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TODESCHI, VALERIA

La sostenibilità energetica a scala urbana : modelli di consumo energetico per gli edifici di Torino e analisi sulle potenzialità di sviluppo della rete di teleriscaldamento.

Rel. Guglielmina Mutani. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Pianificazione territoriale, urbanistica e paesaggistico-ambientale, 2016

Abstract:

ABSTRACT

This work starts from an assessment of sustainable energy models in urban scale in the world and the objective of defining a model for Italy taking account of the area and available technologies to exploit renewable energy sources. In this setting, it will be developed a GIS model for evaluation of energy policies that can be implemented in Italy.

The need to create a competitive and more efficient energy system has committed 27 EU countries to set a target to reduce energy consumption, CO2 emissions and then climatic changes affecting our planet. This target can be reached especially through energy efficiency measures and with renewable energy sources on the buildings' sector that means to intervene on 40% of total final energy consumption and 36% of CO2 emissions.

Recent studies demonstrated how the energy consumption of buildings is composed by two main components: one related to the building's envelope, systems efficiencies, and climate; the other related to the surrounding environment, the urban context and the locally variations of microclimate.

At building scale, the energy consumption is estimated at the design stage, through energy simulation tools describing the buildings in details, the climate, and evaluating different solutions of the project or of the materials used, in order to achieve higher energy efficiency. The energy consumption is also influenced by the urban context; the interaction between the building and urban context, considering also the local variation of the microclimate, complicates the decision making processes and it will have an important role especially for nearly zero energy buildings with a minimum contribute in energy consumption of the building itself. However, considering the urban context will allows a more accurate design benefitting both in terms of energy and costs.

The aim of this study is to understand how the urban form of the city can influence the buildings' energy consumptions for space heating and, therefore, to analyze the energy sustainability at urban scale, starting from the knowledge of energy consumptions at building scale. Through a literature review, factors of urban morphology which mostly affect energy consumptions of buildings have been identified, and subsequently the relationship between some of them to define the variation of energy consumption has been evaluated.

Particularly, the energy-use models for space heating consumption of buildings are investigated considering a hybrid approach with bottom-up and top-down models. Then, the energy-use variations were also correlated with the characteristics of the different built areas as the urban morphology, the solar exposure of urban spaces and the albedo coefficients of outdoor surfaces. This study describes an iterative methodology based on a GIS tools to manage and to represent buildings' information about energy consumptions of big datasets at urban scale.

Relatori: Guglielmina Mutani
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SE Ecologia
U Urbanistica > UE Igiene Urbana
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Pianificazione territoriale, urbanistica e paesaggistico-ambientale
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4978
Capitoli:

INDICE

1.QUADRO NORMATIVO E PIANIFICATORIO

1.1.Livello Internazionale: Protocollo di Kyoto

1.2.Livello Europeo

1.2.1.Europa 2020 per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva

1.2.2.Direttiva 2002/91/CE-EPBD (Energy Performance of Buildings Directive)

1.2.3.Direttiva 2012/2-7/UE sull'efficienza energetica

1.2.4.Comunicazione n. 718 del 2006 – Strategia tematica sull'ambiente urbano

1.3.Livello Nazionale

1.3.1.Legge n. 239 del 23/08/2004 (assegnazione certificati verdi alla cogenerazione abbinata al teleriscaldamento)

1.3.2.D.Lgs 192 del 19/08/2005 Legge fondamentale sulla Certificazione Energetica

1.3.3.D.Lgs 311 del 29/12/2006 - Disposizioni correttive ed integrative al D.Lgs 19/08/2005

1.3.4.D.M. del 26/06/2009 - Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici

1.3.5.D.P.R. 02/04/2009, n. 59 - Requisiti energetici degli edifici

1.4.Livello Regionale

1.4.1.L.R. del 28/05/2007, n. 13 - Disposizioni in materia di rendimento energetico nell'edilizia

1.4.2.D.G.R. 04/08/2009, n. 43-11965 - Certificazione energetica degli edifici

1.4.3.D.G.R. 04/08/2009, n. 45-1196J - Impianti solari termici, impianti da fonti rinnovabili e serre solari

1.4.4.D.G.R. 04/08/2009, n. 46-11968 - Stralcio di piano per il riscaldamento ambientale e il condizionamento e rendimento energetico nell'edilizia

1.5.Livello Locale

1.5.1.PAES Torino 2009: Piano d'Azione per l'Energia Sostenibile - TAPE Turin Action Pian for Energy

1.5.2.Piano di Sviluppo del Teleriscaldamento nell'Area di Torino (PSTLRTO, 2009)

2.STATO DELL'ARTE

2.1.Studi e analisi sul microclima urbano in relazione al contesto urbano

2.1.1.Considerazioni generali sul microclima urbano in relazione al contesto urbano

2.2.Studi e analisi sui consumi energetici degli edifici in relazione al contesto urbano

2.2.1.Considerazioni generali sui consumi energetici degli edifici in relazione al contesto urbano

2.3.Studi e analisi sui modelli di consumo per il fabbisogno energetico

2.3.1.Considerazioni generali sui modelli di consumo per il fabbisogno energetico

3.METODOLOGIA

3.1.Microclima urbano

3.1.1.Gradi-Giorno (GG)

3.1.2.Stazioni meteorologiche

3.2.Variabili e parametri dell'edificio

3.2.1.Epoca di costruzione e Trasmittanza termica

3.2.2.Caratteristiche tecnico-geometriche dell'edificio

3.2.3.Tasso di occupazione

3.3.Variabili e parametri della morfologia urbana

3.3.1.Variabili degli edifici a scala urbana

3.3.2.ariabili del contesto stradale a scala urbana

3.3.3.Variabili d'albedo delle superfici esterne

3.3.4.Fattori della morfologia urbana

3.4.Modelli di consumo per il fabbisogno di energia termica (EPgi) degli edifici

3.4.1.Modelli di consumo per gli edifici residenziali (Modello Bottom-up)

3.4.2.Modello di consumo per gli edifici residenziali e non residenziali (Modello Top-down)

4.CASO STUDIO: TORINO

4.1.Il contesto territoriale a climatico

4.2.Il bilancio energetico

4.3.Le unità territoriali

4.3.1.Le circoscrizioni

4.3.2.Le microzone censuarie

4.3.3.Le sezioni di censimento

4.4.Il Parco Edilizio di Torino

4.5.La banca dati a disposizione per l'applicazione in ambiente GIS (ArcGlS)

4.5.1.Carta Tecnica Comunale di Torino 31/12/2015

4.5.2.Carta Tecnica Comunale di Torino 2007

4.5.3.Dati ISTA T: tasso di occupazione

4.6.Classificazione del patrimonio edilizio per destinazione d'uso in ambiente GIS (ArcGlS)

5.ANALISI DEI MODELLI DEI CONSUMI SPECIFICI (EPgi) NELLA CITTÀ DI TORINO

5.1.Analisi della banca dati e selezione del patrimonio edilizio (2015)

5.1.1.Rielaborazione della banca dati in ambiente GIS (ArcGlS)

5.1.2.Analisi del patrimonio edilizio per destinazione d'uso

5.1.3.Identificazione delle volumetrie riscaldate per gli edifici residenziali e non residenziali

5.2.Analisi dei settori residenziale e non residenziale (2015)

5.2.1.Settore residenziale

5.2.2.Settore municipale, settore terziario, settore industriale

5.3.Analisi del patrimonio edilizio di Torino al 2005

5.3.1.TAPE: Piano d'Azione per l'Energia Sostenibile (2009)

5.3.2.Confronto delle volumetrie riscaldate (2015) col TAPE 2005

5.3.3.Identificazione dei consumi specifici di Torino al 2005

5.4.Applicazione dei modelli per il calcolo dei consumi specifici (2005)

5.4.1.Modello Bottom-up per la stima dei consumi del settore residenziale

5.4.2.Modello Top-down per la stima dei consumi non residenziali

5.4.3.Calcolo dei consumi specifici del patrimonio edilizio di Torino

6.ANALISI DEI DATI DI CONSUMO PER LA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE NELLA CITTÀ DI TORINO

6.1.Analisi dei dati dei consumi termici reali

6.1.1.I dati dei consumi termici disponibili

6.1.2.Georeferenziazione dei consumi termici in ambiente GIS (ArcGlS)

6.1.3.Normalizzazione dei consumi termici (Gradi-Giorno)

6.1.4.Calcolo dei consumi di EPaCs

6.2.Valutazione dei consumi termici medi e classificazione

6.2.1.Identificazione dei gruppi omogenei di edifici

6.2.2.Classificazione e distribuzione di frequenza dei consumi

6.2.3.Analisi dei dati e applicazione della gaussiana

6.2.4.Scelta e analisi degli "edifici tipo"

6.3.Confronto tra i consumi reali e i consumi stimati con i modelli

7.ANALISI SULLA VARIABILITÀ DEI DATI DI CONSUMO RISPETTO AL CONTESTO URBANO NELLA CITTA DI TORINO

7.1.Calcolo delle variabili e dei parametri della morfologia urbana

7.1.1.Calcolo delle variabili urbane per sezione di censimento

7.1.2.Calcolo dei parametri urbani per sezione di censimento

7.2.Analisi delle variabili e dei parametri urbani per gruppi omogenei di edifici

7.2.1.Settore residenziale: analisi per gruppi omogenei

7.2.2.Settore municipale: analisi per gruppi omogenei

7.3.Calcolo dei consumi termici in funzione del contesto urbano

8.ANALISI PER IL POTENZIAMENTO DELLA RETE DI TLR DELLA CITTÀ DI TORINO

8.1.La rete di teleriscaldamento del Comune di Torino

8.2.Criteri per la selezione del patrimonio edilizio

8.3.I dati del TLR (2015)

8.4.Costruzione di un modello per valutare le potenzialità di espansione del TLR

8.4.1.Vincoli per la valutazione di espansione della rete del TLR

8.4.2.Valutazione dello stato di fatto degli impianti

8.4.3.Valutazione dello stato di fatto dei consumi (Iren, 2015)

8.4.4.Valutazione sulle potenzialità del TLR

8.4.5.Potenzialità di espansione della rete nel breve-medio periodo

8.4.6.Potenzialità di espansione della rete nel lungo periodo

8.5..Potenzialità di sviluppo del TLR nell'ambito di approfondimento del Caso Studio di Torino

8.5.1.Georeferenziazione dei baricentri termici in ambiente GIS (ArcGlS)

8.5.2.Analisi delle volumetrie allacciabili alla rete del TLR

8.5.3.Simulazione scenario progettuale

9.FONTI

9.1.Direttive e Normative

9.1.1.Norme UNI

9.2.Bibliografia

9.2.1.Tesi di Laurea

9.2.2.Pubblicazioni

9.2.3.Piani e Programmi

9.3.Sitografia

Bibliografia:

FONTI

DIRETTIVE E NORMATIVE

Protocollo di Kyoto sui cambiamenti climatici (2002/358/CE).

EUROPA 202.0 - Una strategia per una crescita intelligente, sostenibile e inclusiva.

Direttiva 16 dicembre 2002 n.gi/CE ,EPBD {Energy Performance of Buildings Directive).

Comunicazione della Commissione al Consiglio e al Parlamento Europeo 11 gennaio 2006 n.718, relativa ad una Strategia tematica sull'ambiente urbano.

Direttiva25 ottobre 2012 n.27/UE sull'efficienza energetica.

Legge Nazionale 23 agosto 2004 n. 239, Riordino del settore energetico, nonché delega a! Governo per il riassetto delle disposizioni vigenti in materia di energia.

Decreto Legislativo 19 agosto 2005 n. 192, Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia.

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

Decreto Ministeriale 26 giugno 2009, Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici e strumenti di raccordo, concertazione e cooperazione tra lo Stato e le Regioni.

Decreto del Presidente della Repubblica 2 aprile 2009 n.59, Regolamento di attuazione dell'articolo 4, comma 1, lettere a) e b), del decreto legislativo 19 agosto 2005, n.192, concernente attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia.

Legge Regionale 28 maggio 2007 n.13, Disposizioni in materia di rendimento energetico nell'edilizia.

Deliberazione della Giunta Regionale 4 agosto 2009 n. 43-11965, Disposizioni attuative in materia di certificazione energetica degli edifici.

Deliberazione della Giunta Regionale 4 agosto 2009 n. 45-11967, Disposizioni attuative in materia di impianti solari termici, impianti da fonti rinnovabili e serre solari ai sensi dell'articolo 21, comma 1, lettere g) e p).

Deliberazione della Giunta Regionale 4 agosto 2009 n.46-11968, Aggiornamento del Piano regionale per il risanamento e la tutela della qualità dell'aria - Stralcio di piano per il riscaldamento ambientale e il condizionamento e disposizioni attuative in materia di rendimento energetico nell'edilizia ai sensi dell'articolo 21, comma i, lettere a) b) e q) della legge regionale 28 maggio 2007, n.13 "Disposizioni in materia di rendimento energetico nell'edilizia".

-Norme UNI

UNI 10349:1994 UNI/TS 11300:2008 PARTE 1 UNI/TS 11300:208 PARTE 2 UNI/TR 11552:2014

BIBLIOGRAFIA

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-Piani e Programmi

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90 Rapporto sull' Energia - Provincia di Torino, 2014.

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PSTLRTO, 2009- Piano di Sviluppo del Teleriscaldamento nell'Area di Torino.

Studio di pre-fattibilità per l'ulteriore sviluppo del teleriscaldamento abbinato alla cogenerazione nell'area torinese.

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Normative livello nazionale: http://www. bosettieaatti. eu/

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https://www. arpa, piemonte. aov. it/rischinaturali/accesso-ai-dati/selezione-aradi- aiorno/selezione-aradi-aiorno.html

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htto-.Hwww.oict.polito.it/microzone e valori/

- Dati ISTAT:

http-.Hwww. istat. it/it/orodotti/banche-dati

Geoportale di Torino:

http://www. comune, torino. it/aeoportale/

Progetto TABULA:

http://webtool. buildina-typoloay. eu/Ubm

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