Paola Marrone Presentazione a #RESTART Roma. Date prossimi convegni: http://formazione.ilsole24ore.com/restart

1. TECNOLOGIE E STRATEGIE PROGETTUALI
Prof. Paola Marrone // Dipartimento di architettura // Università degli Studi Roma Tre

2. 1_Il patrimonio edilizio esistente e indici di consumo per
riscaldamento
L’Italia ha un patrimonio edilizio con prestazioni scadenti che ci collocano negli
ultimi posti delle graduatorie europee.
lti i ti d ll d t i
Gran parte degli edifici presenti sul territorio nazionale consumano in media
p g p
tra i 140 e i 170 kWh/m2 anno per il solo riscaldamento.
Se con le disposizioni vigenti, un edificio nuovo consuma mediamente attorno a
10 l/m2a, gli edifici da ristrutturare hanno consumi da 15 a 30 litri/m2a e oltre.
Auto ‘6 litri’ Casa ‘25 litri’
(
(6 litri di g
gasolio/100 km)
) (
(25 litri di g
gasolio/m2 anno)
)
(1 litri di gasolio/m2 anno = 10 kWh/m2 anno)
Fonte immagine: Peter Erlacher, Riqualificazione energetica degli edifici esistenti, Padovani Editrice

3. 2_Strategie europee: metodologie di valutazione e monitoraggio
In ambito europeo, da tempo c’è molta attenzione alla valutazione dei consumi
energetici d li edifici realizzati, attraverso procedure di POE e M&E, per capire il
ti i degli difi i li ti tt d M&E i
divario tra consumi previsti in fase di ‘progetto’ e ‘in uso’ e mettere in atto adeguati
interventi.
La i tt f
L piattaforma anglosassone
l
CARBON BUZZ
sviluppata da Aedas con Faculty
of Built Environment, Bartlett
,
School of Graduate Studies
versione italiana in corso di
sviluppo con Università Roma
Tre_Dipartimento di Architettura

4. 3_Strategie europee: metodologie di valutazione economica
La Direttiva sul rendimento energetico degli
edifici (2010/31/UE) impone requisiti minimi
di rendimento energetico da fissare sulla
g
base di una metodologia dei livelli ottimali in
funzione dei costi.
Il Buildings Performance Institute Europe
(BPIE) ha messo a punto una metodologia
che valuta il f bbi
h l t fabbisogno energetico d li
ti degli
edifici non più soltanto sulla base dei costi di
investimento, ma anche sui costi di
esercizio (gestione, manutenzione e
smaltimento).
Di conseguenza i costi p il risparmio
g per p
energetico saranno più coerenti e
sostenibili.

5. 4_Retrofit e interventi
Gli interventi di riqualificazione
energetica del patrimonio edilizio
esistente sono finalizzati a:
i t t fi li ti
- migliorare il comfort degli
ambienti interni;
- contenere i consumi di
energia;
- ridurre le emissioni di
inquinanti e il relativo impatto
sull’ambiente;
- utilizzare fonti energetiche
rinnovabili in sostituzione dei
combustibili fossili;
- ottimizzare la gestione d i
tti i l ti dei
servizi energetici.

6. 5_Retrofit energetico: verifiche per una ristrutturazione integrale
L’art.4 del DPR59/09 stabilisce le verifiche da effettuare sulla base:
- zona climatica,
-tipo d’intervento (art.3, DLgs 192/05) e
-categoria dell’edificio (DPR 412/93).
Per esempio, nel caso di una ristrutturazione integrale di un edificio residenziale
categoria E.1 (1), le verifiche riguardano:
A.EPi<EPi limite (commi 2 e 5)
B. EPe, invol ≤ Epe, invol limite (comma 3)
E.U divisorio ≤ 0.8 W/m2k (comma 16)
F. condensa (comma 3)
G.
G inerzia involucro opaco (comma 18)
H. controllo climatizzazione estiva (comma 18)
I.schermatura (comma 20)
K. controllo Tambiente (comma 21)
L.rinnovabile termico
M. rinnovabile elettrico
O. teleriscaldamento (comma 24)

7. 6_Pianificazione strategie e interventi: EPi climatizzazione invernale
Per quanto riguarda la prima verifica
EPi<EPi limite
EPi (kWh/m2 anno o kWh/m3 anno):
- indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale.
- è valutato sulla base del bilancio energetico per riscaldamento che dipende da 4
voci:
-due per le perdite di energia (dispersioni dell’involucro edilizio per trasmissione, perdite
di calore per ventilazione)
-due per apporti termici (solari e interni),
a cui va aggiunto il fabbisogno di acqua calda sanitaria.
EPi limite
- dipende da rapporto di forma S/V e da zona climatica.

8. 7_Strategie: riduzione del fabbisogno energetico climatizzazione invernale
Per ridurre i consumi energetici relativi alla climatizzazione invernale
possiamo intervenire:
A) sull’involucro riducendo il fabbisogno energetico
A.1 riducendo le dispersioni dei componenti opachi e trasparenti
A.2 sfruttando gli apporti termici gratuiti:
-muri trombe
-serre solari bio-climatiche
serre bio climatiche
-studio del rapporto tra le parti trasparenti e le parti opache dell’edificio
B) sull’efficienza dell’impianti
) p
B.1 garantendo un rendimento maggiore all’impianto termico, es:
- con caldaia a condensazione,
- con sistemi radianti a pavimento,isolando meglio le tubazioni di distribuzione ecc.
B.2 utilizzando fonti rinnovabili per il riscaldamento e l’Acqua Calda Sanitaria:
- con pannelli solari termici e/o fotovoltaici,
- accumuli di calore i
li l inerziali
i li
- pompe di calore geotermiche
- sistemi microeolici e microidroelettrici
B3.utilizzando sistemi per il recupero del calore disperso per ventilazione:
- recuperatori di calore, ecc.

9. 8_Strategie: ridurre le dispersioni
A) Intervenire sull’involucro riducendo il fabbisogno energetico
sull involucro
A.1 riducendo le dispersioni dei componenti opachi e trasparenti
Se,
Se sulla base del bilancio energetico si decide di intervenire sull’involucro per ridurre le
energetico, sull involucro,
perdite per trasmissione, è importante prima quantificare le perdite termiche in ogni parte
dell’involucro per scegliere il migliore tipo di intervento.
Fonte immagine: Peter Erlacher, Riqualificazione energetica degli edifici esistenti, Padovani Editrice

10. 9_Materiali e soluzioni per involucro verticale opaco
Materiali Materiali Materiali Nuovi
tradizionali evoluti innovativi componenti
con prestazioni con prestazioni variabili in con più prestazioni
p
più elevate relazione agli agenti esterni
g g g
integrate
Isolante riflettente multistrato Pannello termoisolante con
tecnologia NANEX sottovuoto
Sistema per pareti ventilate
Pannello termoisolante con aerogel
Pannello termico a cambiamento di fase Pannello acustico e termico

11. 10_Materiali e soluzioni per involucro verticale trasparente
Materiali Materiali Materiali Nuovi
tradizionali evoluti innovativi componenti
con prestazioni con prestazioni variabili in con più prestazioni
p
più elevate relazione agli agenti esterni
g g g
integrate
Finestre per case
p Finestra in grado di cambiare opacità e
g p Facciata climatica prefabbricata
p
passive produrre energia solare
Membrane trasparenti che Finestre con aerazione e
cambiano colore e trasparenza recupero di calore

12. 11_Materiali e soluzioni per involucro orizzontale
Materiali Materiali Materiali Nuovi
tradizionali evoluti innovativi componenti
con prestazioni con prestazioni variabili in con più prestazioni
p
più elevate relazione agli agenti esterni
g g g
integrate
Isolanti a spessore Tegola cambia colore Isolante preassemblato
ridotto ventilato
Manto impermeabile Tetto verde e fotovoltaico
riflettente
Copertura multifunzione

13. 12_Pianificazione strategie e interventi: EPe, invol climatizzazione estiva
Per quanto riguarda la seconda verifica:
EPe, invol ≤ Epe, invol limite
EPe, invol (kWh/m2 anno o kWh/m3 anno):
- indice di prestazione energetica per il raffrescamento estivo dell’involucro
ff
- calcolato secondo norma UNI/TS 113000-1
-varia in funzione delle zone climatiche
-deve essere riportato negli attestati di qualificazione e certificazione energetica
d i t t li tt t ti lifi i tifi i ti
Per affrontare questo problema si tratta di prevedere interventi riguardanti gli impianti e
l’involucro d li edifici che permettono:
l’i l degli difi i h tt
-sia di evitare che il calore entri negli edifici (CONTROLLO TERMICO)
-sia di rimuovere il calore accumulato (DISSIPAZIONE).

14. 13_Strategie: riduzione del fabbisogno energetico climatizzazione estivo
CONTROLLO TERMICO_Pareti opache
Le strategie di controllo termico si attuano attraverso sistemi e tecniche che
riducono le condizioni di surriscaldamento generate da:
- radiazione solare
di i l
- apporti di calori interni (persone e apparecchiature)
- scambio convettivo tra aria calda e superfici (per infiltrazioni e/o
ventilazione)
Il controllo solare attraverso le chiusure opache può essere attuato :
-agendo su parametri geometrici
agendo
-riducendo la superficie degli elementi di involucro esposta direttamente alla
radiazione solare
-agendo su parametri termofisici
agendo
-finitura esterna
-isolamento termico
-inerzia termica dell’elemento di involucro
dell elemento involucro.
Le strategie che si possono attuare sono sostanzialmente due:
a.CONTROLLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE

15. 14_Controllo termico: interventi per l’involucro verticale e orizzontale
CONTROLLO TERMICO_Pareti opache
1. CONTROLLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE
Per ridurre questa temperatura si può intervenire:
a.agendo sulla finitura della superficie esterna (materiale, colore, rugosità),
- materiali con basso valore del coeff. di assorbimento α e alto valore di emissività ε
(in genere superfici scure e rugose assorbono e dissipano di più di quelle chiare e
lisce)
b.utilizzando sistemi schermanti o strutture di protezione.
Laterizio rosso α=0,63 e ε=0,93 Alluminio anodizzato α=0,14 e ε=0,84

16. 15_Controllo termico: interventi per l’involucro verticale e orizzontale
CONTROLLO TERMICO_Pareti opache
2. CONTROLLO DELL’INERZIA TERMICA
D estate
D’estate le condizioni climatiche esterne possono subire variazioni sensibili pertanto il
sensibili, pertanto,
comportamento termico di un elemento opaco deve essere valutato in condizioni
dinamiche attraverso:
-sfasamento- ritardo temporale (valori suggeriti: almeno 9-10 ore e non oltre)
sfasamento 9 10
-attenuazione- intensità ridotta (valori suggeriti: ≤ 35%)
Con il DPR 59/09, sfasamento e attenuazione sono ‘inglobati’ nella trasmittanza termica
, g
periodica YIE, definita con specifici programmi di calcolo. Secondo il DPR, nelle zone con
irradianza sul piano orizzontale ≥ 290W/m2:
-massa superficiale ≥ 230kg/m2
p g
-YIE ≤ 0,12 W/m2k (strutture verticali opache) e ≤ 0,20 W/m2k (strutture orizzontali o
inclinate opache).

17. 16_Controllo termico: interventi per l’involucro verticale e orizzontale
CONTROLLO TERMICO_Pareti opache
2. controllo dell’inerzia termica
- massa sup. Ms ≥ 230 kg/m2
- trasmittanza termica
periodica YIE ≤ 0 12 W/m2k
0,12
(strutture verticali opache) e ≤
0,20 W/m2k (strutture
orizzontali o inclinate opache)
- sfasamento 9-10 ore
- attenuazione < 35%
La massa superficiale Ms non sempre è un buon indicatore del comportamento estivo di un involucro: il
rispetto del valore limite 230 kg/m2 non garantisce valori efficaci di sfasamento e attenuazione.
L’introduzione di un materiale isolante migliora sfasamento e attenuazione; lo sfasamento più alto si
ottiene con isolante in posizione intermedia tra due elementi massivi (es. laterizi).
Gli isolanti migliori per il controllo estivo sono quelli con maggiore densità e calore specifico (es. fibre di
legno, lane minerali ad alta densità) Fonte tabella: sito www. nextville.it

18. 17_Pianificazione strategie e interventi: EPe, invol climatizzazione estiva
CONTROLLO TERMICO_Chiusure trasparenti
TERMICO Chiusure
Il controllo solare attraverso le chiusure trasparenti può essere attuato
tenendo conto dei seguenti parametri:
- collocazione ottimale (trascurabile negli interventi sul patrimonio
esistente)
- p p
proprietà termofisiche
- schermature solari
Proprietà termofisiche
p
utilizzando vetri a controllo solare, caratterizzati da un indice di selettività
(rapporto tra trasmissione luminosa e fattore solare IS=TL/FS) alto (valori tipici
sono intorno a 1,6-1,7).
)
- fattore solare FS
frazione di energia solare che entra in un ambiente rispetto a quella totale incidente
FS tra 0 e 1, un vetro chiaro semplice di spessore 4 mm ha FS pari a 0,85.
- fattore di trasmissione luminosa TL
parametro analogo a FS ma riferito alla banda del visibile.
I valori di FS sono correlati a TL: ridurre FS vuol dire ridurre la luce naturale entrante
Schermatura solari

19. 18_Materiali e soluzioni per involucro verticale e orizzontale
Materiali Materiali Materiali Nuovi
tradizionali evoluti innovativi componenti
con prestazioni con prestazioni variabili in con più prestazioni
p
più elevate relazione agli agenti esterni
g g g
integrate
Serramenti Finestra in grado di cambiare opacità e
g p Pale frangisole fotovoltaiche
g
basso emissivi trasparenza velocemente
Lucernari ad apertura verticale Facciata dinamica Solar cooling

20. Conclusione
Per ridurre i consumi energetici relativi alla climatizzazione invernale
Interventi sulle chiusure INVOLUCRO Interventi sul tetto
verticali opache
Isolare il tetto esistente aiuta a diminuire le perdite di
Per l’isolamento termico delle
calore durante la stagione invernale, ma protegge
pareti perimetrali:
anche dal surriscaldamento estivo.
- cappotto termico (p le
pp (per
- isolamento tra le travi del tetto (tra i puntoni)
facciate intonacate)
- isolamento sopra travi (puntoni)
- facciata ventilata
-isolamento dell’ultimo solaio superiore
-isolamento interno
-tetti piani
-correzione del ponte termico
Interventi sul solaio verso la
Interventi sulle finestre
scantinato/contro terra PROGETTAZIONE
-infissi con bassi valore di Uw
-isolamento sul lato inferiore PASSIVA
(Uf telaio e Ug vetro), vetri
del solaio Interventi per sfruttare gli
camera isolanti con argon
-isolamento al di sopra della apporti termici gratuiti
-vetri basso emissivi
platea di fondazione, al di -muri trombe
-finestre con giunto
sotto del massetto -serre solari bio-climatiche
perimetrale termicamente
migliorato -studio del rapporto tra le p
pp parti
IMPIANTI
- cassonetti isolati trasparenti e le parti opache
dell’edificio
FONTI
RINNOVABILI Interventi per utilizzare fonti
Interventi per migliorare rinnovabili per il
l’efficienza dell’impianto riscaldamento e ACS
termico -con pannelli solari termici e/o
-con caldaia a condensazione, fotovoltaici,
-con sistemi radianti a -accumuli di calore inerziali
accumuli
pavimento, isolando meglio le Interventi per il recupero -pompe di calore geotermiche
tubazioni di distribuzione ecc del calore -sistemi microeolici e
- recuperatori di microidroelettrici
calore, ecc.

21. Conclusione
Per ridurre i consumi energetici relativi alla climatizzazione estiva
Interventi sulle chiusure INVOLUCRO Interventi sulle finestre
verticali e orizzontali opache -vetri a controllo solare
Per migliorare l’inerzia termica: -vetri con proprietà ottiche variabili (cromogenici)
-massa superficiale -vetri sensibili alla temperatura (termocronici)
-sfasamento -vetri sensibili alla radiazione incidente (fotocromicii)
( )
-attenuazione -…
Interventi per migliorare IMPIANTI
p
l’efficienza dell’impianto
-con pompe di calore
-trigenerazione
-…
PROGETTAZIONE
PASSIVA
Interventi per controllare
soleggiamento
-schermature esterne
-raffrescamento dissipativo
-…
FONTI
RINNOVABILI Interventi per utilizzare fonti
rinnovabili per il raffrescamento
-solar cooling
l li
-…

22. Conclusione
Grazie per l’attenzione