Un approccio sostenibile al progetto dell'involucro edilizio ad elevate prestazioni - Elisa Sirombo - Dipartimento di Energia – Politecnico di Torino

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO
DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE
PRESTAZIONI
Bari, 30 settembre 2014
Elisa Sirombo
Architetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C
Politecnico di Torino, Dipartimento di Energia
elisa.sirombo@polito.it

QUALE APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE?
??
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD 30/09/2014 ELEVATE PRESTAZIONI
2
COME SI CARATTERIZZA L’INVOLUCRO EDILIZIO NELLA COSTRUZIONE SOSTENIBILE?
QUALI I CARATTERI?
SOMMARIO

LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
ASHRAE Green Guide (2006)
3
La progettazione e costruzione di un edificio sostenibile è un processo
che
 Rende minimo il consumo di risorse naturali lungo l’intero ciclo di vita
 Rende minime le emissioni che impattano negativamente sugli
ambienti confinati in cui viviamo e sull’atmosfera del pianeta
 Rende minimo lo scarico di rifiuti solidi e effluenti liquidi
 Rende minimo l’impatto negativo sugli ecosistemi locali
 Rende massima la qualità degli ambienti confinati

4
LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
Berardi, Clarifyng the new interpretation of the concept of
sustainable building, Sustainable Cities and society 8 (2013)
La costruzione sostenibile implica:
•un aumento della domanda di edifici sicuri, flessibili e dall’elevato valore
economico e di mercato;
•la riduzione degli impatti ambientali attraverso l’inclusione del contesto
sociale, ambientale ed economico nel progetto;
•il rispetto del benessere per l’uomo, la soddisfazione degli occupanti;
•la promozione dei valori di equità sociale, di incremento della qualità estetica
e della conservazione dei valori culturali.

5
LA SOSTENBILITA’ E UN APPROCCIO LIFE CYCLE THINKING
La definizione delle strategie di
sostenibilità energetico-ambientale
per il progetto di nuovi edifici e per
il recupero degli esistenti richiede
l'allargamento del confine di analisi
a tutte le fasi del ciclo vita di un
edificio.
Approccio “from cradle to grave”,
dalla culla alla tomba.

STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
6
I protocolli di certificazione della sostenibilità
ambientale offrono strumenti per la misura
oggettiva del livello di sostenibilità degli edifici
attraverso un approccio olistico

7
I CONTENUTI DELLA SOSTENIBILITA’
SITO ACQUA ENERGIA
MATERIALI IEQ PROCESSO / LIFE
CYCLE ANALISY

CATEGORIE
A. Qualità del sito
B. Consumo di risorse
C. Carichi Ambientali
D. Qualità ambientale indoor
E. Qualità del servizio
8 In pratica  strumenti di certificazione della sostenibilità per misurare

9
AREE TEMATICHE
•Sostenibilità del sito
•Gestione dell’acqua
•Energia ed atmosfera
•Materiali e risorse
•Qualità ambientale interna
•Innovazione nella
progettazione
•Priorità regionali

L’INVOLUCRO EDILIZIO
10
L’involucro edilizio è quella superficie che separa lo spazio interno
condizionato dall’ambiente esterno non controllato. Rappresenta dunque
la superficie di contorno e separazione attraverso cui l’edifico può
scambiare massa ed energia.
(ref. Building Energy Codes Resource Center)
Evoluzione del concetto di involucro edilizio
Da barriera/scudo protettivo………………...................……a involucro adattativo (Responsive
Facade)

UNA MAPPA DEI REQUISITI DELL’ INVOLUCRO EDILIZIO
11
SICUREZZA
resistenza ai carichi statici (peso proprio)
resistenza meccanica ai carichi verticali
resistenza meccanica a carichi orizzontali
resistenza meccanica ai carichi sospesi
resistenza meccanica ai sovraccarichi
permanenti direttamente applicati
resistenza meccanica ai sovraccarichi
accidentali (urti)
resistenza al fuoco
reazione al fuoco
resistenza alle deformazioni
resistenza alle intrusioni
sicurezza alle esplosioni
sicurezza al contatto
BENESSERE
asetticità
permeabilità all'aria
tenuta all'acqua / tenuta all'aria
assenza dell’emissione di odori sgradevoli
assenza di emissione di sostanze nocive
isolamento termico
controllo della temperatura superficiale
controllo delle condensazioni superficiali
controllo dell'inerzia termica
controllo delle condensazioni interstiziali
controllo della radiazione luminosa / ultravioletta /
infrarossa
controllo della radiazione solare
isolamento acustico / assorbimento acustico
assorbimento / riflessione luminosa
ASPETTO
assenza di difetti superficiali
planarità
omogeneità di colore e brillantezza
FRUIBILITA'
attrezzabilità
attitudine all’integrazione impiantistica
GESTIONE
mantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di
agenti chimici
attacchi biologici
gelo/disgelo, irraggiamento, calore, acqua piovana
nebbia, atmosfera industriale, venti di sabbia e
polveri
manutenibilità
affidabilità
pulibilità
contenimento dei consumi energetici
resistenza alle intrusioni
SALVAGUARDIA
DELL’AMBIENTE
costruibilità
riparabilità
sostituibilità
recuperabilità
riciclabilità
controllo del contenuto energetico
intrinseco
sostenibilità dei materiali da
costruzione

IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO
ENERGIA INGLOBATA
SOSTENIBILITA’ MATERIALI
B.4.1 Riutilizzo delle strutture esistenti
B.4.6 Materiali riciclati/recuperati
B.4.7 Materiali da fonti rinnovabili
B.4.8 Materiali locali
B.4.9 Materiali locali per finiture
B.4.10 Materiali riciclabili e smontabili
B.4.11 Materiali biosostenibili
QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA
12
ENERGIA OPERATIVA
B.1.2 Energia primaria per il riscaldamento
B.6.1 Energia netta per il riscaldamento
B.6.2 Energia netta per il raffrescamento
B.6.3 Trasmittanza termica dell’involucro
edilizio
B.6.4 Controllo della radiazione solare
B.6.5 Inerzia termica dell’edificio
D.4.1 Illuminazione naturale
D.5.6. Qualità acustica dell’edificio
LIFE CYCLE COST, MANUTENZIONE, ETC
E.6.1 Mantenimento delle prestazioni dell’involucro edilizio

IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO
L’OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA, FRA «OPERATIVE ENERGY» E
«EMBODIED ENERGY»
13
Blengini, Di Carlo, Fiorenza, Zavaglia, Valutazione della sostenibilità ambientale di una casa a basso consumo
energetico con metodologia LCA, 2007

14
L’ottimizzazione del progetto di architettura
per la riduzione del consumo di energia
operativa o «operative energy»

RIDURRE IL CONSUMO DI «OPERATIVE ENERGY»
15
Se l’obiettivo di oggi è lo Zero Energy Building si pongono
dunque diverse problematiche di tipo progettuale circa la
valutazione integrata delle prestazioni di involucro secondo
un approccio “total energy”, che affronti l’ottimizzazione
delle soluzioni tecnologiche rispetto sia al contenimento
della domanda energetica totale dell’edificio sia agli
aspetti legati al comfort ambientale interno.

UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
16
Il rapporto WINDOW TO WALL RATIO secondo un approccio «Total Energy»

Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico
FRANCOFORTE
17
Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatiche
http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5

FRANCOFORTE
18

19
ATENE

20
ATENE

Progettazione dell’involucro per l’ottimizzazione del sistema edificio-impianto
“..Over the past twelve years, we have asked somewhere on the order of 3,000 electrical and lighting engineers this question:
“When was the last time you had a conversation with your architect to find out, before designing the lighting system, the actual
light reflectance values of the surfaces in the space?” We usually are met with shrugging shoulders, or the response is “never.”
Then we ask: “Okay, then, since you are not using actual reflectance values when you enter the coefficient of utilization table,
In all but a few cases we hear—almost like a mantra—the same response: “80, 50, 20.”
Interior Designer
what reflectance values do you typically use for ceilings, walls, and floors?”
Densità di potenza luminosa
installata (W/m2)
21
Sistema di rating LEED® - Evoluzioni,
metodologie e strumenti per il progetto
| 21
Lighting Designer
Ingegnere Meccanico
Materiali e colori di finitura interni
(pareti, controsoffitto, pavimento)
Indice di riflessione luminosa
Da cui dipende il coefficiente di
utilizzazione
Numero di lampade
installate
Minori costi di installazione e manutenzione lampade
Minor consumo energia elettrica nella vita utile dell’edificio
Potenziale riduzione potenza sistema HVAC  minori costi
energetici
Dimensionamento del sistema
HVAC
7group (Author), Bill Reed (Author), S. Rick Fedrizzi (Foreword)
The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability,
Processo non integrato
Processo integrato

22
L’ottimizzazione del progetto per la riduzione
del consumo di energia inglobata nella
costruzione o «embodied energy»

RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»
23
LCA (Life Cycle Assessment)
Metodo che quantifica tutte le sostanze in ingresso (materie prime, risorse
materiali ed energetiche) e in uscita (rifiuti solidi, emissioni in aria, acqua e
suolo) e tutti gli impatti ambientali generati (conosciuti) lungo tutte le fasi
del ciclo vita di un prodotto

24
Embodied Energy
– Initial Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata
durante le fasi di estrazione delle materie prime, produzione dei
materiali/component, trasporto in cantiere e costruzione
– Recurring Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata
durante la fase operativa per la manutenzione, sostituzione,
restauro di materiali/componenti

25
Analisi LCA from cradle to gate.
Queste analisi costituiscono la base per le certificazioni ambientali di
prodotto di tipo III secondo lo standard ISO 14020 (Environmental
Product Declaration o EPD) che forniscono informazioni credibili,
rilevanti e comparabili.
Database: www.environdec.com

26
Materiali isolanti e prestazioni ambientali

27
L’ottimizzazione del progetto per la riduzione
del consumo di risorse naturali non
rinnovabili e risorse energetiche (riduzione
dell’embodied energy)

RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
28
Selezionare i materiali da costruzione
attraverso il tradizionale approccio
qualitativo promosso finora dai principali
strumenti di valutazione della sostenibilità
ambientale.
Per approccio qualitativo si intende un
metodo di valutazione dell’ecocompatibilità
rispetto a categorie qualitative quali la
riciclabilità, il contenuto di riciclato, la
provenienza locale, la provenienza da fonte
rinnovabile, la provenienza «naturale».

29
CONTENUTO DI RICICLATO
Finalità
Aumentare l’uso di prodotti da
costruzione che contengono materiali a
contenuto di riciclato.
I prodotti con contenuto di riciclato
riducono l’uso di materiale vergine,
riducendo pertanto gli impatti derivanti
dall’estrazione e dalla lavorazione, e i
volumi di rifiuti solidi.
Requisito
Selezionare prodotti da costruzione con
contenuto di riciclato. Si distingue tra
riciclato post-consumo, costituito da
materiali che non possono essere più
utilizzati per il loro scopo originale, e
riciclato pre-consumo, costituito da scarti
del processo di fabbricazione (ISO 14020).
(% totale calcolata su base volume, massa, costo)

30
MATERIALI RIUTILIZZATI O DI RECUPERO
Finalità
Riutilizzare materiali e prodotti da
costruzione in modo da ridurre la
domanda di materiali vergini e da ridurre
i rifiuti, diminuendo in questo modo gli
impatti ambientali associati
all’estrazione ed ai processi di
lavorazione delle materie prime.
Requisito
Utilizzare materiali riutilizzati
preesistenti sul sito, materiali che non
sono in grado di espletare la loro
funzione originaria e devono essere
installati per usi diversi o in diversa
posizione (es. una porta riadattata e
riutilizzata come bancone) oppure
materiali che continuano a svolgere loro
funzione originale (es. telai di porte),
materiali di recupero provenienti da un
altro sito (mattoni di recupero, legname
strutturale, pietra, ecc.)

31
MATERIALI RICICLABILI
Finalità
Riutilizzare materiali e prodotti da
costruzione in modo da ridurre la
domanda di materiali vergini e da ridurre
i rifiuti, diminuendo in questo modo gli
impatti ambientali associati
all’estrazione ed ai processi di
lavorazione delle materie prime.
Requisito
Garantire la smontabilità delle strutture
edilizie per un recupero/riciclo selettivo
dei materiali costituenti a fine vita

32
MATERIALI LOCALI
Finalità
Incrementare l’utilizzo di prodotti e
materiali che siano estratti e lavorati a
distanza limitata, sostenendo in tal
modo l’uso di risorse locali e riducendo
gli impatti sull’ambiente derivanti dal
trasporto.
Requisito
Selezionare prodotti estratti, lavorati e
prodotti ad una distanza limitata rispetto
al sito di costruzione (150, 250, 300, 1050
km, ..)

33
MATERIALI DA FONTI RINNOVABILI
Finalità
Ridurre l’uso e lo sfruttamento delle
materie prime e dei materiali a lungo
ciclo di rinnovamento, sostituendoli con
materiali rapidamente rinnovabili
Requisito
Selezionare materiali con ridotti cicli di
crescita e raccolta

34
L’ottimizzazione del progetto per il controllo
delle condizioni di comfort ambientale
interno

MIGLIORARE LA QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA
35
MATERIALI BASSOEMISSIVI PER LE FINITURE INTERNE
Finalità
Ridurre all’interno dell’edificio i
contaminanti che risultano odorosi,
irritanti e/o nocivi per il comfort ed il
benessere dell’utenza.
Minimizzare l’esposizione a sostanze
nocive sulla salute degli occupanti
incentivando l’utilizzo di materiali da
costruzione a basse emissioni di
Composti Organici Volatili.
Requisito
Selezionare prodotti bassoemissivi.
Riferirsi ai limiti di legge in materia (Direttiva
2004/42/CE recepita dal Dlgs 161/2006) o
linee guida più restrittive.
Installare prodotti certificati per
pavimentazioni, primers, adesivi, etc

CONCLUSIONI
36
Data la complessità delle sfide ambientali future, diventa importante:
•Adottare un approccio esigenziale-prestazionale nella progettazione del
sistema edificio-impianto, involucro edilizio compreso
•Adottare un approccio comparativo nella progettazione prestazionale
dell’involucro edilizio, nella selezione della migliore tecnologie edilizie,
nella scelta dei materiali, etc.
•Valutare le prestazioni dei componenti di involucro edilizio correlandole
alla progettazione ambientale, funzionale, architettonica ed economica
alla scala dell’edificio, promuovendo così il concetto di costruzione
sostenibile
•Adottare un approccio integrato, ricordando che l’ottimizzazione
prestazionale del componente in sé non garantisce l’ottimizzazione del
sistema edificio-impianto nel suo complesso.

Verso l’integrative design, un processo olistico che promuove l’analisi delle correlazioni esistenti fra tutti i sistemi dell’edificio per un’effettiva riduzione dell’impatto ambientale del costruito, dei costi di costruzione e costi di gestione.
37
keywords: integrazione
7group, Bill Reed, S. Rick Fedrizzi (Foreword by), The Integrative Design Guide to Green Building:
Redefining the Practice of Sustainability, 2009
CONCLUSIONI

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO
DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI
Grazie per l’attenzione
Elisa Sirombo
Architetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C
Politecnico di Torino, Dipartimento di Energia
elisa.sirombo@polito.it

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