppo economico, sociale e ambientale e definisce una serie di misure trasversali e di riforme strutturali su più settori. • Sviluppomateria di informazione,diricerca scientifica, innovazione e sviluppo economico: la necessità adattarsi alle continue evoluzioni della so- cietà in rende indispensabile una riforma economica che individui idonee strategie per un’economia della conoscenza, competitiva e dinamica, fondata sulla formazio- ne professionale. • Sviluppo sociale: l’investire nelle risorse umane, nella coesione sociale, nell’istru- zione, nell’informazione e il promuovere la lotta contro l’esclusione sociale perseguono l’obiettivo di modernizzare il modello sociale europeo verso una politica attiva nel campo dell’occupazione, della modernizzazione dei sistemi previdenziali e dell’innalzamento del tasso di occupazione. • Sviluppo ambientale: nel concetto di economia della conoscenza sono com- prese le sfide legate alle risorse e all’ambiente attraverso la promozione di tecnologie a basso impatto, l’impiego di risorse sostenibili e l’efficienza ener- getica. Oltre agli indirizzi sopra esposti, la strategia di Lisbona prevede l’adattamento e il rafforzamento dei processi di coordinamento già esistenti: • il processo di Lussemburgo19 per l’occupazione; • il processo di Cardiff 20 per il funzionamento dei mercati (beni, servizi e capitali); • il processo di Colonia21 sul dialogo macroeconomico. 18 Definita in occasione del Consiglio europeo straordinario tenutosi a Lisbona il 23 e il 24 marzo 2000. 19 Strategia europea per l’occupazione (SEO), novembre 1997. 20 Processo di riforma economica, giugno 1998. 21 Patto europeo per l’occupazione, giugno 1999. 19
  • 32. Le politiche in questione rientrano nelle competenze attribuite agli Stati mem- bri, per tale motivo è stato messo a punto un metodo di coordinamento aperto che comprende l’elaborazione di piani d’azione a livello nazionale. I risultati raggiunti in questi anni sono purtroppo attenuati, poiché gli indicatori utilizzati dai diversi Paesi hanno fatto perdere di vista la gerarchizzazione degli obiettivi. Le tecnologie ambientali e l’ecoinnovazione contribuiscono alla realizzazione degli obiettivi di Lisbona per la crescita e l’occupazione, compresa la lotta al cambiamento climatico. Le ecoindustrie europee rappresentano oggi il 30% del mercato globale e corrispondono al 2% del prodotto interno lordo dell’Unione Europea, con un tasso annuo di crescita pari al 5%. L’ambizioso approccio di promozione delle ecoinnovazioni sviluppa il settore delle tecnologie “verdi”, le energie rinnovabili, l’efficienza energetica e il risparmio delle risorse. 20
  • 33. Capitolo 2 Nuovi materiali per il risparmio energetico 2.1 Valorizzazione sostenibile delle risorse locali Da sempre l’uomo ha utilizzato e sfruttato le risorse del luogo e il costruire è diventato una delle attività a più alto impatto ambientale a causa della progres- siva e incontrollata devastazione del territorio, della pericolosità dei materiali e delle tecniche costruttive adoperate, dell’inquinamento prodotto e degli incon- trollati consumi idrici ed energetici. D’altro canto le comunità rurali hanno costantemente svolto un ruolo fondamentale di presidio sul territorio in quelle aree dove l’assenza dell’uomo avrebbe portato alla rapida scomparsa del valore storico-culturale e degli equilibri generati dall’azione antropica sulla natura e sul paesaggio. Le azioni dell’uomo sul territorio vanno oggi rivisitate in un’ottica di sostenibi- lità tramite la riduzione dei consumi di materia e delle emissioni di inquinanti in atmosfera e di gas effetto serra, obiettivi perseguibili attraverso diverse azioni interconnesse tra di loro: • impiego e valorizzazione sostenibile delle risorse locali; • riciclabilità ed ecocompatibilità dei materiali impiegati; • recupero dei prodotti di scarto; • valorizzazione delle filiere corte; • approccio integrato tra uso dei materiali, riduzione, riuso e valorizzazione dei rifiuti; • razionalizzazione dei consumi e recupero dell’acqua; • impiego di energia da fonti rinnovabili; • ottimizzazione della gestione del sistema infrastrutturale esistente, con partico- lare riferimento al sistema dei trasporti; • coinvolgimento dei diversi attori sociali (Istituzioni, Associazioni, fornitori, produttori, consumatori ecc.); • informazione oggettiva e trasparente sulla natura sociale e ambientale dei pro- dotti e dei processi. 21
  • 34. Incrementare l’efficienza dei processi produttivi, valorizzare le risorse locali, sviluppare i fattori ambientali della competitività e promuovere la cultura della responsabilità sociale delle imprese sono gli obiettivi della politica degli ultimi anni. È importante, però, che lo standard di sostenibilità ambientale sia garan- tito e certificato da un Ente autorevole e da una metodologia rigorosa per assi- curare l’oggettività e la trasparenza dell’informazione. Mentre per il sistema edificio-impianto, sia per quanto riguarda la certificazione energetica sia per quella energetico-ambientale, esistono differenti classificazioni dei livelli di effi- cienza, per i materiali e per i prodotti manca ancora una regolamentazione ob- bligatoria e i sistemi di accreditamento sono per lo più su base volontaria. Perché un edificio possa essere considerato sostenibile e rispettoso dei principi della bioarchitettura, è fondamentale scegliere con scrupolosa attenzione i ma- teriali da costruzione, strutturali e di finitura. Per certificare la sostenibilità dei materiali edili, sono stati introdotti dei marchi ecologici (ICEA, Ecolabel, WTA ecc.) che garantiscono l’esclusione di qualsiasi sostanza chimica e inquinante. Tali fattori vanno ad aggiungersi agli altri requisiti prestazionali richiesti per ottenere successivamente la certificazione energetica complessiva dell’edificio (CasaClima, Sacert, SB100 ecc.). 2.1.1 Il certificato ICEA ICEA (Istituto per la Certificazione Etica e Ambientale) è tra i più importanti organismi di certificazione ambientale di prodotti in Italia e in Europa, con oltre 11.000 aziende controllate a forte valenza etica, ambientale e sociale. Sorge con l’obiettivo di favorire uno sviluppo equo e socialmente sostenibile in differenti ambiti produttivi, dall’agricoltura biologica alla bioedilizia. Il Sistema Italiano di Certificazione dei Materiali nasce nel 2004 proprio dalla collaborazione fra ICEA e ANAB22 e si fonda sul principio di indipendenza e di separazione dei ruoli, in cui ANAB redige e promuove le norme per i materiali, i sistemi e gli organismi edilizi se- condo i principi della bioarchitettura, mentre ICEA rilascia, aggiorna e organiz- za le certificazioni. In ambito edile, l’obiettivo della certificazione dei materiali per la bioedilizia è quello di migliorare la qualità dei prodotti edili riducendo le emissioni nocive, utilizzando energia e risorse rinnovabili in tutte le fasi del ci- clo di vita (pre-produzione, produzione e post-produzione), nel rispetto dell’ambiente, della salute e della sicurezza dei lavoratori e degli utenti finali. 22 Associazione Nazionale per l’Architettura Bioecologica nata nel 1989 e prima Associazione italia- na del settore. 22
  • 35. 2.1.2 Il marchio Ecolabel Ecolabel, chiamato anche “etichetta ecologica” o “fiore euro- peo”, è il marchio europeo di qualità ecologica. L’APAT23 verifica, in maniera rigorosa e indipendente, il ridotto im- patto ambientale di un prodotto o di un servizio durante l’intero ciclo di vita e l’etichetta è rilasciata dal Comitato Ecolabel24. Nel 2003 la Commissione Europea ha applicato per la prima volta il marchio di qualità ecologica, in via sperimentale, a un servizio ovvero al settore turistico e ricettivo25, estendendolo successivamente, nel 2005, al servizio di campeggio26. La definizione dei criteri ecologici prende in considerazione l’analisi del ciclo di vita del prodotto esaminato, evidenziando gli impatti ambientali generati nelle varie fasi di produzione, utilizzo e smalti- mento dello stesso: • qualità dell’aria; • qualità dell’acqua; • riduzione dei rifiuti; • risparmio energetico. I consumatori sono sempre più attenti alla qualità ambientale e richiedono in- formazioni sicure e trasparenti che orientino le proprie scelte. Parallelamente molte aziende hanno intuito che investire nell’ecoefficienza e nell’ecoinnovazio- ne le rende maggiormente competitive in un mercato sempre più attento alle tematiche ambientali. In Italia il marchio si sta diffondendo ma mostra ancora una notevole disomogeneità tra il Nord (71%), il Centro (21%) e il Sud (8%), Isole comprese. 23 L’APAT è l’Agenzia nazionale per la Protezione dell’Ambiente e per i servizi Tecnici ed è stata isti- tuita dall’art. 38 del D.Lgs. n. 300 del 30 luglio 1999. Svolge attività tecnico-scientifiche di in- teresse nazionale per la protezione dell’ambiente, per la tutela delle risorse idriche e della difesa del suolo. Nasce dalla fusione tra l’Agenzia Nazionale per la Protezione dell’Ambiente (ANPA) e il Dipartimento per i Servizi tecnici nazionali della Presidenza del Consiglio dei Ministri, secondo le prescrizioni normative contenute nel D.P.R. n. 207 dell’8 agosto 2002, “Regolamento recante approvazione dello statuto dell’Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici, a norma dell’articolo 8, comma 4, del decreto legislativo 30 luglio 1999, n. 300. Ecologia”. 24 Più precisamente l’etichetta è rilasciata da Ecoaudit, sezione di Ecolabel, che è l’organismo responsabile per l’assegnazione della stessa nei confronti della Commissione Europea. 25 Decisione della Commissione Europea n. 2003/287 del 14 aprile 2003. 26 Decisione della Commissione Europea n. 2005/338 del 14 aprile 2005. 23
  • 36. Figura 8 - Ripartizione geografica delle licenze Ecolabel in Italia aggiornata a ottobre 2007 (Fonte: Settore Ecolabel - APAT) 2.1.3 Il certificato WTA WTA è l’Associazione internazionale per la scienza e la tecnologia della conservazione e la preservazione degli edifici. Istituita e riconosciuta in Germania, è volta alla definizione di certificazioni e direttive indirizzate alla conservazione delle opere edili, alla tutela dei monumenti e stabilisce metodologie e materiali da impiegare nel recupero di edifici storici e monumentali. Certifica il rispetto di parametri chimici, fisici, meccanici e tipologici di materiali quali la pozzola- na, la malta, l’intonaco e la calce naturale. 2.1.4 Il certificato EMAS In base a un regolamento europeo del 2001, EMAS (eco-ma- nagement and audit scheme) definisce i requisiti per la gestione ambientale e sostenibile. Qualsiasi soggetto privato o pubblico può aderire volontariamente al sistema comunitario di ecoge- stione e audit al fine di garantire al consumatore la conformi- tà dell’azienda alla normativa ambientale, il corretto controllo e la riduzione degli impatti sull’ambiente. Le organizzazioni che aderiscono si impegnano a migliorare continuamente le proprie prestazioni ambientali, a creare un rapporto di fiducia e trasparenza con le Istituzioni e con il pubblico, a pro- muovere e a garantire la partecipazione attiva dei dipendenti attraverso: • la definizione e la quantificazione degli aspetti ambientali significativi diretta- mente e indirettamente derivanti dalle attività; 24
  • 37. • l’individuazione degli obiettivi e delle azioni da seguire per il rispetto dell’ambiente; • l’elaborazione di un programma ambientale e delle misure da adottare per rag- giungere gli obiettivi di miglioramento fissati; • la costituzione di un alla realizzazione degli obiettivieedialun gruppo operativo sistema di gestione ambientale di lavoro strutturato preposto controllo sulle attività; • la programmazione sistematica e periodica delle attività di auditing mediante la valutazione obiettiva delle prestazioni e il corretto funzionamento del sistema di gestione ambientale. Le aziende che aderiscono alla certificazione ambientale EMAS si impegnano a pubblicare una dichiarazione ambientale destinata al pubblico che comprenda la politica ambientale adottata, il sistema di gestione ambientale elaborato, la descrizione dell’organizzazione, gli aspetti ambientali significativi presi in consi- derazione, gli obiettivi e i target ambientali dell’azienda stessa. La dichiarazione ambientale viene esaminata e convalidata da un verificatore ambientale accredi- tato indipendente dall’organizzazione e, se convalidata, l’organizzazione può chiedere la registrazione e l’inserimento nel registro EMAS dell’Unione Europea da parte del Comitato Ecolabel-Ecoaudit27. 2.2 Materiali costruttivi La produzione e la lavorazione dei materiali da costruzione hanno un forte impatto ambientale poiché consumano acqua ed energia, generano elevate quantità di rifiuti e spesso di detriti in fase di dismissione e comportano fre- quentemente anche l’emissione di metalli pesanti e di altre sostanze tossiche e inquinanti. Devono essere resistenti, durevoli, sicuri ma dovrebbero anche limi- tare i rischi per l’ambiente e per i lavoratori fin dalla loro produzione. Il merca- to oggi richiede sempre più materiali ecoefficienti, smaltibili, riciclabili, dalle elevate prestazioni e poco energivori per il benessere degli abitanti e dell’am- biente e allo stato attuale esistono valide soluzioni alternative. 2.2.1 Materiali costruttivi convenzionali Da sempre l’uomo impiega materiali locali e tipici della tradizione costruttiva, quali la pietra, il legno, il laterizio e la terra poiché facilmente reperibili e rici- clabili. Sono materiali naturali, ecologici, durevoli, provenienti da materie pri- me rinnovabili e riciclabili e con buone capacità termiche e acustiche, inoltre, 27 Il Comitato Ecolabel-Ecoaudit è stato istituito con il D.M. 413/95 ed è l’organismo competente italiano per l’esecuzione dei compiti previsti dal sistema comunitario di ecogestione e audit. 25
  • 38. una volta terminato il processo edile, possono essere riassorbiti nei cicli natura- li dell’ambiente. I materiali tradizionali sono ancora abbondanti nel territorio ma vanno tutelati e utilizzati con razionalità, specialmente per quanto riguarda il legno e la pietra. Particolari strategie possono incrementare la disponibilità di alcuni materiali tradizionali come nel caso del legno, le cui riserve possono es- sere garantite o aumentate attraverso la gestione equilibrata e programmata dei boschi. Lo scorso secolo è stato contrassegnato dalla rapida diffusione del calce- struzzo, materiale caratterizzato dalla facilità di impiego e dai costi competitivi, anche se non propriamente a basso impatto ambientale a causa delle alte tem- perature richieste nel processo produttivo. Di seguito, sotto forma di schede per facilitarne la lettura, viene data una de- scrizione sintetica delle proprietà dei principali materiali costruttivi convenzio- nali (calcestruzzo, laterizio, legno, pietra e terra cruda), indicandone l’impiego prevalente, i punti di forza e di debolezza, le caratteristiche prestazionali, ter- moigrometriche e ambientali. Calcestruzzo Descrizione  materiale ottenuto miscelando cemento, inerti, acqua ed eventuali additivi Utilizzo  strutture di fondazione  elementi strutturali verticali portanti  cordoli e pilastri  solai e coperture (piane e inclinate) Formato  in forma liquida pronto per essere gettato Punti di forza  buona inerzia termica (alta densità)  duttile e flessibile (adatto per la realizzazione di strutture snelle)  facilità di produzione e lavorazione Punti di debolezza  ridotte capacità termoisolanti e acustiche  scarsa traspirabilità, alta igroscopicità, conducibilità, permeabilità e porosità  rischi di allergie e irritazioni in fase di lavorazione  presenza di materiali radioattivi (soprattutto nei cementi pozzolanici)  formazione di fessurazioni (possono intrappolare radon e inquinanti)  impiego di additivi spesso tossici (per consolidamento, impermeabilizzazione ecc.) Caratteristiche tecniche  ottima resistenza meccanica  ottimo comportamento statico (indicato in zone sismiche)  ottima resistenza al fuoco 26
  • 39. Caratteristiche  differenti a seconda della densità e della composizione termoigrometriche  calcestruzzo non armato: ρ = 2.000 kg/m3; λ = 2,10 W/m K; c = 960 J/kg K; μ = 35  calcestruzzo armato: ρ = 2.500 kg/m3; λ = 2,10 W/m K; c = 960 J/kg K; μ = 35  calcestruzzo alleggerito: ρ = 1.200 kg/m3; λ = 0,50 W/m K; c = 1.050 J/kg K; μ = 6 Caratteristiche ambientali  riciclabile (materiale proveniente da demolizioni)  elevato consumo di energia in fase di produzione (elevate temperature di cottura)  elevate emissioni di sostanze climalteranti (CO2) per la produzione  depauperamento delle risorse (inerti prelevati dai letti fluviali e dalle montagne) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Laterizio Descrizione  materiale poroso ottenuto dalla cottura di argilla  per usi edili si differenzia in mattoni pieni, semipieni e forati Utilizzo  elementi strutturali verticali portanti (mattoni pieni e semipieni)  tamponamenti (mattoni semipieni e forati)  partizioni interne (mattoni forati)  solai e coperture (piane e inclinate) Formato  mattoni  tavelle e tavelloni  pignatte  coppi di copertura Punti di forza  buone capacità igroscopiche e traspiranti  buona inerzia termica (mattoni pieni e semipieni)  discreta capacità termoisolante (mattoni semipieni e forati)  discreta capacità fonoassorbente (mattoni pieni e semipieni)  facilità di produzione e lavorazione  assenza di esalazioni tossiche  assenza di rischi di salubrità per i lavoratori (in fase di produzione e di dismissione) e per i fruitori (in fase di utilizzo) Punti di debolezza  modeste capacità termoisolanti (mattoni pieni)  modesta resistenza alla compressione (soprattutto per i forati e semiforati)  assorbimento di umidità per capillarità 27
  • 40. Caratteristiche tecniche  buona resistenza meccanica  buona resistenza al fuoco Caratteristiche  differenti a seconda della percentuale di foratura termoigrometriche  mattoni forati: ρ = 800 kg/m3; λ = 0,39 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 4  mattoni semipieni: ρ = 1.400 kg/m3; λ = 0,58 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 8  mattoni pieni: ρ = 1.800 kg/m3; λ = 0,81 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 8  coppi in laterizio: ρ = 1.800 kg/m3; λ = 0,46 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 6 Caratteristiche ambientali  riciclabile (produzione di blocchi e di materiale di riempimento)  elevato consumo di energia in fase di produzione (elevate temperature di cottura) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Legno Descrizione  materiale naturale ed ecologico presente in grandi quantità soprattutto nelle zone montane  presente in diverse varietà: rovere, castagno, faggio, abete, larice ecc.  per usi edili si differenzia in legno massiccio (ha subito poche modifiche) e lamellare (tavole di legno piallate e incollate) Utilizzo  elementi strutturali verticali, orizzontali e inclinati (legno massiccio)  solai, coperture e partizioni interne  pavimenti, rivestimenti e serramenti Formato  materiale sciolto  tavolati  pannelli Punti di forza  buone capacità termoisolanti, traspirabilità e igroscopicità  buon isolamento acustico  idoneo per l’assemblaggio a secco Punti di debolezza  deperibile e attaccabile da eventi atmosferici, roditori e insetti (se non protetto)  manutenzione frequente  emissioni di VOC (se trattato con vernici poliuretaniche ed epossidiche o assemblato con collanti urea- formaldeide) 28
  • 41. Caratteristiche tecniche  leggerezza ed elasticità  igroscopicità e resistenza al fuoco  alta resistenza meccanica  alta resistenza alla compressione nel senso delle fibre  buona resistenza alla flessione (legno lamellare) Caratteristiche  differenti a seconda della specie arborea (si riportano termoigrometriche alcuni esempi)  conifere: ρ = 600 kg/m3; λ = 0,13 W/m K; c = 1.960 J/kg K; μ = 40  latifoglie: ρ = 800 kg/m3; λ = 0,20 W/m K; c = 1.670 J/kg K; μ = 80  compensato: ρ = 660 kg/m3; λ = 0,15 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 50-230  truciolare: ρ = 1.000 kg/m3; λ = 0,20 W/m K; c = 1.800 J/kg K; μ = 50-140 Caratteristiche ambientali  riciclabile, biodegradabile, riutilizzabile e rigenerabile  generalmente reperibile in loco  basso consumo energetico durante le fasi di produzione e di lavorazione  privo di emissioni nocive nell’ambiente (legno non trattato o trattamenti naturali)  politiche di salvaguardia e riforestazione controllata per tutelare la risorsa Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Pietra Descrizione  aggregato naturale di minerali cristallini e amorfi, particelle e solidi  si differenzia in magmatica (per raffreddamento del magma), sedimentaria (per sedimentazione di detriti inorganici) e metamorfica (per variazione di pressione e temperatura a partire dalla pietra magmatica o sedimentaria) a seconda del processo di litogenesi che subisce  a seconda delle caratteristiche geologiche e chimiche prende differenti nomi: ardesia, basalto, calcare, granito, marmo, porfido, tufo ecc. Utilizzo  strutture in elevazione  vespai aerati  rivestimenti  finiture Formato  materiale sciolto  lastre 29
  • 42. Punti di forza  buona inerzia termica (buon comportamento estivo)  ottima barriera all’umidità di risalita  omogeneità, inalterabilità e durabilità Punti di debolezza  bassa capacità termica (modesto comportamento invernale)  rilascio di polveri in fase di lavorazione Caratteristiche tecniche  omogeneità  alta resistenza alla compressione Caratteristiche  differenti a seconda della tipologia (si riportano alcuni termoigrometriche esempi)  calcare: ρ = 2.400 kg/m3; λ = 1,2 W/m K; c = 910 J/kg K; μ = 11  arenaria: ρ = 2.400 kg/m3; λ = 2,1 W/m K; c = 930 J/kg K; μ = 22  marmo: ρ = 2.800 kg/m3; λ = 3,5 W/m K; c = 910 J/kg K; μ = 65 Caratteristiche ambientali  riciclabile e riutilizzabile in modo diretto o per ulteriore frantumazione  generalmente reperibile in loco  basso costo energetico in fase di produzione  elevato costo energetico in fase di movimentazione e di trasporto (se non locale) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Terra cruda Descrizione  materiale ottenuto mescolando la sabbia (inerte) con l’argilla e il limo (leganti)  materiale da costruzione tra i più antichi, usato anche per confezionare mattoni formati a mano (adobe)  materiale impiegato, unitamente alla paglia, come intonaco interno Utilizzo  elementi strutturali verticali e tamponamenti (sottoforma di mattoni)  intonaco interno Formato  mattoni  intonaco Punti di forza  elevata capacità termica  elevata traspirabilità e regolazione dell’umidità (in fase di posa si possono impiegare malte d’argilla che non riducono la capacità traspirante dei blocchi)  buon isolamento acustico  inattaccabile da insetti e micosi  facilità di produzione e lavorazione 30
  • 43. Punti di debolezza  bassa impermeabilità (se non protetta)  modesta resistenza all’impatto  bassa resistenza alla compressione Caratteristiche tecniche  durevole, adattabile e duttile  buona resistenza al fuoco Caratteristiche  differenti a seconda della quantità di sabbia, argilla e termoigrometriche limo  leggera: ρ = 400-800 kg/m3; λ = 0,12-0,25 W/m K; c = 1.200 J/kg K; μ = 2-5  massiccia: ρ = 1.800 kg/m3; λ = 0,91 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 2-5  con paglia: ρ = 1.200 kg/m3; λ = 0,59 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 5-10 Caratteristiche ambientali  riciclabile e riutilizzabile (se inumidita)  basso impatto ambientale durante l’intero ciclo di vita  limitato impiego di energia in fase di produzione (i mattoni possono essere essiccati all’aria o cotti in forno a temperature inferiori ai 200°C)  reperibile in loco (riduzione dei costi di trasporto e delle emissioni di inquinanti) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 2.2.2 Materiali costruttivi ecoefficienti Per garantire la salute degli utenti all’interno di un edificio gli elementi edili (pareti, coperture, solai, serramenti ecc.) devono respirare e permettere lo scambio tra interno ed esterno. Per essere bioecologico un materiale non deve sviluppare gas tossi- ci, emissioni di radiazioni pericolose, inquinamento e forma- zione di umidità. Impiegare materiali ecoefficienti vuol dire ridurre l’impatto nega- tivo sull’ambiente e sull’uomo poiché, per essere prodotti e trasportati, tali mate- riali richiedono poco energia e, una volta terminata la loro funzione, tornano a far parte del ciclo naturale dell’ambiente grazie al loro riciclo e riutilizzo. I materiali e i prodotti ecoefficienti devono quindi rispettare i seguenti requisiti: • non emettere sostanze volatili tossiche e nocive in nessuna fase del loro ciclo di vita; • non danneggiare operatori, fruitori e ambiente nelle fasi di utilizzo e trasfor- mazione; • essere poco energivori durante la produzione, il trasporto, l’uso; • essere reperibili in loco per ridurre i costi e l’inquinamento dovuto ai trasporti; 31
  • 44. • esserefunzione; in altri processi produttivi o riciclabili una volta esaurita la riutilizzabili loro • ridurre gli sprechi energetici ed economici grazie alla loro durabilità e manute- nibilità. Negli ultimi anni il mercato sta proponendo strutture portanti e in elevazione ecoefficienti quali l’argilla espansa, il calcestruzzo cellulare e il laterizio porizza- to. Grazie alle migliori caratteristiche termoisolanti, alla maggiore inerzia termi- ca, alla buona permeabilità al vapore e all’alta resistenza, garantiscono prestazio- ni elevate e un miglior comfort all’interno degli ambienti di vita e di lavoro. Argilla espansa (Leca) Descrizione  conglomerato cementizio alleggerito con sferette di argilla espansa  materiale nuovo in edilizia anche se la produzione risale allo scorso secolo Utilizzo  murature portanti e tamponamenti Formato  blocchi, pannelli rigidi e granuli (sfusi o impastati con legante idraulico) Punti di forza  buon potere isolante e buona traspirabilità al vapore  adatto per murature faccia a vista e per applicazioni in luoghi umidi (per la ridotta igroscopicità)  elevata inerzia termica  facilità di lavorazione e di posa  materiale inerte con elevata stabilità nel tempo  mancanza di emissione di fumi e vapori tossici nell’ambiente in caso di incendio Punti di debolezza  soggetta a disgregazione e rotture per effetto del gelo-disgelo (va fatta una scelta corretta della granulometria e del legante impiegato)  costi leggermente superiori Caratteristiche tecniche  massa volumetrica variabile a seconda dell’uso e della percentuale di foratura  buona resistenza alla compressione (simile al calcestruzzo pesante)  elevato isolamento acustico  ottima stabilità dimensionale  ottima resistenza al fuoco (incombustibile) Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  blocchi: ρ = 900-1.100 kg/m3; λ = 0,39 W/m K; c = 1.050 J/kg K; μ = 6  granuli sfusi: ρ = 530 kg/m3; λ = 0,13 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 5-8 32
  • 45. Caratteristiche ambientali  materiale naturale ed ecocompatibile  abbondanza delle materie prime (sabbia silicea, calce e acqua)  discreto dispendio di energia anche in fase di produzione  riutilizzabile e riciclabile dopo la demolizione  smaltibile con bassi costi energetici (in scariche per inerti) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Calcestruzzo cellulare (Gasbeton) Descrizione  formato da cemento e cellule spugnose riempite d’aria  materiale nuovo in edilizia anche se la produzione risale a un secolo fa  viene posto in opera con adeguati collanti (per limitare l’aumento o la riduzione di volume per variazioni di temperatura e umidità) Utilizzo  murature portanti e divisori  isolante (di origine minerale) Formato  pannelli rigidi e granuli (sfusi o impastati con legante idraulico) Punti di forza  buon potere isolante ed elevata permeabilità al vapore  incombustibile e resistente agli acidi  estrema facilità di lavorazione e di posa  risparmio economico in fase di costruzione  elevata qualità nel tempo Punti di debolezza  soggetto al fenomeno di ritiro e formazione di micro- fessurazioni (va messo in opera con adeguati collanti in luogo della comune malta)  delicata messa in opera  assorbe una grande quantità di acqua e, quindi, di umidità (va protetto se esposto all’esterno o in ambienti umidi o con possibilità di infiltrazioni) Caratteristiche tecniche  durabile, poroso e leggero  buona resistenza alla compressione e ottima stabilità dimensionale  buona resistenza al fuoco Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  pannelli: ρ = 115 kg/m3; λ = 0,045 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 3-6  granuli sfusi: ρ = 305 kg/m3; λ = 0,10-0,13 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 3-6  granuli impastati: ρ = 450-900 kg/m3; λ = 0,18 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 3-6 33
  • 46. Caratteristiche ambientali  il calcestruzzo cellulare autoclavato è un materiale totalmente minerale prodotto con componenti di cui esiste una grossa abbondanza sulla terra (sabbia silicea, calce e acqua)  discreto dispendio di energia anche in fase di produzione  riciclabile dopo la demolizione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Laterizio porizzato Descrizione  laterizio alleggerito aggiungendo all’impasto tradizionale (argilla, acqua e sabbia) materiali di origine naturale a bassa granulometria (pula di riso, sansa di olive, farina di legno e cellulosa) o materiali inorganici (perlite espansa)  durante la cottura i materiali aggiunti all’impasto emettono gas creando microalveoli vuoti, fra loro non comunicanti e uniformemente diffusi nell’argilla Utilizzo  murature portanti e di tamponamento Formato  mattoni (lisci e a incastro) con foratura variabile (tra il 40% e il 70%) Punti di forza  elevato grado di isolamento termico  maggiore inerzia termica ed elevata permeabilità al vapore  ottima capacità di traspirazione (quasi doppia rispetto al laterizio tradizionale) che garantisce l’eliminazione dell’umidità interstiziale in eccesso evitando in tal modo il formarsi delle sgradevoli muffe Punti di debolezza  spesso sia l’argilla (materia prima) che le sostanze utilizzate per la porizzazione (additivi) presentano componenti nocivi nell’impasto (scorie d’alto forno) Caratteristiche tecniche  durabilità, porosità e maggiore leggerezza rispetto al laterizio convenzionale  buona resistenza alla compressione e ottima stabilità dimensionale  ottima resistenza al gelo e al fuoco (incombustibile) Caratteristiche  blocchi: ρ = 600-800 kg/m3; λ = 0,12-0,39 W/m K; termoigrometriche c = 1.000 J/kg K; μ = 5-8 Caratteristiche ambientali  elevata riciclabilità  elevato consumo di energia in fase di produzione (elevate temperature di cottura)  le emissioni che risultano dalla combustione degli additivi utilizzati per la porizzazione devono essere eventualmente filtrate o abbattute in impianti speciali Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 34
  • 47. 2.2.3 Materiali costruttivi innovativi Vista la richiesta di materiali sempre più efficienti dal punto di vista energetico e dalle elevatissime prestazioni, la ricerca e il trasferimento tecnologico hanno permesso di reinterpretare materiali della tradizione costruttiva in maniera inno- vativa: è il caso del legno lamellare armato. L’impiego del legno lamellare è or- mai da tempo consolidato in Italia, soprattutto nel settore delle grandi copertu- re, poiché ha risolto alcune carenze tipiche del legno massiccio (limitazioni di- mensionali e di forma, prestazioni meccaniche variabili, instabilità dimensionale, tendenza alla fessurazione ecc.). Oggi la ricerca tecnologica e l’innovazione pro- pongono strutture in legno lamellare fibro-rinforzato dalle ottime prestazioni. Legno lamellare fibro-rinforzato Descrizione  legno lamellare rinforzato con l’inserimento di una o più barre di acciaio o di composito in fibre di carbonio (CFRP ovvero carbon fiber reinforced polimer, materiale innovativo), solidarizzate con adesivo strutturale bicomponente a base epossidico (appositamente formulato per questa tecnologia)  tecnologia non ancora molto conosciuta in Europa, ma oggetto di sperimentazioni da parecchi anni negli Stati Uniti Utilizzo  elementi strutturali verticali e orizzontali  solai (sia in assenza che in presenza di soletta collaborante)  grandi coperture Formato  travi ed elementi strutturali Punti di forza  miglioramento delle prestazioni (rispetto al legno massiccio o lamellare)  possibilità di impiego anche in ambienti con umidità molto elevata o con forti variazioni della medesima Punti di debolezza  sconsigliato per l’utilizzo di elementi armati curvi  difficoltà nel reperire sul mercato barre CFRP con diametri elevati  costo molto elevato delle barre CFRP rispetto alle barre metalliche Caratteristiche tecniche  elevata rigidezza e resistenza (incremento del 100% rispetto a una trave non armata di analoga sezione)  ottimo comportamento in esercizio (analogo al cemento armato)  perfetta aderenza tra legno e acciaio (garantita dall’adesivo epossidico bicomponente)  stabilità dimensionale  buona resistenza al fuoco  utilizzo idoneo anche in zona sismica Caratteristiche  travi: ρ = 700 kg/m3; λ = 0,15 W/m K; c = 1.900 J/kg K; termoigrometriche μ = 50-200 35
  • 48. Caratteristiche ambientali  minor costo di trasporto e di montaggio legato al minor peso e alla minore sezione degli elementi (a parità di prestazioni rispetto al legno lamellare) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 2.3 Isolanti Gli isolanti sono materiali dalle ottime prestazioni coibenti e caratterizzati da una conduttività termica (λ) inferiore a 0,10 W/m K. Sono generalmente poro- si e fibrosi e vanno protetti dall’umidità con barriere impermeabili. A seconda quindi che gli interventi vengano effettuati in luoghi umidi o asciutti è necessa- rio utilizzare materiali con caratteristiche differenti. Gli isolanti vengono classi- ficati, in base alla loro origine, in vegetali, animali, minerali e sintetici. • Isolanti di origine vegetale: derivano dalla lavorazione di materie prime pro- venienti da piante e rispondono generalmente ai requisiti di bioecologicità e sostenibilità ambientale. • Isolanti di origine animale: sono fibre a costituzione proteica, a base di che- ratina, che si ottengono generalmente mediante l’operazione di tosatura della lana dal vello degli ovini (per il 90%), dei leporidi, dei camelidi e dei bovini. Hanno un’elevata capacità di assorbimento del vapore acqueo e un’ottima capacità isolante. • Isolanti di origine minerale: derivano da rocce di varia origine e i più diffusi sono quelli provenienti dall’espansione fisica delle molecole in seguito all’eva- porazione dell’acqua mediante cottura ad alta temperatura. • Isolanti di origine sintetica: sono prodotti dall’uomo e presentano ottime ca- ratteristiche termoisolanti. Sono generalmente i più convenienti dal punto di vista economico, ma spesso poco sostenibili a livello ecologico e ambientale. 2.3.1 Isolanti convenzionali In commercio esiste un’elevata varietà di isolanti di uso comune, caratterizzati da ottimi valori di conducibilità termica e prezzi competitivi, ma che spesso li- berano sostanze volatili nocive e provocano la formazione di muffe per la ridot- ta traspirabilità. 36
  • 49. Calcio silicato Descrizione  costituito da calcio silicato idrato (silice, calce e cemento)  additivato e rinforzato con speciali fibre di cellulosa e additivi inorganici  adatto per partizioni e rivestimenti antincendio orizzontali e verticali Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  in polvere, pannelli e lastre Punti di forza  leggero, poroso, coibente e fonoassorbente  insensibilità all’umidità, agli agenti atmosferici e alla formazione delle condense  incombustibile e atossico  inalterabile nel tempo e ottima stabilità dimensionale Punti di debolezza  deve essere additivato con fibre di cellulosa e additivi inorganici per aumentare la propria resistenza Caratteristiche  lastre: ρ = 115 kg/m3; λ = 0,043 W/m K; termoigrometriche c = 850-1.000 J/kg K; μ = 5 Caratteristiche ambientali  basso contenuto energetico in fase di produzione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di poliestere Descrizione  formata da macromolecole lineari attraverso un processo di coesione termica Utilizzo  isolante di origine sintetica Formato  pannelli, materassini e rotoli di varie dimensioni, densità e spessori Punti di forza  elevate proprietà coibenti e alta permeabilità al vapore  leggerezza, flessibilità, alta resistenza e stabilità dimensionale  buona resistenza agli agenti chimici e fisici, inattaccabile da batteri e muffe  rapidità di posa e costo concorrenziale Punti di debolezza  combustibile (ma grazie all’intrinseca termoplasticità tende a ridursi a contatto con la fiamma fino a estinguersi) Caratteristiche  pannelli: ρ = 20 kg/m3; λ = 0,054 W/m K; termoigrometriche c = 1.700 J/kg K; μ = 5 37
  • 50. Caratteristiche ambientali  ottenuta da plastica riciclata Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Lana di roccia Descrizione  silicato amorfo che si origina dalla fusione della roccia vulcanica a una temperatura di 1.500°C e scoperta sulle isole Hawaii agli inizi dello scorso secolo Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  pannelli rigidi, feltri e materassini Punti di forza  buon comportamento termico (elevata quantità d’aria)  buon isolante acustico (la struttura macroscopica lanugginosa attutisce i rumori)  incombustibile, altamente drenante, inalterabile e inattaccabile da insetti Punti di debolezza  delicata nella posa in opera poiché le minuscole fibre di cui è composta possono essere rilasciate nell’aria e penetrare nell’organismo con irritazioni alla pelle  deve essere abbinata a una barriera al vapore per evitare che la condensa ne limiti le caratteristiche termoisolanti Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  pannelli: ρ = 40-95 kg/m3; λ = 0,040-0,045 W/m K; c = 800-900 J/kg K; μ = 1  feltri: ρ = 30-50 kg/m3; λ = 0,035-0,040 W/m K; c = 800-900 J/kg K; μ = 1 Caratteristiche ambientali  materia prima reperibile in loco Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Lana di vetro Descrizione  silicato amorfo prodotto portando a fusione una miscela di vetro e sabbia Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  rotoli, feltri o pannelli Punti di forza  buon comportamento termico, acustico, incombustibile e inattaccabile  resistenza meccanica grazie al processo di calandratura (successivo alla fusione) 38
  • 51. Punti di debolezza  delicata la posa in opera (le minuscole fibre possono essere rilasciate nell’aria) Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  pannelli: ρ = 150 kg/m3; λ = 0,045-0,050 W/m K; c = 800 J/kg K; μ = 1  feltri: ρ = 100 kg/m3; λ = 0,035-0,040 W/m K; c = 800 J/kg K; μ = 1 Caratteristiche ambientali  prodotto naturale privo di sostanze di origine chimica Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Perlite espansa Descrizione  ha origine vulcanica e si espande durante il trattamento termico perdendo acqua  può essere utilizzata sia a secco sia come materiale di alleggerimento Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  sfusa o in sacchi Punti di forza  buon isolante termico e acustico, traspirante e impermeabile  porosa, leggera, stabile e chimicamente inerte Punti di debolezza  alto consumo energetico in fase di produzione Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  granuli sfusi: ρ = 80-130 kg/m3; λ = 0,047-0,06 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 8  impastata: ρ = 400-650 kg/m3; λ = 0,094-0,15 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 3  pannelli: ρ = 600-1.400 kg/m3; λ = 0,05-0,06 W/m K; c = 1.400 J/kg K; μ = 5 Caratteristiche ambientali  riutilizzabile, riciclabile e smaltibile Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Polistirene Descrizione  isolante proveniente da un polimero dello stirene (PS)  è la base del polistirene espanso (EPS) e del polistirene estruso (XPS) Utilizzo  isolante di origine sintetica 39
  • 52. Formato  pannelli di vari spessori Punti di forza  ottimo termoisolante (il 97% del volume è costituito da acqua)  leggero, impermeabile, incombustibile e imputrescibile Punti di debolezza  sostanza altamente tossica  altamente infiammabile (reso ignifugo additivandolo con sostanze antifiamma che aumentano però la tossicità dei gas di combustione in caso di incendio) Caratteristiche  differenti a seconda del trattamento termoigrometriche  EPS: ρ = 15-30 kg/m3; λ = 0,035-0,040 W/m K; c = 1.500 J/kg K; μ = 40-80  XPS: ρ = 20-50 kg/m3; λ = 0,030-0,040 W/m K; c = 1.500 J/kg K; μ = 80-250 Caratteristiche ambientali  energivoro in fase di produzione  elevati rischi ambientali Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Poliuretano Descrizione  schiuma dura a struttura alveolare Utilizzo  isolante di origine sintetica Formato  pannelli Punti di forza  ottime caratteristiche termoisolanti  imputrescibile  resistente all’umidità e alla pressione Punti di debolezza  non è igroscopico  produce gas tossici in caso di incendio Caratteristiche  pannelli: ρ = 30 kg/m3; λ = 0,025-0,030 W/m K; termoigrometriche c = 1.500 J/kg K; μ = 30-100 Caratteristiche ambientali  energivoro in fase di produzione  elevati rischi ambientali Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Pomice Descrizione  schiuma solida (struttura alveolare) che deriva da una roccia magmatica effusiva 40
  • 53. Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  in polvere, granuli o impastata con legante idraulico Punti di forza  buone capacità termoisolanti e fonoassorbenti  traspirante, incombustibile, immarcescibile, resistente all’umidità e inattaccabile  elastica, facilmente lavorabile, chimicamente inerte e stabile nel tempo  buona resistenza alla compressione e alla meccanica Punti di debolezza  non facilmente reperibile in loco Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  sfusa: ρ = 480-900 kg/m3; λ = 0,10 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 2-4  impastata: ρ = 800-1.600 kg/m3; λ = 0,16-0,2 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 2-4 Caratteristiche ambientali  materiale naturale, ecologico, riutilizzabile e riciclabile  privo di emissioni inquinanti Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Vermiculite Descrizione  materiale di origine vulcanica trattato termicamente dopo l’estrazione  utilizzata nella realizzazione di malte e calcestruzzi alleggeriti, ma anche a secco nel riempimento delle intercapedini Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  in granuli sfusi o impastata con legante idraulico Punti di forza  naturale e leggera  incombustibile, chimicamente inerte, atossica, inattaccabile da batteri e parassiti Punti di debolezza  una volta bagnata assorbe l’umidità e asciuga molto lentamente Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  granuli sfusi: ρ = 80-100 kg/m3; λ = 0,05-0,07 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 5  impastata: ρ = 380-600 kg/m3; λ = 0,08-0,09 W/m K; c = 800 J/kg K; μ = 3 Caratteristiche ambientali  riutilizzabile e smaltibile senza rischi per l’ambiente Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 41
  • 54. Vetro cellulare Descrizione  si ricava dal vetro macinato e additivato con polvere di carbonio Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  lastre, pannelli, coppelle e granulato Punti di forza  termoisolante (struttura alveolare)  durevole, impermeabile, resistente agli agenti chimici e incombustibile  immarcescibile e inattaccabile da acidi, parassiti, roditori e insetti Punti di debolezza  energivoro nella fase di produzione  in caso di incendio, produce fumo ed emana gas tossici quando l’incollaggio dei pannelli è effettuato con collanti bituminosi o sintetici Caratteristiche  sfuso: ρ = 105-165 kg/m3; λ = 0,038-0,050 W/m K; termoigrometriche c = 840 J/kg K; μ = 3-5 Caratteristiche ambientali  riciclabile (nella forma in granuli) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 2.3.2 Isolanti ecoefficienti Sebbene, per definizione, siano classificati come isolanti i materiali che possie- dono una conduttività termica (λ) non superiore a 0,10 W/m K, i veri materia- li termoisolanti sono quelli che hanno una conduttività termica compresa tra 0,025 e 0,055 W/m K. Si tratta generalmente di prodotti porosi, fibrosi o con struttura alveolare chiusa. Non esiste un materiale isolante per eccellenza, ma la scelta va fatta a seconda dell’applicazione e del luogo di impiego poiché alcuni coibenti si prestano all’utilizzo in luoghi asciutti, mentre altri sono idonei per i luoghi caratterizzati da elevata umidità. Oltre alle caratteristiche tecniche vanno però prese in con- siderazione anche quelle ecologiche e l’impatto ambientale che l’isolante produ- ce in tutte le fasi di vita. Anche se stilare un bilancio “energetico” ed “ecologico” dei materiali isolanti è tutt’altro che facile, in quanto gli effetti esercitati sull’ambiente sono troppo diversi e difficilmente confrontabili, di seguito ver- ranno descritti i principali isolanti ecoefficienti individuandone anche le carat- teristiche ambientali, oltre a quelle prestazionali. 42
  • 55. Argilla espansa Descrizione  si ottiene da un impasto di argilla e carbonati alcalino- terrosi o altri additivi  utilizzata a secco in intercapedine e come materiale di alleggerimento di massetti Utilizzo  isolante di origine minerale Formato  sfusa (forma frantumata), in granuli sferici o impastata con legante idraulico Punti di forza  elevata traspirabilità, buone qualità fonoassorbenti  incombustibile, inalterabile, inattaccabile, priva di emissioni tossiche e inerte Punti di debolezza  scarso isolamento termico e ridotta igroscopicità Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  sfusa: ρ = 320-450 kg/m3; λ = 0,09-0,13 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 5-8  impastata: ρ = 600-140 kg/m3; λ = 0,16-0,31 W/m K; c = 900 J/kg K; μ = 5-8 Caratteristiche ambientali  materia prima abbondante e reperibile in loco  riciclabile (come inerte per il calcestruzzo)  elevato dispendio di energia nella fase di produzione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Canna palustre Descrizione  (Phragmites communis) è presente in zone paludose e lungo i fiumi  spesso utilizzata come aggrappante per la terra cruda Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  sfusa, in rotoli e pannelli Punti di forza  elevata traspirabilità, elevata regolazione igrometrica  buon comportamento termico e acustico Punti di debolezza  attaccabile da roditori e insetti (in mancanza di protettivi) Caratteristiche  canna: ρ = 130-190 kg/m3; λ = 0,045-0,056 W/m K; termoigrometriche c = 1.000 J/kg K; μ = 2 Caratteristiche ambientali  naturale, ecologica, rinnovabile, riutilizzabile, riciclabile e compostabile  ridotti consumi energetici nella fase di produzione, trasporto e utilizzo Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 43
  • 56. Fibra di canapa Descrizione  (Cannabis sativa) è presente nelle zone paludose e presso i fiumi  spesso utilizzata come aggrappante per la terra cruda Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  fiocchi, pannelli, rotoli, feltri e stoppa Punti di forza  ottime capacità termoisolanti e fonoassorbenti  elevata traspirabilità e buon regolatore dell’umidità  buona elasticità e resistenza meccanica  priva di sostanze nocive e inattaccabile da roditori e insetti (assenza di proteine) Punti di debolezza  sensibile all’umidità  bassa resistenza al fuoco Caratteristiche  pannelli: ρ = 30-190 kg/m3; λ = 0,039-0,043 W/m K; termoigrometriche c = 1.700 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  materiale naturale, ecologico, rinnovabile, compostabile e riciclabile al 100%  ridotti consumi energetici nella fase di produzione, trasporto e utilizzo Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di cellulosa Descrizione  si ricava da legno di conifere e di latifoglie, da cotone, canapa e lino, ma soprattutto dal riciclo di carta di giornale Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  fiocchi, granuli e pannelli Punti di forza  ottimo isolante termico, elettrico e acustico  traspirante e buon regolatore igrotermico  compatta, elastica, flessibile, stabile dimensionalmente e di facile lavorazione Punti di debolezza  non ignifuga e attaccabile dai roditori e dalle muffe (va trattata con sali di boro) Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  fiocchi: ρ = 25-65 kg/m3; λ = 0,037-0,041 W/m K; c = 2.000 J/kg K; μ = 1-3  granuli: ρ = 300-500 kg/m3; λ = 0,069 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 1-3  pannelli: ρ = 60-90 kg/m3; λ = 0,040 W/m K; c = 1.900-2.000 J/kg K; μ = 1-3 44
  • 57. Caratteristiche ambientali  ecologica, riciclabile, non energivora, non inquinante, a basso impatto ambientale  proveniente da prodotti di scarto (carta dei giornali) inutilizzabili e abbondanti Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di cocco Descrizione  si ricava dalla palma di cocco (Coccus nucifera) Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  lastre e pannelli Punti di forza  buon termoisolante (composto per il 65% di aria)  buon isolamento acustico  ottima traspirabilità e permeabilità al vapore  inattaccabile da insetti e roditori, imputrescibile e inalterabile nel tempo Punti di debolezza  materiale non reperibile in loco  limitata resistenza al fuoco (va trattata con sali di boro e solfato di ammonio) Caratteristiche  pannelli: ρ = 50-150 kg/m3; λ = 0,043-0,047 W/m K; termoigrometriche c = 1.500 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  rinnovabile, facilmente riutilizzabile e compostabile  naturale, riciclabile, proveniente da prodotti di scarto (guscio del cocco)  basso impatto ambientale in fase di lavorazione, ma energivora per il trasporto Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di cotone Descrizione  si ricava dalle piante della famiglia delle Malvaceae Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  fiocchi, trecce, feltri, materassini e pannelli Punti di forza  ottime capacità termoisolanti  elevata traspirabilità e buon comportamento igrometrico  buone proprietà anticalpestio e acustiche Punti di debolezza  ridotta resistenza al fuoco (va comunque trattata con sali di boro)  attaccabile da insetti e micosi (va trattata con sali di boro) 45
  • 58. Caratteristiche  pannelli: ρ = 20 kg/m3; λ = 0,040 W/m K; termoigrometriche c = 1.500 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  materiale naturale, rinnovabile, riciclabile ma non compostabile (per la presenza dei sali di boro)  reperibile in loco ma non sostenibile dal punto di vista ambientale Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di juta Descrizione  si ricava da fibre di diverse piante della famiglia delle Malvaceae Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  fiocchi, strisce, feltri e reti porta-intonaco Punti di forza  ottime capacità termoisolanti  buone caratteristiche di traspirabilità e assorbimento dell’umidità  permeabile al vapore  buone proprietà anticalpestio e acustiche  elastica e resistente allo strappo Punti di debolezza  ridotta resistenza al fuoco Caratteristiche  feltri: ρ = 100 kg/m3; λ = 0,050-0,055 W/m K; termoigrometriche c = 1.500 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  isolante naturale, rinnovabile, riutilizzabile, riciclabile e compostabile  non è reperibile in loco quindi risulta energivora la fase di trasporto Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di kenaf Descrizione  si ricava dalla pianta Hibiscus cannabinus della famiglia delle Malvaceae Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  pannelli semirigidi, feltri flessibili e rotoli Punti di forza  ottimo isolante termico e buone proprietà acustiche  permeabilità al vapore, elevata traspirabilità e resistenza alla formazione di muffe  inattaccabile da roditori e insetti (non contiene sostanze proteiche) 46
  • 59. Punti di debolezza  ridotta resistenza al fuoco Caratteristiche  pannelli/feltri: ρ = 20-80 kg/m3; λ = 0,039-0,045 W/m K; termoigrometriche c = 1.700 J/kg K; μ=1-2 Caratteristiche ambientali  materiale naturale, ecologico, rinnovabile e riutilizzabile  reperibile in loco e a crescita molto rapida  coltivazione sostenibile dal punto di vista ambientale Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di legno Descrizione  deriva dagli scarti del legno (principalmente di conifera)  viene aggregata senza additivi con la lignina (resina naturale della fibra stessa) Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  feltri e pannelli (rigidi, semirigidi e flessibili) Punti di forza  ottimo isolante termico e acustico  elevata inerzia termica e ottima capacità termoigrometrica  leggera, porosa, fibrosa, igroscopica, non attaccabile da muffe e condense Punti di debolezza  bassa resistenza al fuoco (deve essere additivata con speciali sali naturali)  ridottissima impermeabilità all’acqua Caratteristiche  differenti a seconda della tipologia di pannello termoigrometriche  flessibile: ρ = 45-55 kg/m3; λ = 0,038 W/m K; c = 2.100 J/kg K; μ = 1-2  rigido: ρ = 150-300 kg/m3; λ = 0,038-0,052 W/m K; c = 2.100 J/kg K; μ= 5-10 Caratteristiche ambientali  processo produttivo in sintonia con l’ambiente e facilmente reperibile in loco  alto consumo energetico in fase di produzione  rinnovabile e riciclabile al 100% (scarti da lavorazione dell’industria del legno) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di legno mineralizzata Descrizione  impasto di scarti di legno con magnesite, cemento bianco o cemento Portland 47
  • 60. Utilizzo  isolante di origine vegetale e minerale Formato  pannelli rigidi Punti di forza  migliori caratteristiche di resistenza e impermeabilità rispetto alla fibra di legno  maggiore durabilità nel tempo e resistenza agli attacchi biologici e chimici Punti di debolezza  modesto isolamento termico rispetto alla fibra di legno  possibile dispersione di particelle respirabili durante le operazioni di rimozione Caratteristiche  pannelli: ρ = 300-625 kg/m3; λ = 0,086-0,107 W/m K; termoigrometriche c = 1.880 J/kg K; μ = 4-10 Caratteristiche ambientali  utilizzo di scarti da materie rinnovabili e basso costo energetico nella produzione  non produce inquinamento né in fase di produzione, né nelle fasi di utilizzo, di riciclaggio e smaltimento dei residui Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Fibra di lino Descrizione  materiale naturale che si ottiene dalla pianta di lino accoppiando le fibre con un legante polimerico termoplastico Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  fiocchi, fasce, rotoli e pannelli semirigidi Punti di forza  elevata traspirabilità e igroscopicità  ottimo isolante termico e acustico  inalterabile nel tempo Punti di debolezza  bassa resistenza al fuoco (va trattata con sali inorganici tipo i sali di boro)  ridottissima impermeabilità all’acqua  attaccabile da insetti, funghi e roditori (va trattata con sali inorganici) Caratteristiche  feltri/fiocchi: ρ = 30-35 kg/m3; λ = 0,037-0,040 W/m K; termoigrometriche c = 1.600 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  basso fabbisogno energetico e ridotte emissioni inquinanti in fase di produzione e lavorazione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 48
  • 61. Fibra di mais Descrizione  nuovo materiale isolante che si ricava dalla granella di mais, si ottiene dall’estrusione e successiva filatura dell’acido polilattico (PLA), che proviene dalla polimerizzazione dell’acido lattico e quindi dalla fermentazione controllata delle pannocchie di mais Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  pannelli Punti di forza  ottimo isolamento termico e acustico  non contiene sostanze tossiche Punti di debolezza  sensibile all’umidità e attaccabile da roditori e insetti  bassa resistenza al fuoco Caratteristiche  pannelli: ρ = 10-80 kg/m3; λ = 0,040 W/m K; termoigrometriche c = 1.900 J/kg K; μ = 3 Caratteristiche ambientali  fibra biodegradabile al 100%  ecologica, riutilizzabile e riciclabile Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Lana di pecora Descrizione  fibra tessile di origine animale per eccellenza Utilizzo  isolante di origine animale Formato  fiocchi, trecce, strisce, feltri, pannelli e materassini Punti di forza  coibenza, isolamento acustico e traspirabilità  infiammabilità, elasticità e deformabilità  ottime doti igroscopiche (assorbe l’umidità fino al 33% del suo peso) Punti di debolezza  modesta reazione al fuoco  attaccabile da parassiti e acari (va sottoposta a trattamento con sali di boro)  prezzo elevato Caratteristiche  differenti a seconda del formato termoigrometriche  pannelli: ρ = 15-20 kg/m3; λ = 0,037-0,044 W/m K; c = 1.700 J/kg K; μ = 1-2  feltri: ρ = 80-170 kg/m3; λ = 0,037-0,044 W/m K; c = 1.700 J/kg K; μ = 1-2 Caratteristiche ambientali  rigenerabile, riciclabile e compostabile  reperibile in loco, a basso impatto ambientale e ridotto consumo energetico Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 49
  • 62. Paglia Descrizione  prodotto agricolo di scarto della coltivazione di cereali  viene usata comunemente in abbinamento al legno e alla terra cruda Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  sciolta o confezionata in balle (grossi mattoni pronti per la costruzione) Punti di forza  ottimo isolante termico e acustico ed elevata resistenza  buon comportamento al fuoco (una volta compressa) Punti di debolezza  teme l’umidità che può portare a marcescenza Caratteristiche  balle di paglia: ρ = 100 kg/m3; λ = 0,040-0,050 W/m K; termoigrometriche c = 600 J/kg K; μ = 10 Caratteristiche ambientali  naturale e riciclabile  poco energivora in fase di produzione e trasformazione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Sughero Descrizione  materiale naturale che proviene da pura polpa di corteccia di sughero Utilizzo  isolante di origine vegetale Formato  pannelli, lastre, rotoli e granuli Punti di forza  ottimo isolante termico e acustico, impermeabile (ai liquidi e ai gas) e traspirante  elastico, leggero, resistente all’usura, al fuoco e all’attacco di roditori e insetti  inodore, insapore, atossico, asettico, anallergico, imputrescibile e antistatico Punti di debolezza  in caso di umidità permanente può essere attaccato dalle muffe Caratteristiche  differenti a seconda del formato e della densità termoigrometriche  pannelli espansi: ρ = 120 kg/m3; λ = 0,035-0,040 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 10  pannelli compressi: ρ = 200 kg/m3; λ = 0,039-0,050 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 10  granuli espansi: ρ = 70 kg/m3; λ = 0,034-0,038 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 10  granuli impastati: ρ = 350 kg/m3; λ = 0,048-0,053 W/m K; c = 1.900 J/kg K; μ = 10 Caratteristiche ambientali  rinnovabile e la sua raccolta non danneggia l’ambiente  poco energivoro nelle fasi di lavorazione e trasformazione Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 50
  • 63. 2.3.3 Isolanti innovativi La continua ricerca di nuove e valide tecnologie e la particolare attenzione al risparmio energetico hanno introdotto, sviluppato e promosso su tutto il terri- torio nazionale l’impiego di isolanti innovativi ed efficienti, quali gli isolanti termici trasparenti (ITT), quelli termoriflettenti, a cambiamento di fase e sot- tovuoto. Isolanti termici trasparenti (ITT) Gli isolanti termici trasparenti sono materiali di carattere vetroso e di struttura alveolare o capillare in grado di sfruttare passivamente l’energia solare e di im- pedire la perdita di calore, pur permettendo alla luce solare di attraversare l’ele- mento costruttivo. Affinché il sistema funzioni bene è necessario che la mura- tura sia pesante e occorre prevedere una difesa contro il possibile surriscalda- mento. Gli ITT consentono il passaggio dei raggi solari fino alla struttura massiva durante il giorno, la riscaldano e assicurano l’accumulo di calore grazie alla loro inerzia termica, mentre rallentano il raffreddamento dell’elemento di tamponamento durante la notte o nelle giornate di limitata radiazione. Figura 9 - Schematizzazione dell’isolante termico trasparente (ITT) Grazie alle loro speciali caratteristiche ottiche trovano applicazione non solo in abbinamento alle pareti di accumulo, ma possono essere impiegati in sostituzio- ne dei vetri senza particolari riduzioni dell’illuminamento: conferiscono una 51
  • 64. luce diffusa all’ambiente riducendo la dispersione del calore verso l’esterno. La tecnologia e i prodotti ITT hanno ormai superato la fase sperimentale e trovano interessanti applicazioni sia in edifici pubblici che privati. Isolanti termoriflettenti La perdita per conduzione rappresenta circa il 5%, quella per convezione il 35%, il restante 60% si perde per irraggiamento e, in presenza di alte tempera- ture, può aumentare fino al 90%. Figura 10 - Trasmissione del calore per conduzione, convezione e irraggiamento Le tre forme di trasmissione del calore sono contemporaneamente presenti ma l’irraggiamento concorre, in maggior parte, alla dispersione del calore, quindi un isolante termico, per essere efficace, deve contrastare soprattutto questa for- ma di trasmissione del calore. Gli isolanti tradizionali sono ottimi per bloccare le trasmissioni di calore per conduzione e per convezione, mentre non hanno efficacia sull’irraggiamento (valori di emissività alti) e, di conseguenza, non ri- flettono in modo apprezzabile i raggi infrarossi. Al contrario gli isolanti termo- riflettenti (bassi valori di emissività) assorbono una percentuale molto bassa di radiazione solare e termica e ne emettono una percentuale altrettanto bassa per il loro elevato potere riflettente (un film di alluminio con una emissività del 3% ha un potere riflettente pari al 97%). Sono materiali termoacustici innovativi e performanti composti da una o più superfici riflettenti a bassa emissività (pelli- cole di polietilene termofuse su fogli di alluminio puro) confinanti con una o più intercapedini d’aria (spessore ottimale compreso tra 2-2,5 cm). Sono impie- gati per la coibentazione di pareti, coperture e solai, determinano un aumento della resistenza termica di circa 8 volte e permettono di ottenere prestazioni 52
  • 65. elevatissime con spessori ridotti (circa 2 cm di spessore equivalgono a 20 cm di isolanti tradizionali). Isolanti a transizione di fase (MTF) Tra i materiali maggiormente impiegati nella realizzazione di chiusure opache leggere vanno inseriti gli isolanti a transizione di fase (MTF)28, tuttora oggetto di studio e di sperimentazione, capaci di immagazzinare calore e di rilasciarlo durante un cambiamento di fase. Uno degli esempi più interessanti è il sale di Gauber che, alla temperatura di 32,4°C, passa dallo stato solido a quello liquido accumulando una grande quantità di calore. È utilizzato spesso all’interno del calcestruzzo per la realizzazione di murature perimetrali poiché il sale accumula calore e impedisce che esso penetri all’interno degli ambienti. Al contrario, quando la temperatura esterna diminuisce, avviene il passaggio inverso e il sale passa dallo stato liquido a quello solido cedendo una notevole quantità di calo- re all’esterno. Isolanti sottovuoto Gli isolanti sottovuoto sono costituiti da pannelli isolanti evacuati composti da acido silicio macroporoso rivestito con una pellicola di plastica metallizzata che consente di mantenere il sottovuoto. Rappresentano un grande progresso nella tecnologia dell’isolamento termico poiché mostrano una conduttività termica dell’ordine dei 0,004 W/m K, pari a circa un decimo di quella dei materiali termoisolanti convenzionali (0,035-0,080 W/m K). Questo significa che un pannello sottovuoto di uno spessore di 2 cm produce la stessa azione isolante di un pannello in polistirolo (EPS o XPS) di 20 cm garantendo un isolamento termico ottimale anche per elementi strutturali leggeri. Vanno lavorati e posati con cura per non distruggere la pellicola protettiva che crea il sottovuoto e, non potendo essere tagliati in loco, vengono prodotti direttamente nel formato ri- chiesto. Inizialmente applicati nel settore degli elettrodomestici (frigoriferi e congelatori in primis), oggi sono prodotti di grande impiego nell’edilizia anche grazie alla durata dei pannelli (superiore ai 20 anni). Schiume isolanti a base vegetale Le schiume isolanti a base vegetale hanno caratteristiche prestazionali analoghe alle schiume convenzionali (riempitive di crepe e vuoti) e vengono realizzate impiegando prodotti vegetali, prima fra tutti la soia. Si prestano a differenti condizioni ambientali (ambienti caldi, umidi o freddi) e si applicano con una tecnologia ad acqua soffiata che, non solo riduce la perdita di energia, ma pre- viene la diffusione dell’umidità evitando la formazione di muffe e la dispersione 28 I materiali a cambiamento di fase (MTF) sono noti anche come phase change materials (PCM). 53
  • 66. di sostanze inquinanti. Il loro costo è inferiore a quello dei sistemi isolanti con- venzionali a base di petrolio e sono disponibili sia come isolante a celle semi- aperte, sia in versione schiumosa a celle chiuse. Oltre all’isolamento termico sono un ottimo isolante acustico poiché riducono la trasmissione del rumore propagato nell’aria. Il prodotto, pur essendo a base di soia, non è attaccabile dai roditori, dalle termiti o da altri insetti, inoltre è ignifugo e, in caso di incendio, non sviluppa fumi e non emette sostanze volatili tossiche. 2.4 Finiture Le finiture svolgono la funzione di proteggere e di rendere uniformi le superfici sulle quali vengono applicate, conferendone un aspetto esteticamente gradevole. Devono essere lavabili, resistenti all’urto, avere una buona aderenza al supporto ma anche esercitare un effetto equilibrante sul clima interno ovvero devono per- mettere la diffusione del vapore acqueo e assorbire l’eccesso di umidità nell’aria. 2.4.1 Finiture convenzionali Le finiture utilizzate tradizionalmente in edilizia vengono eseguite con malte composte da inerti (sabbia, polvere di marmo, pozzolana, argilla cotta ecc.), acqua e uno o più leganti (calce, cemento, gesso ecc.), impastati in differenti proporzioni a seconda del tipo di applicazione e dei requisiti richiesti. Per le varie applicazioni si trovano in commercio malte premiscelate che devono solo essere impastate con acqua e, se diluite, vengono impiegate come intonaci per gli esterni e per gli interni. Malte La malta assolve l’importante compito di collegamento degli elementi che costi- tuiscono le murature e la solidità dell’elemento verticale dipende principalmen- te dalla qualità della malta utilizzata ovvero dal tipo di legante, dalla granulo- metria degli inerti e dalla proporzione in cui questi ingredienti sono miscelati tra loro. La malta costituisce anche la base degli intonaci di finitura, siano essi impiegati per usi esterni o interni. Classificazione delle malte Le malte vengono classificate in aeree, idrauliche e composte a seconda degli usi e dei requisiti che presentano. Malte aeree: fanno presa solo all’aria, sono facilmente lavorabili e hanno un’ele- vata traspirabilità, quindi garantiscono una maggiore permeabilità della mura- tura al vapore acqueo. 54
  • 67. Malte idrauliche: a differenza delle malte aeree fanno presa anche in presenza di acqua e hanno come legante la calce idraulica oppure il cemento. Mostrano caratteristiche di maggiore coesione, potere adesivo, plasticità ed elasticità. Si dividono principalmente in malte di calce idraulica, malte cementizie e malte composte (malte bastarde). Malte composte: sono costituite da due o più leganti diversi al fine di sfruttare al meglio le differenti caratteristiche dei componenti. Intonaci L’intonaco ha la funzione di rendere regolari le superfici murarie e di protegger- le dagli elementi atmosferici. Garantisce buona aderenza al supporto sottostan- te, coibenza termica e acustica, resistenza meccanica, traspirabilità e impermea- bilità. Intonaco Descrizione  impasto uniforme di sabbia (inerte), acqua e uno o più leganti  ha la funzione di rendere regolari le superfici murarie, di proteggerle dagli elementi atmosferici e di garantire una buona aderenza al supporto sottostante  a seconda del legante impiegato prende il nome di intonaco di calce, di cemento, di gesso o sintetico Utilizzo  finitura esterna (intonaco di cemento) e interna (intonaco di calce e di gesso) Formato  prodotto sfuso in sacchi Punti di forza  elevata traspirabilità (intonaco di calce e di gesso)  buon comportamento termoigrometrico e riduzione dei fenomeni di condensa interstiziale e superficiale (intonaco di calce e di gesso)  facilità di lavorazione Punti di debolezza  limitata coibenza termica e acustica Caratteristiche tecniche  buona resistenza meccanica (intonaco cementizio)  buon comportamento al fuoco Caratteristiche  differenti a seconda della tipologia di leganti impiegati termoigrometriche  di calce: ρ = 1.800 kg/m3; λ = 0,87 W/m K; c = 960 J/kg K; μ = 10  di cemento: ρ = 2.000 kg/m3; λ = 1,40 W/m K; c = 1.050 J/kg K; μ = 35  di gesso: ρ = 1.400 kg/m3; λ = 0,35 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 4  sintetico: ρ = 1.100 kg/m3; λ = 0,70 W/m K; c = 920 J/kg K; μ = 50-200 55
  • 68. Caratteristiche ambientali  basso impatto ambientale (legante in calce)  atossico (leganti non sintetici) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore Per gli interni si preferisce impiegare intonaci eseguiti con malta di calce per assicurarne la traspirabilità e limitare l’alterazione del comportamento fisico della muratura. Questo tipo di intonaco, infatti, assorbe l’umidità superficiale delle pareti evitando i fenomeni di condensa e di “gocciolamento” e prepara le superfici murarie a ricevere le tinte poiché le rende lisce. Gli intonaci eseguiti con malte cementizie non consentono invece la diffusione del vapore e, per tale motivo, andrebbero evitati anche per la finitura esterna, che deve essere idrore- pellente ma non impermeabile. Per ottenere questa proprietà alla malta di calce si aggiungono tradizionalmente la pozzolana (ne aumenta la resistenza) o il coccio pesto (argilla pura, cotta e poi frantumata). Posa in opera dell’intonaco tradizionale L’intonaco viene eseguito di norma in due o tre strati: il rinfazzo, l’arriccio e il velo. Rinfazzo: è il primo strato, ha uno spessore di 1-2 cm e viene anche chiamato rabboccatura. Ha il compito di rendere liscia la superficie della muratura e per questo motivo può essere eliminato quando il supporto è già uniforme. Arriccio: ha uno spessore di pochi millimetri e spesso costituisce lo strato finito di ambienti di servizio o vani tecnici (scantinati, garage, depositi, cantine ecc.). Velo: è lo strato di rifinitura interno e può essere di malta di calce, malta di gesso o stucco. 56
  • 69. 2.4.2 Finiture ecoefficienti Figura 11 - Ciclo naturale della biocalce L CA 2 In commercio si trovano vari prodotti premiscelati che contengono additivi sin- tetici che ne facilitano la lavorazione, riducono la fessurazione e migliorano l’aderenza, ma possono creare una barriera alla diffusione del vapore. Per questo motivo in bioedilizia gli intonaci premiscelati non hanno additivi sintetici, ga- rantendo la traspirabilità delle pareti. In commercio si trova ormai una vasta gamma di intonaci bioecologici con cicli produttivi in sintonia con l’ambiente. Oggi il mercato propone anche l’impiego di intonaci naturali in terra cruda, dalle ottime proprietà igrometriche, e di intonaci termoisolanti, dalle elevatissi- me prestazioni coibenti. Intonaco di terra cruda Descrizione  impiegato, unitamente alla paglia, come intonaco interno Utilizzo  finitura interna 57
  • 70. Formato  sciolto Punti di forza  elevata capacità termica, traspirabilità e regolazione dell’umidità  inattaccabile da insetti e micosi, facile da produrre e lavorare Punti di debolezza  bassa impermeabilità e modesta resistenza all’impatto Caratteristiche tecniche  durevole, adattabile e duttile  buona resistenza al fuoco Caratteristiche  differenti a seconda dell’utilizzo termoigrometriche  intonaco: ρ = 400-800 kg/m3; λ = 0,12-0,25 W/m K; c = 1.200 J/kg K; μ = 2-5  con paglia: ρ = 1.200 kg/m3; λ = 0,59 W/m K; c = 1.000 J/kg K; μ = 5-10 Caratteristiche ambientali  riciclabile, riutilizzabile (se inumidito) e a basso impatto ambientale  reperibile in loco (riduzione dei costi di trasporto e delle emissioni di inquinanti) Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 2.4.3 Finiture innovative Tra gli intonaci innovativi e maggiormente diffusi in ambito edile, non si può non parlare degli intonaci termoisolanti fibrorinforzati che, alle caratteristiche di coibenza termica, uniscono la resistenza meccanica, la durabilità, la traspira- bilità e l’assoluta inerzia al fuoco. Vengono principalmente utilizzati per la rea- lizzazione di cappotti esterni, ma possono essere impiegati anche all’interno degli ambienti poiché favoriscono la trasmigrazione del vapore acqueo verso l’esterno, eliminando così ogni forma di condensa e di umidità. Intonaco termoisolante Descrizione  intonaco minerale con particolare distribuzione granulometrica degli inerti leggeri Utilizzo  finitura interna ed esterna 58
  • 71. Formato  sciolto in polvere Punti di forza  elevata capacità termica, traspirabilità e regolazione dell’umidità  resistente agli agenti atmosferici e omogeneo nell’impasto  non degradabile, inalterabile e inattaccabile da insetti e micosi Punti di debolezza  costo elevato Caratteristiche tecniche  durevole, adattabile, duttile  buona resistenza al fuoco (grazie ai componenti inerti) Caratteristiche  termointonaco: ρ = 300 kg/m3; λ = 0,04-0,06 W/m K; termoigrometriche c = 1.000 J/kg K; μ = 3-8 Caratteristiche ambientali  basso impatto ambientale  limitato impiego di energia nell’intero ciclo di vita Simboli ρ: densità; λ: conduttività termica; c: calore specifico; μ: resistenza al vapore 2.5 L’innovazione nelle chiusure trasparenti L’involucro trasparente svolge il ruolo di diaframma visivo, termico e acustico con l’ambiente esterno e permette di regolare il comfort e le prestazioni interne dell’edificio in funzione delle condizioni climatiche esterne. Dal punto di vista energetico è un elemento disperdente poiché presenta una trasmittanza termica superiore a quella delle pareti opache, ma svolge anche la funzione di captatore degli apporti solari gratuiti tanto più elevato è il coefficiente di trasmissione del vetro (a condizione che sia orientato a sud, sud-est o sud-ovest). Il sistema ser- ramento è un elemento critico che deve essere progettato con attenzione per evitare che riduca il comfort microclimatico degli ambienti interni non solo durante la stagione invernale, ma anche in estate, quando l’attenzione va posta alla limitazione dei fenomeni di surriscaldamento e abbagliamento. Il serramen- to è un elemento disomogeneo con proprietà termoisolanti localmente diverse, quindi, per determinare correttamente il valore della trasmittanza termica (Uw), vanno presi in considerazione le caratteristiche dei vetri e dei telai, ma anche il collegamento vetro-telaio e la corretta messa in posa. 59
  • 72. Figura 12 - Punti critici di un serramento per il calcolo della trasmittanza termica (Uw) Il serramento rappresenta l’elemento costruttivo che negli ultimi quindici anni ha ottenuto i maggiori miglioramenti dal punto di vista energetico (tipologia di vetro, materiale dei telai e caratteristiche dei distanziatori). Tabella 1 - Trasmittanza e coefficiente di trasmissione dei vetri Tipologia di vetro Ug [W/m2 K] g [-] Vetro singolo 5,90 0,85 Vetrocamera semplice (6-8-6) 3,20 0,65 Vetrocamera semplice (6-12-6) 2,80 0,70 Vetrocamera triplo (4-8-4-8-4) 1,70 0,68 Vetrocamera basso emissivo con aria (4-16-4) 1,40 0,58 Vetrocamera basso emissivo con argon (4-16-4) 1,10 0,58 Vetro triplo basso emissivo con argon (4-8-4-8-4) 0,90 0,50 Vetrocamera semiselettivo con aria (4-16-4) 1,40 0,42 Vetrocamera semiselettivo con argon (4-16-4) 1,10 0,42 Vetrocamera selettivo con aria (4-16-4) 1,40 0,34 Vetrocamera selettivo con argon (4-16-4) 1,10 0,34 Ug: trasmittanza termica del vetro (glass); g: fattore solare 60
  • 73. Il mercato offre diverse tipologie di serramenti dotati di elevate prestazioni ter- miche, acustiche e luminose per assicurare l’idonea illuminazione naturale degli ambienti e la protezione termoacustica. Le superfici vetrate presentano general- mente una massa ridotta contribuendo alle dispersioni termiche per convezio- ne, conduzione e irraggiamento, per tale motivo sempre più spesso si utilizzano vetri basso emissivi che limitano le dispersioni verso l’esterno (valori di trasmit- tanza Ug ridotti), pur garantendo un buon fattore solare (g). Riflettono l’infra- rosso lungo grazie al deposito, per polverizzazione catodica, di metalli o di sali- metallici semi-conduttori e permettono di ridurre le dispersioni fino al 40%. Esistono quindi soluzioni che riescono a coniugare esigenze di risparmio ener- getico con quelle di carattere estetico, nonché di benessere fisico e psicologico. Tra i più innovativi, in via di continua evoluzione e sperimentazione, si anno- verano i TIM (materiali isolanti trasparenti), i vetri a controllo solare, i materia- li cromogenici, i nanofilm e le pellicole olografiche. Materiali isolanti trasparenti (TIM) I TIM sono materiali isolanti sia dal punto di vista termico sia da quello acusti- co e si caratterizzano per la buona trasparenza nei confronti della radiazione solare. Possono costituire pannelli autoportanti oppure possono essere utilizzati all’interno di un pannello portante (composto nella maggior parte dei casi da un vetrocamera). I pannelli autoportanti possono essere piani, alveolari, ondulati o grecati e general- mente sono prodotti a partire da materiali plastici (policarbonato, polimetilmetacri- lato, pvc ecc.). Hanno un’elevata resistenza al sole, ai raggi ultravioletti, agli agenti atmosferici e al fuoco e, grazie alle differenti tipologie presenti sul mercato, possono essere utilizzati anche in edifici residenziali, non solo del terziario. I materiali presen- tano un ottimo comportamento termico (bassi valori di trasmittanza termica), senza limitare il passaggio ai raggi solari (elevati coefficienti di trasmissione luminosa). Tabella 2 - Trasmittanza e trasmissione luminosa dei TIM Tipologia di pannello TIM spessore [cm] Ug [W/m2 K] Tl [%] Pannello alveolato di polimetilmetacrilato 3 cm 0,50 92% (Pmma) Pannello alveolato di policarbonato (Pc) 3 cm 0,40 88% Ug: trasmittanza termica del vetro (glass); Tl: fattore di trasmissione luminosa I TIM a struttura ondulata vengono impiegati per limitare la propagazione della radiazione solare e impedire del tutto la vista, mentre quelli a struttura capillare e a nido d’ape vengono utilizzati quando si desidera favorire la pro- 61
  • 74. pagazione della radiazione solare. L’inserimento di TIM organici in un vetro- camera comune porta una notevole diminuzione del coefficiente di trasmis- sione termica e ne migliora considerevolmente anche il potere di isolamento acustico. Aerogel I materiali isolanti trasparenti non portanti si dividono in materiali inorganici non geometrici e materiali organici geometrici. Il materiale più interessante tra quelli inorganici non geometrici è l’aerogel, sostanza allo stato solido simile al gel composto per il 99,8% da aria (che ne determina la semitrasparenza) e per il restante 0,2% da silice, alluminio, cromo, stagno o carbonio. È la sostanza meno densa tra quelle conosciute (1.000 volte inferiore al vetro), ha un bassis- simo valore di conduttività termica (λ = 0,01-0,02 W/m K) che conferisce al materiale stesso un alto potere di isolamento termico e acustico, è trasparente alla radiazione solare e sopporta altissime temperature. Per contro, è fragile, friabile, idrofilo (va trattato chimicamente per renderlo idrofobo) e attaccabile dagli agenti atmosferici; per tale motivo viene generalmente inserito all’interno di un pannello autoportante in vetro o in materiale plastico. Un vetrocamera contenente aerogel può raggiungere un valore di trasmittanza termica inferiore a 0,90 W/m2 K e infatti l’aerogel è utilizzato in forma granulare per conferire isolamento termico ai serramenti e limitare di conseguenza la dispersione del calore degli edifici. La produzione commerciale dell’aerogel è recente (inizio del secolo) anche se fu creato per la prima volta nel 1931 da Steven Kistler. Principali tipologie di aerogel I principali tipi di aerogel presenti sul mercato sono quelli di silice, di carbonio e di alluminio. Aerogel di silice: è il più comune, ottenuto dal gel di silice, e caratterizzato da una densità di 1 mg/cm3, la minore densità attualmente esistente (quella dell’aria è di circa 1,2 mg/cm3). Ha la caratteristica di assorbire con facilità la radiazione infrarossa, quindi di lasciare entrare la luce solare all’interno degli ambienti assicurando altresì le eccellenti proprietà coibenti (conducibilità ter- mica λ compresa tra 0,004 e 0,03 W/m K) e presenta un punto di fusione molto elevato (circa 1.200°C). Aerogel di carbonio: è composto da particelle nanometriche unite insieme da lega- mi covalenti. Ha una porosità regolare molto alta (superiore al 50%) e una densità compresa tra 0,25 e 0,80 mg/cm3. Grazie alla loro area superficiale elevata (400- 1000 m2/g) questi aerogel sono impiegati prevalentemente nel settore elettrico per la produzione di supercondensatori. La caratteristica di assorbire con facilità la ra- diazione infrarossa li rende degli ottimi immagazzinatori di energia solare. 62
  • 75. Aerogel di alluminio: è composto da ossido di alluminio, utilizzato come cata- lizzatore nel “drogaggio” dei metalli e impiegato nelle missioni aerospaziali. Vetri a controllo solare I vetri a controllo solare sono lastre di vetro opportunamente trattate (in genere con depositi di metalli e/o ossidi di metalli) per ottenere una predeterminata riflessione selettiva di parte dell’irraggiamento solare per evitare che entri all’in- terno dell’ambiente sotto forma di luce o di calore. In commercio ne esistono di molti tipi tra loro diversificati sia per il processo tecnologico di produzione, sia per le caratteristiche fisico-tecniche ed energetiche. Il vetro a controllo sola- re è diffuso nei climi più caldi poiché, oltre a ridurre l’apporto di calore solare, permette un miglior controllo dell’abbagliamento. Nei climi temperati è invece utilizzato per controbilanciare il controllo solare con un’elevata trasmissione di luce naturale. In ogni caso è una tecnologia indicata in situazioni in cui un eccessivo apporto di calore solare può costituire una criticità e per questo si sta diffondendo nella realizzazione di verande di ampie dimensioni, passerelle pe- donali, vetrate e facciate trasparenti di edifici. Materiali cromogenici I materiali cromogenici sono materiali in grado di cambiare le proprie caratte- ristiche ottiche in funzione della variazione delle condizioni al contorno. Si di- stinguono in due grandi categorie: materiali a comportamento passivo che si modificano da soli (fotocromici e termocromici) e quelli a comportamento at- tivo che vengono regolati dall’esterno (cristalli liquidi, SPD, elettrocromici e gasocromici). Nella maggior parte dei casi vengono prodotti sotto forma di sottili film da inserire all’interno di vetrocamera o di pannelli stratificati in ve- tro o in materiale plastico. Tipologie di materiali cromogenici Materiali fotocromici: hanno la capacità di modificare colore e trasparenza in seguito all’assorbimento di radiazione elettromagnetica. L’effetto dura esclusiva- mente per il tempo in cui è attiva la radiazione e vengono utilizzati soprattutto in campo ottico (lenti da occhiali). Materiali termocromici: hanno la capacità di modificare le proprietà ottiche, temporaneamente e reversibilmente, se sottoposti a variazioni di temperatura. Sono stati testati anche in edilizia (a partire dal 1974), ma gli elevati costi non ne hanno permesso la diffusione anche se, negli ultimi anni, la sperimentazione sta rivalutando questi materiali. Cristalli liquidi: sono i materiali cromogenici più utilizzati grazie al costo rela- tivamente basso. La tecnologia si basa sulla caratteristica dei cristalli di passare 63
  • 76. da uno stato caotico a uno stato ordinato nel momento in cui viene attivata una differenza di potenziale elettrico. La matrice polimerica che contiene i cristalli passa quindi da uno stato opaco a uno stato trasparente quando i cristalli si dispongono ordinatamente secondo direzioni parallele. In edilizia l’applicazione non ha avuto grande successo per l’impossibilità di avere stati intermedi tra quello opaco e quello trasparente. SPD (suspended particle device): particelle sospese che presentano un comporta- mento simile a quello dei cristalli liquidi, ma ammettono stati intermedi tra le due fasi opaca e trasparente. Pur essendo nuovi si sono già diffusi in edilizia. Materiali elettrocromici: sono i materiali cromogenici più apprezzati poiché, se sottoposti a una differenza di potenziale elettrico, hanno la capacità di modifi- care sia il fattore di trasmissione luminosa Tl tra il 70% e il 3%, sia la trasmis- sione nel campo dell’infrarosso Te tra il 50% e il 10% e che corrisponde alla parte di radiazione solare percepita sotto forma di calore. Tali proprietà rendono i film elettrocromici particolarmente adatti ai climi caldi ma il loro utilizzo è ancora molto limitato poiché il costo è tuttora elevato, la posa in opera è deli- cata e la manutenzione deve essere costante. Materiali gasocromici: sono in grado di variare le caratteristiche di trasparenza quando reagiscono con opportune sostanze gassose. Sono tuttora in fase di studio e non ancora presenti sul mercato. Pellicole olografiche Le pellicole olografiche sono sottili film che vengono inseriti all’interno di ve- trocamera, vetri stratificati o pannelli di materiale plastico e hanno la capacità di deviare la radiazione solare incidente. Vengono di solito collocate su vetrate ruotabili poiché, a seconda della posizione del sole, possono deviare costante- mente la radiazione solare impedendo che essa penetri all’interno degli ambien- ti. A oggi il loro utilizzo è limitato a progetti sperimentali. Vetri pirolitici I vetri pirolitici sono prodotti mediante un processo pirolitico brevettato che consiste nella deposizione di uno strato trasparente di ossidi metallici che vanno a formare un rivestimento riflettente basso emissivo. Permettono di raggiungere un ottimo livello di comfort all’interno degli ambienti poiché hanno diverse caratteristiche prestazionali: bassa emissività, controllo solare, alta trasmissione e riflessione luminosa contenuta, garantendo un ambiente fresco d’estate (con- trollo solare) e caldo d’inverno (isolamento termico). I vetri pirolitici, grazie al trattamento al quale sono sottoposti, presentano una superficie calda al tatto riducendo sensibilmente la formazione di condensa interna, tipica dei vetri convenzionali. Il prodotto è disponibile in una vasta gamma di colori naturali, 64
  • 77. è durevole e può essere curvato senza subire alcun tipo di alterazione cromatica o prestazionale, per questi motivi si trovano diverse applicazioni in edilizia e in architettura, soprattutto nelle facciate degli edifici. Nanofilm I nanofilm sono film siliconici ultrasottilissimi che vengono depositati, per strati successivi, sulla superficie del vetro con tecniche CVD (chemical vapour deposition) in camere a vuoto. Una volta subito il trattamento, il vetro presenta una migliore trasparenza, una migliore protezione della superficie e risulta inol- tre più semplice da pulire poiché la nanotecnologia applicata crea una minore aderenza a liquidi e particelle inquinanti. Il vetro così trattato ha una maggiore resistenza alle intemperie e, nel caso venga utilizzato per esterni, ha proprietà auto-pulenti poiché polvere e residui vengono “portati via” dalla pioggia stessa. Si trovano impieghi in edilizia (ampie pareti vetrate, solarium, serre ecc.), nel settore dell’arredo (porte a vetri, pannelli doccia, ringhiere, balconi ecc.), nel set- tore dell’auto e dei trasporti (lunotti, parabrezza, vetri per finestrini ecc.) e nel settore nautico (imbarcazioni da crociera e commerciali). 2.6 Ecomateriali provenienti da prodotti di scarto L’utilizzo di materiali da costruzione riciclati è oggi una realistica possibilità sempre più diffusa nell’ottica della sostenibilità ambientale e dell’uso razionale di energia e di risorse. Tra gli esempi più curiosi si annoverano prodotti in fibre, in vetro e in alluminio, rigorosamente riciclati. Isolanti termoassorbenti in fibre riciclate Negli ultimi anni la ricerca si è interessata di valutare le possibili applicazioni in edilizia di materiali costituiti da fibre miste. Si tratta principalmente di fibre di poliestere termofissate che provengono dal riciclo di tessuti. Grazie a un proces- so di coesione termica, che sfrutta il diverso punto di fusione dei vari compo- nenti, il prodotto risulta atossico, anallergico e privo di componenti chimici e/o collanti aggiunti ed è impiegato nella coibentazione degli edifici grazie alle ele- vate prestazioni non solo termiche ma anche acustiche. Hailstone L’hailstone è un materiale utilizzato per i rivestimenti dei pavimenti costituito quasi al 100% da vetro riciclato proveniente da rifiuti ospedalieri (fiale, flaconi ecc.). È disponibile in vari formati e diverse colorazioni e trova impiego anche come rivestimento decorativo in ambienti residenziali e commerciali, per pareti sia interne che esterne. 65
  • 78. Alulife L’alulife è un materiale realizzato in alluminio riciclato che unisce le qualità tecniche dell’alluminio a un alto valore estetico, dato dalla particolare lavorazio- ne superficiale. Nasce come rivestimento di pavimentazioni e pareti sia per ambienti interni che esterni, ma si adatta a diversi utilizzi in architettura soprat- tutto nei complementi d’arredo. 66
  • 79. Capitolo 3 Impianti efficienti a basso impatto ambientale 3.1 Il sistema edificio-impianto Gli apporti energetici naturali, grazie a un’attenta progettazione dell’edificio, possono contribuire a migliorare sia la climatizzazione interna sia l’illuminazio- ne dei locali. Tuttavia, a eccezione del caso in cui l’edificio sia stato progettato e realizzato con principi e tecniche che consentono di mantenere un adeguato livello di comfort abitativo grazie al solo apporto garantito dalla radiazione so- lare nonché al guadagno termico relativo allo scambio conduttivo e convettivo con l’ambiente naturale (aria e suolo), è sempre necessario procedere all’instal- lazione di sistemi impiantistici in grado di colmare il fabbisogno energetico addizionale. La stessa definizione di “casa passiva” si applica anche a edifici con un fabbisogno energetico positivo, seppure molto contenuto: sono infatti con- siderate “case passive” quelle che presentano un fabbisogno energetico per il ri- scaldamento degli ambienti non superiore a 15 kWh/m2 anno. Se si esaminano in aggiunta gli altri fabbisogni energetici che caratterizzano l’edificio (riscalda- mento dell’acqua a usi sanitari, illuminazione dei locali, funzionamento degli elettrodomestici, raffrescamento estivo) è evidente che si rende sempre necessa- rio installare opportuni impianti di trasformazione energetica (generatori termi- ci, macchine frigorifere ecc.) che possono anche essere sostenuti da sistemi di autoproduzione da fonte solare, eolica, dalle biomasse ecc. I sistemi impiantistici devono essere opportunamente scelti e dimensionati sulla base del fabbisogno specifico dell’utenza, oltre che delle caratteristiche del com- plesso edile (esigenze termiche e caratteristiche architettoniche). Attualmente sono disponibili diverse soluzioni in grado di raggiungere elevati standard pre- stazionali, molte delle quali si basano sull’impiego delle fonti rinnovabili d’ener- gia, sia per la produzione termica sia per quella elettrica. In taluni casi è possi- bile ottenere anche degli ottimi livelli di integrazione architettonica applicando sistemi che si inseriscono molto bene nella struttura dell’edificio, fino a giunge- re a soluzioni in cui lo stesso involucro, oltre che svolgere la funzione tradizio- nale volta a garantire il comfort termico e igrometrico degli spazi interni, diven- ta un elemento attivo di produzione energetica (ciò è possibile, per esempio, 67
  • 80. sostituendo gli elementi costitutivi del tetto o delle facciate con sistemi tecno- logici di produzione energetica). Di recente è subentrato un concetto più globale di comfort domestico e am- bientale basato sullo sfruttamento di un unico impianto per colmare esigenze diverse: sul mercato sono disponibili soluzioni polivalenti che possono essere utilizzate sia per il riscaldamento che per il raffrescamento, spesso anche per la produzione di acqua calda a usi sanitari. È inoltre possibile operare con sistemi che integrano opportunamente tecnologie differenti in grado di funzionare in combinazione o in alternativa le une alle altre, ottimizzando i rendimenti e le prestazioni fornite da ciascuna di esse. Il controllo, con sistemi automatizzati avanzati, degli impianti, inoltre, consente di ottenere il massimo beneficio in termini di comfort sfruttando al meglio le diverse apparecchiature. In tutti i casi è sempre bene tenere presente che l’edificio, inteso come invo- lucro edilizio, e gli impianti, ovvero i sistemi tecnologici in esso installati, devono essere sempre considerati come parte di un unico sistema. L’edificio deve infatti essere realizzato pensando anche agli impianti che verranno creati (spazi fisici necessari al loro collocamento, esposizione delle facciate o delle coperture ecc.), mentre gli impianti devono essere scelti e dimensionati in funzione delle reali esigenze termiche ed elettriche dell’edificio stesso. Solo in questo modo infatti è possibile pensare, e successivamente realizzare, comples- si abitativi che, oltre a presentare adeguate condizioni di comfort, siano dav- vero efficienti da un punto di vista energetico e che mostrino un ridotto im- patto ambientale. 3.2 Impianti di climatizzazione invernale ed estiva L’impianto di climatizzazione ha la funzione principale di compensare, durante l’anno, i flussi di calore in ingresso o in uscita a cui è inevitabilmente soggetto un sistema aperto, quale l’edificio è. La differenza di temperatura tra l’esterno e l’interno porta, infatti, necessariamente a un progressivo livellamento dei due valori con una fuoriuscita di calore dalla struttura edificata nei periodi freddi dell’anno e un ingresso di calore invece nei periodi caldi. Sebbene negli edifici più avanzati gli scambi termici possano essere ridotti al minimo, in linea di massima è sempre necessario fare ricorso a un sistema energetico di produzione e di distribuzione del calore all’interno dei locali che garantisca durante tutto l’anno adeguati livelli di comfort termico. Anche se a tali fini ciò che conta è la qualità della temperatura ambientale raggiunta più che la fonte energetica sfruttata o l’impianto di generazione ter- mica installato, a un livello più generale la scelta della tecnologia ha pesanti ripercussioni sul bilancio energetico e ambientale dell’edificio. L’attenzione sem- 68
  • 81. pre più spinta che viene riservata a queste tematiche ha portato il mercato a offrire soluzioni sempre più efficienti e ha favorito un maggiore ricorso allo sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili. Le soluzioni progettuali sono molteplici e molte di esse sono adatte anche a essere applicate in edifici esisten- ti con pochi o nulli interventi strutturali. Intervenire su edifici di nuova costru- zione amplifica però le scelte progettuali: in questo caso è infatti possibile otte- nere il massimo livello di integrazione tra l’edificio e l’impianto, favorendo così i sistemi che meglio si adattano alle caratteristiche strutturali dell’edificato e, viceversa, è possibile operare scelte strutturali in funzione dell’impianto che si intende installare. Vengono di seguito descritte alcune soluzioni, sia con riferimento ai generatori di energia termica o frigorifera, sia con riferimento ai sistemi di regolazione e distribuzione del fluido termovettore (aria, acqua, altri fluidi), considerando che per massimizzare i rendimenti è indispensabile trovare una giusta combinazione tra gli stessi. Le soluzioni proposte sono state scelte tra quelle a maggiore effi- cienza energetica e a minore impatto ambientale (caldaie a condensazione, col- lettori solari, caldaie a biomasse, pompe di calore geotermiche) facendo però anche un accenno ai sistemi più innovativi (caldaie a idrogeno, pompe di calo- re e macchine frigorifere ad assorbimento o ad adsorbimento, raffrescamento solare) anche se alcuni di questi sistemi non trovano ancora ampia diffusione sul mercato. 3.2.1 Generatori termici Il generatore rappresenta il cuore dell’impianto di climatizzazione. Sul mercato sono disponibili soluzioni tecnologiche molto diverse, alcune delle quali impie- gano combustibili fossili, altre fonti energetiche rinnovabili o, altre ancora, energia elettrica. È altresì possibile adottare anche due o più tecnologie che possono essere adeguatamente integrate tra loro al fine di garantire migliori benefici in termini di efficienza energetica raggiunta, riduzione delle emissioni inquinanti, contenimento dei costi dell’energia. Classificazione dei generatori termici Come avviene per la maggior parte delle apparecchiature elettriche domestiche (lavatrici, lavastoviglie ecc.), anche i generatori termici possono essere suddivisi in diverse classi energetiche in base al rendimento di conversione da essi rag- giunto, ovvero in base alla percentuale di energia derivante dalla combustione che viene trasferita al fluido in entrata al sistema di distribuzione, sulla base di quanto disposto dal decreto del Presidente della Repubblica del 15 novembre 1996, n. 660. 69
  • 82. Generatori tradizionali Caldaie e scaldabagno sono oggi molto diffusi nelle abitazioni dove vengono di solito impiegati contestualmente per il riscaldamento dei locali e per la produ- zione di acqua calda. I sistemi alimentati a metano stanno progressivamente sostituendo i sistemi a gasolio e a GPL, ma anche quelli elettrici che, oltre a essere i meno economici sono anche, in assoluto, i meno efficaci in termini di calore reso all’utenza rispetto alla quantità di energia contenuta nel combustibi- le primario (è sufficiente pensare che il rendimento medio di una centrale ter- moelettrica è di poco superiore al 40%, a cui si somma, per esempio, un rendi- mento medio di uno scaldabagno elettrico inferiore al 90%). Da un punto di vista tecnologico le caldaie disponibili sul mercato sono di- verse (caldaie standard, caldaie a bassa temperatura, caldaie premiscelate, cal- daie a condensazione). Sebbene alcuni accorgimenti tecnologici possono aver migliorato i rendimenti energetici dei vari sistemi, i maggiori risultati sono oggi ottenibili con le caldaie a condensazione. Le prestazioni in termini ener- getici sono ulteriormente migliorabili integrando l’impianto con sistemi ali- mentati a fonti rinnovabili (energia solare, energia da biomasse) e utilizzando un apposito accumulatore inerziale che consenta un valido sfruttamento delle diverse fonti. Figura 13 - Schema di rendimento di una caldaia tradizionale 70
  • 83. Caldaie a condensazione ad alta efficienza Tra i generatori termici alimentati con fonti fossili particolare rilevanza, per l’elevata efficienza energetica, assumono le caldaie a condensazione. Ciò che caratterizza questi sistemi è la possibilità di recuperare calore non solo dalla combustione, ovvero dalla reazione chimica che interviene tra il combustibile utilizzato e l’ossigeno presente nell’aria fornita al processo, ma anche dal calore residuo contenuto nei fumi di scarico. Ciò è possibile grazie a un particolare scambiatore che favorisce, mediante la condensazione dei fumi di scarico, la cessione del calore residuo al fluido termovettore, rendendolo disponibile per il riscaldamento. Il recupero termico dai fumi di scarico consente di raggiungere rendimenti anche superiori al 90% (rispetto all’energia contenuta nel combusti- bile) facendo rientrare tali sistemi tra quelli con classe energetica A o A+. Queste caldaie possono essere utilizzate in abbinamento a sistemi di distribuzione tra- dizionali (per esempio quelli che usano come terminali i termosifoni), anche in sostituzione a caldaie preesistenti, ma presentano i massimi benefici quando sono impiegate in impianti a bassa temperatura. Figura 14 - Schema di rendimento di una caldaia a condensazione POTERE POTERE ENERGETICO ENERGETICO GAS (P.C.S.) GAS (P.C.I.) condensazione vapore acqueo Inoltre si prestano all’integrazione con impianti termici alimentati a fonti rin- novabili d’energia e in particolare con gli impianti solari termici. In questo caso è però indispensabile dotare l’impianto di un accumulatore termico. 71
  • 84. Collettori solari Stanno trovando sempre maggiore diffusione, sia per la produzione di sola ac- qua calda a uso sanitario sia per il riscaldamento degli ambienti, i collettori solari nelle diverse configurazioni impiantistiche proposte dal mercato. I miglio- ramenti tecnologici intervenuti in questi anni, indirizzati all’incremento dell’ef- ficienza energetica grazie a migliori soluzioni per captare l’energia solare, a più efficienti scambiatori di calore e più validi sistemi di isolamento termico, con- sentono di ottenere ottimi risultati soprattutto in edifici con bassi fabbisogni energetici. In edifici con scarsi livelli di efficienza termica difficilmente questi sistemi sono in grado di garantire un giusto apporto di calore nei periodi più freddi e necessitano pertanto di essere adeguatamente integrati da sistemi diver- si. L’integrazione è facilmente ottenibile prevedendo l’installazione di un serba- toio di accumulo inerziale completo di centralina elettronica di controllo, che rende agevole l’intervento del sistema ausiliario quando la termia rilasciata dal sistema solare non dovesse essere sufficiente. In ogni caso il massimo beneficio si ottiene nell’alimentazione di impianti di riscaldamento funzionanti a bassa temperatura, nei quali lo sfruttamento dell’apporto termico dovuto all’energia solare è massimo. I sistemi solari qui descritti stanno trovando applicazione in questi ultimi anni anche in sistemi volti al raffrescamento-raffreddamento degli ambienti (dei quali si tratterà in seguito), sebbene attualmente siano ancora poco diffusi a causa dei costi elevati della tecnologia. Tabella 3 - Confronto tra alcuni tipi di collettori solari Tipologia Principio di funzionamento Principali applicazioni Collettore solare  Riscaldamento diretto  Pre-riscaldamento dell’aria di ad aria dell’aria ventilazione  Sistemi di raffreddamento (desiccant cooling) Collettore solare  Pannello vetrato a  Preparazione dell’acqua calda piano orientamento fisso per usi sanitari domestici  Riscaldamento di un liquido  Sistemi di raffreddamento (acqua, acqua-glicole) (desiccant cooling) Collettore solare  Concentrazione della  Preparazione dell’acqua calda parabolico fisso radiazione solare senza per usi sanitari domestici o inseguimento industriali  Riscaldamento di un liquido  Preparazione dell’acqua calda (acqua, acqua-glicole) per riscaldamento a bassa temperatura  Abbinamento a macchine frigorifere con alimentazione termica (solar cooling) 72
  • 85. Collettore solare  Uso di tubi in vetro  Preparazione dell’acqua calda a tubi sottovuoto sottovuoto per ridurre le per usi sanitari domestici o perdite termiche industriali  Riscaldamento di un liquido  Preparazione dell’acqua calda (acqua, acqua-glicole) per riscaldamento a bassa temperatura  Abbinamento a macchine frigorifere con alimentazione termica (solar cooling) Alcuni operatori del settore hanno proposto di recente l’impiego della fonte solare per il riscaldamento degli ambienti in abbinamento alle pompe di calore. Tale sistema permette di incrementare i benefici ottenibili dai pannelli solari piani, utilizzandoli quali componenti di scambio termico di un sistema a pom- pa di calore e ottenendo risultati in termini di servizio reso alle utenze. Il siste- ma proposto favorisce, infatti, da un lato la capacità di captazione della radia- zione solare da parte del pannello e, dall’altro, di ridurre i consumi energetici propri delle pompe di calore. Caldaie a biomassa I sistemi che utilizzano le biomasse combustibili attualmente disponibili sul mercato sono in grado di competere, per livello di efficienza e per praticità di impiego, con i sistemi a combustibili fossili. Sebbene la tecnologia non sia di per sé innovativa un accenno va fatto alle più recenti e moderne caldaie a cip- pato o a pellet che, grazie alla completa automatizzazione e regolazione dei flussi termici, consentono di ottenere ottimi rendimenti di combustione, un elevato comfort termico e un impatto ambientale molto basso. Tali sistemi si prestano alla sostituzione delle caldaie tradizionali a combustibili fossili, in par- ticolare di vecchie caldaie a gasolio o GPL, al fine di riqualificare l’edificio da un punto di vista energetico. Va tuttavia sottolineato che un impianto alimen- tato a biomassa vegetale necessita di uno spazio idoneo da destinare allo stoc- caggio del combustibile: sebbene il silo di stoccaggio possa essere anche esterno all’edificio e interrato nel giardino, esso deve essere collocato in un punto suffi- cientemente prossimo al generatore termico per agevolare il caricamento di quest’ultimo tramite apposita coclea. 73
  • 86. Figura 15 - Campi di applicazione di differenti tecnologie di combustione della biomassa Caldaie a idrogeno Sono sistemi molto innovativi, ma ancora poco diffusi sul mercato, quelli basa- ti sullo sfruttamento dell’idrogeno come vettore energetico. Nelle caldaie a idrogeno il processo di combustione è di tipo catalitico, ovvero è basato sulla reazione tra l’idrogeno e l’ossigeno. Il calore generato dalla reazione tra i due elementi è trasferito al circuito idraulico che, a sua volta, lo convoglia all’im- pianto di utilizzo. La temperatura che viene raggiunta dall’acqua di riscalda- mento è compresa tra i 35 e i 40°C, idonea a essere impiegata in sistemi di ri- scaldamento a bassa temperatura. L’idrogeno che alimenta l’impianto è generalmente prodotto in loco, sfruttando un elettrolizzatore che scinde l’acqua nei due elementi costituenti la sua mole- cola, l’idrogeno e l’ossigeno. L’energia elettrica che alimenta l’elettrolizzatore, a sua volta, può essere prelevata dalla rete elettrica, oppure, nei modelli più eco- logici, può essere autoprodotta sfruttando i sistemi fotovoltaici. Pompe di calore Tra i gruppi termici in grado di garantire buone prestazioni in termini di effi- cienza energetica vi sono anche le pompe di calore. Esistono diverse soluzioni tecniche disponibili sul mercato che si differenziano sostanzialmente in funzio- ne della sorgente da cui prendono il calore (aria, acqua, terreno) e in funzione del fluido vettore che viene utilizzato nel sistema di riscaldamento (aria, acqua). Un’ulteriore distinzione, introdotta grazie alla nuova generazione di pompe di calore, va fatta in funzione del sistema impiegato nel ciclo termodinamico eser- citato sul fluido: accanto alle tradizionali pompe di calore a compressione, ali- mentate a energia elettrica, attualmente stanno prendendo sempre più piede 74
  • 87. anche nelle piccole applicazioni, le pompe di calore ad assorbimento, che pos- sono essere alimentate a metano o a GPL. Il rendimento, oltre che dalla tecnologia utilizzata (le pompe di calore ad assor- bimento hanno rendimenti superiori a quelle a compressione), dipende anche dalla stabilità e dalla temperatura della sorgente da cui si preleva il calore (in crescita passando dall’aria, all’acqua, al terreno), nonché dalla differenza di tem- peratura tra la sorgente e il pozzo su cui si riversa il calore (aumenta quando la differenza di temperatura diminuisce). Figura 16 - Rendimenti energetici di una pompa di calore elettrica ad aria Tra i sistemi disponibili, un particolare accenno va fatto ai sistemi che attual- mente consentono di ottenere i maggiori rendimenti di conversione: le pompe di calore ad assorbimento a gas e le pompe di calore geotermiche. Pompe di calore ad assorbimento a gas Le pompe di calore ad assorbimento a gas si differenziano da quelle a compres- sione per il modo in cui viene fornita l’energia necessaria all’innalzamento della pressione del fluido refrigerante nel ciclo termodinamico: il compressore elettro- meccanico usato nelle configurazioni tradizionali viene infatti sostituito da una macchina ad assorbimento che utilizza, nel ciclo, una soluzione composta da li- quido refrigerante (generalmente ammoniaca o bromuro di litio) e liquido assor- 75
  • 88. bente (acqua) e una fonte di calore fornita, nella maggior parte dei sistemi, da un bruciatore a gas. Ciò che invece rende simili i due sistemi è la possibilità di sfruttare le stesse sorgenti: l’aria, l’acqua o il terreno. I vantaggi delle pompe di calore ad assorbimento rispetto a quelle elettriche sono molteplici: i rendimenti energetici sono maggiori poiché la pompa, per il suo funzionamento, sfrutta oltre che il calore contenuto nell’aria, nell’acqua o nel terreno, anche quello prodotto dal motore. Figura 17 - Rendimenti energetici di una pompa di calore a gas Indicazioni progettuali Lo spazio occupato dalle pompe di calore è solitamente limitato. Le dimensioni di una pompa di calore, infatti, sono paragonabili a quelle di un normale frigo- rifero e l’apparecchio può essere posizionato in un locale di servizio o, eventual- mente, all’esterno (con le limitazioni indicate). Per quanto riguarda le reti di distribuzione va fatta distinzione tra i sistemi funzionanti ad acqua, che utiliz- zano tubazioni di solito in uso negli impianti di riscaldamento e/o raffresca- mento e possono pertanto facilmente sostituire gli impianti esistenti senza biso- gno di interventi sulla rete distributiva, e quelli ad aria che richiedono invece canali di maggiore diametro e devono pertanto essere oggetto di opportuna 76
  • 89. considerazione in sede progettuale sia impiantistica che architettonica. I termi- nali possono essere del tipo fan-coil (cioè dei termoventilconvettori capaci di funzionare sia per il riscaldamento che per il condizionamento) o delle Unità di Trattamento Aria (UTA) canalizzate o non. Un ulteriore vantaggio è dato, per i sistemi che utilizzano come sorgente l’aria, dalla capacità di funzionare anche in presenza di temperature esterne piuttosto rigide: mentre le pompe di calore elettriche, quando la temperatura dell’aria esterna è prossima a 0°C, devono invertire il ciclo per consentire lo sbrinamento, cessando pertanto la loro utilità nel riscaldamento interno, le pompe di calore ad assorbimento operano lo sbri- namento sfruttando la termia prodotta dal motore e contenuta nei fumi di scarico, riducendo in tal modo la potenza termica fornita ma non annullandola del tutto. Per questo motivo non hanno necessariamente bisogno di un sistema di riscaldamento ausiliario in grado di coprire i fabbisogni termici nei periodi più freddi, riuscendo a fornire calore con temperature dell’aria fino a -20°C. Infine, i sistemi che sfruttano come sorgente il terreno, presentano l’ulteriore vantaggio di necessitare di sonde geotermiche di minore lunghezza, grazie al maggior rendimento di conversione che consentono di ottenere. Pompe di calore geotermiche Le pompe di calore geotermiche sono comuni pompe di calore che possono essere basate sul ciclo a compressione (alimentazione elettrica) o ad assorbimen- to (alimentazione a gas) ma che, a differenza dei sistemi che utilizzano come sorgente fredda l’aria, scambiano (assorbono o cedono) calore con il terreno o con una massa d’acqua presente in profondità. Figura 18 - Schema di sistema geotermico con pompe di calore con sonde orizzontali o verticali SERBATOIO DI SERBATOIO DI ACCUMULO ACCUMULO POMPA DI POMPA DI CALORE CALORE 77
  • 90. Le pompe di calore terra-aria o terra-acqua sfruttano come sorgente fredda il terreno, il quale, a differenza dell’aria, è caratterizzato da temperature che ri- mangono sostanzialmente costanti durante tutto l’anno con escursioni termiche contenute anche in giornate molto fredde o molto calde. Gli scambiatori termi- ci sono interrati in profondità e possono avere uno sviluppo verticale (profon- dità media di 100-150 m) oppure orizzontale (profondità minima di circa 40- 60 e sviluppo variabile in termini di superficie). La superficie di scambio, e quindi la lunghezza delle sonde, varia in funzione all’energia richiesta e in base alle superfici da riscaldare, sebbene influiscano anche altre condizioni quali per esempio la composizione del terreno. Indicazioni progettuali L’adozione delle pompe di calore geotermiche è possibile sia in edificati esisten- ti sia in edificati di nuova realizzazione. Tuttavia alcuni fattori possono incidere sulla scelta della tipologia di sonda: negli edificati esistenti si procede di norma con sonde verticali sia quando vi sono limitazioni di spazio sia quando si vo- gliono evitare opere di scavo e sbancamento di ampie porzioni di giardino. Tale soluzione però comporta maggiori costi, dovuti alla necessità di eseguire opere di perforazione in profondità, ed è sempre indispensabile un’analisi preventiva del terreno per valutarne le caratteristiche. Per procedere con la trivellazione è inoltre sempre necessaria l’autorizzazione rilasciata dalle autorità competenti. Negli edifici di nuova realizzazione la posa in opera di sonde orizzontali, quan- do non vi siano problemi di spazio, è maggiormente consigliata sia per ragioni di praticità, se si procede fin dalle prime fasi di costruzione dell’edificato, sia per ragioni di economicità dell’intervento, in quanto non sono necessarie trivel- lazioni ma solo eventuali sbancamenti aggiuntivi rispetto a quelli normalmente eseguiti. È bene sottolineare che la disposizione della sonda (profondità e interas- se) può condizionare lo sviluppo successivo del giardino e in particolare può in- terferire con la disposizione di alberi e arbusti con apparati radicali profondi. Le pompe di calore acqua-aria o acqua-acqua sfruttano invece la temperatura costante contenuta nelle acque sotterranee, scambiando calore con queste anzi- ché con il terreno. Quando le masse d’acqua presenti in profondità sono carat- terizzate dalla presenza di termalismi, anche se poco accentuati (temperature da 30 a 50°C), è possibile operare uno scambio termico direttamente tra l’acqua contenuta nella falda e l’acqua circolante nell’impianto di riscaldamento utiliz- zando la pompa di calore solo come, eventuale, integrazione. 78
  • 91. Figura 19 - Schema di sistema geotermico con falda sotterranea SERBATOIO DI SERBATOIO DI ACCUMULO ACCUMULO POMPA DI SCAMBIATORE CALORE DI CALORE Mentre i primi sistemi (terra-aria o terra-acqua) sono applicabili ovunque il terreno consenta delle perforazioni (sono esclusi, per esempio, i terreni roccio- si), i secondi (acqua-aria o acqua-acqua) possono trovare conveniente applica- zione esclusivamente in aree geografiche in cui la presenza di acque sotterranee interessa gli strati più superficiali del terreno al fine di contenere i costi delle opere di trivellazione e pompaggio delle acque. Inoltre non devono sussistere vincoli e restringimenti d’uso delle acque di falda. Pompe di calore geotermiche assistite da fonte solare Un’applicazione ulteriore di questi sistemi è quella delle pompe di calore geo- termiche assistite da fonte solare. Il sistema presuppone una integrazione della pompa di calore di tipo geotermico con dei normali collettori solari termici. Questi ultimi sono utilizzati nella stagione invernale per integrare l’apporto termico del terreno trasferendo il calore accumulato nel pannello all’acqua dell’evaporatore, innalzandone la temperatura a valori più elevati rispetto a quelli possibili con il solo effetto geotermico. In questo modo il rendimento della pompa di calore aumenta sensibilmente e, al contempo, è possibile ridur- re la dimensione del pannello solare rispetto a quella altrimenti necessaria per l’alimentazione diretta dei terminali di riscaldamento. 3.2.2 Generatori di freddo innovativi Esistono sul mercato diverse tipologie di macchine frigorifere che vengono uti- lizzate nel condizionamento estivo dei locali, ovvero nella regolazione della 79
  • 92. temperatura e dell’umidità relativa dell’aria. Accanto ai piccoli sistemi per sin- gole utenze residenziali esistono anche apparati più complessi e di maggiore dimensione più adatti a utenze medio grandi (per esempio condomini serviti da impianti centralizzati, utenze commerciali e industriali ecc.). Macchine frigorifere ad assorbimento Tra i sistemi disponibili sul mercato che offrono interessanti rendimenti, vi so- no quelli basati sull’impiego di macchine frigorifere ad assorbimento. Il princi- pio di funzionamento è quello in precedenza descritto per le pompe di calore ad assorbimento, sebbene in questo caso il ciclo è invertito in quanto si sfrutta la sorgente a maggiore temperatura (aria esterna, acqua o terreno) per ottenere un fluido freddo (aria o acqua) che viene usato per il raffrescamento dei locali. Questi sistemi, come anticipato, utilizzano nel ciclo una soluzione composta da liquido refrigerante e liquido assorbente. Macchine frigorifere ad adsorbimento Sono ancora poco diffuse invece le macchine frigorifere ad adsorbimento nelle quali, in alternativa a soluzioni liquide, vengono impiegati materiali assorbenti solidi: i sistemi presenti sul mercato utilizzano acqua come refrigerante e gel di silice come materiale assorbente. Il vantaggio di questi sistemi è che, rispetto ai precedenti, necessitano di un minore apporto di calore. È infatti sufficiente raggiungere una temperatura di processo di 50-60°C garantendo così il funzio- namento degli impianti per un periodo di tempo più esteso nel corso dell’anno. Questi sistemi, inoltre, grazie a una maggiore semplicità delle macchine, offro- no più garanzie di funzionamento. Tuttavia, al momento attuale, solo poche aziende sono in grado di produrre macchine frigorifere ad adsorbimento e il range di potenza disponibile è piuttosto alto (50-100 kW) con applicazioni quindi limitate al raffrescamento di ambienti di grandi dimensioni (utenze in- dustriali o commerciali, ospedali ecc.). Approfondimento Il ciclo ad assorbimento si compone dei seguenti stadi: l’acqua distillata, a con- tatto con il fascio tubiero contenente l’acqua da raffreddare e in particolari condizioni di pressione, evapora sottraendo calore all’acqua che circola nell’im- pianto di refrigerazione fino a quando questa raggiunge temperature minime di 5-7°C. Il vapore che si è creato in questo passaggio viene assorbito dal bromuro di litio diluendo la soluzione complessiva. Tale soluzione, per mezzo di una pompa, viene avviata al generatore dove circola l’acqua riscaldata dal sole a una temperatura minima di 80°C. Il vapore in questa fase fuoriesce dalla soluzione e, in un apposito condensatore, viene fatto nuovamente tornare allo stato liqui- do per essere successivamente riavviato all’evaporatore. 80
  • 93. Nel ciclo ad adsorbimento la sostanza assorbente è costituita solitamente da gel di silice il quale è in grado di trattenere vapore d’acqua e di rilasciarlo quando viene fornito calore. Il vantaggio di questi sistemi è che è sufficiente, per il rila- scio del vapore, un minore apporto termico (temperatura minima di 50°C). Entrambi i sistemi sono compatibili con generatori di acqua calda a energia solare. Raffrescamento a energia solare Il calore necessario a supportare il processo di refrigerazione, nelle macchine descritte, può essere fornito da un bruciatore a metano (o GPL) oppure, nei sistemi più innovativi, sfruttando la fonte solare (solar cooling). Sebbene questi ultimi sistemi non abbiano ancora raggiunto la piena competitività, sono quel- li che offrono le maggiori prospettive di sviluppo nel medio periodo. I sistemi denominati solar cooling abbinano la produzione di energia termica da fonte solare alla produzione di energia frigorifera sfruttando macchine basate su cicli ad assorbimento o ad adsorbimento. I pannelli solari sono infatti in grado di fornire al sistema l’energia termica necessaria a supportare il ciclo nella fase di rigenerazione della soluzione liquido refrigerante-liquido assorbente o del materiale assorbente, alla temperatura compatibile a quella richiesta dalla tecno- logia. Mentre i sistemi basati su cicli ad assorbimento necessitano di temperatu- re minime di 75-85°C, quelli ad adsorbimento sono compatibili anche con temperature di esercizio di poco superiori a 60°C. In entrambi i casi le tempe- rature sono facilmente raggiunte in estate utilizzando la sola fonte solare. È però consigliabile sfruttare pannelli ad alta efficienza quali per esempio quelli che impiegano tubi sottovuoto o che sono basati su sistemi a concentrazione. Il principale vantaggio dei sistemi solar cooling, rispetto a sistemi alternativi di refrigerazione degli ambienti, è attribuibile al ridottissimo consumo energetico. L’energia elettrica richiesta dall’impianto infatti è quella necessaria al solo fun- zionamento della pompa (e solo per gli impianti ad assorbimento). Inoltre questi sistemi consentono di sfruttare l’elevata produzione di acqua calda gene- rata dai pannelli solari nelle stagioni più calde quando normalmente verrebbe invece, in buona parte, dissipata. Nei periodi di minor richiesta di refrigerazio- ne (primavera, autunno e inverno) il calore generato dai collettori solari può invece essere utilizzato per riscaldare l’acqua sanitaria e/o per integrare l’impian- to di riscaldamento tradizionale. 81
  • 94. Figura 20 - Schema di sistema di condizionamento alimentato da energia solare Approfondimento La fase di deumidificazione avviene tramite il processo di essiccazione dell’aria, facendo passare l’aria stessa attraverso elementi rotanti costituiti da materiale adsorbente. A questa segue una fase di pre-raffreddamento sfruttando uno scambiatore termico che favorisce il rilascio del calore contenuto nell’aria in ingresso all’aria in uscita. Infine il fluido viene ulteriormente raffreddato pas- sando attraverso un processo evaporativo, che consiste nella nebulizzazione di acqua nell’aria o facendo passare quest’ultima attraverso filtri bagnati, in condi- zioni tali da indurre un processo di evaporazione, che assorbe calore abbassando appunto la temperatura dell’aria. L’energia richiesta dal sistema può essere for- nita dalle fonti fossili o dalla fonte solare. Uno sviluppo recente della tecnologia è quello che utilizza come sostanza assor- bente una soluzione liquida composta da acqua e cloruro di litio. Il vantaggio principale è di consentire il raggiungimento di maggiori valori di deumidifica- zione a parità di temperatura di alimentazione del vettore termico; in altri ter- mini si ottengono rendimenti di sistema più elevati. Tuttavia tali sistemi sono attualmente ancora in fase di sviluppo. 3.2.3 Sistemi reversibili e sistemi combinati Tra le tecnologie proposte dal mercato per la climatizzazione esistono, come anticipato, alcune soluzioni polivalenti che possono essere impiegate sia nel ri- scaldamento invernale che nel raffrescamento estivo, semplicemente operando un’inversione del ciclo di funzionamento. Ciò è reso possibile nelle pompe di 82
  • 95. calore predisposte per il funzionamento a ciclo invertito, in cui si può cambiare la sorgente dalla quale prelevare calore e, quindi, il serbatoio al quale cederlo. Alcune soluzioni (pompe di calore a recupero totale) possono essere utilizzate anche per la produzione di acqua calda da destinare agli usi sanitari. Tali sistemi sono dotati in aggiunta di un modulo che funge da recuperatore e scambiatore di calore che consente, in estate di sfruttare il calore sviluppato dal ciclo e che verrebbe altrimenti smaltito all’esterno per trasferirlo all’acqua a uso sanitario. In inverno, invece, l’impianto deve sopperire contestualmente a entrambe le finalità: riscaldare l’ambiente interno e l’acqua sanitaria. Per sopperire ai limiti insiti soprattutto nei sistemi a compressione (forte riduzione delle prestazioni in periodi particolarmente freddi dell’anno) possono essere utilizzati, in integrazio- ne al sistema descritto, altri sistemi di produzione di energia termica. Nelle mezze stagioni quando in genere le funzioni di riscaldamento o di raffredda- mento dell’aria non sono necessarie, il funzionamento dell’impianto può essere ulteriormente modificato per mantenere in attività solo la funzione di recupero e scambio termico con la sorgente fredda (aria, acqua, terra) sfruttandola per cedere calore esclusivamente all’acqua a uso sanitario. 3.2.4 Sistemi di distribuzione Sebbene il cuore dell’impianto di climatizzazione sia rappresentato dal genera- tore, un ruolo molto importante è svolto anche dal sistema di distribuzione del fluido caldo o freddo all’interno dei locali e, in cascata, dai diffusori presenti nei diversi ambienti. La principale innovazione a carico del sistema di distribuzio- ne, volta a migliorare le prestazioni energetiche dell’intero impianto di climatiz- zazione (composto da generatore, condotte di distribuzione e terminali) oltre ad accrescere il livello di comfort per gli occupanti, è stata quella di diminuire le temperature di esercizio in inverno e di aumentarle in estate sfruttando sistemi di distribuzione di tipo radiante o misto (radiante e convettivo). In questo mo- do è necessario fornire un minore apporto energetico all’impianto sia perché la temperatura di mandata del fluido termovettore (aria/acqua) è inferiore, sia perché è sufficiente raggiungere una temperatura ambiente più bassa di uno o due gradi a parità di comfort percepito. I generatori più moderni (quanto meno la maggior parte di essi, caldaie a con- densazione, a idrogeno, a biomasse, collettori solari, pompe di calore ecc.), pur essendo compatibili con differenti sistemi di distribuzione, in linea generale offrono maggiori prestazioni in abbinamento a sistemi a bassa temperatura. Impianti tradizionali Gli impianti di riscaldamento tradizionali, che tipicamente utilizzano come ter- minali i radiatori, necessitano di temperature di esercizio piuttosto alte, variabili 83
  • 96. da 50°C a 75-80°C. Se ciò da un lato causa un maggiore fabbisogno energetico in fase di esercizio del generatore termico, e quindi un maggiore consumo di combustibile, l’elevata temperatura di operatività dei diffusori genera ulteriori svantaggi. Infatti possono insorgere sgradevoli effetti in termini di stratificazione delle temperature nell’ambiente (l’aria più calda tende a salire mentre quella più fredda a scendere); nello stesso tempo l’utilizzo di radiatori ad alta temperatura tende a ridurre l’umidità relativa dell’aria. Entrambi questi fattori incidono ne- gativamente sul comfort percepito dagli occupanti dell’ambiente riscaldato. Alcuni svantaggi sono presenti anche quando si usano sistemi tradizionali per la climatizzazione estiva, che vengono invece in gran parte risolti facendo ricorso a sistemi che funzionano con temperature di esercizio più alte. In questo caso i parametri di interesse sono soprattutto la velocità e la turbolenza dell’aria, che devono essere mantenute a livelli molto bassi per evitare la formazione di fasti- diose correnti d’aria, oltre che la rumorosità dei diffusori. Impianti di tipo radiante a bassa temperatura Particolare interesse, in tal senso, è suscitato dagli impianti di tipo radiante a bassa temperatura i quali offrono importanti prestazioni sia in termini di resa energetica sia in termini di comfort abitativo. Tali sistemi sfruttano gli elementi strutturali dell’edificio (la superficie del pavi- mento, delle pareti o del soffitto) come se fossero pannelli radianti. Essi vengo- no riscaldati (o raffrescati) facendo passare al loro interno le tubazioni entro le quali scorre il fluido caldo o freddo. In questo modo vengono prima riscaldate (o raffrescate) le masse termiche che poi, a loro volta, cedono calore all’ambien- te principalmente per irraggiamento, con benefiche ricadute sulla percezione della temperatura da parte degli occupanti. Figura 21 - Schema di raffronto tipologico tra differenti sistemi di riscaldamento 84
  • 97. Sebbene il comfort termico all’interno dei locali venga raggiunto più lentamen- te rispetto ai sistemi tradizionali, la maggiore inerzia che si ottiene mantiene più a lungo le condizioni di temperatura raggiunte. Inoltre la bassa temperatura di esercizio richiesta dal sistema per funzionare correttamente nel periodo inverna- le (temperatura ottimale di 25-35°C), e viceversa in quello estivo (temperatura ottimale di 15-18°C), offre l’interessante vantaggio di contenere i consumi energetici. Le tecniche di posa in opera dei sistemi di riscaldamento di tipo radiante sono piuttosto semplici. Di solito, nel caso di installazioni a pavimento, si utilizzano pannelli già preformati, per agevolare il posizionamento delle serpentine succes- sivamente annegate nel massetto; nel caso di installazioni a soffitto o a parete sono per lo più disponibili pannelli prefabbricati in cartongesso già contenenti le serpentine le quali devono essere solamente collegate ai connettori. Le tubazioni, per offrire adeguate garanzie di durabilità nel tempo, devono es- sere realizzate utilizzando particolari polimeri plastici i quali, da un lato, non subiscono fenomeni di deterioramento e, dall’altro, grazie a una certa flessibili- tà, consentono di posare i circuiti con un unico tubo continuo non giuntato. Il diametro e l’interasse di tubazione sono variabili. Gli impianti a tubi capillari, per esempio, utilizzano tubi del diametro di pochi millimetri che vengono di- stribuiti con interassi di 8-12 millimetri; a parità di resa termica con altri siste- mi aventi maggiori diametri e interassi di tubazione, questo tipo di impianto può impiegare un fluido vettore a temperature ancora più basse. Al fine di evitare dispersioni termiche è importante che sia previsto un buon isolamento, rispetto alle zone non climatizzate, ottenuto utilizzando idonei materiali termoisolanti. Tali sistemi, per offrire adeguati livelli prestazionali, sono adatti all’impiego solamente in edifici con buone caratteristiche di isola- mento termico. Approfondimento La scelta della posa in opera del sistema radiante a parete, a soffitto o a pavi- mento deve essere ponderata in funzione dei vantaggi e degli svantaggi che ciascuna soluzione comporta. Soluzione a pavimento: si presta maggiormente ai sistemi di riscaldamento in quanto la sensazione di equilibrio e benessere termico si raggiunge a circa 1,5-2 m dal pavimento mentre si presta poco ai sistemi di raffrescamento che sono più indicati nelle applicazioni a soffitto. Soluzione a parete: intermedia tra le restanti due, presenta come svantaggio principale quello di limitare le possibilità di arredo interno con riferimento al posizionamento di mobili, quadri ecc. 85
  • 98. Travi fredde Con riferimento alla climatizzazione estiva, una evoluzione dei sistemi a soffitto radianti è rappresentata dalle travi fredde. La trave fredda è un sistema di raf- freddamento ad acqua funzionante a secco che, combinando le caratteristiche dei sistemi a irraggiamento con quelli a convezione naturale, consente di man- tenere adeguati livelli di termia e di umidità all’interno dei locali garantendo un basso valore di velocità dell’aria. A differenza dei soffitti radianti si basa sull’im- piego di elementi attivi, dotati di batterie di raffreddamento, che vengono po- sizionati a livello di soffitto pur restando indipendenti da esso. Essendo un sistema che funziona a secco è necessario l’abbinamento a un op- portuno sistema di ventilazione con aria primaria efficacemente trattata e deu- midificata. Nei sistemi a travi attive, tale funzione è integrata, mentre nei siste- mi a travi passive essa deve essere fornita da diffusori separati. Sebbene tali sistemi possano essere impiegati anche nel riscaldamento invernale, sono indicati soprattutto nel raffrescamento estivo. Tuttavia l’utilizzo di travi, che hanno una componente di diffusione di tipo radiante molto elevata, poste a un’altezza non eccessiva (inferiore a 3 m), dovrebbe garantire adeguati livelli prestazionali anche nella stagione invernale. 3.3 Impianti di trattamento dell’aria La ventilazione dei locali, naturale o meccanica, riveste un nuovo importante ruolo negli edifici a basso consumo energetico. Gli edifici dotati di involucri con ottime caratteristiche isolanti e di infissi ad alta tenuta infatti riducono fortemente gli scambi di aria tra l’ambiente esterno e quello interno. Se ciò da un lato riduce le dispersioni termiche dell’edificio, dall’altro però diminuisce i ricambi d’aria favorendo la permanenza nei locali di alcuni contaminanti chimi- co-fisici e microbiologici. Sebbene, dal punto di vista della sostenibilità energetica e ambientale, siano tendenzialmente da favorire i sistemi di ventilazione naturale, in alcuni casi è consigliabile intervenire anche con sistemi meccanici di ventilazione. I sistemi più efficienti tra quelli disponibili, grazie a un elevato controllo sulle portate d’aria e a sistemi appositamente studiati per recuperare il calore ed eventual- mente agire anche da deumidificatori, garantiscono un adeguato apporto d’aria dall’esterno mantenendo controllati le temperature e i livelli di umidità all’in- terno dell’edificio. 3.3.1 Sistemi di ventilazione meccanica controllata I sistemi tradizionali di ventilazione meccanica regolata prevedono generalmen- te l’impiego di impianti a flusso semplice basati su un controllo di portate 86
  • 99. d’aria costanti, eventualmente dotati di un sistema igroregolabile che consente di regolare in maniera automatica le portate d’aria di estrazione e/o quelle in ingresso, in funzione del tenore di umidità che caratterizza i locali. Sistemi tradizionali di ventilazione controllata I sistemi di ventilazione meccanica più semplici impiegati per il trattamento dell’aria prevedono l’utilizzo di un’unica canalizzazione (a flusso semplice) ne- cessaria a garantire la circolazione d’aria e funzionano generalmente con portate d’aria costanti. Il movimento dell’aria è garantito dall’utilizzo di appositi ventilatori che posso- no essere impiegati per estrarre l’aria esausta (mentre quella di rinnovo entra automaticamente dall’involucro) oppure per immettere l’aria di rinnovo mentre quella esausta esce per semplice sovrapressione dall’involucro, oppure, ancora, essi regolano sia l’immissione sia la fuoriuscita dell’aria. I punti dell’involucro edilizio che consentono l’ingresso (o la fuoriuscita) dell’aria possono essere naturali, quali per esempio quelli dovuti alla porosità dei materiali, oppure artificiali, ottenuti realizzando apposite fenditure. Quest’ultima opzione è più efficiente poiché consente di posizionare strategica- mente le aperture in funzione delle caratteristiche di aerazione che si vogliono garantire all’edificio; inoltre possono consentire una parziale regolazione della portata d’aria agendo, manualmente o con comandi elettronici, sul grado di apertura delle stesse. Alcuni sistemi di aerazione consentono anche un parziale controllo dell’umidità relativa mantenendola su valori ottimali (prossimi al 50%). I sistemi igroregola- bili sono dotati di bocchette munite di un dispositivo sensibile all’umidità che regola automaticamente le portate d’aria di estrazione e/o quelle in ingresso, in funzione del tenore di umidità registrato nei diversi locali e di quello esterno all’edificio. Ventilazione controllata a doppio flusso con recuperatore di calore Gli impianti di ventilazione più avanzati sono basati invece su un sistema di ventilazione controllata a doppio flusso con recuperatore di calore. Tali sistemi, a differenza di quelli tradizionali basati su un flusso unico, sfrutta- no due diverse canalizzazioni, una per l’estrazione dell’aria e l’altra per l’immis- sione della stessa, collegate a due differenti ventilatori. Quello che controlla il canale di immissione ha una portata d’aria leggermente superiore a quello che regola invece il canale di estrazione per mantenere l’ambiente interno in pres- sione rispetto a quello esterno ed evitare quindi fenomeni di infiltrazione d’aria non controllati (per esempio attraverso i serramenti). I sistemi basati sul doppio flusso consentono anche di poter disporre di un controllo delle portate d’aria differenziato per singole zone, installando bocchette di estrazione di tipo auto- 87
  • 100. regolante, ovvero dotate di apposite membrane (solitamente in PVC) deforma- bili che modificano la sezione di passaggio. L’utilizzo di un sistema di recupero del calore assicura al contempo un maggio- re controllo della temperatura interna riducendo sensibilmente le dispersioni. Il recuperatore assicura infatti, in regime invernale, un pre-riscaldamento dell’aria in ingresso recuperando il calore ancora contenuto nell’aria in uscita; in regime estivo, invece, l’aria in ingresso viene pre-raffrescata cedendo il calore in essa contenuto all’aria in uscita. In alternativa ai recuperatori più diffusi che sono di tipo statico (a flusso incrociato, rotativo ecc.), è anche possibile abbinare al si- stema di ventilazione delle pompe di calore. Sistema di pre-riscaldamento e/o pre-raffrescamento dell’aria di rinnovo di tipo geotermico I sistemi descritti in precedenza possono essere completati da un sistema di pre- riscaldamento e/o pre-raffrescamento dell’aria di rinnovo di tipo geotermico, ov- vero mediante il passaggio della stessa in tubazioni interrate a una profondità di almeno 1-2 m. Ciò consente di utilizzare in ingresso all’impianto di ventilazione un’aria con una temperatura costante, nei vari mesi dell’anno, di circa 15°C supe- riore a quella esterna in inverno e inferiore alla stessa in estate. I tubi, realizzati solitamente in polipropilene a elevata conduttività termica, sono in grado di assi- curare la trasmissione ottimale del calore dal terreno all’aria aspirata. Questo siste- ma consente di ridurre il fabbisogno energetico dei sistemi descritti in precedenza in quanto riduce il divario termico tra i flussi in entrata e quelli in uscita durante tutto l’anno. Tuttavia, in considerazione della lunghezza minima delle tubazioni, variabile in funzione della superficie da aerare, nonché del maggiore costo delle opere, tale sistema è applicabile soprattutto al contesto industriale dove a un mag- giore volume da aerare si associa una maggiore disponibilità di superficie. Indicazioni progettuali I sistemi di ventilazione puramente meccanica presentano un limitato livello di interferenza con l’edificio, essendo in genere sufficiente garantire spazi tecnici adeguati per il passaggio delle condotte dell’aria e per l’installazione delle unità di trattamento. 3.4 Impianti elettrici Generalmente con il termine di impianti elettrici ci si riferisce a quell’insieme di apparecchiature elettriche, meccaniche e fisiche atte alla produzione, alla di- stribuzione e all’erogazione di energia elettrica. I componenti principali dei si- stemi elettrici sono quindi i sistemi di alimentazione, gli allacciamenti, le appa- recchiature elettriche in uso e la rete di distribuzione. 88
  • 101. Rispetto all’impianto elettrico alcuni accenni vanno fatti con riferimento al suo corretto dimensionamento. È ovvio infatti che maggiore è il numero di appa- recchiature elettriche in uso maggiore è la potenza elettrica necessaria al fabbi- sogno dell’utenza. L’installazione, per esempio, di pompe di calore basate su cicli a compressione richiede in generale un sovradimensionamento dell’im- pianto che deve sopportare gli assorbimenti di potenza a esse correlati. Nello stesso tempo l’installazione di impianti di autoproduzione energetica consente di contenere non solo i costi legati al consumo di energia elettrica ma anche quelli legati alla potenza assorbita dalla rete. Per tale motivo il progettista do- vrebbe tener presente, al momento della realizzazione dell’edificio e del dimen- sionamento dell’impianto elettrico, l’assorbimento dovuto non solo agli appa- recchi in uso ma anche a quelli che presumibilmente verranno installati in fu- turo, siano essi assorbitori o erogatori di energia elettrica. I principali sviluppi che hanno riguardato il settore sono stati indirizzati preva- lentemente alla progettazione di sistemi ad alta efficienza energetica e di im- pianti, anche di piccola dimensione, per l’autoproduzione energetica. Questi ultimi, in particolare, sono stati favoriti da un’evoluzione molto spinta della normativa tesa soprattutto a incentivare la produzione distribuita di energia elettrica, specialmente quando volta all’autoconsumo, grazie all’abolizione di alcune barriere tecniche, alle semplificazioni procedurali e alle incentivazioni economiche. 3.4.1 Contenimento dei consumi: apparecchiature elettriche efficienti Una corretta scelta degli apparati elettrici, con preferenza per quelli che garan- tiscono un uso efficiente dell’energia, è di fondamentale importanza ai fini di contenere i consumi energetici, le potenze impegnate e i costi dell’energia. Le tecnologie emergenti negli ultimi anni sono senz’altro quelle a minore consumo (di energia, di acqua, di risorse ecc.). In tal senso si è mosso il mercato degli elettrodomestici e quello degli apparecchi per l’illuminazione, grazie soprattutto all’introduzione dell’obbligo dell’etichetta energetica, ma anche il mercato dei condizionatori, caratterizzato negli ultimi anni da una crescita molto spinta, nonché quello di molte delle apparecchiature in uso nei più svariati settori pro- duttivi, dove a incidere positivamente di recente è stato soprattutto il progressi- vo trend di crescita del costo dell’energia. L’etichetta energetica L’etichetta energetica è uno strumento di comunicazione, introdotto dall’Unio- ne Europea nel 1992 ma applicato in Italia solo a partire dal 1998, che deve essere affisso in evidenza sull’imballaggio di ciascun apparecchio elettrico sotto- 89
  • 102. posto a obbligo, e che consente al consumatore di effettuare, al momento dell’acquisto, una scelta consapevole per l’ambiente e per l’economia familiare. L’etichetta classifica gli apparecchi in base al consumo di energia, evidenziando per ciascuno di essi la classe di appartenenza nell’ambito di una scala che va da G (inefficiente) ad A (molto efficiente), talvolta ad A+ e A++. Attualmente, per quanto riguarda gli elettrodomestici, l’obbligo dell’etichetta è in vigore per i frigoriferi (dal 1998), le lavatrici (1999), le lavastoviglie (2000), i forni elettrici, i condizionatori e le pompe di calore (2003). Le fasce di consumo corrispondenti a ciascuna classe energetica variano a seconda del tipo di elettrodo- mestico considerato e in taluni casi vanno indicati in etichetta anche elementi di valutazione ulteriore (capacità, consumo in acqua, efficacia di lavaggio ecc.). Anche le lampade a uso domestico, dal 2002, devono essere contrassegnate dall’etichetta energetica. Oltre alla classe di consumo nell’etichetta devono esse- re rese evidenti anche l’efficienza luminosa e la potenza (lumen/watt). Ambedue i valori devono essere indicati sull’imballaggio. Elettrodomestici e lampade efficienti Per quanto concerne gli elettrodomestici il mercato, negli ultimi anni, ha ri- sposto positivamente grazie soprattutto all’obbligo di rispettare determinati standard minimi di efficienza energetica (accanto anche al divieto di utilizzare alcuni composti dannosi per l’ambiente, quali per esempio i clorofluorocarburi nei frigoriferi), nonché all’obbligo di rendere evidenti alcune informazioni sul consumo energetico dell’apparecchio, attraverso l’etichetta energetica. Tecnologie molto efficienti (classe A, A+, talvolta A++) sono ampiamente disponibili in com- mercio con riferimento alla stragrande maggioranza degli apparecchi di solito in uso nelle abitazioni. Sussistono in ogni caso ulteriori spazi di miglioramento quali per esempio quelli necessari a evitare, quanto più possibile, le fasi di stand by che rappresentano attualmente una quota significativa dei consumi del setto- re residenziale. Anche per quanto riguarda i sistemi di illuminazione, la tendenza è stata quella di una graduale sostituzione dei sistemi poco efficienti con tecnologie a basso consumo. Tra le lampade che attualmente presentano i maggiori vantaggi in termini di efficienza energetica vi sono le lampade fluorescenti (tubolari o com- patte) e quelle che sfruttano tecnologia allo stato solido quali LED (light emitting diodes) e OLED (organic light emitting diodes). Lampade a fluorescenza Le lampade a fluorescenza, conosciute anche come neon, mostrano elevati indi- ci di efficienza luminosa (da 4 a 10 volte superiore a quella delle lampadine a incandescenza) e hanno una lunga durata (fino a 7-10 volte superiore a quella delle lampadine a incandescenza), ma risentono negativamente di accensioni e 90
  • 103. spegnimenti frequenti. Sono molto diffuse nel settore commerciale e in quello industriale, mentre solo recentemente stanno trovando impiego, nelle versioni compatte che meglio si prestano a usi domestici, anche nel settore civile. Possono essere utilizzate, ma solo nella versione tubolare, pure con sistemi di variazione del flusso luminoso, anche in abbinamento a dispositivi che regolano il flusso in base agli apporti di luce naturale. Il funzionamento delle lampade fluorescenti richiede un reattore elettronico per limitare il valore della corrente e uno starter per facilitare l’innesco della scarica. LED La tecnologia dei LED rappresenta ancora una nicchia nel settore dell’illumina- zione. Rispetto ai sistemi tradizionali i LED hanno rese energetiche nettamente superiori grazie al fatto che l’energia elettrica viene convertita direttamente in energia luminosa (elettroluminescenza), senza ricorrere ad alcuna forma inter- media di energia, quale per esempio il calore, come avviene invece nelle lampa- de a incandescenza dove appena il 5% dell’energia elettrica fornita viene effetti- vamente trasformata in luce. Presentano inoltre una durata di vita molto più lunga delle lampadine tradizionali. Quelli citati non sono gli unici vantaggi, sebbene siano quelli più evidenti. I LED, infatti, hanno anche dimensioni mol- to ridotte, che aprono interessanti prospettive al design, e consentono di otte- nere rese cromatiche migliori (anche su luci calde, preferite soprattutto in am- bito domestico). OLED Interessanti opportunità potranno derivare in futuro anche dalla tecnologia OLED (LED organici). Tali sistemi si basano sulla deposizione di film organici elettroluminescenti su supporti ultrasottili in vetro o su materiali plastici. L’effetto ottenuto è tale per cui l’intero supporto emana luce. Questi sistemi presentano una elevatissima versatilità nelle forme e nelle dimensioni, possono essere flessibili e di vari colori; tuttavia essi sono ancora oggetto di ricerca e di sviluppo finalizzati ad aumentarne l’efficienza, l’affidabilità e la durata nonché a diminuirne i costi, anche utilizzando tecniche di deposizione semplificate, con l’obiettivo generale di renderli competitivi rispetto ai sistemi descritti in prece- denza. Alcune linee di ricerca stanno inoltre valutando la possibilità di sfruttare la tecnologia, in abbinamento a semiconduttori organici, che potrebbe portare allo sviluppo di prodotti in grado di emettere luce propria ma anche di agire come una sorta di cella fotovoltaica. 91
  • 104. Tabella 4 - Caratteristiche a confronto tra lampade Tipologia Principio di funzionamento Principali applicazioni (Indice di efficienza in lumen/watt) (durata media in ore) A incandescenza 12 1.000 Ad alogeni 12-18 1.500-2.000 Fluorescenti compatte 50-75 6.000-15.000 Fluorescenti tubolari 55-120 10.000-24.000 LED 50-60 50.000-100.000 Efficienza energetica nel settore produttivo Ancora più di quanto accada nel settore residenziale e in quello terziario, il settore industriale è particolarmente attento ai temi dell’efficienza energetica e dell’impiego delle fonti rinnovabili. Sebbene tale attenzione sia per lo più det- tata da ragioni di carattere economico, dovute in primis alla necessità di conte- nere le spese, in questa direzione spingono anche altri fattori tra i quali i dispo- sti normativi sempre più vincolanti in materia energetica e ambientale e le logi- che di mercato trainate da consumatori molto più attenti di un tempo ai temi della sostenibilità. L’incidenza del costo dell’energia è stata la spinta trainante in passato, soprattut- to a seguito dei primi shock petroliferi, e sebbene negli anni Novanta il trend si sia invertito e gli sforzi si siano notevolmente ridotti, l’intensità energetica del comparto è progressivamente diminuita grazie a soluzioni tecnologiche sempre più efficienti. Attualmente la liberalizzazione del mercato elettrico e la conse- guente aumentata concorrenza tra gli operatori di settore hanno consentito alle imprese di ottenere ulteriori vantaggi economici, riducendo gli sforzi volti alla ricerca di soluzioni a minore consumo energetico. Negli ultimi anni l’attenzione delle imprese è nuovamente in crescita. Le possi- bilità per quanto concerne un migliore uso dell’energia elettrica sono moltepli- ci: utilizzo di cicli produttivi a minore consumo elettrico, sostituzione, ove possibile, di macchinari ad alimentazione elettrica con altri alimentati a metano o a combustibili rinnovabili, impiego di tecnologie efficienti, maggiore ricorso al rifasamento elettrico ecc. Una particolare attenzione ultimamente è riservata anche alla possibilità di produrre in proprio l’energia elettrica e/o termica, sia con l’obiettivo di consumarla nel proprio ciclo produttivo a costi inferiori a quelli di acquisto sul mercato sia, in taluni casi, con l’obiettivo di vendere l’energia prodotta ad altri utilizzatori. Ciò è reso possibile da un quadro favore- vole che si è andato delineando di recente e che ha riguardato in particolare la 92
  • 105. liberalizzazione del settore elettrico, la semplificazione delle procedure di instal- lazione ed esercizio degli impianti, l’incentivazione dell’uso delle fonti rinnova- bili. Si sono presentate cioè al mondo imprenditoriale nuove opportunità non solo di risparmio ma anche di vero e proprio reddito d’impresa. 3.4.2 Tecnologie di produzione elettrica La produzione decentralizzata di energia elettrica è stata negli ultimi anni forte- mente sostenuta dal legislatore il quale ha aperto la strada non solo ai medio- grandi impianti ma anche, e soprattutto, alle applicazioni a livello domestico e residenziale. La principale novità che ha riguardato il settore è stata infatti l’am- pliamento dell’offerta con riferimento agli impianti di piccola taglia, capaci di garantire rendimenti prestazionali e costi comparabili, in scala, agli impianti di più grandi dimensioni, che sono al contempo completamente automatizzati e di agevole gestione e manutenzione. Ulteriori novità hanno riguardato la cre- scente disponibilità di tecnologie alimentate da fonti energetiche alternative e di basso impatto ambientale e la commercializzazione di sistemi a basso costo e di facile applicazione anche in ambito domestico. Fotovoltaico Una tecnologia che sta registrando un sempre maggiore interesse è quella foto- voltaica sia per usi industriali, in impianti di media e grande taglia, sia per usi civili, che utilizzano soprattutto impianti di piccola e piccolissima potenza. L’aumento delle applicazioni negli ultimi anni è stato favorito in primo luogo da una forte campagna di sensibilizzazione la quale ha accompagnato l’emana- zione di disposizioni normative particolarmente incentivanti che hanno reso sostenibili, anche dal punto di vista economico, le installazioni. Se attualmente gli impianti più diffusi sono quelli che sfruttano le proprietà del silicio, nella forma di silicio mono o policristallino, il maggiore interesse nelle applicazioni future sarà dato soprattutto dai nuovi materiali in corso di sperimentazione. I pannelli realizzati con i nuovi film sottili (silicio amorfo in tripla giunzione, telloruro di cadmio, diseleniuro di rame, indio e gallio ecc.) ma anche la fron- tiera aperta dalle tecnologie di terza e quarta generazione, basate sullo sviluppo di strati di polimeri semiconduttori con funzionalità fotovoltaiche o sull’impie- go di nanomateriali o, ancora, di composti organici di varia natura, dovrebbero garantire in futuro non solo maggiori rendimenti di conversione e minori costi di acquisto ma anche una crescente versatilità d’impiego nelle applicazioni più disparate. Tra le tecnologie più interessati per l’edilizia residenziale e commerciale si pos- sono citare le tegole e le vetrate fotovoltaiche, le nuove vernici attive, i materia- li di rivestimento o di costruzione con funzioni di generazione elettrica da 93
  • 106. fonte solare. Alla scala industriale appaiono invece di interesse per lo più tecno- logie in grado di garantire elevate prestazioni energetiche quali per esempio i sistemi a inseguimento oppure quelli a concentrazione. Mentre i sistemi a inseguimento sono impianti fotovoltaici tradizionali che vengono semplicemente montati su strutture mobili in grado di mantenere in ogni momento della giornata l’inclinazione e l’orientamento ottimale del pan- nello, i sistemi a concentrazione prevedono l’impiego di apposite lenti in grado di convogliare verso la cella una radiazione solare “più concentrata” come se provenisse non da un unico sole ma da 100, 200 o più soli. Altre possibilità di interesse per il mondo industriale sono invece legate allo sfruttamento di tecnologie solari diverse quali per esempio le torri solari. Impianti termosolari: torri solari e concentratori parabolici Pur sfruttando anch’essi la radiazione solare per la produzione di energia elettri- ca, il loro principio di funzionamento è molto diverso da quello che regola i sistemi fotovoltaici. A differenza di questi ultimi, in cui la conversione tra ener- gia solare ed energia elettrica è diretta, gli impianti termosolari sfruttano l’ener- gia termica per riscaldare un fluido a sua volta impiegato per la produzione di energia elettrica. Nelle torri solari l’energia solare viene concentrata, grazie a una serie di specchi a inseguimento (eliostati), e diretta verso un recettore posizionato in cima a una torre. Qui un fluido viene riscaldato producendo vapore ad alta temperatura (superiore a 500°C) il quale a sua volta alimenta un turbogeneratore elettrico. Tali sistemi, ancora poco diffusi, sono però per lo più adatti alla produzione centralizzata di energia elettrica poiché gli intervalli di potenza variano da 100 a 200 MW elettrici. Sono invece disponibili anche taglie dimensionali più piccole di sistemi simili a quelli descritti, per principio di funzionamento, ma basati sull’utilizzo di un unico concentratore. Tali sistemi si avvalgono, infatti, di uno specchio concen- tratore parabolico a inseguimento, che permette di concentrare la radiazione solare nel punto focale dove il calore assorbito è in grado di produrre vapore ad alta temperatura (anche superiore a 700°C) che alimenta il generatore elettrico. Le taglie di potenza disponibili per questa tecnologia possono essere anche ab- bastanza piccole e collocarsi nell’intervallo compreso tra 5 e 50 kW elettrici, prestandosi pertanto anche a utilizzi in ambito industriale. Minieolico Un’ulteriore tecnologia di crescente interesse per le applicazioni su piccola scala è quella che sfrutta l’energia eolica. Il minieolico si differenzia da un impianto tradizionale sostanzialmente per le dimensioni: sono disponibili sul mercato impianti con potenze di pochi kW che hanno un diametro delle pale di solo 94
  • 107. mezzo metro, fino a impianti da 15-20 kW con un diametro di 8 m circa. Sussistono però alcune differenziazioni tra i diversi tipi di pale e i diversi dispo- sitivi di conversione che devono meglio adattarsi a regimi di vento variabili e generalmente di bassa intensità. Sul mercato sono già presenti varie tipologie di generatori eolici che, grazie alle loro dimensioni contenute e alla conformazione estetica, possono apparire di interesse in applicazioni basate sull’integrazione tra tecnologie eoliche, architet- tura e ambiente urbano. Tra i sistemi disponibili anche alle piccole potenze fi- gurano sia impianti ad asse orizzontale, generalmente dotati di sistemi per l’orientamento automatico in direzione del vento o con pale conformate per sfruttare al meglio venti provenienti anche da direzioni diverse, sia impianti ad asse verticale, i quali, non avendo bisogno di un orientamento specifico poiché si caratterizzano per offrire una superficie utile nei confronti del vento di 360°, in linea di massima sono più adatti a zone con regimi di vento variabili per intensità e direzione. In linea di massima tali sistemi sono idonei all’installazione in siti caratterizzati da venti frequenti nella fascia di velocità compatibile con l’azionamento del rotore. La velocità minima, nei modelli generalmente proposti, per entrare in funzione è di circa 3 m/s. 3.4.3 Sistemi di produzione combinata di energia Con il termine “cogenerazione” si fa riferimento ai sistemi di produzione ener- getica che forniscono contestualmente (co-generano) sia energia elettrica sia energia termica. Tuttavia per parlare di cogenerazione, più correttamente, è necessario non soltanto che la produzione avvenga nell’ambito dello stesso pro- cesso, in modo sostanzialmente interconnesso, ma che ci sia anche un legame tecnico e di dipendenza tra la produzione elettrica e un utilizzo, in forma utile, del calore. Si parla invece di trigenerazione quando una quota del calore prodotto viene utilmente impiegata per produrre freddo, sfruttando allo scopo una macchina frigorifera ad alimentazione termica. Il vantaggio dei sistemi combinati di produzione energetica è sostanzialmente quello di ridurre le perdite energetiche complessive aumentando pertanto la resa utile dell’energia contenuta nel combustibile primario. Impianti di cogenerazione Il principio di funzionamento dei maggiori impianti di cogenerazione è sostan- zialmente lo stesso: il motore primario opera la trasformazione del combustibile in energia meccanica, il generatore converte l’energia meccanica in energia elet- trica, il sistema di recupero termico assorbe il calore che residua dal processo 95
  • 108. per renderlo disponibile agli usi termici. Ciò che cambia nelle diverse configu- razioni possibili è il motore che attua la combustione e che può assumere con- figurazioni differenti in base essenzialmente al tipo di combustibile utilizzato (gas metano o biogas, biomasse combustibili solide, oli minerali o oli vegetali). Una variante è quella basata sull’utilizzo di un generatore termico in grado di produrre vapore ad alta temperatura che viene avviato al generatore per la tra- sformazione elettrica. In questa configurazione il recupero termico avviene in prevalenza dagli scarichi del motore e dai circuiti di raffreddamento. I sistemi cogenerativi presenti sul mercato includono: motori alternativi a com- bustione interna, turbine a vapore, turbine a gas, motori a ciclo Stirling. Ciascuna tipologia di impianto è caratterizzata da un suo specifico campo di applicazione, nell’ambito del quale si realizzano i massimi rendimenti termodi- namici e la massima convenienza economica. I principali limiti all’impiego degli impianti di cogenerazione afferiscono ai se- guenti elementi: • deve esistere una corrispondenza tra la produzione e la domanda di energia, soprattutto sul lato termico; mentre infatti un eccesso di produzione elettrica può essere ceduto alla rete, l’allocazione dell’energia termica eccedentaria è più complessa. Solo una adeguata valorizzazione di tutte le energie prodotte con- sente di ottenere rendimenti economici elevati in grado di giustificare l’investi- mento; • poiché i massimi rendimenti di un impianto cogenerativo variano a seconda della soluzione impiantistica adottata e si attuano in un determinato intervallo di valori derivanti dal rapporto tra energia elettrica ed energia termica, è neces- sario che la domanda di elettricità e calore da parte dell’utenza si collochi per quanto possibile all’interno del campo di valori del rapporto caratteristico della macchina impiegata; • considerato che l’energia termica ottenuta dal processo non raggiunge in genere temperature elevate, la cogenerazione è tanto più vantaggiosa quanto più bassa è la temperatura necessaria per soddisfare la domanda di calore; • il sistema cogenerativo è economicamente e tecnicamente vantaggioso se la potenza richiesta dall’utenza supera una determinata soglia minima, variabile con la tipologia di impianto e se le ore di funzionamento previste sono pari almeno a 4.000-5.000 ore/anno. 96
  • 109. Figura 22 - Confronto tra le efficienze energetiche di sistemi di produzione energetica combinata e separata La scelta della tecnologia da adottare nel caso specifico deve pertanto essere valutata in funzione di diversi fattori quali per esempio: i fabbisogni specifici di energia termica in rapporto a quelli di energia elettrica, le ore di funzionamen- to all’anno, ma anche la disponibilità di combustibile, la potenza necessaria a soddisfare i propri fabbisogni, la maggiore o minore complessità di funziona- mento, le esigenze manutentive ecc. Celle a combustibile Una tecnologia emergente che si presta alla cogenerazione è quella basata sull’utilizzo delle celle a combustibile (fuel cells) nelle quali si attua la conversio- ne dell’idrogeno in energia (elettrica e termica) senza che avvenga alcun proces- so di combustione termochimica: la conversione poggia, infatti, su un processo elettrochimico cioè su un processo basato sulla reazione chimica che si sviluppa dalla combinazione del carburante, l’idrogeno29, con un ossidante, l’ossigeno. Tale reazione rilascia energia elettrica e, come sottoprodotti, energia termica e vapore acqueo. Mentre l’energia elettrica può essere utilizzata per l’alimentazio- ne delle apparecchiature in uso, anche in modalità di scambio sul posto con la 29 In alternativa all’idrogeno è anche possibile utilizzare direttamente metano o metanolo dai quali però deve essere comunque estratto, con un particolare procedimento, l’idrogeno che alimenterà la cella. 97
  • 110. rete elettrica, l’energia termica può essere sfruttata per l’alimentazione di un impianto di riscaldamento a bassa temperatura. Le caratteristiche peculiari delle celle a combustibile (modularità, flessibilità, rendimenti elevati anche a carichi parziali e basse emissioni inquinanti) rendo- no queste particolarmente adatte all’impiego nel settore residenziale, terziario e delle piccole imprese. Per potenze nominali a partire da poche decine di kW, è consigliabile l’utilizzo di celle a bassa temperatura, quali per esempio le celle a elettrolita alcalino, le celle a membrana a scambio protonico, le celle a metano- lo diretto e le celle a elettrolita acido fosforico. L’abbinamento della cella a combustibile con un sistema fotovoltaico consente di massimizzare i benefici ottenibili dal sistema: durante il giorno infatti l’im- pianto fotovoltaico fornisce al sistema l’energia elettrica che alimenta l’elettro- lizzatore che, a sua volta, produce l’idrogeno. Quest’ultimo, nelle restanti ore e con l’ausilio di una cella a combustibile, viene trasformato in energia elettrica e in calore. Approfondimento La struttura di una cella a combustibile è molto semplice: ogni monocella è composta di tre strati sovrapposti. Il primo strato è l’anodo, il secondo è l’elet- trolita e il terzo è il catodo. L’anodo e il catodo servono quindi da catalizzato- ri, mentre lo strato intermedio consiste in una struttura di supporto che assor- be l’elettrolita. L’elettrolita ha il compito di far avvenire il trasferimento degli ioni da un elettrodo all’altro e di impedire contemporaneamente il mescola- mento tra gas anodici e catodici. Nei diversi tipi di celle a combustibile vengo- no utilizzati differenti elettroliti, che possono essere di vario tipo liquidi, solidi o a struttura membranosa (acido fosforico, carbonati fusi, ossidi solidi cerami- ci ecc.). Impianti termo-fotovoltaici Sebbene non sia propriamente opportuno parlare in questo caso di sistemi di cogenerazione, è possibile produrre contemporaneamente energia elettrica e termica anche sfruttando la fonte solare. Ciò è possibile utilizzando alcune tec- nologie, già in commercio sebbene ancora poco diffuse, in grado di produrre energia elettrica e, contestualmente, di operare un recupero termico per la pro- duzione di calore e/o di freddo. Tali sistemi risultano da una integrazione delle celle fotovoltaiche con i collettori solari e sono capaci di ottimizzare le presta- zioni energetiche dei due sistemi. Il rendimento di conversione energetica dei sistemi fotovoltaici è, infatti, penalizzato quando la temperatura raggiunta dalla cella supera i valori di 20-25°C, fatto che accade frequentemente nei periodi di maggiore insolazione che coincidono, di norma, con quelli più caldi dell’anno. Il fluido termico che scorre nei collettori è in grado di assorbire il calore in ec- 98
  • 111. cesso mantenendo, da un lato, un controllo della temperatura delle celle foto- voltaiche e, dall’altro, producendo acqua calda per usi sanitari o per integrare il sistema di riscaldamento. In questo modo l’impianto è in grado di massimizza- re la produzione elettrica da fotovoltaico generando approssimativamente la stessa quantità di acqua calda di un pannello tradizionale. La trigenerazione Le tecnologie descritte si prestano anche, in abbinamento a una macchina fri- gorifera ad assorbimento o ad adsorbimento, a produrre contestualmente ener- gia elettrica, termica e frigorifera (trigenerazione). Tali sistemi, infatti, possono sfruttare il calore prodotto in eccesso rispetto ai fabbisogni per alimentare mac- chine frigorifere ad alimentazione termica. Una applicazione possibile è quel- la di utilizzare l’eccesso di termia durante la stagione estiva, quando non è necessario riscaldare i locali ma solo, eventualmente, produrre acqua calda per gli usi sanitari e per alimentare l’impianto di raffrescamento/condizionamento dei locali. Figura 23 - Schema di rendimento di un impianto a trigenerazione 99
  • 112. 3.5 Integrazione architettonica degli impianti nell’edificio Un’attenzione crescente viene riservata, da qualche anno, ai sistemi attivi di produzione energetica (termica e/o elettrica) che si inseriscono armonicamente nella struttura architettonica dell’edificio diventando, talvolta, parte integrante dell’edificio stesso o, in altri casi, un elemento di arredo urbano o di completa- mento dell’edificio. I livelli di integrazione che si possono raggiungere sono diversi, anche in funzione della tecnologia considerata. In linea di massima gli impianti di piccole dimensioni, grazie proprio alle dimensioni contenute, sono di più facile inserimento nel contesto urbanizzato; a ciò si somma la ricerca, sempre più spinta, di innovazioni relative al design degli impianti, oltre che alla funzionalità degli stessi. Le tecnologie che consentono di ottenere livelli molto spinti di integrazione architettonica, potendo essere utilizzate anche in sostituzione di elementi strutturali, comprendono però essenzialmente solo quelle che sfruttano la fonte solare per la produzione di energia termica o elet- trica. I generatori possono infatti sostituire i materiali di costruzione o di rive- stimento, oppure possono integrarsi opportunamente agli elementi costruttivi come l’involucro (coperture di tetti, rivestimenti di facciata, superfici vetrate) oppure, ancora, possono svolgere le funzioni di dispositivi accessori (frangisole, parapetti di balconi, pensiline ecc.). 3.5.1 Panoramica sui sistemi solari a elevata integrazione I sistemi fotovoltaici, grazie a una elevata flessibilità di impiego nei diversi contesti, alla versatilità delle soluzioni proponibili e alla facile modularità degli elementi generativi, si prestano a varie soluzioni progettuali. I sistemi fotovoltaici presentano infatti enormi potenzialità estetiche e tecno- logiche: già adesso sono disponibili sul mercato prodotti con caratteristiche anche molto diverse tra loro che consentono di realizzare e adattare l’impian- to a specifiche situazioni. Le soluzioni fotovoltaiche proponibili possono va- riare per: • tipo, forma e colore della cella; • disegno e colore della griglia metallica della cella; • distanza tra le celle; • misure, materiali e forma del modulo. Approfondimento I criteri che l’impianto deve rispettare per essere considerato integrato architet- tonicamente ed essere classificato come BiPV (building integrated photovoltaics), 100
  • 113. secondo l’IEA Task30, sono i seguenti: integrazione naturale; architettura piace- vole nel contesto dell’edificio; buona composizione di colori e materiali; aspet- to visivo in armonia con l’edificio e buona composizione finale. Meglio definite sono le condizioni imposte dal decreto interministeriale del 19 febbraio 2007 (art. 2, comma 1, lettera b), il quale riconosce agli impianti in- tegrati architettonicamente nell’edificio una maggiore incentivazione. Sono ti- pologie di interventi valide, ai fini del riconoscimento dell’integrazione architet- tonica, le seguenti: • Tipologia specifica 1: sostituzione dei materiali di rivestimento di tetti, coper- ture, facciate di edifici e fabbricati con moduli fotovoltaici aventi la medesima inclinazione e funzionalità architettonica della superficie rivestita. • Tipologia specifica 2: pensiline, pergole e tettoie in cui la struttura di copertu- ra è costituita dai moduli fotovoltaici e dai relativi sistemi di supporto. • Tipologia specifica 3: porzioni della copertura di edifici in cui i moduli foto- voltaici sostituiscono il materiale trasparente o semitrasparente atto a permette- re l’illuminamento naturale di uno o più vani interni. Vengono di seguito presentate alcune soluzioni che consentono un livello molto elevato di integrazione architettonica, tra quelle attualmente disponibili sul mercato e quelle che invece sono ancora alla fase di studio. Tegole fotovoltaiche Si parla normalmente di tegole fotovoltaiche con riferimento ai moduli foto- voltaici che, grazie alla loro particolare forma e/o al sistema di fissaggio previ- sto, possono essere utilizzati in integrazione con gli elementi di copertura dell’edificio. Le strutture tipiche in cui si possono adottare le tegole fotovoltaiche possono essere suddivise in due gruppi: il sistema più semplice è quello che utilizza mo- duli fotovoltaici tradizionali agganciandoli o inserendoli in strutture di suppor- to appositamente configurate. Le due componenti (modulo e supporto) posso- no essere prodotte separatamente e poi assemblate oppure possono essere pro- gettate congiuntamente e fare pertanto parte di un blocco unico, ma restano comunque due parti distinte. Il secondo sistema invece è quello in cui è prevista la deposizione del materiale attivo (film sottile) direttamente sul supporto a formare un elemento unico e indivisibile. Le soluzioni proposte in entrambi i casi sono molteplici. Fanno parte dei siste- mi del primo tipo, per esempio, i moduli fotovoltaici combinati con strutture di supporto dotate di sistemi per essere agganciate direttamente su travi e tra- 30 Per approfondimenti si rimanda al sito www.iea-pvps.org/tasks/task7.htm 101
  • 114. vetti o sulla soletta cementizia del tetto. In questi casi le strutture proposte presentano configurazioni adatte alla circolazione dell’aria sul retro dei pannelli e allo scolo dell’acqua piovana. Il livello di integrazione, seppure accettato, non è molto spinto ed è comunque ammesso solo se la superficie inferiore del pan- nello non supera la linea del colmo dei coppi. Alcune aziende hanno invece puntato sulla riproduzione vera e propria dell’ele- mento coppo o tegola, di forma, materiale e colore tradizionali, come supporto sul quale “incassare” o assemblare piccole celle di silicio (cristallino, amorfo). L’impianto è realizzato collegando assieme le diverse celle che, a lavoro ultima- to, sono molto ben mascherate e presentano soluzione di continuità con i cop- pi o le tegole tradizionali. A parità di potenza installata, però, l’impianto foto- voltaico richiede una superficie quasi doppia per la posa in quanto la cella oc- cupa solo una piccola parte dell’elemento di copertura. Anche tra i sistemi appartenenti invece al secondo gruppo, esiste una moltepli- cità di soluzioni in cui il materiale attivo (il silicio amorfo generalmente in tri- pla giunzione o altri gli altri materiali) è stato deposto direttamente su strutture in lamiera, acciaio o su supporti plastici flessibili e non. Sono per esempio in commercio rotoli flessibili di tegole già cablate e preassemblate in numero va- riabile in silicio amorfo, che possono essere fissate alla soletta del tetto utilizzan- do normali chiodi per coperture a tetto. Le strisce vengono inoltre posate con una leggera sovrapposizione per favorire un processo di incollaggio grazie al calore del sole, tra strisce e strisce e tra strisce e tetto consentendo in tal modo una perfetta adesione del campo fotovoltaico alla copertura. I cavi elettrici sono normalmente disponibili sul retro per consentire il collegamento, in serie o parallelo, tra i diversi elementi. Vetrate fotovoltaiche Una diversa applicazione dei sistemi fotovoltaici in integrazione con gli ele- menti strutturali dell’edificio è quella che prevede la realizzazione di superfici vetrate in grado di generare elettricità. Le soluzioni tecnologiche adottabili nella realizzazione di vetrate fotovoltaiche sono varie, alcune delle quali già disponibili sul mercato, altre ancora alla fase di ricerca e sviluppo. Come nel caso precedente, è possibile suddividere i sistemi basati sull’impiego di sistemi tradizionali incassati in supporti trasparenti rispetto a quelli che sfruttano materiali direttamente deposti sulle superfici vetrate (vernici attive trasparen- ti) o iniettati nei vetrocamera (gel trasparenti di materiale con effetto fotovol- taico). I sistemi che attualmente trovano già diffusione sono i primi, mentre i secondi sono meno diffusi o, addirittura, non sono ancora disponibili sul mercato. Tra i sistemi tradizionali vi sono quelli che prevedono l’integrazione di celle fotovoltaiche in silicio cristallino (mono o policristallino) tra due vetri. L’accesso 102
  • 115. della luce all’interno dell’ambiente è garantito semplicemente da una maggiore distanza tra le celle rispetto ai moduli tradizionali. Esistono in commercio anche pannelli che utilizzano deposizioni su vetro di silicio amorfo. L’effetto di “semitrasparenza” è ottenuto semplicemente creando nella matrice amorfa, con l’ausilio di un laser, una serie di linee ultrasottili che consentono alla luce di filtrare. La parte attiva viene quindi inserita tra due strati di vetro (float o temprato) mentre i contatti di giunzione sono disposti lateralmente alla cornice. In funzione dello spessore di tali linee e della distanza tra le stesse varia la trasmittanza della vetrata e, quindi, la quantità di luce na- turale e di calore in ingresso all’edificio. Questi sistemi, oltre a svolgere la fun- zione di generazione elettrica, producono quindi anche un effetto schermante alla luce e al calore e sono pertanto indicati esclusivamente per la realizzazione di vetrate molto ampie, o di facciate continue esposte a sud, con un impiego prevalente nell’architettura commerciale. Il rendimento energetico, rispetto a un pannello tradizionale, è più basso in quanto a parità di superficie il materia- le attivo è minore. L’evoluzione tecnologica per il prossimo futuro è quella basata invece sull’im- piego di gel o di vernici trasparenti. Le ricerche in corso si sono sviluppate su direttrici diverse: alcuni studi stanno portando allo sviluppo di una sostanza amorfa a base liquida al cui interno viene innescata una struttura cristallina di silicio, che consente di ottenere un gel trasparente che può essere direttamente iniettato tra i vetrocamera delle finestre. Altri studi, invece, sono orientati all’utilizzo di materiali organici per la creazione di soluzioni che possono essere depositate direttamente sulla superficie del vetro come fossero vernici. I ricerca- tori del Massachusetts Institute of Technology (MIT), per esempio, sono orien- tati all’utilizzo di composti organici in grado di catalizzare e “intrappolare” la luce all’interno delle superfici vetrate, trasformandole in tal modo in una sorta di lastra a fibra ottica; la radiazione luminosa viene quindi convogliata alle celle fotovoltaiche sistemate lungo la cornice e trasformata in energia elettrica. In Svizzera, invece, un diverso filone di ricerca sta studiando la possibilità di com- binare l’azione di un colorante organico (a base di antociani) e di un film sot- tile di nanoparticelle in biossido di titanio, che possono essere deposti su base di vetro mantenendone la trasparenza. Questi e altri studi simili potrebbero portare alla commercializzazione di “finestre fotovoltaiche” già nei prossimi anni ma allo stato attuale non sono ancora reperibili sul mercato. Piastrelle fotovoltaiche L’intensa attività di ricerca che si sta sviluppando nel settore fotovoltaico ha portato anche allo sviluppo di alcuni materiali che possono trovare applicazione in facciata. Alcune ditte, anche italiane, per esempio hanno recentemente pro- posto sul mercato delle piastrelle fotovoltaiche ottenute dalla deposizione di 103
  • 116. film sottili direttamente sulla superficie di piastrelle “tradizionali” da esterno, in sostituzione allo smalto di solito applicato, e integrando all’interno dell’elemen- to il sistema di conduzione elettrico. Il segnale è quindi convogliato sul retro dove trovano posto i terminali per il collegamento in serie con altre piastrelle. Vernici fotovoltaiche Ulteriori filoni di ricerca stanno studiando la possibilità di sfruttare le proprietà di alcuni composti organici per la realizzazione di vernici fotovoltaiche che possano essere applicate direttamente sulle superfici interessate (vetri, facciate, tetti ecc.) anche più volte nel tempo. Tale tecnologia tuttavia allo stato attuale non è ancora stata sufficientemente messa a punto per garantire concrete possi- bilità applicative. Mattoni solari Un’ulteriore idea che è stata sviluppata di recente da alcuni ricercatori statuni- tensi è quella di realizzare dei “mattoni solari” cioè dei mattoni equipaggiati con celle fotovoltaiche in silicio cristallino in grado di immagazzinare energia nelle ore diurne per alimentare, nelle restanti ore, un sistema di illuminazione a LED. Altre soluzioni di interesse sono quelle che abbinano allo sfruttamento della tecnologia fotovoltaica in applicazioni in facciata prestazioni di tipo bioclimati- co. Particolarmente interessanti appaiono le applicazioni: con funzione di illu- minazione interna grazie all’impiego di pannelli fotovoltaici trasparenti o semi- trasparenti come quelli sopra descritti; con funzione di ventilazione naturale utilizzando i comuni pannelli fotovoltaici, nei casi di retrofit, per realizzare pa- reti ventilate; con funzione schermante sia relativamente alla possibilità di crea- re elementi frangisole, sia in abbinamento a vetrate elettrochimiche (vetrate in grado di variare le proprietà ottiche quando viene fornito loro un campo elet- trico). Nelle facciate ventilate, per esempio, gli impianti fotovoltaici possono essere sfruttati nella realizzazione del rivestimento esterno, semitrasparente o opaco, che ha la funzione in inverno di isolare l’involucro edilizio verso l’esterno, ridu- cendo in tal modo le perdite di calore e, in estate, di rallentare il passaggio del calore all’interno degli ambienti. Più limitate, ma comunque ugualmente interessanti, sono le possibilità di inte- grazione architettonica a cui si prestano gli impianti solari per la produzione di termia. L’integrazione dell’impianto su elementi di copertura può essere ottenu- ta semplicemente utilizzando i pannelli solari in sostituzione dei materiali usati di solito (coppi, tegole ecc.), agganciandoli direttamente alla soletta del tetto e prestando attenzione a che la superficie inferiore degli stessi non superi, in al- tezza, quella superiore dei restanti elementi di copertura. In questo modo infat- 104
  • 117. ti l’inserimento risulta in armonia con il tetto tradizionale; esteticamente si presenta alla stregua di un lucernaio di colore scuro. È in ogni caso da evitare l’impiego di sistemi a circolazione naturale poiché il serbatoio di accumulo, che in questa configurazione deve essere posizionato a un’altezza superiore a quella del pannello, si trova a vista sul tetto, preferendo invece sistemi a circolazione forzata con installazione del serbatoio nel sottotetto. Come nel caso dei sistemi fotovoltaici, sono stati progettati anche sistemi di pannelli solari a tubi sottovuoto inseriti in coppi che per forma, colore e mate- riale si presentano esattamente come i coppi tradizionali. Ciascun elemento è configurato per consentire il raccordo con gli elementi contigui permettendo di realizzare un impianto unico, di estensione e composizione voluta. Inoltre è anche possibile l’utilizzo, sullo stesso tetto, sia di elementi inglobanti sistemi per la produzione di acqua calda sia di elementi equipaggiati per la produzione di energia elettrica, sfruttando così opportunamente l’intera superficie a disposi- zione. Ulteriori esempi di integrazione riguardano l’utilizzo dei pannelli solari termici in sostituzione di elementi architettonici quali le coperture di terrazzi, i para- petti, i frangisole. Rispetto però agli impianti fotovoltaici le opzioni disponibili (per colore, forma ecc.) sono meno numerose e quindi godono di una minore versatilità di impiego. 3.6 Sistemi di gestione e automatizzazione Il mercato da alcuni anni offre un ampio, e sempre crescente, panorama di pro- dotti per l’automazione degli edifici preposti alla gestione e al controllo delle diverse funzioni. Sebbene, da un punto di vista energetico, le varie automazioni possano incidere negativamente sui consumi dell’edificio, a causa della necessità di alimentare le varie componenti elettriche (sensori, spie luminose, gestore in- formatico ecc.), se utilizzate in modo appropriato, in abbinamento a impianti a elevata flessibilità di impiego, sono in grado non solo di rendere più sicuro e confortevole l’ambiente di vita o di lavoro, ma anche di razionalizzare i consumi energetici complessivi. Il beneficio è maggiore se il sistema di automazione è in grado di agire sia sugli elementi strutturali sia su quelli propriamente impianti- stici, consentendo in tal modo di sfruttare al meglio le diverse fonti di calore e luce e favorendo quando possibile gli apporti naturali a quelli artificiali. I livelli di automazione che possono essere raggiunti sono molti. Esistono, infatti, soluzioni che agiscono sul singolo impianto o sul singolo elemento e soluzioni tecnologicamente più complesse che gestiscono tutti gli impianti presenti nell’edificio in modo sinergico e combinato in risposta a diverse va- riabili (condizioni climatiche, stato di occupazione, intensità dell’irraggiamen- to ecc.). 105
  • 118. 3.6.1 Gestione automatizzata degli edifici Termini come “edificio intelligente”, building automation e “domotica” stanno entrando sempre più prepotentemente nel linguaggio comune, anche con rife- rimento alla possibilità di operare in modo efficace verso obiettivi di ottimizza- zione dell’uso delle risorse energetiche negli edifici. L’automatizzazione delle funzioni di gestione e di controllo dei servizi energetici a livello residenziale, ma più ancora a livello commerciale o industriale, appare infatti come un’opportu- nità interessante per ridurre i consumi di energia pur consentendo di mantene- re adeguati valori di comfort. Le tecnologie attuali permettono infatti di gestire gli impianti elettrici e termici in sintonia con le esigenze dell’edificio e dei suoi occupanti, ma anche in rapporto con l’ambiente esterno (grado di luminosità, condizioni di temperatura e umidità ecc.), a diversi livelli di complessità e di integrazione tra le varie apparecchiature. Approfondimento La building automation è la disciplina che si occupa della progettazione, realiz- zazione e messa in opera di impianti tecnologici automatizzati per la gestione di edifici in ambito terziario, industriale, alberghiero e ospedaliero. La tendenza attuale è quella di trasferire le conoscenze sviluppate ormai da di- versi anni in questi ambiti anche alla gestione degli insediamenti privati. Sebbene molte delle tecnologie utilizzate rimangano invariate, per diversità di applicazione e di dimensioni, si è soliti distinguere la building automation dalla home automation, meglio conosciuta come “domotica”. Nei sistemi automatizzati, la gestione degli impianti viene demandata a un si- stema informatico che permette, nello stesso tempo, di leggere e interpretare i diversi sistemi di misura e controllo, di avere visione dello stato degli impianti e quindi di inviare, alle varie apparecchiature, gli opportuni segnali di funziona- mento. In questo modo il sistema provvede a gestire non solo le sue singole parti, ma anche il sistema nella sua globalità, in risposta a “scenari” predefiniti creati per rispondere adeguatamente alle esigenze di chi dovrà fruire del sistema stesso. L’attivazione della risposta del sistema può essere a sua volta pilotata at- traverso sistemi semplici, ovvero mediante interruttori programmati, oppure può essere demandata a un sistema di programmazione installato su PC o su controllori programmabili. Uno dei limiti principali che attualmente sussiste nel settore della automatizza- zione degli edifici (building e home automation) è legato alla mancanza di stan- dardizzazione sia dei protocolli di trasmissione sia dei tipi di rete che rende difficoltose la comunicazione tra i diversi impianti e la gestione unificata degli stessi. 106
  • 119. A fini energetici i sistemi che devono essere messi in relazione tra loro sono principalmente quelli delegati alla climatizzazione dei locali, alla ventilazione, alla motorizzazione di aperture nell’edificio (vetrate, bocchette di aerazione ecc.), alla motorizzazione di elementi schermanti (tende, serrande ecc.), al fun- zionamento delle diverse apparecchiature elettriche (elettrodomestici ecc.) com- presi i sistemi di illuminazione dei locali. Figura 24 - Possibili ambiti di utilizzo della domotica Per quanto concerne i risultati ottenibili, i livelli di risparmio o, meglio, di ef- ficienza energetica, ai quali una gestione automatizzata delle apparecchiature può portare, sono diversi. Tale suddivisione nasce anche dalla confusione che spesso si fa nel comprendere alcuni termini talvolta usati impropriamente. Lo stesso concetto di risparmio energetico spesso è inteso sotto punti di vista mol- to diversi tra loro: da un lato infatti esso è confuso con il semplice risparmio economico che si può conseguire pur mantenendo inalterato il consumo di ri- sorse, dall’altro più correttamente dovrebbe essere inteso come minor consumo di risorse a parità di funzioni svolte, dove cioè a parità di beneficio ottenuto vi è un uso più efficiente dell’energia. Nella prima accezione la domotica può rappresentare un utile strumento in grado di controllare, regolare e distribuire i consumi energetici in funzione di orari, di livelli di assorbimento massimo dei carichi e di priorità di utilizzo. In altri termini la domotica consente di modulare opportunamente la domanda di energia al fine di conseguire benefici economici. Questa concezione è compati- 107
  • 120. bile con un sistema tariffario basato su tariffe variabili e piani tariffari flessibili e permetterebbe di suddividere al meglio i consumi energetici spostandoli nelle fasce orarie più convenienti ed evitando di superare i limiti di consumo istanta- neo di potenza definiti per ciascuna classe contrattuale. I livelli di risparmio economico possono essere più o meno accentuati e deve essere di volta in volta valutato se essi giustifichino o meno l’installazione di un sistema di controllo automatizzato delle apparecchiature elettriche. Solitamente i vantaggi sono più evidenti in complessi commerciali o industriali di grandi dimensioni piuttosto che a livello domestico, dove peraltro non si esclude che possano trovare rica- duta comunque positiva. Nella seconda accezione il risparmio energetico, e a cascata anche il beneficio economico a esso relativo, è conseguibile utilizzando le apparecchiature in mo- do più efficiente, grazie a una elevata interazione tra queste e i dispositivi di controllo che regolano funzioni diverse. In questo caso si sottende quindi un concetto più moderno di automazione negli edifici che considera la struttura edilizia e gli impianti tecnologici come un unico sistema edificio-impianti in costante interazione con l’ambiente esterno, e che tende a risolvere, attraverso l’automatizzazione, i conflitti che spesso scaturiscono dall’interazione di ogni singolo processo. Sebbene ogni singolo impianto (di ventilazione, illuminazio- ne, climatizzazione ecc.) sia, infatti, di solito in grado di soddisfare singolar- mente i requisiti imposti dal proprietario dell’edificio, l’integrazione in un unico sistema che si avvale, per altro, di diversi dispositivi di controllo (che ri- levano lo stato di occupazione degli ambienti, l’intensità della radiazione solare, la posizione delle tapparelle ecc.) consente di ottenere vantaggi ulteriori. In questo caso però, nella gestione dell’edificio, intervengono sistemi più com- plessi di quelli descritti in precedenza. Questi devono infatti essere in grado di mettere in comunicazione tra loro sistemi tecnologici preposti a funzioni diver- se, facendoli interagire tra loro in risposta ai segnali che provengono dai vari sensori localizzati sia internamente all’edificio (per esempio sensori di occupa- zione, termostati ecc.) sia esternamente a esso (sonde ambiente ecc.) al fine di regolare in modo opportuno flussi e carichi. Per esempio la presenza di sensori, che rivelano lo stato di occupazione di una stanza ma anche l’intensità della radiazione solare in ingresso, può essere utilizzata per regolare in maniera ade- guata il flusso luminoso derivante dall’utilizzo delle lampade, ma può anche semplicemente azionare il dispositivo di apertura o chiusura delle tapparelle, per meglio sfruttare i contributi gratuiti della luce naturale. Rilevatori delle condizioni esterne e interne di temperatura e umidità possono regolare oppor- tunamente la potenza termica fornita alle unità interne, agendo sulle valvole termostatiche o possono limitarsi ad azionare l’impianto di ventilazione in luo- go di quello di climatizzazione, sfruttando magari la funzione di pre-riscalda- mento o pre-riscaldamento dell’aria ambiente da fonte geotermica oppure, an- 108
  • 121. cora, possono attivare i meccanismi di apertura o chiusura di vetrate (serre so- lari ecc.). Va infine detto che i sistemi di building automation in genere consentono anche il controllo remoto degli impianti in caso di gestione centralizzata o delegata a strutture di servizio esterne. Negli edifici di maggiori dimensioni e a maggiore complessità gestionale, infatti, spesso il costo delle risorse umane dedicate alla gestione degli impianti tecnologici rappresenta una quota importante del costo complessivo di gestione, di conseguenza una sua razionalizzazione può avere un peso determinante nel processo di gestione, soprattutto nella riduzione dei prez- zi da offrire a società specifiche. 3.6.2 Strumenti di gestione e controllo Come già accennato in precedenza, numerosi sono i dispositivi che possono essere impiegati negli edifici con funzione di controllo, gestione e automazione dei sistemi volti all’illuminazione, alla climatizzazione, alla sicurezza e alla co- municazione. Tali dispositivi possono agire sia sugli impianti sia sui componen- ti dell’involucro edilizio, al fine di regolare e migliorare le condizioni di com- fort. I principali dispositivi che possono agire positivamente sui consumi ener- getici in quanto consentono un uso razionale degli impianti sono descritti di seguito. Dispositivi di controllo per la climatizzazione Con riferimento agli automatismi che possono agire positivamente sulla regola- zione climatica dei locali si può fare una distinzione tra quelli che operano a carico degli impianti (riscaldamento e/o raffrescamento) e quelli che invece re- golano funzioni accessorie (posizione di tapparelle, tende, frangisole ecc.). I sistemi che possono essere applicati agli impianti di climatizzazione sono mol- teplici: in linea di massima essi devono essere in grado di pilotare i sistemi at- tuativi in funzione del carico energetico richiesto dall’utenza che è naturalmen- te variabile in funzione a diversi parametri tra cui le esigenze specifiche dell’utenza stessa, i parametri costruttivi del sistema edificio-impianto, le condi- zioni ambientali esterne. I sistemi più semplici in commercio si limitano a consentire l’accensione e lo spegnimento programmato dell’impianto. A un li- vello più complesso, invece, opportune centraline di termoregolazione accom- pagnate da sensori meteo sono in grado di regolare le temperature di mandata all’impianto e quindi anche il funzionamento del generatore in relazione alle condizioni atmosferiche esterne oltre che alle condizioni di temperatura e umi- dità interne. La regolazione delle temperature a punto variabile, basata sull’uso di valvole miscelatrici automatiche comandate dalla centralina con sonda ester- na, garantisce un’elevata flessibilità all’impianto di climatizzazione con vantaggi 109
  • 122. evidenti in termini di consumi energetici: il generatore infatti non lavora sempre alla massima potenza ma varia l’intensità di funzionamento in base ai carichi richiesti. Tali sistemi sono adatti però solamente alla combinazione con genera- tori ad alta efficienza, quali per esempio, le caldaie a condensazione, che possono funzionare con elevati rendimenti di conversione anche a regimi di potenza ri- dotti, e con sistemi di distribuzione a bassa temperatura, come per esempio i sistemi radianti, maggiormente sensibili alle variazioni dei fluidi di mandata. In aggiunta ai sistemi descritti esistono anche dispositivi di automazione e con- trollo che agiscono sugli elementi architettonici atti a regolare gli apporti termi- ci dall’esterno (tapparelle, schermature solari ecc.). Tali dispositivi in genere sono preposti esclusivamente alla movimentazione dei diversi elementi (siano essi tende o tapparelle anche prese singolarmente, oppure interi settori di faccia- ta e/o di copertura) sebbene essa possa essere regolata, nei casi più semplici, a tempo, oppure, nei sistemi più sofisticati, anche sulla base delle condizioni cli- matiche (pioggia, vento) oltre che del grado di irraggiamento solare incidente sulla superficie interessata. L’automazione dei serramenti, collegata e integrata a quella di eventuali schermi solari, nonché, nei casi tecnologicamente più avanzati, all’impianto di climatiz- zazione e/o a quello di ventilazione forzata, consente di ottenere vantaggi ener- getici non trascurabili in quanto il microclima interno viene regolato in modo ottimale dalle diverse fonti (irraggiamento solare, scambio termico, aerazione diurna e notturna ecc.). Dispositivi per il controllo della ventilazione La ventilazione, sia essa naturale o determinata da sistemi meccanici, può essere anch’essa regolata in modo del tutto automatizzato. Esistono in commercio, infatti, sia attuatori elettrici preposti alla regolazione degli apribili (finestre, bocchette di aerazione naturale, evacuatori di fumo e calore ecc.) sia centraline di controllo per i sistemi di ventilazione meccanica. Tali strumenti possono es- sere basati su logiche semplici (apertura e chiusura a tempo) oppure su logiche più complesse in grado di leggere e interpretare fenomeni diversi (grado di umidità, presenza di pioggia o vento, temperatura interna ed esterna ecc.) agen- do opportunamente sui sistemi di ventilazione al fine di massimizzare i benefici ottenibili nelle diverse situazioni con il minor costo energetico. La regolazione automatica delle finestre o degli apribili è particolarmente indi- cata in ambito industriale o commerciale, dove la collocazione delle aperture spesso rende difficili le manovre manuali (in genere le aperture sono posiziona- te a soffitto) oppure dove l’incidenza dell’onere legato all’impiego di personale è particolarmente elevata ed è tale da giustificare il maggior costo dovuto all’au- tomatizzazione. Diverso è il caso degli automatismi impiegati per la regolazione degli impianti, a maggior ragione se questi ultimi, oltre a regolare in modo 110
  • 123. opportuno la ventilazione, sono preposti anche al controllo dell’umidità e del clima, in quanto, in questo caso, la centralina di controllo può agire efficace- mente e in modo integrato sulle varie componenti apportando notevoli benefi- ci sugli occupanti. Dispositivi specifici per l’illuminotecnica I sistemi di supervisione e controllo degli impianti di illuminazione consento- no, in linea di massima, di regolare alcune funzioni quali per esempio l’accen- sione o lo spegnimento degli apparecchi secondo particolari logiche (a tempo, a raggiungimento del livello di illuminamento, in base alla presenza di persone). Inoltre è possibile variare in modo automatico l’intensità del flusso luminoso in base ai livelli registrati di irraggiamento solare proveniente dall’esterno. Soprattutto a livello di utilizzatori commerciali o industriali possono trovare elevata utilità anche strumenti come gli stabilizzatori di tensione. Questi, infat- ti, hanno la funzione di limitare le fluttuazioni di tensione che possono verifi- carsi nel corso della giornata e che possono avere conseguenze negative sulle lampade come quella di accelerarne l’invecchiamento riducendone la durata e il flusso luminoso emesso nel tempo. 111
  • 124. Capitolo 4 Metodologie e tecniche costruttive innovative 4.1 La terza pelle L’abitazione è un “organismo” che interagisce con i suoi abitanti e con l’ambien- te circostante: in bioarchitettura si parla di “terza pelle”, per differenziarla dagli abiti che indossiamo (seconda pelle) e dall’epidermide (prima pelle). A seconda del luogo in cui è inserito, dei materiali impiegati e degli impianti installati l’or- ganismo edilizio può garantire il comfort all’interno degli ambienti ma può an- che risultare dannoso. Molti edifici presentano sintomi di malessere, non a caso si parla di edificio “malato”31, causati da aerazione insufficiente, elevata concen- trazione di composti organici volatili (VOC)32 e formazione di muffe. Figura 25 - “Sick building sindrome” ovvero “Sindrome da edificio malato” 31 Sick building sindrome ovvero “sindrome da edificio malato”, è una patologia caratterizzata da vari sintomi che può colpire soggetti che vivono gran parte del proprio tempo all’interno di am- bienti chiusi ovvero confinati. 32 Dall’inglese volatile organic compounds, includono materiali organici con comportamenti fisici e chimici diversi caratterizzati da una pressione di vapore non inferiore a 0,01 kPa a 293,15 K ovvero a 20°C (definizione dell’art. 268 del D.Lgs. 152/2006 e s.m.i.). 113
  • 125. Affinché l’edificio risulti sano deve soddisfare precisi requisiti: • respirare per permettere lo scambio d’aria e la libera uscita dei vapori; • regolare lo scambio osmotico tra l’interno e l’esterno; • eliminare la condensa interstiziale almeno durante i mesi estivi; • consentire il passaggio di tutte le energie vitali. La scelta di materiali bioecologici si muove in questa direzione, così come l’im- piego di fibre e isolanti naturali. Scegliere prodotti naturali adatti, tuttavia, non è semplice e spesso il termine “naturale” nasconde delle insidie, poiché le mate- rie prime subiscono, per differenti motivi, trattamenti con sostanze chimiche potenzialmente dannose. Non va neppure sottovalutato l’impatto ambientale connesso all’utilizzo di risorse naturali. Spesso la produzione e il trasporto di questi materiali finisce per esaurire non solo le materie prime ma anche l’ener- gia per produrle. Pochi sanno che l’energia consumata per abbattere, segare e trasportare un albero è stimata intorno ai 650 kWh per tonnellata. Prendendo il legno come punto di riferimento, si possono stimare i costi energetici dei materiali più comuni che risultano di gran lunga più energivori. Tabella 5 - Costi energetici di produzione dei materiali Materiale Consumo di energia [kWh/ton] (produzione e trasformazione) Legno locale 650 Mattoni cotti in fornace 2.500 Cemento 3.200 Plastica 3.800 Vetro 8.900 Acciaio 15.300 Alluminio 80.500 Fonte: La casa ecologica di David Pearson I materiali più sostenibili per l’edilizia sono perciò quelli che richiedono poca energia per la produzione e il trasporto. A titolo d’esempio, il legno prodotto e utilizzato localmente non necessita di un eccessivo consumo energetico così come abitazioni realizzate con mattoni di argilla cotti al sole o crudi risultano poco energivore. Al contrario, i materiali industriali sintetici o trattati, come le materie plastiche, l’alluminio, l’acciaio, il vetro, i mattoni e le tegole di argilla prodotti in fornace, richiedono un elevato dispendio energetico sia per la pro- duzione sia per il trasporto. 114
  • 126. 4.2 Tecniche costruttive tradizionali Da sempre l’uomo ha utilizzato i materiali reperibili in loco a causa della difficol- tà di trasportarli da un luogo all’altro. Questo finché le tecniche di trasporto non si svilupparono adeguatamente. A seconda delle zone alcuni materiali erano più abbondanti di altri: la pietra nelle zone rocciose, i mattoni e le tegole nelle zone argillose. Altri materiali, quali la paglia e il legno, erano diffusi ovunque e per questo costituivano gli elementi base delle costruzioni: tronchi di legno per la struttura portante, canne e paglia per le coperture. Per molti secoli ogni regione fu riconoscibile per le proprie abitazioni caratteristiche e per tecniche costruttive edilizie rispettose della natura e delle risorse disponibili in loco che vennero tra- mandate per generazioni, portando a una profonda conoscenza dei materiali che nel tempo, forse, si è persa. Alcune zone erano povere di risorse naturali e i mate- riali edili scarseggiavano, ma l’uomo è sempre riuscito a crearsi un idoneo riparo in sintonia con la natura. I materiali tradizionali (pietra, argilla, calce, gesso ecc.) sono tuttora abbondanti e le scorte di legname possono essere garantite con una gestione equilibrata dei boschi. Sono inoltre facilmente riutilizzabili e riciclabili, producono poco inquinamento e vengono riassorbiti nei cicli naturali dell’am- biente una volta terminata la loro funzione di materiale edile. Inoltre hanno un ottimo comportamento termico e igrometrico che garantisce il comfort degli ambienti sia in inverno sia in estate. Oggi l’evoluzione del settore ha portato alla possibilità di applicare tecniche miste con prestazioni analoghe a quelle tradizionali, ma anche di reinterpretare tecniche costruttive tradizionali con materiali innovativi, consentendo in tal modo un’ampia varietà di scelta. Esistono due grandi famiglie di tecniche co- struttive: quelle pesanti e quelle leggere. • Costruzioni pesanti: sono le più diffuse nella nostra tradizione costruttiva e sono realizzate con murature portanti in pietra, laterizio o terra cruda. Presentano un ottimo livello di isolamento acustico e un’elevata capacità di accumulo ter- mico, proteggendo gli ambienti dal calore estivo. • Costruzioni leggere: sono più diffuse nel Nord Europa e nei Paesi orientali con l’impiego di strutture leggere in legno o in paglia realizzate a secco con la pos- sibilità di prefabbricare gli elementi e successivamente assemblarli in cantiere. Comportano la riduzione dei consumi energetici nella fase di produzione dei materiali da costruzione che spesso derivano da fonti rinnovabili o poco energi- vore. In genere non presentano un elevato isolamento acustico e per tale moti- vo devono essere adeguatamente coibentate. 4.2.1 Costruzioni in pietra La pietra è sicuramente il materiale da costruzione più antico, basti pensare alle caverne, ed è caratterizzata da una durata illimitata e da un’ottima capacità di 115
  • 127. accumulare il calore. La pietra è adatta alla realizzazione di murature portanti (solitamente di grande spessore) attraverso l’accostamento di blocchi più o me- no grandi, legati con calce o assemblati a secco. Il suo impiego è ottimale so- prattutto nei paesi caldi grazie all’elevata massa che garantisce la protezione dal caldo migliorando il comfort abitativo all’interno dei locali. Il suo utilizzo non è propriamente sostenibile da un punto di vista ambientale specialmente nei luoghi in cui non è presente in natura, in quanto comporta alti costi, economi- ci ma soprattutto energetici, nelle fasi di estrazione, trasporto e lavorazione. Dal punto di vista dell’isolamento termico il comportamento varia notevolmen- te a seconda del tipo di pietra, si passa da valori molto bassi di conducibilità termica del tufo a quelli piuttosto elevati dei graniti, dei porfidi e del gneiss. Pur essendo tra i materiali edili più antichi, attualmente la muratura in pietra (a secco o con l’uso di malta) si usa soprattutto per motivi estetici. Normalmente, infatti, si preferisce l’uso di mattoni, più economici, leggeri e resistenti. La sem- plicità strutturale, il buon isolamento termico e acustico degli ambienti e la durata pressoché illimitata sono i punti di forza delle costruzioni in pietra. Per contro, le notevoli dimensioni dei muri riducono l’ingresso della luce naturale all’interno degli ambienti, il collegamento poco solidale fra muri e solai rende la struttura labile limitando il numero dei piani costruibili. Architettura naturale in pietra Caverna: elemento naturale di roccia, è la prima dimora e il primo luogo ritua- le dell’uomo. Pitture rupestri, attrezzi e resti di animali testimoniano che tali luoghi furono usati migliaia di anni fa, anche per la loro proprietà di riparare dal caldo in estate. Sassi di Matera: alvei scavati nella roccia usati originariamente come cisterne dell’acqua e in seguito come abitazioni vere e proprie. Le cavità di questi ipogei penetrano nella roccia fin dove il sole riesce a illuminare con i suoi raggi. In particolare l’inclinazione del percorso interno delle grotte, rivolte a mezzogior- no, permette in inverno ai raggi del sole di penetrare completamente, mentre, nel periodo estivo, la luce solare non colpisce in maniera diretta la parte termi- nale dell’alveo che rimane fresco e umido. Dammusi di Pantelleria: manufatti in pietra che offrono una difesa sia dal caldo eccessivo che dal vento, condizioni climatiche caratteristiche dell’isola di Pantelleria. Il microclima interno, grazie al considerevole spessore delle pareti esterne, oltre 80 cm, è costante e confortevole durante tutto l’arco dell’anno. Trullo: costruzione naturale tipica della Puglia, dove la massa muraria assorbe il calore dal sole di giorno e lo restituisce nelle ore notturne, garantendo la rego- lazione termica interna degli ambienti e presentando temperature miti sia d’estate sia d’inverno. 116
  • 128. Pajara: costruzione rurale realizzata a secco con sassi, utilizzata dai contadini come riparo temporaneo o giornaliero. Presenta differenti forme, dalla pirami- dale alla quadrata, dalla tronco-conica alla tronco-piramidale. Sistema costrut- tivo semplice caratterizzato dalla creazione di un’intercapedine (muraja) di un paio di metri tra muro esterno e muro interno, riempita da pietrame di mino- ri dimensioni. La camera d’aria che viene a crearsi funge da ottimo coibente durante la stagione invernale, mentre la massa riduce l’ingresso del calore in estate. Nuraghe: torre in pietra di forma tronco-conica diffusa soprattutto in Sardegna e risalente al II millennio a.C. Sono tra i monumenti megalitici (alte fino a 20 m) più grandi e meglio conservati in Europa, forse destinati a usi civili e militari, ma probabilmente di origine religiosa. Presentano spessori delle mura fino a 5 m con un diametro alla base fino a 50 m. Grossi blocchi di pietra squadrati venivano sovrapposti senza utilizzo di leganti e tenuti insieme in virtù del loro peso. Il tetto è in genere realizzato con tronchi e rami, spesso intonacato all’interno con del fango o dell’argilla e talora isolati con sughero, per migliorarne il comporta- mento anche durante la stagione fredda. 4.2.2 Costruzioni in legno La costruzione in legno massiccio è l’unico sistema ecologico a muratura portan- te realizzato a secco. Prende origine dalla tradizione dei sistemi “a blinde”, pre- senti nell’architettura alpina, in cui i tronchi vengono posizionati l’uno sull’altro (ortogonalmente) fino a realizzare una parete massiccia dall’elevato spessore. Lo scorso secolo il legno ha visto il suo impiego soprattutto come elemento struttu- rale (travi a vista, pilastri ecc.) o di rivestimento ma oggi può essere utilizzato in tutti gli elementi edili (pareti, solai e coperture) sia per le costruzioni pesanti che leggere (prefabbricazione). Tra i vantaggi di questo sistema vi è la possibilità di ridurre l’altezza statica dei solai intermedi e un peso proprio della struttura ri- dotto rispetto ai sistemi tradizionali massivi, che mantiene comunque un buon isolamento termico e acustico realizzato con un unico materiale, il che riduce il rischio di ponti termici e migliora il benessere all’interno degli ambienti. A dif- ferenza di quanto si possa credere, un telaio in legno adeguatamente dimensio- nato presenta un’ottima resistenza al fuoco (superiore all’acciaio), inoltre la sua maggiore elasticità lo rende adatto in zone sismiche. 4.2.3 Costruzioni in laterizio Il laterizio è tra i materiali più diffusi nella tradizione costruttiva del nostro Paese, sia per l’abbondanza delle materie prime, sia per le proprietà termoigro- metriche che si prestano alle differenti condizioni climatiche dell’intera peniso- 117
  • 129. la. Data l’elevata flessibilità di impiego, il laterizio si presta bene per costruire edifici massivi, assemblando mattoni di diversi spessori separati eventualmente da un’intercapedine d’aria, riempita all’occorrenza da materiale isolante per migliorarne la coibenza. Il sistema è adatto alla realizzazione di sistemi biocli- matici per il guadagno termico degli edifici perché presenta buone capacità di accumulo energetico. Oltre a essere ideale nei sistemi a guadagno diretto, è utilizzato anche in quelli a guadagno indiretto come nei muri solari o nei siste- mi a guadagno isolato. Gli elevati costi energetici durante la fase di produzione (cottura in fornaci) non lo rendono un materiale propriamente sostenibile. 4.2.4 Costruzioni in terra cruda La terra cruda è il più ecologico e antico materiale che l’uomo conosca (le pri- me costruzioni risalgono almeno a 10.000 anni fa) poiché reperibile in grande quantità quasi ovunque. Per essere impiegata in edilizia deve avere un certo grado di coesione che gli viene conferito dal limo e dall’argilla (leganti naturali). La terra cruda garantisce condizioni di comfort e salubrità all’interno degli am- bienti per la sua capacità di regolare costantemente l’umidità e la temperatura dell’aria, per l’assenza di sostanze tossiche e per le proprietà intrinseche di isola- re sia termicamente che acusticamente. Come è noto dalla meccanica delle terre, la terra cruda non è né elastica, né isotropa, né omogenea essendo com- posta in percentuale variabile da sabbia, limo, argilla e materiale organico. Tabella 6 - Componenti granulometriche della terra cruda Componente Dimensione [mm] Argilla 0 – 0,002 Limo 0,002 – 0,060 Sabbia fine 0,060 – 0,200 Sabbia grossa 0,200 – 2,000 Ghiaia 2,000 – 20,00 La terra cruda è altamente reattiva ovvero instabile se non additivata con idonee quantità di leganti (cemento e calce idrata), inoltre anche la percentuale di ac- qua utilizzata nell’impasto ne modifica la densità e il comportamento meccani- co. Garantisce l’accumulo termico e un buon isolamento termico e acustico nelle pareti, nei solai e in copertura, mentre sotto forma di intonaco di argilla garantisce il risanamento dell’ambiente e la regolazione del microclima interno. Spesso la terra cruda viene utilizzata in abbinamento a strutture con telaio in legno e mescolata all’argilla che, assorbendo l’umidità dal legno, evita la forma- 118
  • 130. zione di micosi e l’attacco da parte degli insetti e dei parassiti. L’uso della terra cruda è oggi tornato di moda non solo per l’abbondanza della materia prima, ma anche per le caratteristiche igrotermiche del materiale, la semplicità della lavorazione e i bassi consumi energetici connessi alla produzione, aspetti che lo rendono un materiale adatto in bioedilizia. Inoltre è resistente al fuoco, è riuti- lizzabile e può essere smaltito senza causare problemi ambientali. Tecniche costruttive in terra cruda A seconda del processo di lavorazione della terra cruda si individuano due ma- cro famiglie di tecniche costruttive: le tecniche “a bagnato” e “a secco”. Tecnica “a bagnato”: realizzata in opera con utilizzo di casseri e di acqua. Tecnica “a secco”: realizzata fuori opera e assemblata in cantiere. A seconda della funzione strutturale si individuano tre gruppi: le tecniche mo- nolitiche, a blocchi e di tamponamento. Tecnica “monolitica”: per la realizzazione della struttura portante dell’edificio. Tecnica “a blocchi”: per la realizzazione di elementi strutturali (pilastri, mura- ture ecc.). Tecnica “di tamponamento”: per la realizzazione di elementi edili con funzione di chiusura e protezione dall’esterno. A seconda del legante utilizzato, delle risorse naturali disponibili, delle condizio- ni climatiche e della destinazione d’uso dell’edificio, si individuano differenti tecniche costruttive: l’adobe, il massone, il pisè, il torchis e la terra alleggerita. Adobe: deriva dalla parola egizia thobe ovvero “mattone” ed è un impasto di terra cruda, mescolato generalmente a segatura di paglia tagliata o altre fibre vegetali, che viene versato in apposite forme in legno per essere sagomato e successivamen- te fatto essiccare al sole. La tecnica, tra le più antiche, è diffusa soprattutto nei climi caldi e nelle regioni caratterizzate da scarsità di pietra. In molti Paesi i mat- toni crudi vengono ancora realizzati a mano, ma attualmente esiste una produzio- ne industrializzata di adobe, soprattutto negli Stati Uniti e in Australia. Massone: è la forma tradizionale di costruzione in terra cruda in Europa, nota anche come bauge (in francese) o cob (in inglese). L’impasto è costituito da terra e fibre vegetali (prevalentemente paglia) con una preparazione simile all’adobe, ma con la posa in opera differente (i mattoni di terra vengono impi- lati gli uni sugli altri senza casseri). La tecnica si adatta bene a luoghi molto caldi o caratterizzati da forti escursioni termiche, grazie alle buone capacità di accumulo termico che evita il rischio di surriscaldamento nel periodo estivo contribuendo a mantenere costante la temperatura all’interno dell’edificio. In Italia la tecnica è stata utilizzata in passato nelle Marche e nell’Abruzzo, mentre in Europa è diffusa in Germania, Inghilterra e Francia, ma si trovano interes- santi esempi anche nei paesi arabi (i “grattacieli del deserto” dello Yemen). 119
  • 131. Pisè: è una tecnica costruttiva realizzata con argilla umida, per evitare le fessura- zioni durante il processo di essicazione, e successivamente compattata in cassefor- me in legno con appositi strumenti (per tale motivo nota anche come terra bat- tuta). La massa di argilla è talvolta alleggerita con l’aggiunta di paglia tritata o erba secca. La tecnica è impiegata sia in climi secchi (appoggiata direttamente sul terreno), sia in climi umidi (su fondazione in mattoni o pietra). Grazie alla massa non indifferente della terra battuta (densità paragonabile a quella del calcestruz- zo), è indicata nei climi caldi e per la realizzazione di muri per l’accumulo. Torchis: tecnica costruttiva che abbina l’uso dell’argilla al legno. Il legno funge da anima portante della parete e, attorno a esso, viene applicato l’impasto di argilla, sabbia fine e fibra vegetale. È utilizzato prevalentemente nella realizza- zione di tramezzi, ma anche come parete esterna nelle costruzioni leggere. L’estrema versatilità permette di creare superfici curvilinee o forate senza l’im- piego di casserature. Terra alleggerita: tecnica che prevede la mescolanza di terra e inerti costituiti da fibre vegetali (terra-paglia) o da materiali leggeri (terra-legno). È adatta alla realiz- zazione di costruzioni leggere ed è caratterizzata da un ottimo potere isolante ter- mico che ne ha permesso la diffusione nei Paesi nordici nei primi anni Sessanta. Figura 26 - Rappresentazione dei diversi modi d’uso della terra cruda nelle costruzioni 120
  • 132. 4.2.5 Costruzioni in paglia La paglia è un materiale da sempre usato in edilizia soprattutto per le coperture o mescolato alla terra cruda. Il suo impiego più interessante è nella realizzazione di strutture di tamponamento utilizzando le balle di paglia come dei veri e propri grandi mattoni. Essendo un materiale rigenerabile, biodegradabile e dal- le ottime proprietà termoigrometriche ben si presta agli usi in bioedilizia e, grazie alla facilità di messa in opera, è impiegata nell’autocostruzione. La tecno- logia si è diffusa negli anni Venti negli Stati Uniti, ma si trovano oggi diversi esempi anche in Italia. In contrapposizione alle credenze popolari, la paglia presenta un’ottima resistenza al fuoco poiché la compressione delle balle non permette la formazione di particelle d’aria e, quindi, l’innesco della combustio- ne. L’uso più frequente in Italia è come parete di tamponamento con struttura portante in legno. L’elevato spessore delle balle di paglia (circa 50 cm) e la bas- sa conducibilità termica conferiscono l’ottimo comportamento sia estivo che invernale. 4.3 Tecniche costruttive dell’era moderna La rivoluzione industriale della seconda metà del XIX secolo rese il sistema dei trasporti più rapido e fu allora possibile far arrivare i materiali edili anche da luoghi lontani. Oltre all’impiego di pietra, terra e laterizi vennero introdotti nuovi materiali prodotti in fabbrica, quali il ferro e l’acciaio, che richiedevano tecniche di ingegneria più che abilità artigianali. Le nuove opportunità della ci- viltà capitalista furono subito raccolte da architetti e progettisti del movimento moderno: Walter Gropius della Bauhaus in Germania, Le Corbusier, pioniere nell’uso del cemento, e Mies van der Rohe nella sua essenzialità. A partire dagli anni Trenta si svilupparono nuove tendenze, spesso discutibili, e le scoperte della chimica introdussero sul mercato materiali sintetici, soprattutto quelli di origine petrolchimica, che si diffusero rapidamente e dai quali tuttora dipendiamo. I materiali naturali, quali la pietra, il laterizio e il legno, sono ancora utilizzati e ricercati ma il secolo scorso ha visto l’imporsi di materiali come il cemento, l’acciaio e il vetro: il cemento per la sua disponibilità e per i costi nettamente inferiori, mentre l’acciaio e il vetro per motivi estetici e architettonici. 4.3.1 Costruzioni in cemento Nel XX secolo il calcestruzzo armato si è diffuso progressivamente in edilizia per la sua grande plasmabilità, oltre che per la rapidità e facilità della sua messa in opera, diventando quindi il materiale maggiormente utilizzato nelle costru- 121
  • 133. zioni. Ma l’abuso di questa risorsa comporta il degrado ambientale e un elevato consumo energetico soprattutto nella fase di produzione del clinker (cottura in forno a 1.400°C). Per il confezionamento del calcestruzzo è necessario il cemen- to (legante), materiale che presenta diversi limiti dal punto di vista ecologico. Spesso infatti è carente di componenti naturali (calcare, marna e argilla), men- tre sono presenti additivi sintetici polimerici, che alterano le qualità del calce- struzzo rendendolo più sensibile all’aggressione degli agenti esterni e innescando il processo di deterioramento. Il cemento è un materiale fortemente igroscopico e per limitare il fenomeno di ritiro viene additivato con prodotti chimici spesso tossici. In un edificio ecoefficiente sarebbe preferibile impiegare materiali a più basso contenuto energetico di più sicura compatibilità biologica. In questa di- rezione molto può fare la ricerca per conciliare le attuali esigenze di sviluppo nelle costruzioni con le aspettative delle future generazioni; a tal fine è necessa- rio perseguire quanto più possibile i seguenti obiettivi: • ridurre il consumo di combustibili fossili non rinnovabili in favore di materie secondarie capaci di fornire energia; • incentivare l’impiego di cementi di miscela (con minor consumo di clinker); • favorire l’impiego di cementi capaci di garantire una maggiore durabilità; • impiegare additivi in grado di evitare dosaggi di cemento eccessivi non compa- tibili con uno sviluppo sostenibile. 4.3.2 Costruzioni in acciaio-vetro L’architettura contemporanea indossa sempre più spesso un vestito in vetro, nella continua ricerca della “leggerezza” da parte di architetti e progettisti. L’evoluzione dell’architettura verso forme sempre più snelle e trasparenti è resa possibile dalle parallele innovazioni nel campo della ricerca e della tecnica che sono riuscite a potenziare le prestazioni meccaniche del materiale (vetri tempe- rati e stratificati). Acciaio, vetro e luce danno vita a un nuovo organismo ar- chitettonico dalla forte valenza estetica e in continua evoluzione, ma che rac- chiude problematiche dal punto di vista del risparmio energetico e della soste- nibilità ambientale. Le pareti in vetro sono punti critici di dispersione del ca- lore (soprattutto se orientate a nord) ma anche responsabili di fenomeni di abbagliamento e di surriscaldamento (effetto serra). Se da un lato tali organi- smi possono essere altamente inefficienti nella fase d’utilizzo, a causa degli elevati costi energetici richiesti per il riscaldamento invernale e per il raffresca- mento estivo, è innegabile che sia l’acciaio sia il vetro possano essere totalmen- te riciclabili o provenienti da prodotti riciclati. L’innovazione continua nella sua ricerca verso sistemi sofisticati che limitino la criticità del binomio vetro- acciaio (vetri tripli, intercapedini d’argon, rivestimenti fotocatalitici, scherma- 122
  • 134. ture solari ecc.), ma spetta al progettista l’attenta valutazione delle caratteristi- che di un involucro edilizio così delicato. 4.4 Progettare in sintonia con l’ambiente L’esigenza di proteggersi dal freddo in inverno e dal caldo in estate, di ripararsi dai venti freddi predominanti e di giovarsi delle brezze estive, di sfruttare gli apporti gratuiti del sole e di utilizzare la ventilazione naturale per raffrescare passivamente gli ambienti, ha portato l’uomo, da sempre, a costruire le proprie dimore in sintonia con la natura. La diffusione di impianti meccanici di riscal- damento e raffrescamento, nonché i costi bassi di combustibile fossile hanno cambiato il modo di progettare ricercando il segno architettonico più che la funzionalità nell’organismo edilizio e il basso impatto ambientale. Il risultato di tale processo è sotto gli occhi di tutti: edifici energivori, ambienti privi di comfort e impianti spesso sovradimensionati rispetto alle esigenze del complesso. La crisi energetica degli anni Settanta aveva già rimesso in discussione il ruolo del progettista e nacque l’esigenza di prestare maggiore attenzione alle tematiche am- bientali e al risparmio delle risorse. La nuova crisi energetica che stiamo vivendo oggi ci dà una nuova possibilità di riscatto finalizzata all’efficienza energetica tanto dell’involucro edilizio quanto degli impianti. Progettare in sintonia con l’ambiente vuol dire, in primo luogo, pensare involucri edilizi efficienti, quindi utilizzare impianti alimentati da fonti energetiche rinnovabili e solo alla fine prevedere siste- mi alimentati da fonti non esauribili e comunque a elevata efficienza energetica. A livello di involucro si parla di progettazione bioclimatica e bioecologica quan- do vengono contemplate strategie differenti, generalmente tra loro interdipen- denti, di ottimizzazione del comportamento passivo dell’edificio: • analisi delle condizioni climatiche esterne e delle criticità ambientali; • protezione dai venti predominanti invernali; • sfruttamento delle brezze estive per la termoregolazione degli ambienti; • orientamento dell’edificio in accordo al percorso del sole per sfruttare gli ap- porti solari gratuiti; • corretto rapporto tra superfici vetrate e opache; • maggiore coibentazione termica dell’edificio per ridurre la dispersione del calore; • impiego di materiali bioecologici, preferibilmente riciclabili o provenienti da recupero; • utilizzo di sistemi solari passivi per lo sfruttamento degli apporti gratuiti del sole; 123
  • 135. • progettazione di schermature solari fisse oestivo e limitare l’impiego di impian- mobili per ridurre gli effetti negativi dovuti al fenomeno del surriscaldamento ti di raffrescamento; • ottimizzazione dell’illuminazione naturale per contenere i consumi energetici dovuti all’illuminazione artificiale; • studio della ventilazione naturale per il miglioramento del microclima indoor; • progettazione del verde esterno con funzione bioclimatica; • ottimizzazione delle prestazioni energetiche invernali ed estive. Figura 27 - Parametri bioclimatici per l’ottimizzazione del comportamento passivo dell’involucro edilizio La riduzione degli impatti ambientali e, di conseguenza, quella delle emissioni di anidride carbonica sono obiettivi perseguibili grazie a una progettazione at- tenta e consapevole non solo di nuovi edifici (a basso consumo energetico) ma anche nel caso di riqualificazione di edifici esistenti, che risultano nella maggior parte dei casi ancora troppo energivori. La normativa italiana impone ormai uno standard di efficienza energetica che si aggira intorno a un range di 50-100 kWh/m2 anno, valore che corrisponde a meno della metà del fabbisogno termi- co di un edificio convenzionale di nuova costruzione degli anni Novanta e a circa un quarto di quello di un edificio di vecchia costruzione (anni Cinquanta- Ottanta). I dati sul patrimonio edilizio esistente delle nostre città sono spesso sconcertanti e il consumo energetico medio di un’abitazione tipo è circa pari a 150-250 kWh/m2 anno, valore decisamente troppo elevato rispetto ad altri Paesi europei. Eppure in Germania, ma anche nella vicina Provincia di Bolzano, da diversi anni, gli edifici di nuova realizzazione devono garantire consumi in- feriori a 70 kWh/m2 anno per ottenere l’abitabilità, anche se a questo punto l’approccio virtuoso si sta muovendo sempre più verso l’edificazione di edifici 124
  • 136. con consumi inferiori a 30-50 kWh/m2 anno, ma anche inferiori a 15 kWh/m2 anno (casa passiva). Tabella 7 - Standard energetici Descrizione edificio Consumo energetico annuale per il riscaldamento degli ambienti Edifici convenzionali (non adeguati alle recenti 100-250 kWh/m2 anno normative energetiche) Edifici di nuova realizzazione (adeguati alle 50-100 kWh/m2 anno recenti normative energetiche) Edifici a basso consumo energetico 15-50 kWh/m2 anno Edifici passivi < 15 kWh/m2 anno Edifici attivi (a consumo “zero”) 0 kWh/m2 anno Comfort ambientale e aspetti bioclimatici reinterpretano l’architettura prenden- do spunto dal “buon costruire” di un tempo ma arricchendolo di tecnologie innovative per una progettazione che migliora la qualità dell’abitare, a garanzia di uno stato fisiologico di benessere negli ambienti confinanti. Il microclima degli ambienti interni è regolato da prestabilite condizioni di temperatura (18- 20°C in inverno, 22-25°C in estate e comunque mai inferiore ai 5°C rispetto a quella esterna), umidità relativa (50-60%) e velocità dell’aria (5-15 cm/sec in inverno e 20/25 cm/sec in estate). Progettare bioclimaticamente vuol dire garan- tire le condizioni di benessere all’interno degli ambienti di vita e di lavoro, non delegando necessariamente tale compito agli impianti tecnologici ma piuttosto impiegando sistemi solari passivi, siano essi a guadagno diretto o indiretto. Ventilazione naturale nell’architettura bioclimatica Aspetto spesso trascurato nella progettazione made in Italy è il ruolo della ven- tilazione naturale. Eppure nei Paesi più caldi, dove il ripararsi dal caldo è una priorità per mantenere vivibili gli ambienti, la ventilazione naturale viene stu- diata scrupolosamente. Di rilevante interesse scientifico sono le “torri del vento iraniane” (sec. X), dette “acchiappa vento”, che catturano il vento in quota, dove è più veloce e freddo, e lo convogliano nei propri condotti verticali (le torri). Formate da un involucro di massa consistente, le torri impediscono il riscaldamento dell’aria che passa successivamente in un canale sotterraneo raf- frescandosi ulteriormente per poi essere di nuovo immessa nei locali da clima- tizzare. L’espulsione dell’aria calda ed esausta degli ambienti avviene attraverso finestre poste in alto. Durante la notte il flusso d’aria si inverte per effetto del rilascio del calore assorbito durante il giorno dall’involucro delle torri che riscal- 125
  • 137. dano l’aria, facendola salire, e richiamano quella più fredda proveniente dai sotterranei (i locali abitati). 4.4.1 Sistemi solari passivi È detto “passivo” un sistema di sfruttamento dell’energia solare privo dell’utiliz- zo di impianti tecnologici. Sono da considerarsi “passive” tutte quelle tecnologie costruttive e soluzioni architettoniche idonee alla captazione degli apporti gra- tuiti del sole e al conseguente accumulo e trasmissione del calore (conduzione, convezione e irraggiamento). Il corretto dimensionamento e orientamento delle aperture trasparenti o delle serre solari garantiscono lo sfruttamento passivo dell’energia del sole, come pure l’opportuna scelta di materiali a forte inerzia termica grazie alla loro capacità di assorbire e trattenere il calore. I sistemi solari passivi vanno ben progettati poiché lavorano in modo quasi antitetico durante la stagione invernale ed estiva, vanno quindi accuratamente controllati tutti quei fattori che regolano lo scambio termico tra esterno e inter- no, giorno e notte, freddo e caldo, promuovendo o mitigando gli effetti della ventilazione, del soleggiamento e dell’umidità. A seconda del meccanismo di captazione dell’energia solare, i sistemi solari passivi si distinguono in diretti e indiretti, ma talvolta i differenti sistemi pos- sono integrarsi tra loro per ottimizzare le prestazioni durante i vari momenti della giornata e nelle diverse stagioni. 4.4.2 Sistemi a guadagno diretto I sistemi solari passivi a guadagno diretto permettono di sfruttare in maniera semplice la radiazione solare (diretta e diffusa) per il riscaldamento degli am- bienti. Sono sistemi a guadagno diretto sia le superfici vetrate sia quelle opache (se massive). I meccanismi di accumulo dipendono da diversi fattori: • dimensioni e materiali del sistema solare passivo; • meccanismi chimico-fisici in cui il calore viene immagazzinato e rilasciato. L’accumulo del calore ha due scopi: recuperare l’energia in esubero (per essere utilizzata quando necessaria) ed evitare il surriscaldamento (per l’elevata capaci- tà termica). Inoltre, in certe circostanze, l’accumulo può assorbire il calore rila- sciato dal sistema di illuminazione elettrica, dagli elettrodomestici e dagli occu- panti, migliorando l’efficienza del sistema. I sistemi a guadagno diretto devono essere adeguatamente dimensionati per evitare il rischio di un eccessivo illuminamento (superfici vetrate) o di una in- sufficiente illuminazione naturale (parete Trombe). 126
  • 138. Superfici vetrate Nel progetto di un edificio solare passivo le superfici vetrate svolgono un dop- pio ruolo: sorgente di calore e di luce. Secondo questo approccio i parametri convenzionali per la determinazione delle dimensioni e della posizione delle fi- nestre spesso non risultano adeguati. Per aumentare la capacità di captazione dell’energia solare, le superfici vetrate vanno orientate preferibilmente a sud e vanno scelti vetri con fattori solari ele- vati. I vetri permettono la trasmissione della radiazione solare invernale inciden- te con bassa angolazione, mentre in estate l’elevata altezza del sole riduce l’inso- lazione trasmessa. Ovviamente vanno previste opportune schermature solari e un’adeguata ventilazione naturale per limitare il surriscaldamento degli ambien- ti nella stagione estiva e per evitare il fenomeno dell’abbagliamento. Figura 28 - Le superfici vetrate sono i principali sistemi a guadagno diretto Molti edifici moderni presentano ampie vetrate a sud, ma la mancanza di un accumulo termico impedisce lo sfruttamento ottimale del guadagno solare. Superfici opache Un edificio necessita di una buona massa termica per accumulare il calore du- rante il giorno e riemetterlo durante la notte. Lo spazio abitato si comporta quindi come un collettore: la radiazione solare colpisce direttamente la massa termica, entra nello spazio abitato e accumula energia, riducendo le fluttuazioni di temperatura dell’aria interna. 127
  • 139. Per migliorare l’inerzia termica dell’edificio nel periodo invernale è possibile sfruttare, durante il giorno, le riflessioni delle superfici captanti, mentre vanno previste opportune schermature, anche arboree, nel periodo estivo. Il sistema funziona per l’intero arco dell’anno, sia con radiazione diretta che diffusa, ren- dendolo adatto a differenti condizioni climatiche. 4.4.3 Sistemi a guadagno indiretto I sistemi solari passivi a guadagno indiretto sono più sofisticati di quelli a gua- dagno diretto e i più diffusi sono: il muro termico, il muro di Trombe e le serre solari. Rispetto ai sistemi a guadagno diretto, hanno il vantaggio di creare condizioni ambientali interne maggiormente controllate e controllabili, ma lo svantaggio di essere meno efficienti, passando dal 50% al 30% massimo. La trasmissione del calore avviene solo per via conduttiva attraverso la parete che divide lo spazio nel quale avviene il guadagno e il vano da riscaldare. Muro termico Il muro termico, detto anche solar wall, è una parete (di accumulo) di elevata massa termica, esposta preferibilmente a sud, protetta da una superficie vetrata esterna che svolge la funzione di ridurre le dispersioni termiche e di aumentare la captazione della radiazione solare incidente. Il calore viene trasmesso per conduzione attraverso la parete (con un certo ritardo) e successivamente ceduto per convezione e irraggiamento all’interno degli ambienti. Il sistema funziona con lo stesso principio dei collettori solari (dove il fluido che si riscalda non è l’acqua ma l’aria), pure essi provvisti di una superficie trasparente (captante) e una superficie di colore scuro (assorbente), orientate opportunamente per rice- vere la maggiore quantità di radiazione solare diretta. Il sistema è sempre asso- ciato a un elemento di accumulo che in genere è integrato nella struttura edili- zia ed è costituito da un materiale in grado di assorbire il calore e rilasciarlo lentamente all’interno degli ambienti da riscaldare. Muro di Trombe Il muro di Trombe33 si differenzia dal muro termico per la sua capacità di tra- sferire il calore non solo per conduzione, ma anche per convezione, in partico- lare per termocircolazione naturale grazie alle aperture poste nella parte bassa e alta della parete stessa che permettono il passaggio dell’aria all’interno dei loca- 33 Il sistema prende il nome dal suo inventore, Felix Trombe, che negli anni Sessanta ideò e speri- mentò un particolare collettore solare a parete costituito da una muratura massiccia in laterizio, pietra o calcestruzzo (accumulo) che restituiva agli ambienti interni il calore accumulato durante la giornata. 128
  • 140. li. Per aumentare l’effetto di assorbimento, la superficie della parete viene anne- rita e protetta da una lastra a doppio vetro posta a 5-10 cm di distanza, garan- tendo una maggiore efficienza del sistema rispetto al muro solare (dell’ordine del 50%). La superficie deve essere dotata di un sistema di ombreggiamento per evitare il surriscaldamento degli ambienti interni durante la stagione estiva. In inverno le aperture vanno aperte di giorno e chiuse di sera per evitare che i lo- cali si raffreddino, mentre in estate il ciclo si inverte: le aperture vengono chiu- se durante il giorno e aperte nelle ore notturne per permettere l’uscita dell’aria calda dall’alto e l’ingresso dell’aria fredda dal basso, contribuendo così a mante- nere una temperatura confortevole all’interno dei locali. Sistema di funzionamento Il meccanismo di funzionamento di un muro di Trombe è semplice: la radiazio- ne solare incidente sulla vetrata riscalda l’aria intrappolata nell’intercapedine tra il muro e il vetro e, grazie all’effetto serra, il calore viene in parte assorbito dal muro termico e, in parte, trasportato, attraverso i fori superiori, all’interno degli ambienti da riscaldare. Dai fori inferiori viene richiamata l’aria fredda interna che a sua volta viene riscaldata, in parte assorbita dal muro e in parte introdot- ta negli ambienti, innescando il ciclo. Serra solare Uno dei sistemi solari a guadagno indiretto più interessanti e diffusi, anche per la sua valenza architettonica, è la serra solare. Il sistema presenta sia le caratteri- stiche del muro solare sia quelle del muro di Trombe. Essendo direttamente ri- scaldata dal sole, la chiusura vetrata immagazzina il calore al suo interno (siste- ma a guadagno diretto), in seguito assorbito dalla parete di separazione (termo- accumulatore) tra la serra stessa e gli ambienti interni, preriscalda l’aria di rin- novo e la trasferisce all’interno dei locali. La chiusura superiore della serra può essere vetrata o opaca a seconda delle esigenze termiche richieste in fase di pro- gettazione. Il mercato offre diverse soluzioni con rendimenti elevati grazie alla disponibilità di vetri e serramenti ad alta resistenza termica, di superfici selettive e di isolanti traslucidi. Le eccellenti prestazioni termiche sono ottenute mediante l’impiego di vetri (doppi o tripli) a bassa emissività con intercapedine riempita da gas quali argon e cripton. Anche la tenuta all’aria risulta molto elevata grazie alle notevoli prestazioni del sistema vetro-telaio. Per garantire la corretta regolazione della temperatura in tutte le stagioni ed evitare il surriscaldamento degli ambienti anche nelle stagioni intermedie, la serra deve essere apribile e ventilabile per permettere che l’aria calda che si for- ma all’interno della serra venga espulsa e sostituita con l’aria esterna. In estate si può anche prevedere la temporanea dismissione degli infissi vetrati. 129
  • 141. Figura 29 - Funzionamento di una serra solare in inverno e in estate Come progettare una serra solare Per la corretta progettazione di una serra solare vanno presi in considerazione differenti principi. Orientamento: la serra va preferibilmente orientata a sud con una tolleranza di ±30°; vanno evitati gli orientamenti est e ovest (a causa di possibili fenomeni di surriscaldamento difficilmente controllabili), e ovviamente l’orientamento a nord per l’assenza di radiazione solare diretta. Profondità: deve essere ridotta prediligendo l’estensione verticale per più di un piano. Ventilazione naturale: deve essere garantita attraverso l’apertura delle vetrate per evitare il fenomeno del surriscaldamento (soprattutto estivo ma anche nelle stagioni intermedie) e permettere all’aria calda di essere espulsa e sostituita dall’aria esterna più fresca. Elementi trasparenti: devono essere apribili e possibilmente rimovibili durante la stagione estiva. Schermature: possono essere previste e collocate preferibilmente all’esterno per garantire la protezione dai raggi solari delle superfici trasparenti orizzontali e verticali. Possono essere di diversi tipi (tende, veneziane, pannelli e vegetazione) e per lo più di colore chiaro. Vetri: vanno preferiti vetrocamera o vetri termici per assicurare un buon com- portamento termico e per ridurre il pericolo di condensa superficiale. Copertura: può essere piana o inclinata (da preferire per consentire il deflusso dell’acqua piovana), deve essere schermata e apribile durante la stagione calda per permettere la corretta regolazione della temperatura all’interno degli ambienti. Parete ventilata Le facciate ventilate consentono di soddisfare l’esigenza di isolamento termico, di risparmio energetico, di leggerezza e di valenza architettonica. Esternamente ap- pare come una parete rivestita, in cui le lastre di rivestimento sono montate a secco su una sottostruttura ancorata alla muratura perimetrale dell’edificio e tra la muratura stessa e il rivestimento si inseriscono l’isolamento termico e un ca- 130
  • 142. nale di ventilazione. Durante il periodo estivo si crea, per effetto camino, un movimento ascendente di aria calda all’interno del canale di ventilazione. Grazie alla presenza di fori di ventilazione in corrispondenza dell’attacco a terra del ri- vestimento e in corrispondenza della chiusura di copertura dell’edificio, l’aria calda fuoriesce dai fori superiori mentre l’aria più fresca viene aspirata all’interno del canale dai fori inferiori. Il dimensionamento del canale di ventilazione non deve essere né troppo largo (potrebbe generare moti convettivi), né troppo stret- to (potrebbe creare un effetto camino). Il rivestimento della facciata ventilata protegge la muratura e lo strato di isolamento dall’attacco degli agenti atmosfe- rici e, di conseguenza, riduce la frequenza di interventi di manutenzione. Una facciata ventilata può essere realizzata anche su edifici esistenti, dando luogo a un intervento di riqualificazione architettonica e non solo energetica. Figura 30 - Variazione della temperatura in una parete ventilata in estate e in inverno 4.5 L’edificio riciclabile Già dalle prime fasi della progettazione bisognerebbe valutare il destino dell’edi- ficio non solo nell’ottica di renderlo adattabile ad altre funzioni ma anche nel caso di sostituzione o dismissione. In passato gli edifici erano costruiti prevalen- temente in pietra, laterizio, legno e terra e i materiali recuperati dalle demoli- 131
  • 143. zioni non venivano mai scartati ma di solito impiegati nella realizzazione di nuovi edifici. Al contrario, gli elementi edili moderni spesso non sono riutiliz- zabili poiché composti da strati di diverso materiale incollati tra di loro (diffici- li da separare), oppure perché la loro demolizione richiede una notevole quan- tità di energia. Il ciclo di vita dei materiali edili può essere suddiviso in cinque fasi: • estrazione delle materie prime; • produzione; • lavorazione e messa in opera; • permanenza nell’edificio, manutenzione e sostituzione; • rimozione, demolizione, smaltimento e riciclaggio. Rischi per la salute degli abitanti possono verificarsi praticamente nella sola fase di permanenza nell’edificio, mentre in tutte le altre fasi sono interessati i lavo- ratori. Costruire edifici con elementi e materiali facilmente recuperabili, riutilizzabili, riciclabili e smaltibili, senza provocare ulteriori inquinamenti, è una strada da perseguire nell’ottica della sostenibilità economica, sociale e ambientale. Negli ultimi anni si comincia a parlare, in alcune realtà virtuose, di edificio “riciclabi- le” che si basa sul concetto secondo cui la materia impiegata in edilizia sia semplicemente presa in prestito dalla natura (alla quale dobbiamo restituirla) e debba essere perciò reinserita nel ciclo biologico e geologico. Effettivamente tra la maggior parte dei rifiuti provenienti dalla demolizione di edifici troviamo molti materiali inerti (laterizio, pietra, calcestruzzo, intonaco, legno ecc.), me- talli (acciaio, ferro, rame ecc.) e vetri che sono, in linea di massima, recuperabi- li e riutilizzabili. Difficilmente riciclabili sono le materie plastiche, le pitture e i collanti che vanno quindi distrutti poiché l’eventuale riciclo è possibile solo attraverso processi chimici energivori e ad alto rischio ambientale. 132
  • 144. Tabella 8 - Riciclabilità dei principali materiali edili Descrizione Materiali Materiali riutilizzabili per lo stesso uso • mattoni pieni • coppi in laterizio • lastre in pietra naturale • tubi di rame • serramenti (per le serre botaniche) Materiali riciclabili o biodegradabili • legno (travi, tavole, fibre ecc.) • canna palustre • lino e canapa • lana di pecora • paglia • pietra naturale • argilla e mattoni crudi Materiali riciclabili con processi di • laterizio trasformazione • calcestruzzo • derivati del legno (non trattato con sostanze chimiche) Materiali difficilmente riciclabili • materiali plastici • materiali composti non separabili Materiali non riciclabili • pitture sintetiche • collanti e mastici sintetici • schiume Figura 31 - Ciclo dei materiali da costruzione 133
  • 145. 4.5.1 Sistemi costruttivi a secco Oggi sempre più spesso, per costruire o ristrutturare un edificio o un alloggio, si va alla ricerca di tecnologie innovative di rapida realizzazione, valutando tutte le possibilità offerte dal mondo dell’edilizia. Le costruzioni a secco rappresenta- no la soluzione ideale per rispondere a queste esigenze offrendo benessere e comfort con l’impiego di tecnologie appropriate e di materiali per lo più bio- compatibili, che non rilasciano né fibre né sostanze tossiche. I sistemi a secco sono caratterizzati da modularità, solidità, isolamento termoacustico, protezio- ne dal fuoco, resistenza meccanica, regolazione igrometrica dell’umidità dell’aria, flessibilità, rapidità di esecuzione, semplificazione delle operazioni e massima economia costruttiva. Attualmente l’Italia rappresenta il fanalino di coda dell’Europa nell’utilizzo dei sistemi costruttivi a secco, soprattutto per un’errata conoscenza delle caratteri- stiche di questa tecnica legata al boom degli anni Sessanta. Eppure i vantaggi sono molteplici vista la velocità e la semplicità nello svolgimento delle fasi di lavorazione che eliminano i “tempi morti” nelle fasi realizzative di cantiere. Inoltre la versatilità costruttiva consente al progettista una libertà creativa, di forme e spazi, altrimenti inimmaginabile, capace di coniugare l’innovazione tecnologica con esigenze di risparmio energetico e a basso impatto ambientale. 4.5.2 Prefabbricazione L’ingegneria tedesca è stata a lungo considerata un ottimo, innovativo e lungi- mirante modo di pensare e progettare. Non a caso ormai da anni è diffuso un nuovo modo di costruire: la prefabbricazione. Il sistema si basa sulla realizzazio- ne industriale in serie di elementi per l’edilizia molto leggeri e modulari che vengono successivamente assemblati in cantiere. Il procedimento nacque a Londra nel 1815 e uno degli edifici più noti per cui si ricorse alla prefabbricazione fu il Crystal Palace di Paxton, interamente co- struito in ghisa e vetro e realizzato a Londra nel 1851 in tempo record (nove mesi). Nel Novecento si fece ampio uso di elementi prefabbricati e tra gli esem- pi più illustri si annoverano l’Empire State Building di Manhattan (1931) e la “Cupola geodetica” costruita per l’Expo del 1967 di Montréal. 134
  • 146. Figura 32 - Nella prefabbricazione i vari elementi vengono assemblati in cantiere Prefabbricazione leggera e pesante Nella prefabbricazione si distinguono due macrofamiglie: quella leggera e quel- la pesante. • Prefabbricazione leggera: consiste nella produzione di elementi di dimensioni ridotte da assemblare a secco, ovvero senza bisogno di cemento. Ne sono un esempio i serramenti. • Prefabbricazione pesante: consiste nella preparazione industriale di elementi complessi e strutture edili (pareti portanti, pareti già fornite di finestre, tramezzi, solai completi di pavimento e soffitto). Questa pratica permette di velocizzare il lavoro in cantiere, limitandolo al montaggio e alla rifinitura dei componenti, con notevole riduzione degli imprevisti e con un ottimo controllo dei costi. La prefabbricazione prevede non solo l’impiego di materiali prefabbricati ma anche di processi energeticamente efficienti al fine di coniugare le esigenze fun- zionali alla sostenibilità ambientale. 4.5.3 Autocostruzione L’autocostruzione è da sempre stata la tecnica costruttiva più diffusa e oggi sta tornando in auge anche nel nostro Paese. I motivi sono molteplici e sicuramen- te connessi anche alla crisi economica che stiamo attraversando: 135
  • 147. • riduzione del costo della manodopera (nel cantiere lavorano glialstessi proprieta- ri delle future abitazioni, seguiti da esperti) con risparmi fino 60%; • riduzione della speculazione poiché viene a mancare la figura dell’intermedia- rio, inoltre produttore e consumatore coincidono; • effetto altri proprietari (condivisione di un obiettivo comune); più case insie- sociale e culturale poiché vengono generalmente realizzate me ad • riduzione dei costi di costruzione e di gestione, abbattimento dei costi energe- tici e maggiore comfort abitativo. Più che semplicemente di autocostruzione, bisognerebbe parlare di “autocostru- zione sociale”34, un’iniziativa che in Italia, nell’arco di pochi anni, ha portato a quasi 500 nuove abitazioni tra villette a schiera e alloggi, soprattutto in Umbria, Lombardia, Veneto e Friuli Venezia Giulia. L’autocostruzione e l’autorecupero sono strettamente connessi al concetto di cooperazione e di sviluppo di un modello di convivenza multiculturale. 4.6 Edifici ecoefficienti Realizzare edifici ecoefficienti non è più una chimera, i costi per la coibentazio- ne degli elementi edili e per l’installazione di sistemi ad alta efficienza energeti- ca o alimentati da fonti rinnovabili di energia sono ormai accessibili a tutti grazie anche alle forme incentivanti previste dalla Legge Finanziaria (estese fino alla fine del 2010), alle agevolazioni fiscali e ai contributi statali. La normativa vigente ha imposto, negli ultimi anni, standard prestazionali virtuosi ma con un extra-costo del 6-12% è possibile realizzare edifici dalle elevatissime prestazioni energetiche. Affinché un edificio possa considerarsi a basso consumo energetico il fabbiso- gno termico per la climatizzazione invernale deve risultare inferiore a 50 kWh/ m2 anno. Per ottenere questo standard, un edificio deve essere ben progettato e realizzato secondo precisi criteri: • orientamento prevalente a sud per sfruttare al massimo gli apporti gratuiti del sole durante la stagione invernale; • forma compatta ovvero rapporto tra la superficie dell’edificio (S) e il suo volu- me (V) inferiore a 0,6 m-1; • elevato isolamento termico degli elementi edili per limitare la dispersione del calore verso l’esterno; • infissi a elevata efficienza caratterizzati da bassi valori di trasmittanza termica (U < 1,8 W/m2 K) e adeguata trasparenza (fattore solare > 55%); 34 Per approfondimenti si veda l’Associazione Alisei: www.alisei.org 136
  • 148. • elevata massa degli elementi edili per ridurre l’ingresso del calore durante la stagione estiva; • schermature, fissesud-ovest durante la totali, perestiva e limitare facciate rivolte o mobili, parziali o ombreggiare le a sud, sud-est e stagione i fenomeni di surriscaldamento e abbagliamento; • isolamento dal vento poiché le infiltrazioni d’aria non controllate aumentano la dispersione termica; • ricambi d’aria controllati per migliorare la vivibilità degli ambienti e recupera- tori di calore per migliorare l’efficienza del sistema edificio-impianto; • impianti a elevata efficienza energetica (caldaie a condensazione, pompe di ca- lore ecc.) o alimentati da fonti rinnovabili di energia (solare termico, fotovoltai- co, geotermia ecc.); • impiego di cronotermostati e valvole termostatiche che permettano una regola- zione del calore necessario al riscaldamento dell’ambiente in funzione delle ef- fettive ore di utilizzo; • sistemi a elevata efficienza per la produzione combinata di caldo e freddo (co- generazione, trigenerazione ecc.); • impianti di riscaldamento a bassa temperatura dell’ordine dei 40-45°C (riscal- damento radiante a pavimento e parete ecc.); • riduzione drastica dei ponti termici dovuti a discontinuità geometrica o di ma- teriale al fine di ridurre le dispersioni di calore ed evitare la formazione di muffe. Figura 33 - Ponte termico per discontinuità geometrica e del materiale 137
  • 149. In Italia la lenta diffusione di interventi a elevata efficienza energetica è dovuta sicuramente al maggior impegno economico iniziale rispetto a un intervento convenzionale, eppure il pay-back ottenibile dal risparmio energetico in fase di utilizzo ripaga ampiamente i maggiori costi iniziali. Grazie alle fonti incentivan- ti, la situazione negli ultimi anni sembra in netto miglioramento e la diffusione di interventi virtuosi sta sensibilizzando l’opinione pubblica verso una maggiore consapevolezza al risparmio energetico e alla tutela dell’ambiente. Oggi è concretamente possibile adottare un percorso progettuale che restituisca all’edificio la sua funzione di luogo favorevole alla vita dell’uomo nel rispetto dell’ambiente. L’uso di tecnologie sostenibili è strettamente connesso non solo al clima, ma anche all’ambiente esterno e, se correttamente progettate e gestite, possono soddisfare le esigenze di climatizzazione, di riscaldamento, di illumina- zione e di ventilazione naturale, riducendo drasticamente l’utilizzo di sistemi meccanici tradizionali e, di conseguenza, il consumo di energia. La sostenibilità dello sviluppo, il rispetto per l’ambiente e la salvaguardia della salute devono di- venire nuovi campi d’azione e portare a una graduale riconversione dell’industria edilizia nell’interesse finale del paesaggio antropizzato e dell’uomo che lo abita. 4.6.1 Edifici passivi La “casa passiva”, nota anche come “Passivhaus”, rappresenta uno standard energetico caratterizzato da perdite di calore così ridotte da poter essere com- pensate con i guadagni derivanti dall’irraggiamento solare e dalle sorgenti inter- ne (persone, elettrodomestici, illuminazione artificiale ecc.). Il fabbisogno energetico per il riscaldamento invernale deve risultare inferiore ai 15 kWh/m² anno, valore ottenibile solo attraverso una progettazione integrata che prenda in considerazione molti aspetti: • orientamento ottimale a sud e compattezza delle forme; • ampie aperture a sud e zona tampone a nord; • forte isolamento termico dell’involucro per ridurre le perdite di calore; • bassa emissività dei serramenti e taglio termico dei telai; • assenza di ponti termici; • ventilazione meccanica controllata con sistema di recupero del calore; • sfruttamento passivo dell’energia solare e delle fonti interne per il riscaldamento; • produzione di energia tramite fotovoltaico; • impiego di collettori solari o pompa di calore per la produzione di acqua calda sanitaria; • utilizzo di apparecchiature elettriche ad alta efficienza energetica. 138
  • 150. Tabella 9 - Parametri caratteristici degli edifici passivi Descrizione Parametro Fabbisogno energetico per il riscaldamento ≤ 15 kWh/m2 anno Energia primaria < 120 kWh/m2 anno Assenza di ponti termici Ψ ≤ 0,01 W/m K Elementi opachi U < 0,15 W/m2 K Elementi vetrati (criterio energetico) Ug < 1,60 W/m2 K Elementi vetrati (criterio di comfort termico) Ug < 0,80 W/m2 K Media annuale di recupero del calore > 80% Rendimento del sistema di recupero del calore > 75% Impermeabilità dell’involucro al vento < 0,6 h-1 Flusso d’aria Orientato e controllato Afflusso e deflusso d’aria Equilibrato < 15% Ψ = trasmittanza di ponte lineico; U = trasmittanza termica; Ug = trasmittanza termica del vetro (glass) Le case passive e le ristrutturazioni energeticamente efficienti non sono più nella fase della sperimentazione, ma sono ancora lungi dal diventare in Italia uno standard, sebbene presentino un elevato potenziale di risparmio energetico e di CO2 emessa. Dispersioni così contenute permettono infatti di rinunciare a un tradizionale impianto di riscaldamento, compensando interamente gli extra- costi dovuti alla maggiore coibentazione, all’impiego di serramenti dalle elevate prestazioni e alla progettazione di sistemi solari passivi, rendendo gli edifici passivi concorrenziali rispetto alle nuove realizzazioni (nel rispetto dei limiti previsti dalle normative vigenti in materia di risparmio energetico). 4.6.2 Edifici attivi Una stagione nuova, che rilancia il ruolo del progettista, vede il superamento del concetto di “edificio passivo” e punta a una nuova tipologia intelligente di “edificio energeticamente attivo”. È l’ultima frontiera, ancora in fase di speri- mentazione, in materia di efficienza energetica: l’involucro edilizio è studiato 139
  • 151. con morfologie che ne ottimizzano il comportamento passivo ed è caratterizza- to da tecnologie di recupero energetico integrate con sistemi di produzione di- retta di energia (solare termico, solare fotovoltaico, geotermia orizzontale e verticale, mini-idroelettrico, mini-eolico ecc.). L’edificio non solo è a consumo “zero” ma produce più energia di quella necessaria ai propri bisogni di riscalda- mento, raffrescamento, produzione di energia elettrica e di acqua calda sanita- ria, con la possibilità di venderla agli Enti pubblici. Gli impianti fotovoltaici riescono a soddisfare le esigenze di riscaldamento e di energia elettrica dell’abi- tazione e immettono in rete un surplus di energia, per di più pulita. Questa sfida tecnologica consentirà un rapido ammortamento dell’investimento iniziale e costituirà anche una fonte di guadagno per l’intero arco di vita dell’edificio. Gli edifici attivi non solo non inquinano e non consumano, ma producono, concorrendo a risolvere il problema energetico e ambientale. 4.7 La certificazione energetica La certificazione energetica degli edifici è uno strumento volto a creare traspa- renza nel mercato immobiliare. È un passo obbligatorio le cui radici risalgono alla legge 10/91, praticamente disattesa, successivamente rivista e integrata dal D.Lgs. 192/2005 ricorretto e reintegrato dal D.Lgs. 311/2006. La certificazione energetica è una dichiarazione, rilasciata da un tecnico abilitato, in grado di attestare il consumo di un edificio o di una unità immobiliare in riferimento a differenti fattori: • orientamento dell’edificio; • grado di ombreggiamento; • ore di esposizione al sole; • periodo di utilizzo della struttura; • dimensioni delle superfici opache e vetrate; • stratigrafie d’involucro; • presenza di ponti termici; • tipologia degli impianti. Attualmente solo poche Regioni (Lombardia, Emilia Romagna e Liguria) han- no reso obbligatorio l’Attestato di Certificazione Energetica (ACE), per le altre Regioni è ancora in vigore l’Attestato di Qualificazione Energetica (AQE). La certificazione energetica è uno strumento importantissimo, pensato per ridurre i consumi energetici a livello globale in analogia a quanto accaduto nel settore degli elettrodomestici. 140
  • 152. Figura 34 - Classificazione energetica secondo CasaClima In un futuro non molto lontano un’abitazione sarà scelta non solo per i diver- si fattori che oggi la caratterizzano (finiture, posizione, qualità e distanza dei servizi, rumorosità ecc.) ma anche sulla base del suo consumo energetico. La certificazione innescherà un importante cambiamento culturale in differenti ambiti: • nel settore delle costruzioni verranno sempre più richiesti interventi di ristrut- turazione indirizzati al contenimento della spesa energetica; • nasceranno, tra i professionisti, figure specifiche operanti nel settore energetico; • i cittadini avranno a disposizione uno strumento oggettivo, trasparente e di facile lettura con il quale poter scegliere la propria abitazione anche in base ai consumi; • la ricaduta in termini di sostenibilità energetica e ambientale sarà evidente in tutto il territorio nazionale grazie al miglioramento delle prestazioni energetiche del parco edilizio. 4.8 La certificazione energetico-ambientale La certificazione energetico-ambientale degli edifici è un sistema di procedure finalizzato a valutare sia il progetto nel suo complesso sia l’edificio realizzato, utilizzando modalità e strumenti adattabili a diverse esigenze e applicabili a differenti contesti e destinazioni d’uso. Sono sistemi che qualificano il livello di compatibilità ambientale degli edifici analizzando aspetti relativi a: 141
  • 153. • gestione energetica; • uso di fonti rinnovabili; • materiali ecocompatibili; • rapporto con il contesto. In ambito internazionale i principali protocolli di valutazione e validazione del progetto in termini energetico-ambientali sono: BREEAM 35 (Inghilterra), LEED 36 (Stati Uniti), HQE 2R 37 (Francia), GBC 38 (Canada), CASBEE 39 (Giappone), GREEN STAR40 (Australia) e SBC41 (Italia). Attualmente la certi- ficazione energetico-ambientale in Italia ha carattere volontario e ingloba i re- quisiti e le prestazioni della certificazione energetica degli edifici. Figura 35 - Relazione tra certificazione energetico-ambientale e certificazione energetica 35 La certificazione BREEAM (building research establishment environmental assessment method) nasce nel 1990 dall’Istituto di ricerca BRE (Building Research Establishment) che opera nel settore delle costruzioni in Gran Bretagna. Per approfondimenti si veda: www.breeam.org 36 La certificazione LEED (leadership in energy and environmental design) nasce negli Stati Uniti ed è applicabile agli edifici residenziali, pubblici e commerciali, sia per interventi di nuova edificazione sia per ristrutturazioni integrali. Per approfondimenti si veda: www.usgbc.org/programs/leed.htm 37 La certificazione HQE2R (sustainable renovation of buildings for sustainable neighbourhoods) nasce nel 2001 ed è coordinata dal CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) in Francia. Per approfondimenti si veda: www.usgbc.org/programs/leed.htm 38 La certificazione GBC (green building challenge) è un network mondiale composto attualmente da Istituti ed Enti di ricerca, sia pubblici che privati, appartenenti a 25 diverse nazioni e che ha come finalità la definizione e la sperimentazione di un nuovo sistema di certificazione energetico- ambientale, detto di seconda generazione. Per approfondimenti si veda: www.greenbuilding.ca 39 Il sistema di valutazione CASBEE (comprehensive assessment system for building environmental efficiency) nasce in Giappone ed è stato sviluppato dal JSBC (Japan Sustainable Building Consortium). Per approfondimenti si veda: www.ibec.or.jp/CASBEE/english/index.htm 40 Lo standard GREEN STAR (environmental rating system for building) nasce in Australia nel 2003 dal GBC (Green Building Council). Per approfondimenti si veda: www.gbcaus.org 41 Il Protocollo SBC (sustainable building challenge) nasce in Italia in collaborazione con iiSBE Italia e ITC CNR. Si basa sulla metodologia SBMethod, risultato del processo di ricerca GBC coordinato da iiSBE internazionale cui hanno partecipato dal 1996 più di 25 nazioni. Per appro- fondimenti si veda: www.sbcitalia.org 142
  • 154. 4.8.1 Protocollo Itaca Il Protocollo ITACA per la certificazione di sostenibilità energetico-ambientale degli edifici si basa sul sistema SBC sviluppato da un gruppo costituito da un network internazionale di esperti e Istituzioni a cui partecipano numerosi Paesi di tutto il mondo e caratterizzato da: • riconoscimento internazionale del sistema; • valutazione del livello di sostenibilità degli edifici rispetto alla prassi costruttiva; • contestualizzazione della valutazione; • applicabilità a qualsiasi destinazione d’uso; • adattabilità a qualsiasi esigenza di applicazione; • aggiornabilità all’evoluzione normativa e legislativa; • testabilità in più di venticinque Paesi. In Italia è stato redatto dall’Istituto per la Trasparenza l’Aggiornamento e la Certificazione degli Appalti (da cui l’acronimo ITACA), che si è fatto carico di approfondire le tematiche relative alle principali esigenze in tema di compatibi- lità ambientale degli interventi edilizi, sia a livello regionale che nazionale, per edifici di diversa destinazione d’uso (terziario, commerciale, industriale, resi- denziale, ospedali, musei, grattacieli ecc.) in tutte le fasi del ciclo di vita (pro- getto, costruzione, esercizio, dismissione ecc.). Il Protocollo è uno strumento utile per valutare le prestazioni degli edifici, non solo dal punto di vista energe- tico ma anche da quello ambientale, e tiene conto di cinque fattori: • qualità del sito; • consumo delle risorse; • carichi ambientali; • qualità dell’ambiente interno; • qualità del servizio (manutenibilità, domotica ecc.). Il Protocollo ITACA è uno strumento di supporto alla Pubblica Amministrazione per bandi destinati a erogare incentivi per interventi di edilizia sostenibile. 4.8.2 SB100 Il sistema SB100 (sustainable building in 100 azioni) nasce dal lavoro dell’ANAB (Associazione Nazionale di Architettura Bioecologica) per la certificazione ener- getica e la sostenibilità in edilizia. Il sistema individua precisi obiettivi, definisce 143
  • 155. le azioni idonee al loro raggiungimento e ne controlla i risultati, contemplando tre differenti aspetti: • biologico (qualità psicofisica, salubrità, comfort); • ecologico (qualità energetica, impatto ambientale); • sociale (cultura locale, informazione, partecipazione). Diversi Comuni, Enti pubblici e privati hanno aderito in Italia al sistema SB100, ognuno adattando lo strumento alle proprie specifiche necessità. L’obiettivo è quello di costruire una rete che possa rapidamente attivare occasio- ni di confronto e di scambio sulla sostenibilità del settore edilizio a livello na- zionale e internazionale. 4.8.3 VEA In Friuli Venezia Giulia è in fase di approvazione il Protocollo VEA per la “Valutazione della qualità Energetica e Ambientale degli edifici”. È un sistema che si propone di disciplinare la valutazione del livello di sostenibilità dei singoli interventi in edilizia, anche al fine di graduare i contributi previsti dalla legge. L’obiettivo è quello di promuovere la costruzione ecoefficiente secondo criteri di sostenibilità energetica e ambientale, considerando l’impatto che il costruito ha nell’ambiente durante l’intero ciclo di vita: dal reperimento delle materie prime allo smaltimento dei rifiuti, fino alla dismissione del complesso edilizio. Il VEA si ispira al Protocollo ITACA per la valutazione della qualità energetica e ambientale degli edifici ed è un metodo di valutazione innovativo che consen- te di definire il livello di efficienza energetica e di ecosostenibilità di un edificio, in linea con la Direttiva Europea 2002/91/CE. Molte Regioni hanno già recepi- to il Protocollo, ma la Regione Friuli Venezia Giulia ha voluto andare oltre l’aspetto essenzialmente energetico ritenendo che il solo isolamento termico non sia sufficiente per rispettare gli impegni che anche l’Italia ha assunto con il Protocollo di Kyoto. L’obiettivo è quello di puntare anche sugli aspetti ambien- tali degli edifici, andando a valutare le fonti rinnovabili, i materiali di costruzio- ne, il risparmio idrico e la qualità interna dell’edificio stesso. Per le Amministrazioni Pubbliche l’adozione del Protocollo sarà un impulso decisivo per erogare mag- giori incentivi verso un’edilizia ecoefficiente con conseguenti benefici ambientali, economici e sociali, nonché ricadute nel mercato regionale. 144
  • 156. Capitolo 5 Strumenti di diagnosi energetica 5.1 Simulazione energetica La simulazione del comportamento termico e luminoso degli edifici è finalizza- ta al controllo dei molteplici aspetti che caratterizzano un edificio, per ottenere una misura attendibile dei consumi per il riscaldamento, il raffrescamento e l’illuminazione degli spazi costruiti. Le scelte che influenzano sensibilmente il comportamento energetico degli edi- fici possono essere di tipo morfologico (forma, orientamento, disposizione ri- spetto ai venti dominanti, sistemi di ombreggiamento e di controllo, illumina- zione e ventilazione naturale ecc.), costruttivo (stratigrafie d’involucro, tecnolo- gie e componenti, sistemi solari passivi ecc.) e impiantistico (impianto scelto, sistemi di distribuzione del calore, perdite ecc.), aspetti dipendenti tra di loro che possono dare vita a mutui effetti, sia diretti che indiretti. Gli strumenti software di simulazione energetica vengono in genere impiegati successivamente alla fase di progettazione, per verificare il rispetto dei limiti normativi vigenti, ma in realtà andrebbero utilizzati fin dalle prime fasi proget- tuali per evidenziare le criticità dell’organismo edilizio e quantificare vantaggi e svantaggi di possibili soluzioni progettuali alternative. La prassi corrente di ri- mandare alle fasi avanzate dell’iter progettuale la valutazione quantitativa degli effetti energetici delle scelte architettoniche, non è propriamente corretta so- prattutto negli interventi di nuova costruzione, che hanno insiti una elevata potenzialità di miglioramento energetico solo se ben pensati fin dall’inizio. Si stima infatti che, nel caso di edilizia di nuova costruzione, la riduzione di con- sumo energetico, ottenibile attraverso scelte progettuali oculate, si aggiri media- mente attorno al 50-70% (rispetto agli standard edilizi odierni) e nel caso di ristrutturazioni attorno al 30-50%. L’utilizzo di particolari software permette di risolvere, più o meno agevolmente e con livelli di approfondimento differenti, la complessità di un problema che altrimenti sarebbe di ostica risoluzione. I software che restituiscono previsioni molto precise sono, di solito, anche assai impegnativi nella gestione, nell’inseri- mento dei dati e nella loro interpretazione. Non si può dire a priori quale sia lo 145
  • 157. strumento più opportuno da usare: la scelta deve essere presa in base alle reali necessità e allo scopo specifico per il quale l’analisi è richiesta e, spesso, può risultare utile integrare le potenzialità di differenti programmi di calcolo. Metodi di analisi energetica È possibile individuare tre categorie di metodi di analisi energetica di un edifi- cio: a punteggio, di simulazione stazionaria e di simulazione dinamica. Metodi a punteggio: forniscono una stima del comportamento energetico dell’edificio e si utilizzano quando non è indispensabile effettuare calcoli detta- gliati. Assegnano un punteggio a specifici parametri quali l’isolamento termico, le caratteristiche di serramento e la tipologia dell’impianto di riscaldamento. Metodi di simulazione stazionaria: determinano i carichi energetici dovuti alla climatizzazione invernale degli ambienti come media (generalmente su base mensile) tra le perdite e gli apporti di calore. Si fondano sulla normativa euro- pea UNI EN 832 “Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento di edifici residenziali”e UNI EN ISO 13790 “Prestazione termica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento”. Sono metodi semplifi- cati di facile utilizzo, per questo motivo sono quelli maggiormente usati dai professionisti e recepiti dalle Regioni. I più conosciuti e diffusi in Italia sono: CasaClima, Cened, BestClass ed EcoDomus. Metodi di simulazione dinamica: sono più precisi rispetto ai metodi di simula- zione stazionaria poiché prendono in considerazione l’andamento dinamico (nel tempo) dell’accumulo e l’utilizzo dell’energia nell’edificio e permettono di valutare le prestazioni stagionali, mensili, giornaliere e orarie del sistema edifi- cio-impianto. Richiedono un maggiore impegno per il loro impiego a causa dell’elevato numero dei parametri contemplati (sistemi solari attivi, pre-riscal- damento dell’aria di ventilazione, destinazione d’uso degli ambienti nel tempo ecc.). I più conosciuti e diffusi in Italia sono: Edilclima ed Ecotech. 5.2 Geometrie solari Per definire correttamente la posizione migliore di un edificio in un prestabilito sito e la disposizione delle superfici vetrate per ottimizzare il comportamento passivo dell’involucro edilizio, si possono utilizzare strumenti grafici quali i “diagrammi solari” e le “maschere di ombreggiamento”. 146
  • 158. 5.2.1 Diagramma solare Tramite la costruzione delle assonometrie delle ombre proiettate dagli ostacoli esterni (edifici, alberi, aggetti ecc.) è possibile individuare le zone soleggiate e ombreggiate nei vari mesi dell’anno e nelle diverse ore del giorno. I diagrammi solari permettono il controllo dell’energia incidente su una parete, sia essa opaca o vetrata, individuando graficamente i periodi dell’anno in cui è necessario proteggersi dal sole e i mesi dell’anno in cui si può beneficiare del suo apporto gratuito. Per la determinazione delle ombre devono essere presi in considerazione due parametri geometrici: • angolo azimutale: angolo formato dalla proiezione della retta sole-terra con la direzione sud sul piano dell’orizzonte (positivo in senso orario); • altezza solare: angolo misurato tra l’orizzonte e la posizione del sole sopra l’oriz- zonte (positiva verso l’alto). Angolo azimutale e altezza solare dipendono da diversi fattori: • ora del giorno; • giorno dell’anno; • località (latitudine). Il moto apparente del sole nella volta celeste, in un determinato punto e a una determinata latitudine, può essere descritto da una carta solare proiettata sul pia- no orizzontale (diagramma polare) o sul piano verticale (diagramma cilindrico). Nel diagramma solare cilindrico, per esempio, l’angolo azimutale è riportato sull’asse delle ascisse, l’altezza solare sull’asse delle ordinate, mentre le curve con- centriche rappresentano i vari mesi dell’anno (dal solstizio invernale a quello estivo) e sono divise in settori a seconda dell’ora solare. Il percorso del sole è più lungo durante i mesi estivi quando raggiunge la sua massima altezza (sorge e tramonta con i massimi angoli azimutali), mentre durante i mesi invernali il sole è più basso sull’orizzonte (sorge e tramonta con i minimi angoli azimutali). Per stabilire le ore del giorno in cui un ostacolo impedisce alla radiazione solare di raggiungere un determinato punto è necessario disegnare gli ostacoli come se fossero visti da quel punto. Attraverso una mappa quotata, indicante gli ostacoli circostanti e le loro altezze, è possibile tracciare il profilo dell’orizzonte. Le zone ombreggiate in inverno saranno da evitare per l’apertura di finestre o per l’inseri- mento di sistemi solari passivi e attivi, mentre nelle zone soleggiate si potranno prevedere superfici vetrate opportunamente schermate per ostacolare il più possi- bile l’ingresso della radiazione solare diretta negli ambienti soprattutto in estate. 147
  • 159. Figura 36 - Calcolo degli angoli azimutali rispetto a un punto A di un edificio di civile abitazione per il calcolo degli ombreggiamenti 148
  • 160. Figura 37 - Diagramma cilindrico e calcolo delle ombre proiettate da ostacoli esterni e aggetti verticali e orizzontali 5.2.2 Maschera di ombreggiamento Per le superfici vetrate (finestre, lucernai ecc.) è possibile costruire una masche- ra di ombreggiamento che, sovrapposta a un diagramma solare, consente di determinare le ore in cui la superficie rimane in ombra. Nella maschera di om- breggiamento le zone d’ombra individuano l’estensione (profondità) degli ag- getti, siano essi verticali (pareti, elementi verticali sporgenti ecc.) o orizzontali (balconi, pergolati, tettoie ecc.). 149
  • 161. Figura 38 - Maschera di ombreggiamento per un serramento con aggetti verticali e oriz- zontali 40° L’impiego in bioclimatica delle maschere di ombreggiamento è molto utile per l’ottimizzazione del comportamento passivo dell’involucro edilizio. Progettare in modo corretto le aperture vetrate e le relative schermature offre la possibilità di beneficiare degli apporti gratuiti del sole durante la stagione invernale e di ridurre il surriscaldamento degli ambienti e l’abbagliamento durante la stagione estiva. Le schermature non vanno concepite come un semplice elemento “ag- giunto” all’edificio ma fanno parte del sistema tecnologico e, pur svolgendo originariamente funzioni diverse dal controllo della radiazione solare (tetto, balcone, portico ecc.), possono presentare anche questo valore aggiunto e quin- di essere dimensionate (in profondità e in altezza) in modo da compiere una ben precisa funzione bioclimatica. In linea di principio, le aperture a sud vanno schermate con aggetti orizzontali, mentre quelle a est e a ovest con aggetti ver- ticali in ragione della minore altezza solare. 5.3 Analisi termografica Dal punto di vista del controllo e della valutazione dell’efficienza energetica di un edificio, sarebbe molto utile poter avere una visione dei flussi termici e delle tem- perature superficiali dell’involucro edilizio. Questa operazione è resa possibile 150
  • 162. dalla termografia che permette di acquisire immagini nel campo dell’infrarosso (intervallo di frequenza dello spettro elettromagnetico compreso tra le lunghezze d’onda di 700 e 1.400 μm). Una termografia è una sorta di fotografia catturata con uno strumento in grado di registrare la luce infrarossa: la “termocamera”. Figura 39 - Spettro del visibile e del non-visibile La realizzazione di un’analisi termografica è un processo complesso come com- plessa è l’apparecchiatura, che utilizza dei sensori completamente differenti da quelli usati nella fotografia digitale convenzionale. Un altro elemento di com- plicazione è legato alla difficile elaborazione che si rende necessaria per passare dalla mappa di intensità di radiazione infrarossa, prodotta dalla macchina ter- mografica, alla mappa delle temperature stimate per gli oggetti osservati. Senza entrare nello specifico, la quantità di energia (radiazione) registrata è la somma di tre addendi: l’energia emessa dall’oggetto, l’energia trasmessa dall’oggetto e l’energia riflessa e proveniente dall’ambiente circostante. Emissività di un corpo Ogni oggetto emette radiazione infrarossa a seconda della propria temperatu- ra42: in particolare la quantità di radiazione emessa da un corpo aumenta con la temperatura e la termografia permette di distinguere gli oggetti “caldi” dagli oggetti “freddi”, indipendentemente dalle condizioni di illuminazione a cui è sensibile la nostra vista. 42 La legge che correla l’emissione di un oggetto con la temperatura è l’equazione del corpo nero ovvero la legge di Stefan-Boltzmann. 151
  • 163. In un’analisi termografica di un edificio quello che in genere si vuole stimare è la quantità di energia rilasciata dall’oggetto, che appunto è strettamente corre- lata alla sua temperatura. L’energia emessa dall’oggetto dipende dalla sua emis- sività (una proprietà specifica del materiale di cui è composto) e dai processi di scambio termico che intervengono: per fare un esempio, una stufa di ghisa emette più energia di un’analoga stufa realizzata in terracotta (la ghisa ha una emissività maggiore della terracotta) e l’energia emessa dalla stufa aumenta se è presente una corrente di aria fresca che la lambisce. Questa circostanza (presen- za di fenomeni convettivi di scambio termico) è in genere sempre presente quando si acquisiscono immagini termografiche di edifici, e, assieme alla cono- scenza della natura dei singoli materiali, deve essere tenuta in debito conto nella fase di elaborazione per risalire alle temperature superficiali. In definitiva un’immagine termografica, per poter essere elaborata e rendere disponibili in- formazioni quantitative comprensibili e “visibili”, richiede un complesso pro- cesso con cui un perito addetto “manipola” le registrazioni della camera produ- cendo un’immagine in cui i colori adottati sono associati ai valori di tempera- tura calcolati secondo una specificata mappa. Questo tipo di osservazione ha molteplici applicazioni in ambiti anche molto di- versi tra loro, ma in edilizia l’utilizzo delle termocamere serve per individuare difet- ti nell’isolamento degli edifici, studiarne i flussi termici e progettare interventi idonei per ridurre il consumo energetico dell’apparato edilizio. Dal punto di vista energetico, le termografie permettono di individuare diversi punti di criticità: • presenza di elementi strutturali nascosti; • disomogeneità della struttura; • difetti nel funzionamento degli impianti di riscaldamento; • presenza di eventuali dispersioni di calore per difetto locale o globale di coiben- tazione; • presenza di infiltrazioni di acqua in muri e solai; • presenza di infiltrazioni e/o fuoriuscite non controllate di aria. In conclusione, la termografia è un utile strumento di indagine che gode di alcuni pregi: • è un sistema di indagine non distruttivo e non intrusivo; • consente di osservare fenomeni legati a oggetti o zone inaccessibili; • restituisce un’immagine che permette di confrontare le temperature in diversi punti in modo continuo (e non puntuale) e su un’area anche ampia; • analizza oggetti in movimento ovvero l’evoluzione temporale di un determinato fenomeno; • individua difetti e danni prima del loro palese manifestarsi (approccio pre- dittivo). 152
  • 164. Ciononostante è bene considerare anche alcune sue limitazioni: • procedura di analisi complessa; • strumentazione costosa; • immagini di non facile interpretazione che richiedono personale esperto; • strumento di indagine qualitativa più che quantitativa. 5.4 Termoflussimetro Nell’ambito dei procedimenti di certificazione energetica degli edifici, un ruolo fondamentale è svolto dalla conoscenza delle strutture opache, il cui comporta- mento termico ha importanza fondamentale nei processi di scambio termico tra l’interno e l’esterno di un edificio. La caratterizzazione di un elemento opaco, sotto il profilo puramente energetico, prevede la conoscenza della trasmittanza termica43. Per determinare la trasmittanza termica di un elemento edile deve essere nota l’esatta stratigrafia (conducibilità e spessore dei vari materiali) e non sempre ciò è possibile soprattutto negli edifici precedenti agli anni Novanta, per mancanza di documentazione tecnica. In fase di progettazione le stratigrafie sono ben note e vengono scelte in modo tale da raggiungere i requisiti prestazionali ri- chiesti dalla normativa in materia di risparmio energetico. Quando ci si trova invece a dover valutare le prestazioni energetiche di un edificio esistente, le cose si complicano nella quasi totalità dei casi. Nella migliore delle ipotesi sono di- sponibili dettagliate informazioni (disegni aggiornati del progetto architettonico o della relazione di calcolo conforme alla legge 10/91) ed è quindi possibile procedere alla valutazione della trasmittanza termica. Qualora questa fortunata condizione non si verifichi (assenza di informazioni progettuali o disponibilità di informazioni ritenute non sufficientemente affidabili rispetto alla risponden- za con il manufatto esistente) la valutazione della trasmittanza termica deve es- sere fatta con delle analisi in sito. Un primo modo di procedere è quello di realizzare dei saggi (carotature o pic- coli fori da indagare con un endoscopio) per verificare la reale consistenza della o delle stratigrafie presenti. Alternativamente è ipotizzabile una misura diretta della trasmittanza termica “reale” degli elementi opachi: questa opera- zione, che concettualmente prevede la misura di un flusso e delle temperature superficiali esterne, viene realizzata mediante un apparecchio denominato “ter- moflussimetro”. 43 La trasmittanza termica rappresenta l’attitudine di un elemento a trasmettere calore ed è mate- maticamente espressa dal rapporto tra il flusso termico che attraversa in condizioni stazionarie un elemento e la differenza di temperatura che genera il flusso di calore. 153
  • 165. Principio di funzionamento del termoflussimetro Il termoflussimetro è composto da un dispositivo che misura il flusso termico e da una coppia di sensori che registrano le corrispondenti temperature sulle su- perfici opposte dell’elemento di parete. La misura del flusso termico che attra- versa l’elemento è realizzata con una piastra sottile, generalmente di forma cir- colare o quadrata, di superficie di 50-100 mm2. La piastra è prodotta con un materiale che conduce bene il calore e le cui proprietà termiche (resistenza e trasmittanza termica) sono note con precisione. A queste condizioni, misurate le temperature sulle superfici opposte della piastra, è possibile ricavare, tramite la curva di taratura dello strumento, il flusso di calore che transita in condizioni stazionarie attraverso la piastra. Il sensore (opportunamente protetto dall’umidi- tà) viene disposto a diretto contatto con la parete in esame assicurando l’aderen- za tra sensore e parete. Se correttamente accoppiato alla parete, il flusso termico che attraversa la piastra corrisponde a quello che attraversa la parete. Nel caso in cui siano disposti opportunamente dei sensori di temperatura sulle superfici della parete, si è dunque in grado di valutarne il valore della trasmittanza termi- ca. La continuità termica tra tutti i sensori e la parete deve essere massima e deve essere evitato l’irraggiamento diretto da parte della luce solare. Opportuna- mente eseguite, queste misure hanno una precisione dell’ordine dell’8%. Figura 40 - Principio di funzionamento di un termoflussimetro 154
  • 166. All’atto pratico, la misura in situ della trasmittanza termica di un elemento di parete mediante un termoflussimetro richiede alcune accortezze. Quello che si vuole ottenere è una valutazione generale media di una proprietà dell’elemento di parete, associando a esso, nella sua interezza, una misura effettuata in una sua porzione ristretta. Affinché la valutazione sia il più attinente possibile alla realtà, devono essere rispettati diversi accorgimenti di tipo generale: • lo strumento deve essere posizionato lontano da “singolarità” geometriche o materiali che creino effetti locali ben differenti dalla condizione media che si vuole valutare; • la misura deve essere effettuata lontano da spigoli, aperture, ponti termici e al- tre anomalie più o meno evidenti; • è necessario un accurato sopralluogo preliminare; • è preferibile reperire preliminarmente la documentazione (disegni di progetto ecc.) per disporre di elementi preziosi nella pianificazione della misura; • è opportuno effettuare preliminarmente un’analisi termografica per l’individua- zione di punti critici nascosti (cavedi, ponti termici, punti di singolarità ecc.). La presenza degli strumenti altera inevitabilmente le condizioni di scambio termico (convezione e conduzione) tra ambiente e parete. Per aumentare quan- to più possibile l’accuratezza delle misure è opportuno cercare di ridurre al minimo tali alterazioni con alcuni accorgimenti di carattere tecnico: • garantire una buona adesione tra i sensori e la superficie della parete (anche con l’uso di paste termiche che riducano le resistenze termiche di contatto); • rivestire i sensori e gli apparati di fissaggio in modo da riprodurre le proprietà radiative delle superfici circostanti; • collocare i sensori esterni della temperatura superficiale al riparo dal diretto ir- raggiamento solare (scegliendo una parete esposta a nord o comunque una zona ombreggiata); • collocare il sensore di flusso termico sul lato interno dell’elemento di parete; • protrarre la misurazione in modo tale da seguire il comportamento in presenza di forti differenze di temperatura affinché gli strumenti possano operare in un campo di sensibilità opportuno, riducendo gli errori delle singole misure e mi- nimizzando il loro effetto sul valore di trasmittanza calcolato. Poiché le condizioni reali in cui avviene la misura non sono in genere staziona- rie e devono essere elaborate con opportuni algoritmi matematici (basati sull’analisi di sistemi in regime transitorio), è preferibile che le misure siano maggiori e distribuite nel tempo (preferibilmente nell’arco di due o tre giorni) affinché gli algoritmi disponibili producano risultati molto più attendibili. 155
  • 167. 5.5 Blower door test Come la saggezza popolare ben ci ricorda le fuoriuscite d’aria nelle abitazioni sono fonte di molti rischi alla salute, al comfort e alla sicurezza di chi ci vive contribuendo, secondo alcune stime, ad aumentare quasi del 30% i costi di ri- scaldamento (o raffreddamento) degli ambienti. L’aria di fessura porta l’uomo in sepoltura (antico proverbio) Una corretta circolazione dell’aria all’interno di un organismo edilizio ne in- fluenza in modo significativo le prestazioni sia sotto il profilo della qualità di vita sia sotto quello energetico. È noto che un edificio non debba essere “stagno” e che un ricambio periodico e controllato dell’aria sia essenziale. Ciò determina uno studio, già in fase di progettazione, spesso complesso, che necessita di un’analisi integrata dell’organismo edilizio nel suo insieme (forma e disposizione delle aperture) e che può richiedere una progettazione impiantistica di dettaglio. Quello che in ogni caso si deve accertare, e che è bene diagnosticare e localizza- re con precisione in un edificio esistente, sono le entrate d’aria non controllate (gli “spifferi”) derivanti da incuria di realizzazione, invecchiamento o danneggia- mento di muri, infissi e delle altre strutture di tamponamento che separano l’ambiente interno da quello esterno. Oltre alle ragioni di comfort abitativo e a quelle di efficienza energetica, si devono poi considerare i danni prodotti quan- do l’aria degli ambienti interni, più calda e quindi con un elevato contenuto di vapore, entra nella struttura costruttiva attraverso le fessure presenti. La misura di quella che potremmo chiamare la permeabilità di un edificio all’aria può essere realizzata con il cosiddetto blower door test. Principio di funzionamento del blower door test Il blower door test è una prova con cui si aspira aria dall’interno dell’abitazione per mezzo di un potente ventilatore (in inglese blower), con velocità controllata, montato su un telaio che viene applicato a una delle aperture dell’abitazione (solitamente la porta door di ingresso). Il telaio viene applicato al posto della porta in modo da chiudere perfettamente l’apertura e un manometro registra la differenza di pressione prodotta dal ventilatore tra interno ed esterno. Per realiz- zare la prova (test), tutte le aperture “note” dell’abitazione vengono chiuse (si- mulando in questo caso la situazione di riscaldamento invernale) e si controlla la velocità del ventilatore in modo tale che tra interno ed esterno venga mante- nuta una determinata differenza di pressione (solitamente pari a 50 Pa, situazio- ne paragonabile a quando sulle superfici esterne dell’edificio soffia un vento di 156
  • 168. circa 30 km/h). Quanto maggiore è la velocità del ventilatore e quindi la porta- ta d’aria, per mantenere la prestabilita differenza di pressione, tanto maggiore è la permeabilità all’aria del volume abitativo in esame. Il flusso d’aria è generato sia da aperture “intenzionali” (condotti di ventilazione, aperture per la presenza di caldaie o fornelli a gas ecc.), sia da perdite nelle rifiniture delle aperture (fi- nestre, porte ecc.). Queste ultime sono perdite in genere facilmente rintracciabi- li, ma per evidenziare l’origine delle infiltrazioni e il loro percorso può essere utile ricorrere a piccoli generatori di fumo o a immagini termografiche. Figura 41 - Possibili flussi d’aria presenti in un edificio Il test viene di solito condotto aspirando aria dall’interno del volume edilizio, ma può essere fatto al contrario, ossia “soffiandovi” dentro aria dall’esterno. Sebbene le differenze di pressione tra interno ed esterno possano essere impo- state, ai fini della prova, tra 10 e 60 Pa, valori compresi tra 40 e 60 Pa produ- cono in genere risultati più accurati e il valore 50 Pa è quello comunemente adottato come riferimento. La prova viene realizzata misurando la velocità del ventilatore (e dunque il flusso totale di aria aspirata o soffiata) per vari valori di differenza di pressione, successivamente i dati vengono elaborati e riferiti alla differenza di pressione di 50 Pa. In questa condizione nominale di riferimento i risultati, che permettono le valutazioni tecniche, possono essere espressi in varie forme, tra loro equivalenti: • V50 = valore medio del flusso di aria in metri cubi per ora (m³/h); • n50 = numero di volte in un’ora in cui avviene il completo ricambio dell’aria contenuta nell’abitazione, valore ottenuto dividendo il valore (misurato) del volume dell’aria contenuta nell’unità abitativa per il flusso d’aria misurato. 157
  • 169. Tabella 10 - Valori di riferimento del “blow door test” e indicazioni qualitative Tipo di permeabilità all’aria ridotta moderata eccessiva V50 [m3/h] < 2.500 2.500-6.800 > 6.800 n50 [h-1] <5 5-10 > 10 Per quanto riguarda le “case passive” i valori possono essere anche notevolmente ridotti, con valori di V50 nell’ordine di 20 m³/h. I risultati devono essere valuta- ti da un tecnico abilitato in relazione al complesso dei fattori contingenti (tipolo- gia edilizia, tecniche costruttive ecc.). In ogni caso il blower door test è un ottimo strumento per identificare le situazioni di crisi dovute a insufficiente o a eccessiva permeabilità dell’unità o dell’organismo edilizio e costituisce uno strumento di “diagnostica” molto potente e allo stesso tempo semplice ed economico. 158
  • 170. Capitolo 6 Normativa di riferimento ed ecoincentivi 6.1 Evoluzione della politica energetica I consumi del settore civile, a differenza per esempio di quelli del settore indu- striale, aumentano ogni anno a un ritmo sostenuto (+2% annuo), trainati so- prattutto da un crescente impiego degli impianti di condizionamento estivo, al punto tale che il picco di assorbimento di potenza elettrica estiva ormai supera sistematicamente quello invernale. Analogamente crescono i consumi del setto- re commerciale e di quello industriale, anche se a ritmi meno sostenuti e nono- stante, soprattutto in ambito industriale, siano stati raggiunti buoni risultati in termini di miglioramento dell’efficienza energetica dei processi produttivi e delle apparecchiature in uso. Diversi studi hanno ampiamente dimostrato che il contenimento dei consumi energetici, non solo è necessario, ma è anche facilmente raggiungibile grazie a un uso più accorto delle tecnologie attuali ma soprattutto sviluppando e impie- gando nuove tecnologie e nuovi sistemi che utilizzano l’energia in modo più efficiente. La stessa Comunità Europea si è posta l’obiettivo di conseguire, nel futuro più immediato (entro il 2020), un contenimento dei consumi energetici del 20% almeno, rispetto alla crescita tendenziale. Tale obiettivo è stato recen- temente inserito tra i disposti del Pacchetto clima, in cui è contenuta la nota formula “20-20-20”: riduzione dei consumi energetici del 20%; riduzione della stessa entità delle emissioni di gas serra; incremento, sempre del 20%, dell’uso delle fonti rinnovabili. Già nel 2006, la Commissione aveva emanato un “Piano d’azione per l’efficien- za energetica”44 nel quale stimava un potenziale di risparmio negli usi finali al 2020 superiore al 20% in tutti i settori (residenziale, commerciale, industriale, dei trasporti). Nello stesso anno l’UE aveva anche emanato la Direttiva 2006/32/CE con la quale fissava «gli obiettivi indicativi, i meccanismi, gli in- centivi e il quadro istituzionale, finanziario e giuridico, necessari a eliminare le barriere e le imperfezioni esistenti sul mercato che ostacolano un efficiente uso 44 Per approfondimenti si rimanda alla Comunicazione della Commissione Europea COM (2006) 545. 159
  • 171. finale dell’energia». Tale Direttiva è stata recepita a livello nazionale solo recen- temente con il D.Lgs. 115/2008, relativo all’efficienza degli usi finali dell’ener- gia e i servizi energetici, a cui però dovranno seguire i decreti attuativi e l’ema- nazione di un piano d’azione. Il quadro normativo delineato si compone di numerosi altri disposti di legge volti a fissare standard prestazionali minimi per le nuove realizzazioni edili ma anche per la commercializzazione di alcune apparecchiature elettriche, a regola- mentare e a controllare i livelli qualitativi, e soprattutto di efficienza energetica, degli impianti termici ed elettrici, a favorire un maggiore ricorso alle fonti ener- getiche rinnovabili e a quelle a minore impatto ambientale, e altro ancora. 6.2 Efficienza energetica e fonti rinnovabili negli edifici L’attenzione sempre più spinta che, a livello internazionale, europeo ma anche nazionale, viene riservata alla necessità di contenere i consumi energetici nell’edilizia si è tradotta, negli anni, in un crescente complesso di disposizioni volte a regolare, limitare, imporre, stimolare e incentivare anche economica- mente la progettazione di edifici energeticamente efficienti. Tra i temi affrontati, quello del rendimento energetico in edilizia è stato ogget- to di numerosi e significativi interventi, soprattutto con riferimento alle presta- zioni minime, in termini di contenimento dei consumi elettrici e termici, che devono essere garantite dagli edifici e dagli impianti di nuova realizzazione. Sono significative in tal senso le disposizioni introdotte in Italia dal decreto le- gislativo 192/200545. Il decreto, che ha recepito la Direttiva 2002/91/CE, è stato successivamente integrato e modificato dal decreto legislativo 311/200646, dal decreto legislativo 115/200847 e dall’art. 35 della legge 133/200848, nonché è stato recentemente corredato dal decreto attuativo all’art. 4, comma 1, lettere a) e b) del D.Lgs. 192/2005, del 6 marzo 2009 (di seguito indicato con D.P.R. 2009). Preme sottolineare, invece, che allo stato attuale non sono stati ancora 45 Decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, “Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 222 del 23 settembre 2005 - Supplemento Ordinario n. 158. 46 Decreto legislativo 29 dicembre 2006, n. 311, “Disposizioni correttive e integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell’edilizia”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 26 del 1° febbraio 2007 - Supplemento Ordinario n. 26/L. 47 Decreto legislativo 30 maggio 2008, n. 115, “Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all’ef- ficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 154 del 3 luglio 2008 . 48 Legge 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”, pubblicata nella Gazzetta Ufficiale n. 195 del 21 agosto 2008 - Supplemento Ordinario n. 196. 160
  • 172. emanati i restanti due decreti che il governo è tenuto a emanare in attuazione del D.Lgs. 192/2005 e precisamente quello di attuazione della lettera c) dell’art. 4 comma 1, e quello di attuazione dell’art. 6, comma 9 e dell’art. 5, comma 1. Si ricorda infine che i D.Lgs. 192/2005 e 311/2006, e le relative disposizioni attuative, sono applicabili solo alle Regioni ancora sprovviste di proprie norme, per effetto della clausola di cedevolezza la quale prevede che le norme statali siano sostituite da quelle regionali, ove adottate. Le Regioni che attualmente dispongono di una normativa specifica sostitutiva dei decreti citati sono la Lombardia, l’Emilia Romagna e la Liguria. In sintesi, i disposti ora in vigore a livello nazionale, in materia di rendimento energetico nell’edilizia, prevedono che: • gli edifici di nuova realizzazione e quelli sottoposti a ristrutturazione devono rispettare standard prestazionali minimi predefiniti. I limiti generali sono stati stabiliti dal decreto 192/2005 e successivamente riconfermati e ampliati dal D.P.R. 2009, sia per quanto riguarda i consumi energetici globali del sistema edificio-impianti per le diverse zone climatiche e le diverse tipologie di edificati, sia con riferimento alle trasmittanze termiche dei componenti dell’involucro. I criteri di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici sono stati specifica- ti nel D.P.R. 2009 nel quale si prevede che vengono utilizzate, nel calcolo, le norme tecniche nazionali della serie UNI/TS 11300. Il D.P.R. 2009 ha altresì introdotto limiti più stringenti all’edilizia pubblica rispetto a quelli inizialmente fissati e validi per l’edilizia privata. È comunque lasciata facoltà alle Regioni e alle Province autonome di legiferare secondo termini più restrittivi; • anche gli impianti di nuova installazione (sia in edifici nuovi sia in edifici esi- stenti) devono rispettare determinati requisiti prestazionali la determinazione dei quali, così come i criteri di calcolo, è affidata alle Regioni e alle Province autonome; • gli standard prestazionali raggiunti dal singolo edificio devono essere resi evi- denti riportandoli nell’Attestato di Certificazione Energetica, in via transitoria sostituito dall’Attestato di Qualificazione Energetica, che è obbligatorio per gli edifici nuovi, per le transazioni di edifici esistenti e per l’ottenimento di agevo- lazioni fiscali finalizzate al miglioramento energetico degli edifici. L’art. 35 della legge 133/2008 ha tuttavia eliminato l’obbligo di allegare l’attestato ener- getico all’atto di compravendita di interi immobili o di singole unità immobi- liari, e l’obbligo, nel caso delle locazioni, di consegnare o mettere a disposizione del conduttore l’attestato di certificazione energetica, anche se è lasciata facoltà alle Regioni di stabilire diversamente nel territorio di propria competenza; • al fine di rispettare i criteri di prestazione energetica sono stati inoltre introdot- ti dal D.P.R. 2009 dei limiti alla decentralizzazione degli impianti termici, dei 161
  • 173. requisiti minimi relativi alle emissioni dai generatori termici alimentati a bio- massa, delle valutazioni all’utilizzo in edifici esistenti di sistemi schermanti o filtranti per le superfici vetrate. Alle disposizioni inerenti le prestazioni minime in materia di efficienza energe- tica si aggiungono alcune iniziative relative all’impiego, negli edifici, delle fonti rinnovabili d’energia. Già con la Legge Finanziaria del 2007 era stato introdot- to il concetto di obbligatorietà, per gli edifici di nuova costruzione, dell’impie- go di impianti di produzione energetica da fonti rinnovabili, pena la non con- cessione del permesso di costruire da parte del Comune competente. Solo re- centemente, con l’emanazione del D.P.R. del marzo 2009, il legislatore ha però imposto limiti specifici e restrittivi, stabilendo che: • nel caso di nuove costruzioni, di installazione di nuovi impianti termici o di ristrutturazione degli impianti termici esistenti, l’impianto di produzione di energia termica deve generare con fonti rinnovabili almeno il 50% dell’energia richiesta per la produzione di acqua calda sanitaria. Tale limite scende al 20% per gli edifici situati nei centri storici; • nel caso di nuove costruzioni pubbliche e private o di ristrutturazioni, è obbli- gatoria anche l’installazione di impianti fotovoltaici per la produzione di ener- gia elettrica e la predisposizione del collegamento a reti di teleriscaldamento, se presenti a meno di 1.000 m, o in presenza di progetti approvati nell’ambito di opportuni strumenti pianificatori. L’obbligo relativo all’installazione di impianti a fonti rinnovabili negli edifici di nuova costruzione, per divenire attivo, deve essere recepito da ciascun Comune nell’ambito del proprio regolamento edilizio, diventando atto indispensabile ai fini del rilascio del permesso di costruire. Tuttavia, la scadenza prevista, vinco- lante per i Comuni, precedentemente fissata al primo gennaio 2009, è stata posticipata di un anno dalla legge 14/200949. 6.3 Misure di sostegno all’ecoefficienza A dare maggiore valore alle disposizioni normative sopra discusse, sono stati emanati negli ultimi anni leggi e decreti che, in misura diversa e a fasi alterne, hanno creato un quadro favorevole agli interventi di miglioramento energetico degli edifici e all’impiego delle fonti rinnovabili d’energia. L’obiettivo perseguito è stato, in linea generale, quello di eliminare o perlomeno ridurre le barriere economiche, tecniche, autorizzative o di altra natura, che pongono un freno 49 Legge del 27 febbraio 2009, n. 14, “Conversione del D.L. del 30 dicembre 2008, n. 207 Mille- proroghe”, pubblicata sulla Gazzetta Ufficiale n. 49 del 28 febbraio 2009. 162
  • 174. alla scelta di tecniche costruttive e di impianti maggiormente compatibili con l’ambiente e a minore consumo energetico. Sebbene il quadro sia piuttosto frammentario si tenterà in seguito di fornire una guida sintetica ai principali strumenti in vigore. 6.3.1 Miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro Per promuovere interventi finalizzati al risparmio energetico a livello di involu- cro edilizio, il legislatore ha emanato una serie di norme che prevedono agevo- lazioni di natura economica e non solo. Agevolazioni fiscali Gli interventi di ristrutturazione e/o di riqualificazione edilizia già da tempo godono della possibilità di detrarre parte delle spese sostenute dal reddito impo- nibile. Dal 2007 però, è stata introdotta nell’ambito della Legge Finanziaria (art. 1, commi 344-349) una agevolazione fiscale molto spinta (fino al 55% della spesa) a favore di interventi di ristrutturazione e/o di riqualificazione fina- lizzati al miglioramento delle prestazioni energetiche dell’edificio, se essi con- sentono di raggiungere soglie di efficienza minime. Tale facoltà, disciplinata più precisamente dal D.M. del 19 febbraio 2007 50 (Decreto Edifici), in attuazione ai disposti della Finanziaria 2007, è stata in seguito riproposta anche nel 2008 e, attualmente il D.L. 29 novembre 2008, n. 18551, ha riconfermato, seppure con qualche piccola modifica, la possibilità di usufruire di questo strumento anche nel 2009 e fino a tutto il 2010. Accanto a tale provvedimento è in vigore un’ulteriore agevolazione di natura fiscale: il D.P.R. 663/197252, che ha istituito e disciplinato la normativa in ma- teria di Imposta sul Valore Aggiunto, ha infatti previsto l’applicazione di una aliquota IVA agevolata al 10% per la realizzazione di interventi di recupero. La Legge Finanziaria del 2008 ha prorogato tale disposto anche per il triennio 2008-2010. 50 Decreto del Ministero dell’Economia e delle Finanze del 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”, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 47 del 26 febbraio 2007. 51 Decreto legge n. 185 del 29 novembre 2008, coordinato con la legge di conversione n. 2 del 28 gennaio 2009, “Misure urgenti per il sostegno a famiglie, lavoro, occupazione e impresa e per ridisegnare in funzione anticrisi il quadro strategico nazionale”, pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale n. 22 del 28 novembre 2008, Supplemento Ordinario). 52 Decreto del Presidente della Repubblica n. 633 del 26 ottobre 1972, “Istituzione e disciplina dell’Imposta sul Valore Aggiunto” (allegato tabella A, parte III). 163
  • 175. Detrazioni fiscali al 55% Beneficiari  tutti i contribuenti (persone fisiche, professionisti, società e imprese) che sostengono spese per l’esecuzione degli interventi su edifici esistenti, su loro parti o su unità immobiliari esistenti di qualsiasi categoria catastale, anche rurali, posseduti o detenuti Campo di applicazione  interventi di riqualificazione energetica sugli edifici esistenti, su parti di edifici esistenti o su unità immobiliari esistenti  interventi sull’involucro di edifici esistenti riguardanti strutture opache verticali e orizzontali (coperture e pavimenti) oppure finestre comprensive di infissi, delimitanti il volume riscaldato, verso l’esterno e verso vani non riscaldati Descrizione  possono beneficiare della detrazione di imposta, per un’aliquota del 55% da ripartire in cinque anni in quote annuali di pari importo, le spese documentate e sostenute entro il 31 dicembre 2010, relative a:  interventi di riqualificazione energetica che conseguono un valore limite di fabbisogno annuo di energia primaria per la climatizzazione invernale inferiore di almeno il 20% rispetto ai valori previsti dal D.Lgs. 192/2005  interventi riguardanti strutture coperture, pavimenti, oppure finestre comprensive di infissi, purché siano rispettati i requisiti di trasmittanza termica U in allegato al decreto  ai fini dell’ottenimento della detrazione è necessario presentare, a esclusione solamente di interventi sugli infissi, l’attestato di certificazione energetica o, in regime transitorio, l’attestato di qualificazione energetica Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Decreto ministeriale del 19 febbraio 2007 e s.m.i. (D.M. del 26 ottobre 2007; D.M. 7 aprile 2008; D.L. del 29 novembre 2008, art. 29) 164
  • 176. IVA agevolata al 10% Campo di applicazione  interventi di recupero edilizio di cui alle lettere c), d), e) della legge 457/1978 Descrizione  possono beneficiare della aliquota IVA al 10% i seguenti interventi:  gli interventi di restauro e risanamento conservativo, ovvero quelli rivolti a conservare l’organismo edilizio e ad assicurarne la funzionalità mediante un insieme sistematico di opere che, nel rispetto degli elementi tipologici, formali e strutturali dell’organismo stesso, ne consentano le destinazioni d’uso con essi compatibili. Tali interventi comprendono il consolidamento, il ripristino e il rinnovo degli elementi costitutivi dell’edificio, l’inserimento degli elementi accessori e degli impianti richiesti dalle esigenze dell’uso, l’eliminazione di elementi estranei all’organismo edilizio  gli interventi di ristrutturazione edilizia sono quelli rivolti a trasformare gli organismi edilizi mediante un insieme sistematico di opere che possono portare a un organismo edilizio in tutto o in parte diverso dal precedente. Tali interventi comprendono il ripristino e la sostituzione di alcuni elementi costitutivi dell’edificio, l’eliminazione, la modifica e l’inserimento di nuovi elementi e impianti. Attraverso gli interventi di “ristrutturazione edilizia” è possibile aumentare la superficie utile, ma non il volume preesistente  Per usufruire dell’agevolazione, le spese sostenute per il risparmio energetico nell’ambito di interventi di recupero del patrimonio edilizio e che possono quindi usufruire della detrazione del 55%, devono essere esplicite evidenziando separatamente in fattura il costo della manodopera utilizzata Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo D.P.R. n. 633 del 26 ottobre 1972 165
  • 177. Agevolazioni urbanistiche Tra le misure volte al miglioramento dell’efficienza negli edifici, sono state in- trodotte delle agevolazioni urbanistiche in grado di eliminare barriere e imper- fezioni di natura tecnico-amministrativa a livello di regolamenti comunali. Bonus volumetrico Campo di applicazione  edifici di nuova costruzione ed edifici soggetti a ristrutturazione finalizzata al miglioramento dell’indice di prestazione energetica di una percentuale pari ad almeno il 10% dei valori fissati dal D.Lgs. 192/2005 Descrizione  edifici di nuova realizzazione: non sono considerati nei computi per la determinazioni dei volumi, delle superfici e nei rapporti di copertura, lo spessore delle murature esterne, delle tamponature o dei muri portanti necessari all’esclusivo miglioramento dei livelli di isolamento termico o di inerzia termica nei limiti stabiliti  edifici di nuova realizzazione e ristrutturazioni: è possibile derogare, nell’ambito delle pertinenti procedure di rilascio dei titoli abitativi, in merito alle distanze minime tra gli edifici, alle distanze minime di protezione del nastro stradale, nonché alle altezze massime dei fabbricati in caso di maggiori spessori necessari a migliorare le prestazioni energetiche dell’edificio nei limiti stabiliti Punti di forza  riduzione di barriere amministrative ed economiche Riferimento normativo Decreto legislativo n. 115 del 30 maggio 2008, art. 11, commi 1 e 2 6.3.2 Adozione di impianti alimentati con fonti rinnovabili Per promuovere interventi finalizzati al risparmio energetico e alla riduzione dell’inquinamento atmosferico il legislatore ha emanato una serie di norme per gli impianti alimentati con fonti rinnovabili di energia che prevedono semplifi- cazioni procedurali, agevolazioni fiscali e incentivi economici. Semplificazioni procedurali in fase autorizzativa o in fase di esercizio Una delle difficoltà che gli operatori interessati si sono trovati ad affrontare al momento del rilascio delle autorizzazioni per la costruzione e la gestione degli 166
  • 178. impianti di produzione di energia elettrica, è connessa all’iter burocratico spesso troppo complesso e tutt’altro che rapido. A seguito della liberalizzazione dei mer- cati dell’energia elettrica e del gas, che ha consentito l’ingresso nel mercato a nuovi operatori e che ha dato anche avvio all’attività di autoproduzione energeti- ca, nonché a seguito di una ridistribuzione delle competenze tra Stato, Regioni ed Enti locali anche in materia energetica, sono stati successivamente introdotti nel contesto normativo alcuni disposti volti a semplificare il processo autorizzativo. In questo senso ha agito in particolare il D.Lgs. 387/200353, in materia di promo- zione della produzione energetica da fonti rinnovabili, che ha introdotto, all’art. 12, un’autorizzazione semplificata alla costruzione e all’esercizio di tali impianti, basata su quello che è stato definito “procedimento unico”. I punti cardine su cui si fonda questo procedimento sono riassumibili nei seguenti termini: la compe- tenza al rilascio dell’autorizzazione viene demandata alle singole Regioni anche se queste possono in tutto o in parte delegare ad altri soggetti istituzionali (Province, Comuni); vengono fissati i tempi massimi entro i quali il procedimento autoriz- zativo deve essere concluso (comunque non superiori a 180 giorni); il procedi- mento deve avere carattere unitario, ovvero devono parteciparvi tutti i soggetti interessati, e deve sfociare in un’autorizzazione unica. Tale procedura, inizialmen- te valida per tutti gli impianti alimentati con fonti rinnovabili d’energia, è stata sostituita nel tempo da altre procedure con un maggiore grado di semplificazione, per impianti al di sotto di alcuni limiti di potenza. Con la Finanziaria 2008 è stato infatti concesso il ricorso a una semplice Dichiarazione di Inizio Attività (DIA); il D.Lgs. 115/2008 ha poi ridotto ulteriormente l’adempienza per alcuni impianti per i quali è sufficiente una comunicazione al Comune competente per territorio, con la quale si dà evidenza dell’inizio dei lavori. Tabella 11 - Procedure autorizzative per impianti alimentati da fonti rinnovabili di energia Fonte Soglia Procedura Solare Aderenti o integrati nei tetti con superficie Comunicazione fotovoltaico non superiore a quella del tetto stesso preventiva al Comune Potenza < 20 kW e non compresi nella DIA fattispecie descritta in precedenza Altri impianti Autorizzazione unica 53 Decreto legislativo n. 387 del 29 dicembre 2003, “Attuazione della direttiva 2001/77/CE rela- tiva alla promozione dell’energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell’elettricità”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 25 del 31 gennaio 2004 - Supple- mento Ordinario n. 17. 167
  • 179. Eolico Altezza non superiore a 1,5 m e diametro Comunicazione non superiore a 1 m preventiva al Comune Potenza < 60 kW e non compresi nella DIA fattispecie descritta in precedenza Altri impianti Autorizzazione unica Idraulica Potenza < 100 KW DIA Altri impianti Autorizzazione unica Biomasse Potenza < 200 KW DIA Sempre nell’ottica di favorire la produzione elettrica da fonti rinnovabili su piccola scala, è stata introdotta per i titolari degli impianti una ulteriore sempli- ficazione che ha però anche riflessi di natura fiscale. Mentre i diritti di officina elettrica, come definiti dall’art. 53 del D.Lgs. 504/199554 (che consistono nell’obbligo di denuncia di officina e licenza d’esercizio all’Agenzia delle Dogane competente per territorio e nell’assoggettamento al pagamento dell’ac- cisa a esclusione dell’energia autoconsumata), rimangono in vigore anche per gli impianti a fonti rinnovabili di media-grande taglia, ne sono esclusi quelli di potenza nominale non superiore a 20 kW. Iter autorizzativo: comunicazione preventiva al Comune Campo di applicazione  impianti solari termici o fotovoltaici aderenti (con la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda e i cui componenti non modificano la sagoma degli edifici stessi) o integrati nei tetti degli edifici, purché la superficie dell’impianto non sia superiore a quella del tetto stesso  generatori eolici con altezza complessiva non superiore a 1,5 m e diametro non superiore a 1 m Descrizione  gli interventi citati sono considerati interventi di manutenzione ordinaria e non sono pertanto soggetti alla disciplina della denuncia di inizio attività (DIA) la quale viene sostituita da una semplice comunicazione preventiva al Comune Punti di forza  riduzione di barriere amministrative Riferimento normativo Decreto legislativo n. 115 del 30 maggio 2008, art. 11, comma 3 54 Decreto legislativo n. 504 del 26 ottobre 1995, “Testo unico delle disposizioni legislative con- cernenti le imposte sulla produzione e sui consumi e relative sanzioni penali e amministrative”, pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 48 del 29 novembre 1995 - Supplemento Ordinario. 168
  • 180. Iter autorizzativo: denuncia di inizio attività Campo di applicazione  impianti solari fotovoltaici di potenza nominale inferiore a 20 kW (escluse le categorie soggette a comunicazione preventiva al Comune)  generatori eolici di potenza nominale inferiore a 60 kW (escluse le categorie soggette a comunicazione preventiva al Comune)  turbine idrauliche di potenza nominale inferiore a 100 kW  impianti alimentati con biomassa o con combustibili da biomassa di potenza nominale inferiore a 200 kW  impianti alimentati con biogas di potenza nominale inferiore a 250 kW Descrizione  la costruzione e l’esercizio degli impianti sopra riportati sono assoggettati a DIA da presentare al Comune Punti di forza  riduzione di barriere amministrative Riferimento normativo Legge n. 244 (Finanziaria 2008) del 24 dicembre 2007, art. 2 Iter autorizzativo: procedimento unico Campo di applicazione  impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili, interventi di modifica, potenziamento, rifacimento totale o parziale e riattivazione, nonché le opere connesse e le infrastrutture indispensabili alla costruzione e all’esercizio degli impianti stessi Descrizione  la costruzione e l’esercizio degli impianti di produzione di energia elettrica alimentati da fonti rinnovabili, nonché altri eventuali interventi a carico degli stessi, sono assoggettati a un procedimento semplificato denominato “Autorizzazione Unica”, regolamentato a livello regionale o provinciale Punti di forza  riduzione di barriere amministrative Riferimento normativo Decreto legislativo n. 387 del 29 dicembre 2003, art. 12 Esenzione dai diritti di officina elettrica Campo di applicazione  impianti di produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile di potenza nominale non superiore a 20 kW  gruppi elettrogeni azionati da biogas, indipendentemente dalla potenza Descrizione  gli impianti a fonte rinnovabile di potenza non superiore a 20 kW non sono considerati officine elettriche. Non è necessaria la relativa denuncia di apertura all’Ufficio Tecnico di Finanza (UTF) competente per territorio e l’energia prodotta non è assoggettata a imposizione fiscale ovvero al pagamento dell’accisa Punti di forza  riduzione di barriere amministrative e fiscali Riferimento normativo Decreto legislativo n. 26 del 2 febbraio 2007 169
  • 181. Agevolazioni fiscali Per quanto concerne gli aspetti fiscali, numerose disposizioni regolano il settore delle fonti rinnovabili, o alcune tipologie di impianti o taglie d’impianto, sia per quanto riguarda l’acquisto e l’installazione dei sistemi di produzione elettri- ca o termica (detrazioni fiscali ai fini delle imposte sul reddito, esenzioni dall’ICI, IVA agevolata), sia per l’esercizio degli stessi (crediti d’imposta, esen- zione dal pagamento delle accise), sia, ancora, con riferimento all’esenzione della tassazione dei redditi derivanti dai contribuiti in conto energia da fonte fotovoltaica, in determinate ipotesi di produzione e consumo. Di seguito ven- gono evidenziati i singoli disposti e i campi di applicazione. Detrazioni fiscali al 55% Campo di applicazione  installazione in edifici esistenti di sistemi di produzione energetica da fonti rinnovabili, e precisamente:  impianti solari termici;  pompe di calore geotermiche;  sostituzione di impianti di climatizzazione invernale scarsamente efficienti con altri dotati di caldaie a condensazione oppure con caldaie a biomasse Descrizione  possono beneficiare della detrazione di imposta, per un’aliquota del 55% da ripartire in cinque anni in quote annuali di pari importo, le spese documentate e sostenute entro il 31 dicembre 2010  ai fini dell’ottenimento della detrazione è necessario presentare, a esclusione delle installazioni di collettori solari termici, l’attestato di certificazione energetica o, in regime transitorio, l’attestato di qualificazione energetica Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Decreto ministeriale del 19 febbraio 2007 e s.m.i. (D.M. del 26 ottobre 2007; D.M. del 7 aprile 2008; D.L. 29 novembre 2008, art. 29) Esenzione dall’ICI Campo di applicazione  installazione di impianti alimentati con fonti rinnovabili d’energia per uso domestico Descrizione  i Comuni possono fissare un’aliquota agevolata (anche inferiore al 4%) dell’imposta comunale sugli immobili (ICI) a favore dei soggetti che installano impianti a fonte rinnovabile per la produzione di energia elettrica o termica per uso domestico. Tale agevolazione che è stata successivamente riproposta anche dalla Finanziaria 2009, ha una durata limitata: massimo tre anni per gli impianti termici solari e cinque anni per tutte le altre tipologie di fonti rinnovabili 170
  • 182. Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Legge 244 (Finanziaria 2008) del 24 dicembre 2007, art. 1, comma 5 IVA agevolata al 10% Campo di applicazione  acquisto di impianti alimentati con fonti rinnovabili d’energia Descrizione  gli impianti alimentati con fonti rinnovabili d’energia possono godere dell’IVA agevolata al 10% Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo D.P.R. n. 633 del 26 ottobre 1972 Crediti d’imposta Campo di applicazione  produzione e distribuzione mediante rete di teleriscaldamento, di energia termica da biomasse o fonte geotermica Descrizione  l’energia termica prodotta da impianti alimentati da biomassa o fonte geotermica può usufruire di un credito d’imposta la cui quantificazione viene ricalcolata annualmente. Sebbene l’agevolazione è concessa al produttore dell’energia termica, essa viene trasferita sul prezzo di cessione all’utente finale, con un beneficio economico per quest’ultimo Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Legge n. 448 del 23 dicembre 1998 (Finanziaria 1999) e s.m.i. (Decreto legge n. 356 del 1° ottobre 2001), riconfermata dalla legge n. 203 del 22 dicembre 2008 (Finanziaria 2009) Trattamento fiscale per il conto energia da fonte fotovoltaica Campo di applicazione  somme corrisposte a titolo di tariffa incentivante derivanti dall’esercizio del conto energia per impianti fotovoltaici Descrizione  la tariffa incentivante, configurandosi alla stregua di un contributo a fondo perduto percepito dal soggetto responsabile in assenza di alcuna controprestazione resa al soggetto erogatore, non è mai soggetta a IVA, anche nel caso in cui il soggetto realizzi l’impianto fotovoltaico nell’esercizio di attività di impresa, arte o professione 171
  • 183. Descrizione  la tariffa incentivante, ai fini dell’imposizione diretta, è soggetta a tassazione, in quanto concorre alla formazione di reddito, solo quando l’impianto viene utilizzato nell’ambito di un’attività d’impresa. Si suppone che vi sia attività d’impresa solo in alcuni casi specifici. Lo schema è il seguente:  la tariffa incentivante non concorre a formare reddito d’impresa per l’ammontare relativo all’intera produzione da fotovoltaico, indipendentemente dalla destinazione dell’energia prodotta in accesso all’autoconsumo (anche se essa viene venduta), quando l’energia fotovoltaica incentivata è attribuibile a un impianto di potenza nominale inferiore a 20 kW, il cui titolare è una persona fisica o un Ente non commerciale, e l’impianto è posto al servizio dell’abitazione o della sede dell’Ente ed è quindi destinato a far fronte agli usi propri  la tariffa incentivante, non concorre a formare reddito d’impresa per la sola quota relativa alla produzione autoconsumata, quando:  pur essendo il titolare una persona fisica o un Ente non commerciale l’impianto, di potenza nominale non superiore a 20 kW, non è posto al servizio dell’abitazione o della sede dell’Ente, e la quota eccedente all’autoconsumo è venduta  quando il titolare è una persona fisica o un Ente non commerciale ma l’impianto ha una potenza nominale superiore a 20 kW, in quanto la produzione eccedentaria rispetto al consumo è considerata venduta (non c’è possibilità di scambio sul posto)  quando il titolare è una persona o un’associazione che esercita attività professionale e la quota eccedente all’autoconsumo è venduta, indipendentemente dalla taglia d’impianto  la tariffa incentivante concorre a formare reddito d’impresa per l’intero ammontare. Analogamente hanno valenza fiscale anche i componenti negativi (l’ammortamento del costo d’impianto e i relativi costi di manutenzione) Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Circolare dell’Agenzia delle Entrate n. 46/E del 19 luglio 2007 Incentivi monetari Tra gli strumenti di sostegno di natura economica, ovvero quelli che sono in grado di orientare e influenzare i comportamenti degli operatori agendo sulle leve di natura economica (riduzione dei costi di investimento o di esercizio, realizzazione di ricavi), gli incentivi monetari, i contributi e le altre forme di agevolazione economica sono in genere molto apprezzati in quanto si traduco- no in benefici immediatamente quantificabili per gli investitori. 172
  • 184. Con riferimento al settore della produzione energetica da fonti rinnovabili, sono strumenti monetari molto utilizzati sia gli incentivi all’acquisto degli im- pianti, elargiti nella forma di contributi in conto capitale calcolati generalmen- te in percentuale al costo di investimento, sia gli incentivi sull’energia prodotta, formula di più recente introduzione, conosciuti anche come contributi in con- to energia. Uno strumento incentivante ulteriore è rappresentato anche dal contributo in conto scambio, che sebbene non si configuri come un vero e proprio contributo, in quanto, di fatto, non viene elargita alcuna somma mo- netaria al titolare dell’impianto, può essere comunque compreso tra gli incenti- vi trattati in questa sede perché concorre a generare, per l’investitore, benefici di carattere economico, seppure nella forma di risparmio. Contributi in conto energia Campo di applicazione  energia elettrica prodotta da:  impianti fotovoltaici di potenza nominale superiore a 1 kW  impianti eolici di potenza nominale compresa fra 1 e 200 kW  impianti alimentati da altre fonti rinnovabili di potenza nominale compresa fra 1 e 1.000 kW Descrizione  l’energia elettrica prodotta da fonte solare fotovoltaica può usufruire di una tariffa incentivante variabile in funzione alla potenza dell’impianto e al livello di integrazione architettonica nell’edificio. La tariffa è riconosciuta per un periodo di 20 anni dall’entrata in esercizio dell’impianto ed è fissa. La tariffa è cumulabile con il conto scambio ma non con altre forme di incentivo (certificati verdi, crediti d’imposta ecc.) a eccezione dei contributi in conto capitale se non superano il 20% del costo d’impianto, e non è compatibile con la vendita dell’energia. Sono previste alcune maggiorazioni della tariffa. Più precisamente la tariffa può essere incrementata del 5% nel caso in cui l’impianto, di potenza inferiore a 20 kW, è utilizzato per autoproduzione; il soggetto responsabile dell’impianto è una scuola, una struttura sanitaria pubblica o un Ente pubblico con una popolazione inferiore a 5.000 abitanti; l’impianto viene realizzato in sostituzione di una copertura in eternit. Sono altresì previsti premi tariffari quando, dopo l’entrata in esercizio dell’impianto, vengono realizzati a carico dell’edificio ospitante interventi di riqualificazione che riducono il fabbisogno energetico di una quota pari almeno al 10%. Il premio, variabile in funzione ai risultati conseguiti, è pari a una percentuale corrispondente alla metà del risparmio energetico ottenuto, espresso sempre in termini percentuali, fino a un massimo del 30%. Lo schema tariffario, valido per il 2008 (le tariffe vengono ridotte del 2% annuo), è riportato nella tabella che segue: 173
  • 185. Descrizione Potenza (kW) Tipo impianto Non Parzialmente Integrato integrato integrato 1≤P≤3 0,40 0,44 0,49 3 ≤ P ≤ 20 0,38 0,42 0,46 P > 20 0,36 0,40 0,44  l’energia elettrica prodotta da impianti alimentati da biomasse solide, biogas o oli vegetali puri (purché tracciabili attraverso il sistema integrato di gestione e controllo previsto dal regolamento CE 1782/2003) può usufruire di una tariffa incentivante onnicomprensiva pari a 0,28 euro/kWh. La tariffa è cumulabile anche con contributi in conto capitale purché questi non eccedano la quota del 40% del costo di investimento  l’energia elettrica prodotta da impianti alimentati con fonti rinnovabili diversi dai precedenti, entro un limite di potenza pari a 200 kW per gli impianti eolici e 1.000 kW per gli altri, possono usufruire di una tariffa incentivante onnicomprensiva. Tale tariffa è cumulabile con contributi in conto capitale purché non superino il 40% del costo di investimento. Le tariffe sono riconosciute alle diverse fonti secondo lo schema riportato in tabella: Fonte Tariffa [e/kWh] Eolico (potenza inferiore a 200 kW) 0,30 Geotermico 0,20 Moto ondoso e maremotrice 0,34 Idroelettrico 0,22 Biomassa (esclusi impianti precedenti) 0,22 Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Impianti fotovoltaici: decreto ministeriale del 19 febbraio 2007 Impianti a biomasse e biogas: disegno di legge approvato dal Consiglio dei Ministri il 20 febbraio 2009 Altri impianti: decreto ministeriale del 18 dicembre 2008 174
  • 186. Conto scambio Campo di applicazione  impianti di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili di potenza non superiore a 20 kW Descrizione  gli impianti che producono energia elettrica da fonti rinnovabili e la cui potenza nominale non supera i 20 kW possono usufruire della possibilità di allacciare l’impianto alla rete di distribuzione e di regolare i rapporti economici, con il GSE, in conto scambio  da un punto di vista economico all’energia immessa in rete viene riconosciuto un valore che garantisca, al più, l’equivalenza tra quanto pagato dal soggetto responsabile dell’impianto, limitatamente all’energia elettrica prelevata, e il valore dell’energia elettrica immessa in rete. Nel caso in cui vengano maturati crediti a favore del titolare dell’impianto, qualora cioè il controvalore dell’energia immessa in rete risultasse superiore all’onere di energia sostenuto dall’utente, il saldo può essere utilizzato a compensazione di eventuali maggiori oneri negli anni successivi. Il contributo in conto scambio è regolato trimestralmente, in acconto sui mesi successivi, ed è corrisposto solo qualora l’importo stimato superi una soglia minima. Su base annuale viene invece calcolato e corrisposto il conguaglio maturato in corso d’anno. Il conto scambio esclude la vendita dell’eventuale energia prodotta in eccesso sul consumo  la Legge Finanziaria 2008 (art 2, comma 150, lettera a) ha demandato all’emanazione di uno specifico decreto l’ampliamento del limite dimensionale a 200 kW Punti di forza  riduzione di barriere economiche Riferimento normativo Delibera AEEG n. 74/08 6.3.3 Strumenti di sostegno agli investimenti: il project financing Il project financing, ovvero la finanza di progetto, è una tecnica di finanziamen- to mutuata dai Paesi anglosassoni che prevede la possibilità per un investitore di ottenere un capitale, da rimborsare interamente a scadenza o dilazionato a rate, ripagandolo con la cessione dei ricavi conseguiti dall’investimento sostenuto dal prestito stesso. La tecnica è stata introdotta recentemente soprattutto con riferi- 175
  • 187. mento agli investimenti nel settore fotovoltaico. Diversi istituti di credito già oggi offrono ai soggetti intenzionati a installare un impianto solare da fonte fotovoltaica la possibilità di ricevere un mutuo pari a una quota o all’importo totale del costo di acquisto dell’impianto che verrà rimborsato mediante la ces- sione del credito maturato verso il GSE dalla tariffa in conto energia. In questo modo l’investitore ha una maggiore facilità a far fronte alla spesa iniziale per l’acquisto dell’impianto, pur continuando a usufruire nel tempo di un vantag- gio economico imputabile ai risparmi conseguiti grazie al mancato acquisto dell’energia elettrica dalla rete, mentre l’istituto di credito percepisce per una durata di tempo variabile gli introiti derivanti dalla tariffa incentivante. In genere, per tutelarsi, gli istituti di credito chiedono però adeguate garanzie relativamente alla capacità dell’impianto di produrre una quantità minima di energia per un tempo continuativo: per tale motivo tendono a concedere questo genere di finanziamento solamente a impianti certificati e dietro sottoscrizione di una adeguata polizza assicurativa. La recente introduzione dell’incentivazione mediante tariffa fissa anche per impianti di produzione energetica da altre fonti sta ampliando le possibilità di fare ricorso a questo strumento anche per inizia- tive volte a sfruttare le biomasse, l’energia eolica e le altre fonti rinnovabili. 176
  • 188. Glossario A A Agenda 21 Programma delle Nazioni Unite dedicato allo sviluppo sostenibile. Consiste nella pianificazione delle azioni da promuovere, globalmente e localmente, dai governi e dalle Amministrazioni locali per ridurre gli impatti sull’ambiente do- vuti alle attività umane. È stata sottoscritta da 180 Paesi, tra cui l’Italia, nella Conferenza di Rio de Janeiro del 1992. È chiamata Agenda 21 perché definisce “le cose da fare” per il XXI secolo: obiettivi e strategie a favore della sostenibi- lità ambientale. Altezza solare Angolo misurato tra l’orizzonte e la posizione del sole sopra l’orizzonte (positiva verso l’alto). Generalmente si indica con l’angolo β [°]. Ambiente circostante Qualsiasi ambiente contiguo a quello riscaldato oggetto di certificazione ener- getica, compreso l’ambiente esterno. Angolo azimutale Angolo formato dalla proiezione della retta sole-terra con la direzione sud sul piano dell’orizzonte (positivo in senso orario). Generalmente si indica con l’an- golo α [°]. Architettura bioclimatica Approccio progettuale che basa il proprio modello sull’efficienza degli scambi tra abitazione e ambiente naturale circostante, nell’ottica di limitare l’uso di impianti meccanici tradizionali e di promuovere il risparmio energetico. 177
  • 189. A Attestato di Certificazione Energetica Documento attestante la prestazione energetica del sistema edificio-impianto e alcuni parametri energetici caratteristici. Indica la classe energetica di apparte- nenza dell’edificio oltre a possibili interventi migliorativi delle prestazioni ener- getiche del sistema. Deve essere necessariamente predisposto e asseverato da un professionista accreditato (soggetto certificatore), estraneo alla proprietà, alla progettazione o alla realizzazione dell’edificio. Attestato di Qualificazione Energetica Documento sostitutivo dell’Attestato di Certificazione energetica valido fino all’uscita delle Linee guida regionali o di specifici regolamenti locali in materia di risparmio energetico del costruito. B B Bilancio energetico Quantificazione di energia termica ed elettrica utilizzata in un sistema (edificio, impianto ecc.), in cui si analizzano i contributi energetici delle diverse fonti per soddisfare gli usi dell’utenza finale (riscaldamento, raffrescamento, illuminazione ecc.). Permette di determinare le quantità di emissioni inquinanti e climalteranti. Bioarchitettura Approccio progettuale che predilige un’impronta ecologica e sostenibile dell’am- biente in cui si vuole creare un edificio. I presupposti sono quelli di una costru- zione a basso impatto ambientale e realizzata con materiali di origine naturale, che favoriscano la salute dell’uomo e rispettino l’ambiente circostante. Biomassa Materiale di origine animale o vegetale, non fossile, che può essere utilizzato come combustibile o come materia prima per la produzione di combustibile. Tra i combustibili da biomassa sono compresi materiali solidi (tronchetti di legno, cippato, pellet), liquidi (olio vegetale, biodiesel, bioetanolo) e gassosi (biogas). Building automation Disciplina che si occupa della gestione automatizzata e integrata dell’impianti- stica, dei sistemi di comunicazione e controllo di edifici del settore produttivo, mediante il supporto di tecnologie informatiche ed elettroniche. 178
  • 190. C C Calore Forma di energia che viene conferita da un corpo a un altro corpo a tempera- tura differente mediante processi di conduzione, convezione e irraggiamento. Si misura in joule (J), in Wattsecondo (Ws) o in calorie (cal). Calore specifico Quantità di energia termica necessaria per aumentare di un grado Kelvin (K) la temperatura di un chilogrammo (kg) di una determinata sostanza. È una quan- tità specifica per ogni materiale e si misura in kJ/kg K. Campo elettromagnetico Regione dello spazio caratterizzata dall’interazione reciproca dei campi elettrici e magnetici. Certificazione energetica dell’edificio Insieme delle operazioni svolte dai soggetti accreditati (soggetto certificatore) per il rilascio dell’attestato di certificazione energetica. Clima Insieme di condizioni atmosferiche (vento, pressione atmosferica, temperatura, umidità ecc.) che caratterizzano una vasta area geografica specifica, condizio- nando la vita e le abitudini delle popolazioni, della fauna e della flora che la abitano. Climatizzazione invernale o estiva Insieme di funzioni volte ad assicurare il benessere degli occupanti mediante il controllo, all’interno degli ambienti, della temperatura e, ove siano presenti dispositivi idonei, dell’umidità, della portata di rinnovo e della purezza dell’aria. CO2 equivalente Emissione di gas serra, responsabile del riscaldamento della terra, equiparata all’anidride carbonica (CO 2) secondo prestabilite tabelle di conversione. L’effetto del metano (CH4) per il riscaldamento della terra è equiparabile a 21 volte quello dell’anidride carbonica, mentre quello del protossido di azoto (N2O) è equivalente a 310 volte quello dell’anidride carbonica. 179
  • 191. C Cogenerazione Produzione combinata di energia termica ed energia elettrica. Il calore generato durante la fase di produzione di energia elettrica, che solitamente viene perso, viene recuperato e riutilizzato per produrre energia termica. Conducibilità termica Quantità di calore che, in condizioni stazionarie, attraversa in 1 secondo un materiale di lunghezza di 1 metro le cui estremità siano mantenute a tempera- ture differenti. Indica la capacità di un materiale solido di trasferire calore e, nel caso di un edificio, più alta è la conducibilità termica, maggiori sono le perdite di calore. Si misura in W/m2 K. Conduttività termica Si veda: conducibilità termica. Contratto di servizio energia Atto contrattuale che disciplina l’erogazione dei beni e dei servizi necessari a mantenere le condizioni di comfort negli edifici, nel rispetto delle vigenti leggi in materia di uso razionale dell’energia, di sicurezza e di salvaguardia dell’am- biente, provvedendo al miglioramento del processo di trasformazione e di uti- lizzo dell’energia. D D Domotica È la building automation applicata agli ambienti domestici. Si veda: building automation. E E Ecoincentivi Sgravi fiscali, detrazioni e sconti erogati in diverse forme a favore di soggetti che investono in tecnologie a basso impatto ambientale. 180
  • 192. Edificio E Sistema costituito dalle strutture edilizie esterne che delimitano uno spazio di volume definito, dalle strutture interne che ripartiscono detto volume e da tut- ti gli impianti e i dispositivi tecnologici che si trovano stabilmente al suo inter- no. La superficie esterna che delimita un edificio può confinare con l’ambiente esterno, il terreno, altri edifici o ambienti non riscaldati. Il termine può riferir- si a un intero edificio o a parti di edificio, siano esse progettate o ristrutturate per essere utilizzate come unità immobiliari a sé stanti. Edificio adibito a uso pubblico Edificio nel quale si svolge, in tutto o in parte, l’attività istituzionale di Enti pubblici. Edificio di nuova costruzione Edificio per il quale la richiesta di permesso di costruire o la denuncia di inizio attività è stata presentata successivamente alla data di entrata in vigore della normativa sul risparmio energetico. Edificio di proprietà pubblica Edificio di proprietà dello Stato, delle Regioni o degli Enti locali, nonché di altri Enti pubblici, anche economici, destinato sia allo svolgimento delle attivi- tà dell’Ente, sia ad altre attività o usi, compreso quello di abitazione privata. Effetto serra Fenomeno di aumento della temperatura terrestre provocato da alcuni gas pre- senti in atmosfera che trattengono una parte delle radiazioni ultraviolette. La radiazione solare viene in parte assorbita dalla superficie terrestre che, riscaldan- dosi, restituisce a sua volta parte del calore sotto forma di radiazioni infrarosse. Efficienza Rapporto tra la potenza (o l’energia) in uscita e la potenza (o l’energia) in in- gresso. Si parla anche di efficienza di conversione intendendo, nelle trasforma- zioni termochimiche, il rapporto tra l’energia prodotta e quella contenuta nel combustibile primario, oppure, con riferimento allo sfruttamento di fonti fisi- che (sole, vento, acqua), il rapporto tra l’energia ottenuta e quella raccolta dal dispositivo di conversione energetica (cella fotovoltaica, collettore solare, pala eolica ecc.). Si misura in percentuale (%). 181
  • 193. E Emissione in atmosfera Quantità di inquinante rilasciata in atmosfera in un certo periodo di tempo. Si misura, per esempio, in tonnellate all’anno (T/a). Energia eolica Energia meccanica presente nelle masse d’aria in movimento e che può essere sfruttata per produrre energia meccanica o, quando questa viene utilizzata per azionare un generatore elettrico, per produrre energia elettrica. Energia geotermica Energia contenuta nelle fonti geologiche di calore. L’espressione è generalmente impiegata, nell’uso comune, per indicare la sola parte del calore terrestre che può, o potrebbe essere, estratta dal sottosuolo e sfruttata dall’uomo. Si stima, assumendo una temperatura superficiale media di 15°C, che l’energia geotermi- ca sia dell’ordine di 12,6 x 1024 MJ, mentre quella contenuta nella sola crosta sia dell’ordine di 5,4 x 1021 MJ. Energia idraulica Forma di energia contenuta nelle masse d’acqua in movimento (energia cineti- ca) e/o in caduta (energia potenziale). L’energia idraulica può essere sfruttata per la produzione di energia meccanica o elettrica. L’energia elettrica è ottenuta utilizzando un alternatore accoppiato a una turbina (energia idroelettrica). Energia primaria Energia prelevata dall’ambiente e direttamente trasformata in lavoro. Energia secondaria Energia che non viene erogata direttamente dall’ambiente, ma ricavata a partire da fonti primarie di energia e convertita, in seguito, in altre forme utilizzabili di energia. Energia solare Energia elettromagnetica irradiata dal sole. Spesso l’espressione viene utilizzata anche per indicare l’energia, termica o elettrica, ricavata adoperando tecnologie volte allo sfruttamento dell’energia solare. In ogni momento il sole trasmette sull’orbita terrestre 1.367 Watt per m2, quantità quasi diecimila volte superiore a tutta l’energia usata dall’umanità nel suo complesso. 182
  • 194. F F Fabbisogno annuo di energia primaria (FAEP) Quantità di energia primaria globalmente richiesta, nel corso di un anno, per mantenere negli ambienti riscaldati la temperatura di progetto, in regime di attivazione continua. Si misura in kWh/m2 anno o kWh/m3 anno. Fonte non rinnovabile di energia Fonte esauribile di energia tra cui figurano i combustibili fossili, quali il petro- lio, il gas naturale e il carbone. Fonte rinnovabile di energia Fonte inesauribile di energia tra cui figurano l’energia solare, eolica, geotermica, idroelettrica e quella derivante da biomasse e biocarburanti. Fotovoltaico Sistema tecnologico che cattura l’energia che giunge dal sole sulla Terra, trasfor- mandola direttamente in energia elettrica. G G Gas serra Gas responsabili dell’effetto serra che assorbono il calore delle radiazioni solari inibendo la loro dispersione verso lo spazio e, di conseguenza, aumentando la temperatura della terra. I principali gas a effetto serra sono: il vapore acqueo (H2O), l’anidride carbonica (CO2), il metano (CH4) e il protossido di azoto (N2O). Generatore di calore Complesso bruciatore-caldaia che permette di trasferire al fluido termovettore il calore prodotto dalla combustione. Geotermia Si veda: energia geotermica. 183
  • 195. G Gradi Giorno (GG) Parametro convenzionale rappresentativo delle condizioni climatiche di una località, utilizzato per stimare al meglio il fabbisogno energetico necessario per mantenere gli ambienti a una temperatura prefissata. Rappresenta la somma delle differenze tra la temperatura dell’ambiente riscaldato, convenzionalmente fissata a 20°C, e la temperatura media giornaliera esterna. Gradiente di temperatura Variazione della temperatura sulla distanza in cui questa variazione è calcolata. I I Impianto di climatizzazione Complesso tecnologico per la regolazione climatica estiva e invernale degli am- bienti, con o senza produzione di acqua calda per usi igienico-sanitari, o depu- tato alla sola produzione centralizzata di acqua calda per gli stessi usi. Impianto elettrico Complesso di componenti elettrici, meccanici e fisici atti alla produzione, alla distribuzione e alla erogazione dell’energia elettrica. Indice di prestazione energetica (EP) Esprime il consumo di energia primaria per unità di superficie utile o di volume riferito a un singolo uso energetico dell’edificio: climatizzazione invernale (EPi), climatizzazione estiva (EPe), produzione di acqua calda sanitaria (EPw). Rappresenta la quantità annua di energia effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessaria per soddisfare i vari bisogni connessi a un uso standard dell’edificio. Viene espresso da uno o più descrittori che tengono conto della coibentazione, delle caratteristiche tecniche e di installazione degli impianti, della progettazione e della posizione dell’edificio in relazione agli aspetti climatici, dell’esposizione al sole e dell’influenza delle strutture adiacenti, dell’esistenza di sistemi di trasformazione propria di energia e di tutti gli altri fattori che influen- zano il fabbisogno energetico. Si misura in kWh/m2 anno o kWh/m3 anno. Inerzia termica Caratteristica di un materiale di accumulare calore. Dipende dalla capacità ter- mica e dalla massa volumica e si misura in Wh/m3 K o in J/m3 K. 184
  • 196. Inquinamento acuto I Livello di concentrazione massimo raggiunto da un inquinante in un intervallo di tempo breve (1, 8 o 24 ore). Inquinamento cronico Livello di concentrazione medio di un inquinante nel corso di un periodo di tempo. Inquinante atmosferico Sostanza che, rilasciata in atmosfera, causa un’alterazione delle condizioni chi- mico-fisiche tale da arrecare un danno agli ecosistemi e in particolare all’uomo. Inquinante fotochimico (smog) Effetto causato da ossidi di azoto, da composti organici volatili e da ozono sot- to l’azione della radiazione solare. Si verifica soprattutto in estate, nelle ore centrali, con alta radiazione solare ed elevata temperatura. Inquinante primario Inquinante direttamente emesso da una fonte. Il monossido di carbonio (CO) è un esempio di inquinante primario essendo un sottoprodotto della combu- stione. Inquinante secondario Inquinante non direttamente emesso da una fonte, ma che si sviluppa in atmo- sfera a seguito di reazioni chimiche legate alla presenza di inquinanti e di parti- colari condizioni meteoclimatiche. Interventi di manutenzione ordinaria su edifici Interventi edilizi riguardanti le opere di riparazione, rinnovamento e sostituzio- ne delle finiture degli edifici e quelli necessari a integrare o mantenere in effi- cienza gli impianti tecnologici esistenti, compatibilmente alle norme e ai rego- lamenti comunali vigenti. Interventi di manutenzione straordinaria su edifici Opere e modifiche riguardanti il consolidamento, il rinnovamento, la sostitu- zione di parti anche strutturali degli edifici, la realizzazione e l’integrazione dei servizi igienico-sanitari e tecnologici, nonché le modificazioni dell’assetto distri- 185
  • 197. I butivo di singole unità immobiliari. Interventi che comportano la trasformazio- ne di una singola unità immobiliare in due o più unità immobiliari o l’aggrega- zione di più unità immobiliari. Interventi di ristrutturazione edilizia Interventi rivolti a trasformare gli organismi edilizi e che possono portare a un complesso in tutto o in parte diverso dal precedente. Comprendono il ripristino o la sostituzione di elementi costitutivi l’edificio; l’eliminazione, la modifica e l’inserimento di nuovi elementi e impianti; la demolizione e ricostruzione par- ziale o totale nel rispetto della volumetria esistente, fatte salve le sole innovazio- ni necessarie per l’adeguamento alla normativa antisismica. Inverter Dispositivo elettronico in grado di convertire corrente continua in corrente al- ternata eventualmente a tensione diversa. Involucro edilizio Insieme delle strutture edilizie esterne (pareti, coperture, solai, serramenti ecc.) che delimitano un edificio verso l’ambiente esterno. M M Massa superficiale Massa per unità di superficie di un corpo. Si misura in kg/m2. Massa volumica Massa per unità di volume di un corpo. Si misura in kg/m3. P P Parete fittizia Tratto di parete esterna in corrispondenza di un ponte termico. Pompa di calore Dispositivo o impianto che sottrae calore dall’ambiente esterno o da una sor- 186
  • 198. gente di calore a bassa temperatura e lo trasferisce all’ambiente a temperatura P controllata. Ponte termico Discontinuità di isolamento termico che si può verificare in corrispondenza degli innesti di elementi strutturali (solai e pareti verticali, pareti verticali tra loro o balconi ecc.) o per variazione di spessore. Ponte termico corretto Si ha quando la trasmittanza termica della parete fittizia non supera per oltre il 15% la trasmittanza termica della parete corrente. Potenza nominale Potenza apparente massima a cui una macchina elettrica può funzionare con continuità in condizioni specificate. Potere calorifico Quantità di calore (Q) che viene prodotta durante la combustione di una de- terminata massa di un combustibile. Si misura in kJ/kg o kWh/kg. Prestazione energetica di un edificio Si veda: indice di prestazione energetica. R R Raccolta differenziata Processo di separazione del rifiuto all’origine ovvero quando vengono conferite le diverse frazioni merceologiche (vetro, organico, carta ecc.). Rendimento di combustione Rapporto tra la potenza termica convenzionale e la potenza termica del focolare di un generatore di calore. Si misura in percentuale (%). Rendimento globale medio stagionale Rapporto tra il fabbisogno di energia termica utile di un impianto termico per la climatizzazione invernale e l’energia primaria delle fonti energetiche, ivi com- 187
  • 199. R presa l’energia elettrica dei dispositivi ausiliari, calcolato con riferimento al pe- riodo annuale di esercizio. Ai fini della conversione dell’energia elettrica in energia primaria si considera l’equivalenza: 9 mJ = 1kWhe. Rendimento termico utile Rapporto tra la potenza termica utile e la potenza termica del focolare di un generatore di calore. Ricambio d’aria Volume d’aria che affluisce in un’ora in un locale in proporzione al volume del locale stesso. Si misura in m3/h. Risparmio energetico Azione, a ogni livello, che si pone come obiettivo la riduzione dei consumi di energia necessaria alle attività umane. L’edilizia ha un ruolo non trascurabile nel consumo energetico e offre ampi margini di miglioramento della sua efficienza. Ristrutturazione di un impianto termico Insieme di opere che comportano la modifica sostanziale sia dei sistemi di pro- duzione che di distribuzione ed emissione del calore. Rientrano in questa cate- goria anche la trasformazione di un impianto termico centralizzato in impianti termici individuali, nonché la risistemazione impiantistica nelle singole unità immobiliari o parti di edificio in caso di installazione di un impianto termico individuale, previo distacco dall’impianto termico centralizzato. S S Schermature solari esterne Sistema che, applicato all’esterno di una superficie vetrata trasparente, permette una modulazione variabile e controllata dei parametri energetici e ottico-lumi- nosi in risposta alle sollecitazioni solari. Smog Termine inglese che deriva dall’accoppiamento di smoke (fumo) e fog (nebbia). Nell’accezione classica, lo smog è il fenomeno di inquinamento legato all’accu- mulo di biossido di zolfo (SO2) e delle particelle nelle ore prossime all’alba, quando il rimescolamento dell’aria è minimo (stagione autunnale e invernale). 188
  • 200. Soggetto certificatore S Soggetto accreditato al rilascio dell’attestato di certificazione energetica. Deve essere estraneo alla proprietà, alla progettazione o alla realizzazione dell’edificio. Solare termico Sistema tecnologico che cattura l’energia che giunge dal sole sulla Terra e la uti- lizza per la produzione di acqua calda, per uso sanitario e/o di riscaldamento. Soleggiamento Numero delle ore giornaliere nelle quali un punto o una superficie sono colpiti dalla radiazione solare. Sostenibilità Forma di sviluppo ambientale, economico e sociale compatibile con il rispetto dell’ambiente e delle equità sociali. Spazi soleggiati Ambienti non riscaldati prossimi ad ambienti riscaldati, quali serre e verande, in cui esiste una parete divisoria tra il volume riscaldato e lo spazio soleggiato. Stagione di raffrescamento Periodo di funzionamento dell’impianto per la climatizzazione estiva, i cui limi- ti sono definiti dal valore positivo del fabbisogno energetico dell’involucro per tale climatizzazione. Stagione di riscaldamento Periodo di funzionamento dell’impianto termico per la climatizzazione invernale. Superficie disperdente Superficie lorda che delimita il volume lordo riscaldato di un edificio verso l’esterno o verso ambienti non riscaldati. Si misura in m2. Superficie utile Superficie netta calpestabile di un edificio. Si misura in m2. 189
  • 201. T T Targa energetica Formato, rilasciato dal Comune di competenza, in cui viene riportato il valore dell’indice di prestazione energetica (EPi) per la climatizzazione invernale dell’edificio e la sua classe di consumo. Deve essere esposta in luogo visibile nel caso di edifici pubblici. Teleriscaldamento Sistema di riscaldamento centralizzato di più unità immobiliari che può essere ottenuto realizzando una centrale termica di medio grandi dimensioni o sfrut- tando il calore residuo di una centrale termoelettrica. TEP Unità di misura delle fonti di energia (TEP = tonnellate equivalenti di petro- lio). Si osservi che 1 TEP equivale all’energia ottenuta dalla combustione di una tonnellata di petrolio ovvero 10.000.000 kcal. Termografia Fotografia effettuata con uno speciale tipo di obiettivo capace di evidenziare con diverse specie di colori le differenti temperature dell’area inquadrata. Trasmissione solare totale Quota di energia solare che raggiunge, attraverso un elemento, di solito traspa- rente, un locale interno all’edificio. Trasmittanza termica (K, U) Flusso di calore che passa attraverso 1 m2 di superficie di una parete per ogni grado di differenza fra due superfici ovvero tra la temperatura interna di un locale e la temperatura esterna o del locale contiguo. Si misura in W/m2 K. Trigenerazione Produzione combinata di energia elettrica, termica e frigorifera. Generalmente si attua, a valle degli impianti di cogenerazione, recuperando parte del calore per produrre freddo. 190
  • 202. Turismo ecosostenibile T Buona pratica che rientra nella sostenibilità ambientale e che ha come priorità un’attenzione particolare al rapporto tra i turisti e l’ambiente che li ospita, all’insegna dell’armonia e del rispetto tra uomo e natura. Tutela ambientale Azioni, a livello governativo, produttivo e sociale, atte a garantire il rispetto dell’ambiente e la preservazione delle risorse naturali. U U Umidità assoluta Quantità di vapore acqueo presente realmente nell’aria. Si misura in g/m3. Umidità massima Quantità di vapore acqueo che 1 kg d’aria può assorbire a una determinata temperatura (umidità di saturazione). Si misura in g/m3. Umidità relativa Quantità di vapore acqueo contenuta nell’aria in rapporto alla quantità massi- ma raggiungibile. Si misura in percentuale (%). V V Volume lordo riscaldato Volume lordo, oggetto di certificazione, della parte di edificio riscaldato delimi- tato dalla superficie disperdente S che lo circoscrive. Si misura in m3. Volume utile Volume netto riscaldato dell’ambiente, oggetto di certificazione energetica, per la determinazione dei ricambi d’aria. Si misura in m3. 191
  • 203. Finito si stampare nel mese di luglio 2009