La cost optimal analysis come strumento decisionale per il retrofit energetico di un edificio per uffici

Daniela Pagliaro

La cost optimal analysis come strumento decisionale per il retrofit energetico di un edificio per uffici.

Rel. Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2015

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Abstract:	Gli edifici sono responsabili del 40 % del consumo totale di energia e del 36 % delle emissioni di anidride carbonica. Inoltre il settore si sta espandendo con conseguente aumento di tali consumi. In un territorio come quello italiano, densamente edificato, il maggiore potenziale di risparmio energetico non risiede nelle nuove costruzioni ma nel patrimonio edilizio esistente. La maggioranza delle abitazioni e degli uffici odierni, infatti, sono stati costruiti senza osservare leggi specifiche riguardanti il contenimento dei consumi energetici, e sono dunque caratterizzati da elevati consumi. Nel complesso si trovano standard energetici molto bassi che hanno contribuito a collocare l'Italia ai primi posti tra i Paesi Europei per consumo energetico specifico per unità di superficie e gradi giorno. Tali edifici, si possono dunque classificare come non più sostenibili né dal punto di vista economico per gli elevati costi di gestione, né dal punto di vista ambientale per le considerevoli emissioni di anidride carbonica. Tuttavia, sarebbe possibile ovviare a questa situazione grazie alle tecnologie attualmente disponibili, riducendo in maniera consistente il fabbisogno energetico dell'edificio, con risparmi anche superiori all'80%. Risparmi che consistono innanzitutto in una riduzione del quantitativo di energia consumata e che si traducono in un risparmio economico per gli occupanti, grazie alla riduzione dei costi della bolletta. Ridurre il fabbisogno energetico, comporta conseguenze importanti anche sotto l'aspetto ambientale: si riducono le emissioni di gas clima-alteranti e si attua spesso un risparmio di risorse non rinnovabili. Inoltre, nel caso in cui vengano utilizzate fonti rinnovabili, si instaurerà via via un processo che ci renderà sempre più indipendenti dai Paesi produttori di petrolio e dalle continue fluttuazioni del prezzo del carburante, destinato ad aumentare data la sempre maggiore domanda di energia e l'inevitabile esaurimento delle materie fossili. Lo scopo di questa tesi è quello di applicare la metodologia del costo ottimale, grazie alla quale si possono identificare le misure di riqualificazione energetica che hanno il più grande potenziale di risparmio energetico, ma che allo stesso tempo abbiano il costo più basso, al fine di dimostrare come spesso gli interventi di retrofit possono sembrare costosi in principio, ma che nel tempo risultano essere molto più vantaggiosi, in quanto i costi iniziali vengono velocemente recuperati attraverso il risparmio sui costi di esercizio, ovvero i costi energetici. Il processo di retrofit comincia dall'analisi dell'edificio, che in questa tesi corrisponde ad un edificio adibito ad uffici, utile per definire gli interventi necessari e focalizzare i punti critici e particolari dell'immobile in questione. E' da tenere presente che avendo un investitore reale, l'analisi cerca di essere il più possibile realistica e cerca di rispettare le effettive esigenze del committente. E' necessario prendere in considerazione ed analizzare non solo tutti gli elementi di involucro edilizio ma anche il sistema impiantistico, sul quale si concentrano gli interventi di questa tesi. In base ai dati raccolti è stato stimato, dopo aver modellato l'edificio con il software Design Builder, il fabbisogno termico per riscaldamento, il fabbisogno elettrico per raffrescamento, illuminazione, apparecchi elettrici e impianti ed il fabbisogno di energia primaria dell'esistente tramite un software dinamico chiamato EnergyPIus. Sulla base di questa analisi, e tenendo conto delle aspettative del committente, si sono fissati gli obiettivi del retrofit e si è redatto un elenco di misure di efficientamento da realizzare. Per ognuna di queste andranno chiariti anche i relativi risparmi energetici ottenibili. A partire dalle misure considerate, è stato possibile combinare queste ultime realizzando più alternative di intervento, differenziate sulla base dei costi e dei consumi energetici. Una volta individuata la soluzione migliore, sia sotto l'aspetto energetico che economico, obiettivo della tesi, è quello di trovare il pacchetto energetico che abbia il minor costo globale e allo stesso tempo il minor consumo di energia primaria, che risulti quindi efficiente sia dal punto di vista economico che energetico. In un edificio in cui non sono state realizzate opere di efficientamento energetico, le perdite maggiori sono quelle per trasmissione attraverso tutti gli elementi non adeguatamente coibentati che costituiscono l'involucro edilizio. Pertanto, sarà necessario in primo luogo andare a ridurre al minimo queste dispersioni applicando un isolamento termico il più possibile privo di interruzioni, per evitare la formazione di ponti termici. Questo comporterà, nel caso dell'involucro, una maggior tenuta all'aria che implicherà vantaggi per il bilancio energetico dell'edificio. Agendo soprattutto sul sistema impiantistico, e sulla gestione responsabile dell'edificio e non solo sulla sua coibentazione dei suoi componenti, si può ottenere una riduzione notevole del fabbisogno termico. Chi si orienta verso un retrofit energetico del proprio edificio ne trarrà dunque vantaggi sotto molti aspetti. D'altra parte, a sfavore del retrofit, si argomenta spesso che gli interventi siano troppo dispendiosi ed economicamente non convenienti. Queste osservazioni non considerano il fatto che l'aumento dei costi dell'energia non può essere frenato e, pertanto, per quasi tutti gli interventi di risanamento energetico, l'investimento sarà ammortizzabile in pochi anni, grazie al risparmio concreto sui costi delle bollette. In ogni caso si auspica che ulteriori sforzi vengano compiuti per incentivare nuove politiche di risanamento del patrimonio edilizio esistente.
Relatori:	Stefano Paolo Corgnati, Cristina Becchio
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AM Estimo A Architettura > AO Progettazione S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea:	Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4257
Capitoli:	INDICE Ringraziamenti Abstract 1 Introduzione 1.1 Premessa 1.2 Obiettivo della tesi 1.3 Articolazione del progetto di tesi 2 Scenario 2.1 Edifici adibiti ad uffici 2.2 Analisi delle caratteristiche compositive e della tipologia degli edifici 2.2.1 Tipologie costruttive 2.2.2 Strutture opache 2.2.3 Strutture trasparenti 2.2.4 Caratteristiche tipologiche 3. La metodologia del Cost Optimal 3.1 La sostenibilità economica 3.1.1 Introduzione: i quattro pilastri della sostenibilità 3.1.2 Dalla sostenibilità economica al Cost Optimal 3.2 Cost Optimal 3.2.1 Definizione e scopo della metodologia del Cost Optimal 3.2.2 Il calcolo del costo globale 3.2.3 Il grafico del costo globale 3.2.4 La metodologia del Cost Optimal applicata al progetto di tesi PARTE 2 4 Il reference building - Edificio per uffici Telecom 4.1 Presentazione caso studio 4.1.1 Contesto climatico 4.1.2 Superfici opache 4.1.3 Superfici trasparenti 4.1.4 Analisi termografica dell'involucro 4.1.5 lmpianti 5 La modellazione del Reference Building 5.1 La simulazione energetica con Energy Plus 5 .1.1 Il software Energy Plus e la simulazione termoenergetica dinamica 5.1.2 I dati di input iniziali e il weather data file 5.1.3 La costruzione del modello-Suddivisione zone termiche 5.1.4 Il modello geometrico 5.1.5 I setpoint 5.1.6 Gli apporti termici interni 6 Le ipotesi progettuali 6.1 Le ipotesi progettuali: l'involucro 6.2 Le ipotesi progettuali: gli impianti 6.3 Le ipotesi progettuali: gestione responsabile 6.4 I pacchetti progettuali 6.4.2 I consumi in dettaglio 7 Calcolo del costo globale 7.1 Costi d'investimento 7.2 Costi di esercizio 7.3 Costi di manutenzione 7.4 Costi di sostituzione 7.5 Valore residuo 7.6 Calcolo costo global 8 L'individuazione del cost optimal level 8.1 Il grafico del costo globale 8.1.1 Payback perdiod 8.2 Le analisi di sensitività 8.2.1 I criteri 8.2.2 Variazione del tasso di sconto 8.2.3 Variazione del periodo di calcolo 8.2.4 Incremento dei prezzi dei vettori energetici 8.2.5 Variazione dei costi d'investimento 8.2.6 Variazione dei costi di manutenzione 8.2.7 Esclusione del valore residuo 8.3 Discussione dei risultati Conclusioni Riferimenti bibliografici Allegati
Bibliografia:	LIBRI: Marco Filippi, Enrico Fabrizio, "Introduzione alla simulazione termoenergetica dinamica degli edifici", Guida AiCARR, Editoriale Delfino, Milano, 2012; Stefano Paolo Corgnati, "La procedura di certificazione energetica degli edifici in Piemonte, Guida pratica", Celid, Torino, febbraio 2010; Vincenzo Corrado, Simona Paduos, "La nuova legislazione sull'efficienza energetica degli edifici. Requisiti e metodi di calcolo, nuova edizione", Celid, Torino, novembre 2010; Luca Stefanutti, "Impianti di climatizzazione. Tipologie applicative", tecniche nuove, Milano, 2001; Marco Filippi, Gianfranco Rizzo, "Certificazione energetica e verifica ambientale degli edifici", Flaccovio editore, Palermo, 2007; Marcon F., Re Cecconi F., Manutenzione e durata di edifici e impianti, Maggioli, 2012. AICARR, "La certificazione e l'efficienza energetica del sistema edificio-impianto", FonteGrafica, Monza, 2006. hen K., Thomsen K., "Introducing cost-optim, in The Rehva European HVAC Journal, v. 49, n. 3, mplementing thountries, lessons learned from three case sance Institute Europe, marzo 2013; BPIE, "Cost optd chalrfomance of Buildings Directive", Report ofope, settembre 2010; Ballarmi I., Corgnati S.Pypology Tipologia Edilizia Italiana, Italian TABULAERNET: http://www.bpie.eu/cost_optimal_methodology.html ings/energnte.it/oopp/prezzario http://www.autorit//www.certificazione-energetica.com/normativa http://www.agenziacasaclima.it http://www.provincia.bz.it/edilizia/price_i.aspx http://www.rethinking2050.eu http://www.euribor.it/ TESI: C.Becchio, “Assessment of energy and cost effectiveness in retrofitting existing building” Politecnico di Torino, maggio 2013. Guala C., Approccio cost-optimal per la riqualificazione energetica degli edifici. Il caso di un edificio residenziale multipiano., Tesi di Laurea Magistrale a cura di, Politecnico di Torino, 2013. RIFERIMENTI LEGISLATIVI: Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo del Consiglio del 16 dicembre 2002 sul rendimento energetico nell'edilizia (EPBD); Direttiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo del Consiglio del 19 maggio2010: energetica nell'edilizia (EPBD recast); Legge 09/01/1991, n.10, Norme per l'attuazione del Piano energetico nazionale in materia di uso nazionale 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 e integrative al decreto legislativo 19 agosto 2005 n.192 recante l'attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia; 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 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; RIFERIMENTI NORMATIVI: EN 15459:2007, Energy performance of buildings - Economic Evaluation procedure for energy systems in building, 2007. CEN, Brussels; UNI TS 11300 parte 1, Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale, maggio 2008; EN 15251, Criteria for the Indoor Environment including thermal, indoor air quality, light and noise, 2007; ASHRAE Standard 55, Thermal Environmentions for Human Occupancy, Proposed Americanal Standard, 2007; UNI EN ISO 7730, Ambienti termicaterminazione degli indie PPD e specifle condizioni di benessere termico; UNI EN ISO 13790, Prestazione energetica degli edifici - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento e il raffrescamento, 2008; UNI 10339, Impianti aeraulici a fini di benessere - Generalità, classificazione e requisiti. Regole per la richiesta d'offerta, l'offerta, l'ordine e la fornitura; 1995.

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