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Calabrese, Alberto

La riqualificazione energetica degli edifici ad uso pubblico.

Rel. Chiara Aghemo, Luca Degiorgis. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura per il progetto sostenibile, 2015

Abstract:

-L’efficienza energetica fino al 2020:

E’ stato calcolato che la costruzione degli edifici ed il loro ciclo di vita comporti un consumo pari al 40% del totale dell’energia consumata ed un’emissione di CO2 pari al 36% del totale emesso nell’Unione Europea. Il settore è in crescita, dunque è in previsione un conseguente aumento di consumi ed emissioni.

Al fine di perseguire obiettivi volti ad una crescita sostenibile del nostro pianeta, la Comunità Europea ha sancito, in seguito alla Commissione del 13 novembre 2008, la necessità di migliorare l’efficienza energetica dei paesi dell’Unione di una quota pari al 20% entro il 2020. Questo Piano d’Azione del Consiglio Europeo, denominato “Una politica energetica per l’Europa”, ha successivamente preso il nome di “target 20-20-20". Per ottenere questo risultato, la strategia europea si esprime con tre obiettivi. Il primo di questi prevede una riduzione dei consumi di fonti primarie del 20% rispetto alle previsioni tendenziali, mediante aumento dell’efficienza secondo le indicazioni di una futura direttiva. Il secondo traguardo fissato è quello di ridurre del 20% le emissioni di gas climalteranti, secondo impegni già presi in precedenza, sia nell’ambito del protocollo di Kyoto, sia attraverso l’ETS (Emissions Trading Scheme): un sistema europeo che fissa dei limiti per le emissioni di anidride carbonica a più di 11.000 impianti in tutta Europa, ma permette che i diritti ad emettere anidride carbonica (che sono chiamati quote di emissioni di carbonio europee, EUA) possano essere commercializzati. Il terzo obiettivo, infine, si traduce nell’aumento del 20% della quota di fonti rinnovabili nella copertura dei consumi finali (usi elettrici, termici e per il trasporto).

Non bisogna però considerare il 2020 come un punto di arrivo finale, poiché la trasformazione e l’efficientamento energetico del patrimonio edilizio europeo dovranno proseguire anche ben oltre tale scadenza, la quale può costituire solo una tappa intermedia. Infatti, la recente tabella di marcia della Commissione per muoversi verso un’economia competitiva “low-carbon” ha dimostrato che le emissioni nel settore edilizio potrebbero essere ridotte circa del 90% entro il 2050.

Risulta a questo punto chiaro che la strategia europea è improntata su due punti: agire sulla domanda, con un miglioramento dell’efficienza energetica e conseguente riduzione dei consumi di energia, e promuovere l’utilizzo e lo sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili, col fine di ridurre l’impatto ambientale dell’attività antropica. L’efficienza energetica dovrebbe rappresentare una soluzione per varie problematiche attuali che affliggono l’ambiente in cui viviamo, a cominciare dalla questione del cambiamento climatico, al miglioramento della sicurezza energetica, al conseguimento degli obiettivi di Lisbona, nonché alla riduzione dei costi dell’Unione Europea.

In questo quadro è bene inserire anche un accenno al vasto mondo della programmazione comunitaria, che dà impulso e sostanza alle iniziative progettuali presentate dagli stati membri attraverso una serie di programmi quinquennali in grado di finanziare miglioramenti sul piano dell’efficienza energetica, del taglio alle emissioni di CO2 e all’aumento di energia da rinnovabili.

Le direttive comunitarie si differenziano dalle leggi italiane per alcune caratteristiche legate al fatto che devono essere poi ratificate ed applicate in contesti molto diversi. Si tratta di leggi quadro che sottendono un complesso lavoro di organi tecnici, prima, durante e dopo l’approvazione.

-La soluzione al problema: le azioni di retrofit energetico:

Si è dunque illustrato come il tema della riqualificazione energetica degli edifici sia una tematica piuttosto sentita all’interno dello scenario nazionale ed internazionale.

Vi sono numerosi casi di manufatti architettonici particolarmente energivori per motivi legati sia a tecnologie costruttive che non sono state adeguate all’avanzamento delle conoscenze tecnologiche nel tempo, sia a problematiche di gestione da parte di utenti e Pubbliche Amministrazioni, nel caso ci si riferisca ad edifici di proprietà pubblica. Inoltre, non è raro che gli utenti di questi edifici non vengano istruiti sulle corrette modalità di utilizzo del manufatto edilizio, ma non è altrettanto raro che questi immobili compaiano tra gli ultimi posti delle liste degli investimenti pubblici. Proprio per le loro caratteristiche tecnologico-impiantistiche e per lo stato di obsolescenza che spesso li accompagna, questi edifici rappresentano un enorme potenziale di risparmio in termini di risorse non utilizzate e, di conseguenza, in economia di spese. In molti casi, l’investimento impiegato per l’intervento di riqualificazione ha tempi di ritorno molto ridotti e, soprattutto, immediati benefici sull’utente finale, anche in termini di comfort.

Un aspetto che colpisce in modo particolare è che, malgrado un crescente interesse verso i principi di sostenibilità e risparmio di risorse, che ormai permeano l’ambito dell’edilizia, le azioni di riqualificazione dell’esistente sono ancora relativamente limitate e, soprattutto, subordinate ad interventi di ampliamento o in risposta a norme di sicurezza; la maggior parte degli interventi in cui è possibile riscontrare i principi di risparmio energetico e di sostenibilità in senso più ampio sono ancora le nuove costruzioni. In quest’ottica, è necessario evidenziare che l’incidenza del nuovo sul costruito è inferiore all’ 1 % poiché la maggior parte delle risorse viene impiegata per gli edifici esistenti: anche se si costruisse esclusivamente con gli standard della casa passiva, il bilancio con l’esistente sarebbe ancora fortemente negativo. Risulta dunque necessario investire il più possibile sull’esistente, a partire dagli edifici pubblici e, in particolare, dagli edifici scolastici, in cui è possibile raggiungere gli standard più ambiziosi. Buona parte degli interventi virtuosi, riportati a titolo di esempio nel secondo capitolo di questa tesi, appartiene a realtà locali di piccola e media dimensione in cui è presente, complessivamente, una ridotta quantità di edifici pubblici. Una città di grandi dimensioni deve considerare che i fondi impiegati per gli interventi da eseguire sul proprio patrimonio edilizio devono essere suddivisi per un numero notevole di strutture; ne consegue che se si dovessero davvero distribuire in modo equo non si riuscirebbe a raggiungere nessun obiettivo concreto e utile. In queste specifiche situazioni si preferisce (o si è praticamente costretti) intervenire, in primo luogo, sulle situazioni di emergenza che possono essere rappresentate da qualsiasi immobile di competenza della pubblica amministrazione (Comuni o Province). Per molteplici motivazioni, vengono privilegiate dalle pubbliche amministrazioni quelle strutture ricettive che ottengono maggiori riscontri nell’ambito dell’economia generale. Diversamente, le piccole situazioni locali presentano un numero molto ristretto di edifici pubblici di competenza e, tra questi, gli edifici per la didattica e la ricerca, come scuole e poli universitari, ricoprono un aspetto molto importante della vita e della crescita comunitaria su cui investire in modo continuo. Ovviamente il tutto è relazionato alla possibilità di investimento di ogni Amministrazione Pubblica, ma la tendenza è comunque rispettata. E’ utile inoltre rilevare che molti edifici, per quanto utilizzati dalla collettività per svariate funzioni, non sono di competenza pubblica, ma sono gestiti da associazioni private con maggiori possibilità di investimento.

Sono molti i casi in cui l’occasione di adeguamento normativo o la necessità di un ampliamento dell’edificio (dovuto all’aumento dell’utenza o, nelle piccole realtà, all’integrazione di differenti funzioni esterne da affiancare ad una destinazione d’uso prevalente) diventano il momento per intervenire in modo completo sul manufatto, con un notevole innalzamento della qualità architettonica. L’intervento di riqualificazione, inoltre, offre l’occasione per rendere evidente il nuovo fermento culturale legato alla diffusione dei principi di sostenibilità e di rispetto per l’ambiente, sia a livello di scelta edilizia, sia a livello di educazione ambientale e, considerando che gli edifici pubblici rappresentano un moltiplicatore di opinioni poiché frequentati da una eterogenea varietà di fruitori, diventano essi stessi un manifesto di pratiche virtuose.

Si denota che, generalmente, l’approccio all’intervento di recupero è differenziato in relazione alla destinazione d’uso dell’edificio considerato, e dalle relative dimensioni; in alcune tipologie di manufatti architettonici gli interventi di recupero sono più orientati verso un approccio globale nei confronti dell’edificio, operando nella direzione contemporanea di un energy retrofit (o “EnerPHit, laddove si faccia riferimento agli standard costruttivi delle “Passive House’’) passivo e attivo (specialmente nel caso di edifici pubblici di ridotte dimensioni o comunque dove l’utenza necessita di un comfort ambientale maggiore, come ad esempio accade nelle scuole dell’infanzia e primarie). Diversamente accade per edifici dalla volumetria maggiore (o comunque dove si riscontri la presenza di alcuni ambienti occupati per periodi di tempo limitati, ma che contengono attrezzature fortemente energivore, come laboratori o officine), in cui è frequente riscontrare un energy retrofit più orientato verso soluzioni di tipo attivo (impiantistico), a titolo di esempio si pensi ai laboratori informatici di grandi dimensioni contenenti server, computer, monitor, stampanti, plotter, ecc. L’intervento di recupero mirato all’ottimizzazione dell’apparato impiantistico è in grado di offrire un alto e soprattutto immediato risparmio in termini di riduzione dei consumi elettrici, successivamente re-investibili in azioni di risparmio energetico in altri ambiti. L'energy retrofit attivo, inoltre, permette l’adozione di protocolli di gestione partecipata in cui anche l’utente finale contribuisce alla riduzione dei consumi globali dell’edificio attraverso piccole azioni quotidiane mirate alla salvaguardia delle risorse. Inoltre, attraverso semplici interfacce (monitor), è possibile visualizzare in qualsiasi momento la quantità di energia risparmiata o prodotta (ad esempio nel caso di installazione di pannelli fotovoltaici), permettendo così la comprensione dell’effettiva utilità di queste dotazioni. Purtroppo si perde il potenziale di insegnamento contenuto all’interno dei sistemi di sfruttamento passivo (capire le differenze di consumo e benessere legate all’uso di un infisso con vetrocamera termoisolante piuttosto che ad un vetro singolo, capire i meccanismi di guadagno solare gratuito, la qualità dell’ambiente interno creata dalla possibilità di avere pareti fortemente coibentate, ecc.) che potrebbero diventare didatticamente utili al fine di affrontare le problematiche legate all’educazione ambientale. Questi principi sono più difficilmente comprensibili e personalizzabili per i non addetti ai lavori o per chi non ha mai affrontato queste tematiche, limitandone dunque la possibilità didattica dell’azione di risparmio energetico.

In questa tesi ci concentreremo essenzialmente su quelle che sono le misure a favore dell’efficienza energetica negli edifici, con particolare riferimento a quelli di natura pubblica ovvero, come recita la normativa, quegli edifici di proprietà del governo centrale di ogni stato membro.

Analizzeremo quindi il quadro legislativo europeo, quello nazionale in tema di certificazione energetica degli edifici ed infine parleremo di certificazione energetica degli edifici a livello regionale, con un occhio di riguardo alla normativa del Piemonte, regione ove si colloca il complesso di edifici di proprietà del Politecnico di Torino analizzato in questa tesi, ovvero la Cittadella Politecnica.

Relatori: Chiara Aghemo, Luca Degiorgis
Soggetti: O Opere generali > OF Normativa
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/4028
Capitoli:

Introduzione

1. Quadro normativo di riferimento in materia di certificazione energetica degli edifici

1.1 QUADRO NORMATIVO EUROPEO

1.2 GLI OBBLIGHI DELLE PUBBLICHE AMMINISTRAZIONI

1.3 QUADRO NORMATIVO NAZIONALE

1.4 POSIZIONE DI AiCARR SULLA STRATEGIA ENERGETICA NAZIONALE

1.5 AGEVOLAZIONI FISCALI SUGLI INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA: L’ECOBONUS

1.6 QUADRO NORMATIVO PIEMONTESE

2. La fase diagnostica e di analisi dei dati, strumenti per la validazione di un modello, la firma energetica

2.1 LA DIAGNOSI ENERGETICA

2.2 STRUMENTI PER LA VALIDAZIONE DI UN MODELLO: LA FIRMA ENERGETICA

3. Strategie di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio ad uso pubblico, esempi in Italia e nel mondo

3.1 PREREQUISITI DELLE AZIONI DI RIQUALIFICAZIONE

3.1.1 Integrabilità con le utenze presenti nell’edificio

3.1.2 Rapidità delle lavorazioni

3.1.3 Condizioni del cantiere

3.1.4 Leggerezza delle componenti rispetto alle strutture esistenti

3.1.5 Facilità delle connessioni (ancorabilità)

3.1.6 Sostituibilità delle parti giustapposte

3.1.7 Riciclabilità delle parti integrate

3.2 INTERVENTI SUL COSTRUITO: SELEZIONE DI PROGETTI DI BEST PRACTICES INTERNAZIONALI

3.2.1 “Low-Energy standards for Schools”: progetto pilota di riqualificazione dell’esistente in edifici passivi promosso dall’Agenzia per l’Energia tedesca (DENA)

3.2.2 IEA ECBCS Annex 36 - Retrofitting in Educational Buildings REDUCE. Energy Concept Adviser for Technical Retrofit Measures (1999-2003)

3.3 SELEZIONE DI PROGETTI DI BEST PRACTICES SUL TERRITORIO NAZIONALE

3.4 ANALISI CRITICA DEI CASI DI STUDIO

4. Prontuario degli interventi

4.1 TIPOLOGIA DI INTERVENTI

4.2 I MATERIALI PER IL RISPARMIO ENERGETICO

4.2.1 I materiali tradizionali

4.2.2 I materiali innovativi

4.2.3 Materiali polimerici

4.2.4 Vetro

4.2.5 Materiali cementizi

4.2.6 Laterizi ad alte prestazioni

4.2.7 Pietra e aggregati naturali lapidei

4.2.8 Materiali naturali

4.2.9 Metalli

4.3 INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA A SCALA DI EDIFICIO

4.3.1 La definizione degli interventi

4.3.2 Isolamento termico delle pareti verticali

4.3.3 Isolamento termico componenti trasparenti

4.3.4 Isolamento termico dei solai di copertura inclinati

4.3.5 Isolamento termico dei solai piani

4.3.6 Installazione di una caldaia a condensazione

4.3.7 Installazione di una pompa di calore

4.3.8 Installazione di valvole termostatiche e contabilizzatori di calore

4.3.9 Installazione di collettori solari termici o di pannelli fotovoltaici

4.3.10 Tecniche innovative per la riqualificazione energetica

5. Il caso studio: la Cittadella Politecnica

5.1 IL “PROGETTO CITTADELLA POLITECNICA”

5.1.1 Edificio ex-Tornerie

5.1.2 Edificio ex-Fucine

5.1.3 Edificio Corte Interrata

5.1.4 Manica d’approdo e gli Scavalchi

5.1.5 Nuovo Centro di Ricerca

5.1.6 Le Maniche da 16 m

5.2 ELABORAZIONE DEI DATI E CALCOLO DEI CARICHI ESTIVI ED INVERNALI DEGLI EDIFICI ANALIZZATI

5.2.1 Dati geometrici

5.2.2 Principali risultati dei calcoli

5.3 ELABORAZIONE DI PROPOSTE MIGLIORATIVE E SIMULAZIONE DEL NUOVO SCENARIO TRAMITE SOFTWARE EDILCLIMA

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA:

-(a cura della) Redazione normativa di Edizioni Ambiente con la supervisione di Rocco Panetta, Il Codice delle Energie Rinnovabili e dell’Efficienza Energetica 2010: legislazione, prassi, normativa regionale, giurisprudenza, delibere AEEG, Edizioni Ambiente, Milano 2009

-Pierangelo Andreini, Climatizzazione degli edifici: fabbisogno energetico, efficienza e certificazione, Hoepli, Milano 2010

-Attilio Carotti, Riqualificazione energetica degli edifici: linee guida per progettazione integrata, UTET, Torino 2011

-Luca Raimondo, La procedura di certificazione energetica: dal sopralluogo all’attestato, Maggioli Editore, Dogana (Repubblica di San Marino) 2012

-Giuseppe Ruggiero, Guida pratica alla riqualificazione energetica: analisi teorica, strumenti di calcolo, materiali e componenti, sgravi fiscali e incentivi per la progettazione degli interventi, Hoepli, Milano 2013

-Giuseppe Gustavo Quaranta, La domotica per l’efficienza energetica delle abitazioni, Maggioli Editore, Dogana (Repubblica di San Marino) 2013

TESI DI LAUREA

-B. Pellandino, Diagnosi e riqualificazione energetici di patrimoni edilizi. Il caso dell’Università di Torino, Politecnico di Torino, Torino, A.A. 2012/2013

-C. Becchio, Assessment of energy and cost effectiveness in retrofitting existing buildings, Politecnico di Torino, Torino, Maggio 2013

RIFERIMENTI LEGISLATIVI

-Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico nell’edilizia (EPBD)

-Direttiva 2006/32/CE del Parlamento europeo e Consiglio dell’Unione europea del 5 aprile 2006 concernente l’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici e recante l’abrogazione della direttiva 93/76/Cee del Consiglio

-Direttiva 2009/28/CE del Parlamento europeo e del Consiglio del 23 aprile 2009 sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili, recante modifica e successiva abrogazione delle direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE

-Direttiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo del Consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (EPBD recast)

-Direttiva 2012/27/UE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 25 ottobre 2012 sull’efficienza energetica, che modifica le direttive 2009/125/CE e 2010/30/UE e abroga le direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE

-Legge 09/01/1991, n°10, 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

-Decreto Legislativo del 19 agosto 2006 n°192, Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia

-Decreto Legislativo del 29 dicembre 2006 n°311, Disposizioni correttive al decreto legislativo 19 agosto 2005 n.192 recante attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia

-Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico del 11 marzo 2008, Attuazione deH’articolo 1, comma 24, lettera a) della legge 24 dicembre 2007, n. 244, per la definizione dei valori limite di fabbisogno di energia primaria annuo e di trasmittanza termica ai fini dell’applicazione dei commi 344 e 345 dell’articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296

-Decreto Legislativo del 30 maggio 2008 n°115, Attuazione della direttiva 2006/32/CE relativa all’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici e abrogazione della direttiva 93/76/CEE

-Decreto Ministeriale del 26 giugno 2009 n°158, Linee guida nazionali per la Certificazione energetica degli edifici

-Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico del 26 gennaio 2010, Aggiornamento del decreto 11 marzo 2008 in materia di riqualificazione energetica degli edifici

-Decreto Legge 4 giugno 2013 n°63, Disposizioni urgenti per il recepimento della Direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010, sulla prestazione energetica nell’edilizia per la definizione delle procedure d’infrazione avviate dalla Commissione europea, nonché altre disposizioni in materia di coesione sociale

-Decreto Legislativo 4 luglio 2014, n. 102, Attuazione della Direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica, che modifica le direttive 2009/125/CE e 2010/30/UE e abroga le direttive 2004/8/CE e 2006/32/CE (GU n. 165 del 18-7-2014)

-Decreto del Ministero dello Sviluppo Economico del 9 gennaio 2015 “Individuazione delle modalità di funzionamento della cabina di regia istituita per il coordinamento degli interventi per l’efficienza energetica degli edifici pubblici”

RIFERIMENTI NORMATIVI:

-UNI 10351:1994 “Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore”

-UNI CEI EN ISO 50001:2011 "Sistemi di gestione dell'energia - Requisiti e linee guida per l'uso"

-UNI TS 11300-1:2014 “Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale”

-UNI TS 11300-2:2014 “Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria”

-UNI TS 11300-3:2010 “Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva”

-UNI TS 11300-4:2012 “Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria”

SITOGRAFIA:

-www.architetturaecosostenibile.it

-www.camera.it

-www.casaeclima.com

-www.casaenergetica.it

-www.ciamarche.org

-www.cittadellapolitecnica.polito.it

-www.cti2000.it

-www.efficienzaenergetica.enea.it

-www.fire-italia.it

-www.info-ets.isprambiente.it

-www.qualenergia.it

-www.regione.piemonte.it/oopp/prezzario/

-www.suisseenergie.ch

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