Il consumo energetico per riscaldamento degli edifici residenziali e la forma urbana : il caso studio del quartiere di via Arquata a Torino

José Correa Martin

Il consumo energetico per riscaldamento degli edifici residenziali e la forma urbana : il caso studio del quartiere di via Arquata a Torino.

Rel. Guglielmina Mutani, Andrea Rolando. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2016

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Abstract:	INTRODUZIONE Negli ultimi tempi sono numerose le notizie che fanno riferimento al cambiamento climatico. Si trovano sempre più frequentemente libri, pubblicazioni, articoli, studi e non solo; sono riscontrabili anche eventi naturali che vengono associati agli effetti del cambiamento climatico. Per capire meglio questa situazione, è sufficiente notare due fatti. Tali fatti, in seguito riportati, spiegano il perché delle preoccupazioni nate da qualche decennio. Nella prima immagine (Fig.1) si riporta un grafico elaborato dalla NASA, vi si descrive l'evoluzione delle temperature medie annuale (linea rossa sottile) e l'evoluzione delle temperature medie dei cinque anni precedenti (linea rossa grossa). Entrambe sono messe a confronto con la temperatura media del periodo 1951-1980. Si evince che dagli anni 80 la temperatura media è in costante crescita. Nella seconda immagine (Fig. 2) viene evidenziato, quanto più calda oppure più fredda è stata la Terra nell'anno 2015, in relazione alla temperatura media del periodo storico che va dal 1901 al 2000. Secondo l'analisi fatta dalla NASA, il 2015 è stato l'anno più caldo per il continente Asiatico e per quello Sud-Americano; il secondo più caldo per quanto riguarda invece il continente Europeo, Africano e Nord-Americano. Questo dato mette in evidenza, come sia influente l'incremento, sempre maggiore, dell'emissioni all'atmosfera di C02 e gas serra prodotte dall'essere umano. Infine, c'è un altro fatto che avvalora quanto detto precedentemente. Secondo la NASA, il mese di febbraio del 2016 è stato il mese di febbraio più caldo dei 136 anni analizzati. Questo mese è stato 1,35°C più caldo della temperatura media dei mesi di febbraio del periodo 1951-1980. Il mese di febbraio di 1998, il più caldo fino a quest'anno (2015), è stato 0,88°C più caldo dello stesso periodo. Eppure, cos'è il cambiamento climatico? La convenzione quadro delle Nazione Unite sui cambiamenti climatici, tenutasi nell'anno 1992, l'ha definito nel suo articolo 1, paragrafo 2, nel seguente modo: "Qualsiasi cambiamento di clima attribuito direttamente o indirettamente ad attività umane, il quale altera la composizione dell'atmosfera mondiale e si aggiunge alla variabilità naturale del clima osservata in periodi di tempo comparabili." E quali sono le attività che contribuiscono al cambiamento del clima? Secondo la Commissione Europea, l'uomo esercita un'influenza crescente sul clima e sulla temperatura terrestre con attività come la combustione di combustibili fossili, la deforestazione e l'allevamento di bestiame. Queste attività aggiungono enormi quantità di gas serra a quelle naturalmente presenti nell'atmosfera, alimentando l'effetto serra e il riscaldamento globale. Alcuni gas presenti nell'atmosfera terrestre agiscono un po' come il vetro di una serra: catturano il calore del sole impedendogli di ritornare nello spazio. Molti di questi gas sono presenti in natura, ma l'attività dell'uomo aumenta le concentrazioni di alcuni di essi nell'atmosfera, in particolare: l'anidride carbonica (C02), il metano, l'ossido di azoto, i gas fluorurati, La C02 è un gas serra prodotto soprattutto dall'attività umana ed è responsabile del 63% del riscaldamento globale causato dall'uomo. La sua concentrazione nell'atmosfera supera attualmente del 40% il livello registrato agli inizi dell'era industriale. Gli altri gas serra vengono emessi in quantità minori, ma catturano il calore maggiormente rispetto alla C02, in certi casi fino a mille volte di più. Il metano è responsabile del 19% del riscaldamento globale di origine antropica, l'ossido di azoto del 6%. Dunque, le cause dell'aumento delle emissioni sono: - La combustione di carbone, petrolio e gas che producono anidride carbonica e ossido di azoto. - L'abbattimento delle foreste (deforestazione). Gli alberi aiutano a regolare il clima assorbendo C02 dall'atmosfera. Abbattendoli, quest'azione viene a mancare, e la C02 contenuta nel legno viene rilasciata nell'atmosfera, alimentando in tal modo l'effetto serra. - Lo sviluppo dell'allevamento di bestiame. I bovini e gli ovini producono grandi quantità di metano durante il processo di digestione. - I fertilizzanti azotati producono emissioni di ossido di azoto. - I gas fluorurati. Tali gas causano un potente effetto serra, fino a 23.000 volte più intenso di quello provocato dalla C02. Fortunatamente, questi gas vengono emessi in quantità minori e la legislazione dell'UE ne prevede la graduale eliminazione. Di conseguenza a tali emissioni, l'attuale temperatura media mondiale è più alta di 0,85°C rispetto ai livelli della fine del XIX secolo. Ciascuno degli ultimi tre decenni è stato più caldo dei precedenti decenni, da quando sono iniziate le prime rilevazioni nel 1850. più grandi esperti di clima a livello mondiale ritengono che le attività dell'uomo siano quasi certamente la causa principale dell'aumento delle temperature osservato dalla metà del XX secolo. Un aumento di 2°C rispetto alla temperatura dell'era preindustriale viene considerato dagli scienziati come la soglia oltre la quale vi è un rischio che si verifichino mutamenti ambientali pericolosi e potenzialmente catastrofici a livello mondiale. Per questo motivo, la comunità internazionale ha riconosciuto la necessità di mantenere il riscaldamento sotto i 2°C. Nell'ottica di rispettare questo limite, gli organismi a livello mondiale, europeo, nazionale e infine regionale si sono impegnati a promuovere iniziative, ovvero, protocolli, direttive, normative, leggi e decreti che rispecchiano gli sforzi per controllare e ridurre l'emissione di gas climalteranti. A livello mondiale, i primi passi fatti in questa linea furono i trattati ambientali internazionali, chiamati Convenzioni Quadro delle Nazioni Unite sui Cambiamenti Climatici (in inglese, United Nations Framework Convention on Climate Change, da cui l'acronimo UNFCCC o FCCC), svolti per la prima volta a Rio di Janeiro (Brasile) nel 1992. Questi trattati puntano alla riduzione delle emissioni di gas serra e si sono tenuti ogni anno da allora. Il trattato, come stipulato originariamente, non poneva limiti obbligatori per le emissioni di gas serra alle singole nazioni; era quindi, sotto questo profilo, legalmente non vincolante. Esso però includeva la possibilità che le parti firmatarie adottassero, in apposite conferenze, atti ulteriori (denominati "protocolli") che avrebbero posto i limiti obbligatori di emissioni. Il principale di questi, adottato nel 1997 fu il Protocollo di Kyoto. Tale protocollo ebbe come oggetto il surriscaldamento ambientale e fu redatto l'11 dicembre 1997 nella città giapponese di Kyoto. È entrato in vigore il 16 febbraio 2005, dopo la ratifica da parte della Russia. A maggio 2013 gli stati che hanno aderito e ratificato il protocollo sono 192. L'ultima Convenzione è stata quella di Parigi, chiamata COP 21 (XXI Conferenza delle Parti dell'UNFCCC). Nella conferenza si è negoziato l'accordo di Parigi, un accordo globale sulla riduzione dei cambiamenti climatici, il cui testo ha rappresentato un consenso dei rappresentanti delle 196 parti partecipanti. L'accordo diventerà giuridicamente vincolante, se ratificato da almeno 55 paesi che insieme rappresentino almeno il 55% delle emissioni globali di gas serra. Le parti dovranno firmare l'accordo a New York tra il 22 aprile 2016 al 21 aprile 2017, e anche adottarlo all'interno dei propri sistemi giuridici (attraverso la ratifica, accettazione, approvazione o adesione). A livello europeo, gli avanzi in materia risalgono al 1993 quando si pubblicò la Direttiva 93/76/CEE, intesa a limitare le emissioni di biossido di carbonio migliorando l'efficienza energetica (SAVE). Anni più tardi si presentò la Direttiva 2001/77/CE, sulla promozione dell'energia elettrica prodotta da fonti energetiche rinnovabili nel mercato interno dell'elettricità. Tale direttiva rappresentò una componente essenziale delle misure richieste per il rispetto degli impegni dell'UE a titolo del protocollo di Kyoto. Ad oggi, la normativa di riferimento per quanto riguarda l'efficienza energetica è la direttiva 2012/27/UE. Invece, per il rendimento energetico nell'edilizia, è la direttiva 2010/31/UE. [CONTINUA]
Relatori:	Guglielmina Mutani, Andrea Rolando
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AD Bioarchitettura S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea:	Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città
Classe di laurea:	Nuovo ordinamento > Laurea magistrale > LM-04 - ARCHITETTURA E INGEGNERIA EDILE-ARCHITETTURA
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4850
Capitoli:	1. INTRODUZIONE 1.1. La sostenibilità energetica. Breve evoluzione. Normativa e situazione italiana 1.2. Stato dell'arte 1.2.1. Macroscala urbana 1.2.2. Microscala urbana 1.3. Caso studio: Torino. Approfondimento : Via Arquata 2. ANALISI QUANTITATIVA 2.1. Premessa metodologica 2.2. Indicatori della forma urbana 2.2.1. BCR, Building Coverage Ratio [m2/m2]: 2.2.2. BD, Building Density [m3/m2]: 2.2.3. BH, Building Height [m] 2.2.4. H/W, Aspect Ratio [-] chiamato anche Urban Horizon Angle (UHA) 2.2.5. HHm, Building height and the average height of the surrounding [-] 2.2.6. BO, Building Orientation [-] 2.2.7. MOS, Main Orientation of Street [-] 2.2.8. A, Albedo [-] 2.2.9. UM, Urban Morphology [-] 2.2.10. Sf, Solar factor [-] 2.2.11. GUMS, Global Urban Morphology e Solar Factor [-] 2.2.12. 2.2.12. GUMSA, Global Urban Morphology Solar Factor e Albedo [-] 2.3. Albedo 2.3.1. Il Telerilevamento (Termal Remote Sensing) 2.3.2. Materiale per il calcolo dell 'albedo 2.3.3. Metodologia di calcolo 3. ANALISI QUALITATIVA 3.1. Breve evoluzione storia ed urbanistica della città di Torino 3.1.1. La città antica 3.1.2. La città medievale 3.1.3. La città moderna 3.1.4. La città contemporanea 3.2. Scelta e analisi delle zone di studio. Introduzione alle schede tecnico-descrittive 3.3.1 Parametri urbani: classificazione e distribuzione 4. SIMULAZIONE ENERGETICA 4.1. Introduzione CitySim Pro 4.2. Il file climatico 4.2.1 II file climatico METEONORM 4.2.2 Dati meteo di Torino 4.3. II modello per il calcolo dei consumi su CitySim Pro 4.4.1 dati di input per la erezione del modello 4.4.1 La definizione delle caratteristiche fisiche degli edifici 4.4.2 La determinazione del profilo di occupazione 5. MODIFICA DEI PARAMETRI URBANI 5.1. Considerazioni generali e impostazione previa alle modifiche dei parametri urbani 5.2. Modifica del parametro BCR 5.3. Modifica del parametro HW 5.4. Modifica del parametro HHm 5.5. Modifica del parametro MOS 5.6. Modifica del parametro Albedo 6. ANALISI DEI RISULTATI 6.1. Considerazioni generali riguardanti l'analisi dei risultati 6.2. Analisi del parametro BCR 6.3. Analisi del parametro HW 6.4. Analisi del parametro HHm 6.5. Analisi del parametro MOS 6.6. Analisi del parametro Albedo 6.7. Analisi delle variabili di morfologia urbana 7. CONCLUSIONI Bibliografia Appendice A. PROCEDURA DI CALCOLO A.1. Dati utilizzati per il calcolo A.2. Software utilizzato A.3. Procedura di calcolo degli indicatori della forma urbana Appendice B. STRUTTURE OPACHE. CITYSIM Appendice C. VALIDAZIONE DEL MODELLO TERMICO
Bibliografia:	LIBRI (Ordine cronologico) Camillo SITTE; City planning according to artistic principles [1899]; Phaidon; London 1965. Leslie MARTIN, Lionel MARCH; Urban Space and Structure [1972]; Cambridge University Press; Cambridge 1972. Ralph L. KNOWLES; Energia e Forma [1974]; Franco Muzzio & c. editore, Padova, 1981. Philippe PANERAI, Jean CASTEX, Isolato urbano e citta contemporanea [1980]; Clup; Milano 1981. J. Douglas BALCOMB; Passive solar design handbook vol. 3; American Solar Energy Society; New York, 1983. J. Douglas BALCOMB; A design tool for passive solar strategies; from National Renewable Energy Laboratory; 1990. Tim R. OKE; Boundary layer climates [1978]; Taylor & Francis; 2002. Dale A. QUATTROCHI, Jeffrey C. LUVALL; Thermal Remote Sensing in Land Surface Processes; CRC Press; 2004. Nick BAKER, Koen STEEMERS; Energy and Environment in Architecture [2000]; E&FN Spon; London; 2005. Pietro A. 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