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Brossa, Enrico and Cipolla, Maria Samanda

L'uso del legno per un'edilizia sostenibile : analisi LCCA per una progettazione consapevole.

Rel. Jean Marc Christian Tulliani, Diego Giuseppe Ferrando. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2014

Abstract:

L’energia è indispensabile alla vita sulla terra e costituisce un elemento importante per lo sviluppo sociale ed economico dell’umanità.

Le materie prime e l’energia sono fattori fondamentali, però la loro produzione e il loro consumo non devono mettere in pericolo gli equilibri che regolano la vita del pianeta.

Il problema energetico è un termine coniato per indicare la crescente domanda di energia della società umana a fronte di una offerta di energia primaria legata a fonti di energia fossile ed esauribili. Si comincia a parlare di problema energetico soltanto con le prime crisi energetiche degli anni ‘70 del Novecento. Fino al ‘700 il fabbisogno di energia della società umana è limitato allo sfruttamento dell’energia animale e dell’energia termica.

La combustione del legno è utilizzata prevalentemente per cucinare e per il riscaldamento delle case. L’energia eolica è invece utilizzata per il trasporto marittimo con le barche a vela. L’invenzione della macchina a vapore nel XVIII secolo segna l’inizio della Rivoluzione industriale.

Le risorse energetiche diventano strategiche per le economie nazionali e cominciano a presentarsi i primi problemi ambientali in termini di inquinamento e deturpazione dell’ambiente. Non si può, tuttavia, ancora parlare di problema energetico. Al contrario, all’inizio del ‘900 l’uomo mostra piena fiducia nel progresso tecnologico e nella crescita economica infinita.

Negli anni ‘70 l’umanità assiste anche alle conseguenze ambientali dello sviluppo su scala globale. L’inquinamento transnazionale, il buco dell’ozono e l’effetto serra si trasformano in un argomento politico e mediático.

Qualunque tipo di centrale termoelettrica (carbone, petrolio, gas) provoca inquinamento atmosferico, le centrali elettriche nucleari hanno anch’esse un impatto elevato sull’ambiente soprattutto in caso d’incidente e le stesse centrali idroelettriche, pur essendo una fonte di energia pulita e rinnovabile, modificano profondamente l’ecosistema locale tramite la costruzione delle dighe. Sia il problema energetico che il problema ambientale spingono verso la ricerca di nuove fonti di energia e verso politiche di efficienza e di risparmio energetico.

Per molti anni si è creduto che l’unico modello di sviluppo possibile fosse quello legato ad un continuo incremento di produzione e di consumo di energia. Questo modello si è rivelato insufficiente per due ragioni:

La limitatezza delle risorse energetiche presenti sulla terra e sfruttate troppo intensamente;

Il crescente inquinamento ambientale legato alla produzione e al consumo di energia.

Esistono risorse esauribili e risorse non rinnovabili: l’uomo dispone di due mezzi per procurarsi l’energia:

Può trasformare in energia tutto ciò che la natura ha immagazzinato, utilizzando cioè le risorse esauribili di energia Può utilizzare ciò che la natura fornisce liberamente, come sole, acqua e vento. Queste sono le risorse rinnovabili di energia.

Attualmente la maggior parte dell’energia proviene da risorse esauribili. 11 resto deriva da energia idroelettrica e nucleare; altre risorse rinnovabili contribuiscono solo in parte ed in piccole percentuali.

Il principio della sostenibilità si basa sulla premessa che la società deve utilizzare le risorse disponibili su scala cogni.

Tuttavia, la sostenibilità è deo economico adeguato può prevalere a lungo terminitura deve età umana per realizzare una società soguarda il contributo che deve essere effettuato da ciafrontainari, ciascuno connotato da una propria norme e procedure che ne disciplinano l’applffea sociologia, l’ingegneria e l’arcniugare le tre dimensioni inscindibili e fondamentali dello la capacitàorse, funzione di ricettore di rifiuti estenibilità ambientale si intende la capacità ontempo la tutela e il rinnovamento delle risorse naturali e del patrimonio.

- La sostenibilitàescita duratura degli indicatori economicilazioni. All’interno di un sistema territoriale per sostenibrritorio il massimo del valore aggiunto combinando efficacemente le risorse, al fine di valorizzare la specificità dei prodotti e dei servizi territoriali.

- La sostenibilità sociale può essere definita come la capacità di garantire condizioni di benessere umano (sicurezza, salute, istruzione) equamente distribuite per classi e per genere. All’interno di un sistema territoriale per sostenibilità sociale si intende la capacità dei soggetti di intervenire insieme, efficacemente, in base ad una stessa concezione del progetto. L’edilizia ecologica nasce come reazione alla grave crisi ambientale nella quale attualmente ci troviamo, i cui sintomi più rilevanti sono l’inquinamento atmosferico e le sue conseguenze, il prossimo esaurimento delle risorse non rigenerabili, l’inquinamento delle acque e del suolo, i crescenti consumi di acqua potabile, disparati dissesti idrogeologici e la diminuzione della biodiversità.

La sostenibilità rinvia all’idea di mantenimento/conservazione nel tempo, e soprattutto nel lungo periodo, delle condizioni esistenti e di capacità di garantire un supporto, un sostentamento, senza produrre degrado.

Lo sviluppo implica cambiamento, trasformazione dello status quo, alterazione, modifiche, e quindi instabilità, fluttuazioni, turbolenze. Questo conflitto tra sviluppo e sostenibilità porta ad una idea di miglioramento/modifica mantenendo però nel tempo anche lungo le condizioni che consentono tale miglioramento.

Il concetto di sviluppo sostenibile integra e bilancia le tre dimensioni sociale, economica ed ambientale e quindi i tre valori dell’utilità, dell’equità e dell’integrità ecologica. Conoscere le modalità con cui un tempo veniva gestito il rapporto tra architettura, luogo e natura; verificare il quadro di requisiti ambientali, messi a punto a livello normativo e di valutazione, principi utili a far si che l’architettura si ponga in piena coerenza con i principi dello sviluppo sostenibile.

A livello internazionale il tema della sostenibilità ambientale è ampiamente radicato nella cultura politica contemporanea. La sfida è duplice: sostituire l’uso di fonti energetiche non rinnovabili, basate su combustibili fossili, con fonti rinnovabili e diminuire le emissioni inquinanti generate dai processi di combustione, responsabili, in particolar modo, dall’effetto serra.

Uno dei maggiori responsabili di questo degrado è l’edilizia che incide per un terzo circa sul consumo energetico mondiale e per il 40% su quello dei materiali.

Le attività connesse alla realizzazione e al funzionamento degli edifici, contribuiscono significativamente al consumo di risorse e al rilascio di emissioni nell’ambiente.

In conformità al modello di sviluppo sostenibile, la progettazione, da oltre un decennio, ha assunto connotati complessi. 11 benessere dell’individuo è condizione fondamentale per garantire la sua piena integrazione nel contesto urbano e sociale e l’ambiente non costituisce solo più il luogo nel quale l’edificio è costruito, ma uno spazio fisico che interagisce con lo stesso edificio attraverso un continuo scambio di flussi in entrata, costituiti dalle risorse energetiche, e in uscita, caratterizzati dai cosiddetti rilasci in aria, acqua e suolo. L’edificio è infatti un sistema complesso che necessita di materiali e risorse per la sua produzione, che consuma territorio in fase di costruzione, che ha bisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento, che necessita di acqua e che produce rifiuti in diverse fasi del suo ciclo di vita. Ciò significa che la progettazione e la costruzione di un manufatto edilizio sono responsabili del soddisfacimento di specifici obiettivi connessi al concetto di sostenibilità.

E’ necessario considerare l’edifico come un organismo dotato di un suo ciclo di vita che, esaurirà le sue funzioni e per cui è necessario, già in fase di progettazione, valutare gli scenari di manutenzione, di sostituzione degli elementi tecnici e di demolizione.

Progetto e valutazi valutazione del livello di ecocompatibilità è possibile comprendere la reale efficacia di alcune scelte progettuali.

La determinazione dell’ecocompatibilità di un prodotto edilizio richiede opportune verifiche che tengano conto delle modalità con cui sono gestite le risorse energetiche in fase di produzione, dell’organizzazione dei trasporti e delle operazioni necessarie alla manutenzione ed alla dismissione.

Le ricadute energetico-ambientali dei processi di produzione, riciclaggio, trattamento e demolizione, costituiscono alcuni degli elementi di maggiore innovazione che caratterizzano la progettazione di un edificio in un’ottica di ciclo di vita.

Quando si analizza un edificio, sia che si faccia riferimento al fabbisogno di riscaldamento e/o raffrescamento sia che si considerino le attività di produzione e riciclaggio, si è ormai consapevoli che l’impatto ambientale complessivo ad esso associato è piuttosto significativo. E’ per questo che, al fine di procedere ad una corretta determinazione dell’impatto ambientale di un edificio, in tutte le fasi del suo ciclo di vita, sono stati messi a punto metodi di valutazione e strumenti di certificazione in grado di esprimere II livello di sostenibilità degli stessi edifici in relazione a un quadro più o meno articolato di requisiti energetici e ambientali.

Esistono numerosi metodi di valutazione e strumenti di certificazione nel settore ambientale che possono essere classificati:

- metodi e strumenti di valutazione dell’efficienza energetica dell’edifico;

- metodi e strumenti di valutazione della compatibilità ambientale del ciclo di vita dell’edificio;

- metodi e strumenti di valutazione della compatibilità ambientale dei prodotti. L’energia incorporata negli edifici può essere classificata in due tipi:

Energia incorporata iniziale, la quale rappresenta l’energia rinnovabile utilizzata nell’estrazione dei materiali grezzi, la loro lavorazione, il trasporto sul sito e la costruzione. L’energia incorporata periodica invece, rappresenta l’energia non rinnovata usata per mantenere, riparare, restaurare, sostituire materiali, componenti o sistemi durante la vita dell’edificio. È necessario lo studio di entrambi i tipi di consumo di energia per la completa comprensione della costruzione di fabbisogno energetico.

Le fonti energetiche alternative rivestono un ruolo di fondamentale importanza soprattutto nella difesa del clima e dell’ambiente poiché contribuiscono a ridurre le emissioni di gas ad effetto serra e di altri inquinanti atmosferici.

In architettura la politica di risparmio energetico mira a mitigare gli impatti ambientali connessi all’edilizia controllando i consumi, in primo luogo migliorando l’isolamento termico degli edifici, quindi incrementando l’utilizzo di tecnologie ad alta efficienza, nonché stimolando la ricerca e la sperimentazione nel campo delle tecnologie per lo sfruttamento delle fonti di energie alternative e rinnovabili.

La progettazione “sostenibile” si basa su quattro elementi fondamentali:

- La salute: l’edificio sostenibile deve essere un edificio sano, sia per le persone sia per l’ambiente. Ciò significa che deve essere un buon posto per abitare o per lavorare (o per entrambe le funzioni), che non deve soffrire di alcuna sindrome da edificio malato e che il flusso di materiali o energia necessari per costruirlo e farlo funzionare non deve inquinare o danneggiare l’ambiente;

- Conservazione: l’edificio sostenibile deve essere efficiente dal punto di vista della gestione delle risorse. Ciò comporta un’accurata analisi del flusso di risorse necessario a far funzionare l’organismo edilizio e le attività in esso contenute e la considerazione di come attuare e gestire tali flussi al fine di minimizzarli;

- Ecocidi: in un edificio sostenibile le risorse che vengono utilizzate, sono integrate nei cicli ecologici naturali. Si utilizzano, quindi, i flussi naturali (come l’energia solare), con più attenzione si impiegano gmentre le risorse non rinnovabili vanno impiegate solo secondo le modalità che ne consentano il riciclo;

- 11 luogo: per riuscire ad adattare l’edificio al sito è necessario studiare a fondo le caratteristiche del luogo in cui ci si appresta a costruire, per riuscire a progettare

qualcosa che sia in armonia con ciò che in quel luogo esiste già.

Anche i materiali devono soddisfare determinati criteri, i principali sono:

— idoneità all’impiego e longevità,

— sicurezza in caso di incendio,

— produzione, lavorazione e applicazione senza rischi per l’ambiente,

— salubrità e sicurezza per gli occupanti,

— smaltimento o riciclaggio senza ulteriori impatti ambientali;

inoltre per parlare di materiali ecologici essi devono essere:

— ottenuti da materie prime rigenerabili o abbondantemente disponibili,

— prodotti con poca energia non rigenerabile.

Pertanto, in questa tesi ci poniamo come obiettivo l’analisi ed il confronto di diverse tipologie e metodologie costruttive sotto il punto di vista della sostenibilità, intesa sia a livello ambientale che economico.

Tali valutazioni vengono effettuate tramite l’applicazione di metodologie di analisi basate sull’intero ciclo di vita di un edificio e dei prodotti che vengono impiegati nella sua realizzazione.

Ad una trattazione teorica delle metodologie colleghiamo un’applicazione pratica realizzata su un caso studio che comprende:

- Progettazione di un edificio tipo;

- Scelta di diverse metodologie costruttive Tecnologia tradizionale

— Tecnologia prefabbricata in legno

— Applicazione delle analisi sulle diverse metodologie costruttive;

- Confronto dei risultati.

Nelle valutazioni di confronto vengono presi in esame esclusivamente gli elementi tecnologici che differiscono in modo sostanziale tra le varie metodologie, poiché considerare anche tutti gli elementi comuni a tutte le tipologie avrebbe solo aumentato il numero di elementi da considerare senza portare ben

Relatori: Jean Marc Christian Tulliani, Diego Giuseppe Ferrando
Soggetti: A Architettura > AM Estimo
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3636
Capitoli:

INDICE

1. Introduzione

2. il legno

2.1 struttura del legno

2.2 caratteristiche del legno

2.3 struttura del legno a livello del tronco

2.4 struttura del legno macroscopico

2.5 caratteristiche fisiche del legno

2.6 le proprietà fisico-meccaniche del legno

2.7 trattamenti di finitura del legno: conservativi ed estetici

2.8 il legno risorsa rinnovabile

2.9 aspetti ambientali della risorsa legno

2.10 comportamento di una struttura lignea in caso d’incendio

2.11 il legno come motore della sostenibilità

2.12 la necessità di una progettazione consapevole

3. i materiali derivati dal legno

4. sistemi costruttivi in legno

4.1 sistema costruttivo massiccio (blockbau)

4.2 sistema costruttivo a pacchetti di tavole parallele

4.3 sistema costruttivo ad ossatura portante di legno

4.4 sistema costruttivo a traliccio di legno

4.5 sistema costruttivo ad intelaiatura di legno

5. i vantaggi di costruire in legno

5.1 risparmio energetico

5.2 zero emissioni

5.3 durabilità

5.4 resistenza al sisma

5.5 resistenza al fuoco

5.6 prodotti di legno, alto grado di prefabbricabilità

5.7 prodotti di legno, razionalizzazione delle opere di cantiere

5.8 prodotti di legno, preservabilità e riciclabilità

5.9 prodotti di legno, sostituzione programmata

6. l’analisi dell’ecocompatibilità di un edificio

6.1 il ciclo di vita di un edifìcio

6.2 le analisi sul ciclo di vita

6.2.1 LCA (Life Cycle Assessment)

6.2.2 LCC (Life Cycle Cost)

6.2.3 LCCA (Life Cycle Cost Assessment)

7. obiettivi della tesi

7.1 modalità di calcolo

7.1.1 costo iniziale

7.1.2 costo ambientale

7.1.3 costi di gestione

7.1.4 costi di manutenzione

7.1.5 costo ambientale degli interventi di manutenzione

7.1.6 costi di smaltimento

7.1.7 fattori di attualizzazione

7.1.8 indicatore di convenienza economica

8. caso studio

8.1 risultati

8.2 costi di costruzione

8.3 costo ambientale

8.4 costi di gestione

8.5 costi di manutenzione

8.6 costo ambientale degli interventi di manutenzione

8.7 costo di smaltimento

9. conclusioni

10. allegati

11.

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA

TESTI

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• C. Benedetti, Costruire in legno: edifi¬ci a basso consumo energetico, University Press, Bolzano, 2009

• G. Bresciani, Progettare case in legno con XLAM: esempio di progettazione di una struttura portante in legno in zona sismica, Dario Flaccovio Editore, Palermo, 2012.

• G. Mottura, A. Pennisi, Costruire con ile- gno lamellare: con schede progettuali per:e- difici residenziali, strutture industriali, edifici

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• A cura di Studiodea, Edifici di stampa, Milano, 2012.

ARTICOLI

• Life Cycle Costing (LCCion: a common methodology.

• Development of Integrated Life-Cycle Cost Assessment Model.

• Life Cycle costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: Specification framework for software development.

• Life Cycle costing (LCC) as a contribu¬tion to sustainable construction: Guidance on the use of the LCC Methodology and its application in public procurement.

• Integrated Assessment Method for Buildi- gn Life Cycle Environmental and Economic Performance.

• The Life Cycle costing (LCC) approach: a conceptual discussion of ots usefulness for environmental decision-making.

• Benchmarks for sustainable construction. A contribution to develop a standard.

• A low building in a life cycle its embo¬died energy, energy need for operation and recycling potential.

• An embodied carbon and energy analysisi of modern methods of constuction in hou¬sing: A case study using a lifecycle asses¬sment framework.

• An improved pavement maintenance op¬timization methodology: Integrating LCA and LCCA.

TESI DI LAUREA

• Politecnico di Torino, II Facoltà di archi¬tettura, anno accademico 2005-2006, tesi di laurea: “Il legno nell’edilizia sostenibile”, relatore: Nuccia Maritano Comoglio, corre¬latori: Arch. Valentina Serre, Arch. Stefano Corgnati, Arch. Alessandro Fassi, candita: Valeria Marta Rocco.

• Politecnico di torino, II Facoltà di archi¬tettura, anno accademico 2004-2005, tesi di laurea: “Il legno e l’involucro”, relatore: Maurizio Lucat, candidato: Roberto Cattai.

• Politecnico di Torino, II Facoltà di architet¬tura, anno accademico 2012-2013, tesi di laurea: “Il legno in architettura: lavorazioni che ne influenzano la sostenibilità”, relatore: Andrea Bocco, canditato: Erika Castagno.

• Politecnico di Torino, I Facoltà di architet¬tura, anno accademico 2010-2011, tesi di laurea: “Analisi del ciclo di vita delle costru¬zioni in legno: la complessità della valuta¬zione della sostenibilità in edilizia in ambito nazionale ed internazionale”, relatore: An¬to 2009-2010, tesi di laurea: “Innovazion¬oli, candidato: Lucio Luoni.

• Politecnico dioniII Facoltà di archi¬tettura, anno accadeto: Chiara Rosso.

SITI INTERNET

• www.promolegno.com

• www.naturalhause.it

• ww• www.wolfhaus.it

• www.fscoax.org

• www.legno-legno.it

• www.federlegno.it

• www. pefc. org

• www. bonellispa.com

• www.casa-natura.it

• www.casedilegno.org

• www.marchegianionline.net

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