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Livelli di prestazione energetica ottimali in funzione dei costi : una residenza unifamiliare di nuova costruzione

Dabbene , Paolo

Livelli di prestazione energetica ottimali in funzione dei costi : una residenza unifamiliare di nuova costruzione.

Rel. Marco Filippi, Enrico Fabrizio, Cristina Becchio, Valentina Monetti. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2013

Abstract:

Costruire in modo sostenibile significa contenere i consumi energetici e gestire le risorse ambientali in modo consapevole, preservando la qualità dell’abitare e ricercando il massimo grado di benessere possibile per gli utenti.

Nella progettazione edilizia, l’aspetto energetico è molto rilevante e riguarda almeno due elementi: l’energia primaria non rinnovabile inglobata nei materiali da costruzione, e l’energia primaria legata all’utilizzo dell’edificio. Quest’ultima dipende dalle caratteristiche della domanda energetica e dall’efficienza dei sistemi energetici.

Conseguire una elevata efficienza energetica nel costruito, implica una maggiore complessità procedurale e quindi necessariamente un costo maggiore.

Per applicare, nella pratica corrente, i principi di sostenibilità energetica è quindi necessaria una maggiore sensibilità da parte del committente, e soprattutto, la disponibilità a considerare il “costo globale” dell’edificio piuttosto che il solo “costo di costruzione”, considerando anche i “costi evitati” (maggiori consumi, manutenzione ecc) nella vita utile dell’edificio.

La direttiva europea 2010/31/UE del 19 maggio 2010, sulle prestazioni energetiche degli edifici, nota anche come EPBD recast [1], richiede a ciascuno Stato Membro di fissare i propri requisiti minimi di prestazione energetica nell’ottica del livello ottimale di costo definito come “il livello di prestazione energetica (energia primaria) che porta al costo più basso durante il ciclo di vita economico stimato dell’edificio”.

La EPBD recast individua anche l’obbiettivo dei nearly Zero Energy Building (nnZEB) per i nuovi edifici a partire dal 31/12/2020. Il target nnZEB risulta tuttavia ad oggi non “cost-optimal” [2], i due requisiti dovranno quindi essere riconciliati in modo che la transizione da “cost-optimal” a nnZEB possa essere garantita come esplicitato dalla Commissione Europea . Il “livello ottimale di costo” può essere visto quindi come il primo passo verso l’obbiettivo nnZEB.

Con il Comparative Methodology Framework, la Commissione Europea definisce la metodologia comparativa per individuare il livello ottimale di costo, essa si compone di sette step:

- individuare il reference building

- definire gli elementi di involucro e le loro prestazioni energetiche in base ai limiti vigenti

- definire gli elementi di impianto

- svolgere i calcoli energetici per ciascuna soluzione individuata

- elaborare i risultati della simulazione per individuare l’energia primaria, l’energia

importata e esportata

- valutare i costi e individuare il “net present value”

- svolgere un analisi di sensitività (diversi scenari di incremento del costo dell’energia e di altri parametri)

Mediante calcolo iterativo, si procede alla definizione del pacchetto di interventi che garantisce per quella specifica categoria edilizia il livello ottimale di costo, a tale scopo i pacchetti devono essere sufficientemente numerosi, almeno dieci secondo la Commissione.

Questa tesi segue la metodologia comparativa applicandola ad una abitazione unifamiliare di nuova costruzione situata nel comune di Torino. L’obbiettivo della ricerca è di confrontare diverse soluzioni di involucro e di impianto per individuare quali combinazioni risultano preferibili nell’ottica del costo globale.

Servendosi delle ricerche di TABULA e ASIEPI nell’ambito degli edifici residenziali di riferimento, e della ricerca personale condotta sulle residenze unifamiliari di nuova costruzione è stato individuato un progetto con caratteristiche dimensionali e di forma medie. La trasmittanza degli elementi di involucro è stata impostata secondo i valori minimi di legge, mentre i sistemi energetici adottati sono individuati dalla letteratura come i più diffusi nel settore residenziale.

Il calcolo delle prestazioni energetiche è stato svolto con l’ausilio di software per la simulazione energetica dinamica del sistema edificio-impianti, utilizzando il programma EnergyPIus nella versione 7.0.

Le misure di efficientamento individuate riguardano l’involucro (maggiore isolamento, schermature regolabili) e i sistemi energetici (vmc con recupero del calore e integrazione con fonti rinnovabili (soluzioni con pompa di calore, solare termico, fotovoltaico)). La valutazione del costo globale è svolto secondo la prEN 15459:2007 [3] tenendo conto dei costi iniziali di investimento, annuali correnti e straordinari di sostituzione.

Infine è stato individuato il range di costo ottimale e come ciascuna misura di efficientamento influenza i risultati finali in termini di costo globale e di energia primaria.

Relatori: Marco Filippi, Enrico Fabrizio, Cristina Becchio, Valentina Monetti
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: A Architettura > AB Architettura degli interni
A Architettura > AH Edifici e attrezzature per l'abitazione
S Scienze e Scienze Applicate > SG Fisica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3167
Capitoli:

0 - Indice:

1 - Introduzione:

1.1 -ZEB, nZEB, nnZEB

1.2 - La direttiva EPBD recast e il “livello ottimale di costo”

2 - Definizione del reference building:

2.1- I reference buildings

2.2 - Il patrimonio edilizio italiano

2.3 - Il progetto di ricerca ASIEPI

2.4 - Il progetto di ricerca TABULA

2.5 - Costruzioni recenti nel panorama italiano

2.6 - La residenza unifamiliare di riferimento (RB):

2.6.1 - Caratteristiche tipologiche e distributive

2.6.2 - Elementi edilizi

2.6.3 - Elementi impiantistici

3 - Definizione delle misure di efficientamento:

3.1 - Interventi edilizi

3.2 - Interventi impiantistici

3.3 - Insiemi di interventi

4 - La simulazione termoenergetica dinamica applicata al caso di studio:

4.1 - Il software di modellazione EnergyPIus

4.2 - Il modello dell’edificio: dati di input

4.3 - Risultati della simulazione:

4.3.1 - Fabbisogni energetici, usi finali, energia primaria

4.3.2 - Verifica della quota di energia da fonti rinnovabili

5 - Analisi economica:

5.1 - La metodologia del costo globale

5.2 - Assunzioni di calcolo

5.3 - Risultati dell’analisi economica

6 - Livelli ottimali di prestazione energetica in funzione dei costi

6.1 - Prospettive per individuare i livelli ottimali in funzione dei costi

6.2 - Discussione dei risultati finali

7 - Conclusioni

8 - Bibliografia

9 - Allegati:

9.1 - Costruzioni recenti nel panorama italiano

9.2 - Elementi edilizi: stratigrafie

9.3 - Elementi impiantistici: schemi concettuali di impianto

9.4 - Computo metrico estimativo

9.5 - Analisi del costo globale: quadro riassuntivo e schede di calcolo

Bibliografia:

Direttiva europea 2010/31/UE del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione), G.U. Unione Europea del 18/06/2010;

Kurnitski J., “How to calculate cost optimal nZEB energy performance?”, in The Rehva European HVAC Journal, v. 48, n. 5, pp. 36-41, ottobre 2011;

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Filippi M., Fabrizio E., Il concetto di Zero Energy Building, in Verso gli edifici a “Energia quasi zero”: le tecnologie disponibili, AICARR (ITA), Bologna, 6 ottobre 2011;

UNI EN 15603:2008 - “Prestazione energetica degli edifici - Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica”;

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Commissione Europea. Regolamento Delegato (UE) N. 244/2012 della Commissione del 16 gennaio 2012 che integra la direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio sulla prestazione energetica nell’edilizia istituendo un quadro metodologico comparativo peri il calcolo dei livelli ottimali in funzione dei costi per i requisiti minimi di prestazione energetica degli edifici e degli elementi edilizi;

Commissione Europea. Orientamenti che accompagnano il regolamento delegato (UE) n. 244/2012 del 16 gennaio 2012 della Commissione che integra la direttiva 2010/31/UE del Parlamento europeo e del Consiglio sulla prestazione energetica nell’edilizia istituendo un quadro metodologico comparativo per calcolare livelli ottimali in funzione dei costi per i requisiti minimi di prestazione energetica degli edifici e degli elementi edilizi. 19 aprile 2012;

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D.M. 5 luglio 2012 “Attuazione dell’art. 25 del decreto legislativo 3 marzo 2011, n. 28, recante incentivazione della produzione di energia elettrica da impianti solari fotovoltaici (c.d. Quinto Conto Energia)", G.U. del 10/07/2012;

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UNI EN ISO 7730:1997 - “Ambienti termici moderati: Determinazione degli indici PMV e PPD e specifica delle condizioni di benessere termico”;

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sito internet del CIA WorldFactBook: http://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/;

sito internet del Fondo Monetario Internazionale: http://www.imf.org/external/data.htm

sito internet Euribor-rates: http://it.euribor-rates.eu/tasso-interesse-bce.asp;

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sito internet dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas: http://www.autorita.energia.

D.M. 28 dicembre 2012 “Incentivazione della produzione di energia termica da fonti rinnovabili ed interventi di efficienza energetica di piccole dimensioni”, G.U. del 2/01/2013;

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