Dalla consapevolezza dell'esistenza di tali problematiche, che contribuiscono ad aggravare l'ormai precario equilibrio dell'ecosistema mondiale, sono quindi sorte iniziative internazionali volte allo sviluppo ed alla realizzazione di edifici sostenibili i cui ridotti consumi possano permettere un alleggerimento della domanda energetica complessiva e la conseguente produzione di sostanze inquinanti, che non solo pregiudicano la qualità dell'aria presente nell'atmosfera, ma contribuiscono ad aggravare la situazione ambientale generale.

In quest'ottica, la constatazione del ruolo fondamentale del settore delle costruzioni sul consumo di energia primaria mondiale congiuntamente alla crescente scarsità di risorse energetiche ha dato avvio alla necessità di spingere la ricerca verso nuovi modelli costruttivi volti all'edificazione di fabbricati ai quali sia possibile attribuire la definizione di Edificio a Zero Energia (Zero Energy Building) 0 a energia quasi zero. Nonostante negli ultimi anni, l'utilizzo di tale denominazione si sia manifestato con una maggiore frequenza, divenendo una terminologia comunemente impiegata per descrivere gli edifici sostenibili del prossimo futuro o casi esemplari attualmente realizzati, essa manca di una chiara e condivisa definizione.

La presente tesi si propone quindi di indagare la situazione attuale in merito alla realizzazione di edifici sostenibili, ed in particolare, dopo l'introduzione di casi esemplari relativi a politiche internazionali volte all'incentivazione della realizzazione di edifici ad energia zero mediante l'introduzione di una progressiva obbligatorietà in merito, viene presentata la visione complessiva riguardante la questione Edifici a Energia Zero, evidenziando le problematiche attualmente presenti, riconducibili in modo preminente alla mancanza di una specifica e condivisa definizione, che lascia adito a varie interpretazioni.

Individuando nella riduzione dei fabbisogni energetici, l'obiettivo e requisito fondamentale da perseguire per la realizzazione di un edificio sostenibile, che possa quindi raggiungere la definizione di Edificio a energia quasi zero, viene introdotto il caso delle case passive ed in particolare dello Standard Passivhaus. Essi sono modelli attualmente esistenti, la cui realizzazione si è consolidata nel tempo e che mostrando come sia possibile, mediante l'adozione di opportune strategie progettuali, realizzare edifici con bassi fabbisogni energetici, che allo stesso tempo garantiscano adeguate condizioni di comfort per gli utenti.

Parte integrante della ricerca è costituita dalla proposta ed analisi di casi studio esemplari relativi ai suddetti argomenti, evidenziando in particolar modo, oltre alle caratteristiche architettoniche degli stessi e alle soluzioni tecnologiche a cui si è fatto ricorso, i risultati di monitoraggi compiuti successivamente alle fasi costruttive e riportanti dati utili alla valutazione in fase d’uso delle performance effettivamente raggiunte degli edifici in esame, nonché informazioni relative al grado di soddisfacimento degli utenti ed alle loro abitudini comportamentali che possono avere ripercussioni significative sulle prestazioni dei fabbricati.

Viene infine presentata una proposta progettuale relativa alla realizzazione di edifici multipiano a destinazione d'uso mista (residenziale e commerciale) collocati nel contesto della città di Cuneo, per i quali si è perseguito l'obiettivo di progettare edifici che possano raggiungere elevati standard prestazionali e bassi consumi energetici, coniugando l'utilizzo di sistemi costruttivi tradizionali con l'uso di tecnologie innovative e lo sfruttamento dei principi basilari della bioclimatica, adattati al contesto urbano che impone limitazioni a cui spesso un progettista deve far fronte nella pratica quotidiana.

2.4 OBIETTIVO 20/20/20

3 ZERO ENERGY BUILDINGS

3.1 POLITICHE E NORMATIVE INTERNAZIONALI

3.1.1 UNIONE EUROPEA: DIRETTIVA 2010/31/UE

3.1.2 PROGRESSI ALLA LUCE DELLA DIRETTIVA 2010/31/UE

3.1.3 ITALIA: DL 4 GIUGNO 2013, N°63

3.1.4 REGNO UNITO: CODE FOR SUSTAINABLE HOMES

3.1.5 STATI UNITI

3.1.5.1 ENERGY INDEPENDENCE AND SECURYTY ACT 2007

3.1.5.2 FEDERAL LEADERSHIP IN ENVIRONMENTAL, ENERGY AND ECONOMIC

PERFORMANCE - EXECUTIVE ORDER 13514

3.1.5.3 CALIFORNIA: ENERGY EFFICIENCY STRATEGIC PLAN

3.2 IL PROBLEMA DELLA DEFINIZIONE

3.2.1 INTERNATIONAL ENERGY AGENCY TASK

3.2.2 MOLTEPLICI DEFINIZIONI

3.2.3 ELEMENTI CRITICI

3.2.4 CONFINI DI SISTEMA E SISTEMI DI APPROVVIGIONAMENTO

3.2.5 PROPOSTA DI CLASSIFICAZIONE SULLA BASE DELLE TECNOLOGIE DI PRODUZIONE DA FONTI RINNOVABILI

3.3 STUDIO/RICERCA SU EDIFICI COMMERCIALI NEGLI USA

3.4 CASO STUDIO: BEDZED, IL PROGETTO E LE VALUTAZIONI

3.4.1 MONITORAGGIO

4 EDIFICI A BASSO CONSUMO ENERGETICO

4.1 STANDARD PASSIVHAUS

4.1.1 REQUISITI

4.1.2 PASSIVHAUS E CASA PASSIVA

4.2 PROGETTO CEPHEUS: OBIETTIVI E RISULTATI

4.2.1 02-KASSEL: IL PROGETTO DI RICERCA

4.3 CASO STUDIO: EX-POSTE BOLZANO

4.3.1 MONITORAGGIO

4.4 PROGETTO PASSIV-ON: LO STANDARD PASSIVHAUS NEI PAESI A CLIMA

MEDITERRANEO

4.4.1 REQUISITI STANDARD PASSIVHAUS NEI CLIMI CALDI EUROPEI

4.4.2 REGNO UNITO, SPAGNA, PORTOGALLO, FRANCIA E ITALIA

4.5 VENTILAZIONE MECCANICA VS VENTILAZIONE NATURALE

4.5.1 CASO STUDIO: VENTILAZIONE MECCANICA VS VENTILAZIONE NATURALE NEL SUD

INGHILTERRA

4.5.2 MONITORAGGIO CASO STUDIO REGNO UNITO

4.6 IL PROGETTO DI RICERCA CREATIVE ENERGY HOMES

4.6.1 LA BASF HOUSE

4.6.1.1 POST OCCUPANCY EVALUATION

4.7 CASO STUDIO PASSIVHAUS CHERASCO: L'EDIFICIO E LE PERFORMANCE

4.7.1 MONITORAGGIO

5 PROPOSTA PROGETTUALE

5.1 INQUADRAMENTO AREA PROGETTO

5.2 EDIFICI IN PROGETTO

5.2.1 ORIENTAMENTO ED UTILIZZO DEI PRINCIPI DELLA BIOCLIMATICA

5.2.2 MATERIALI E TECNOLOGIE

6 CONCLUSIONI

7 ALLEGATI

8 BIBLIOGRAFIA

RINGRAZIAMENTI

• NICOLE LAZARUS, BedZED: Toolkit Part I. A practical guide to construction materials for carbon neutral developments, BioRegional, in www.bioregional.com, dicembre 2002;

• ANDREAS HERMELINK, HARTMUT HÜBNER, Is one litre enough?-tenants' satisfaction in passive houses, in ECEEE 2003 Summer study - Time to turn down energy demand, 2003, pp. 315-324;

• JÜRGEN SCHNIEDERS, CEPHEUS - measurement results from more than 100 dwelling units in passive houses, in ECEEE 2003 Summer study - Time to turn down energy demand, 2003, pp. 341-351;

• CHRIS TWINN, BedZEB, in The Arup Journal, gennaio 2003, pp. 10-16;

• NICOLE LAZARUS, BedZED: Toolkit Part II. A practical guide to producing affordable carbon neutral developments, BioRegional, in www.bioregional.com, ottobre 2003;

• B. GRIFFITH, P. TORCELLINI, N. LONG, D. CRAWLEY, J. RYAN, Assessment of the Technical Potential for Achieving Zero-Energy Commercial Buildings. Preprint, National Renewable Energy Laboratory, Conference Paper, in ACEEE Summer Study, Pacific Grove, California, 14-18 agosto 2006;

• GIACOMO COLOMBO, FABIO COLOMBO, Lo stato dell'arte nella progettazione degli edifici passivi, ALINEA Editrice, Firenze 2006;

• JÜRGEN SCHNIEDERS, ANDREAS HERMELINK, CEPHEUS results: measurements and occupants' satisfaction provide evidence for Passive House being an option for sustainable building, in Energy Policy n°34, 2006, pp. 151 -171 ;

• P. TORCELLINI, S. PLESS, M. DERU, D. CRAWLEY, Zero Energy Buildings: A Critical Look at the Definition, National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy, Conference paper, in ACEEE Summer Study, Pacific Grove, California, 14-18 agosto 2006;

• PAUL A. TORCELLINI, DRURY B. CRAWLEY, Understanding Zero-Energy Buildings, in ASHRAE Journal, settembre 2006, pp. 63-69;

• BRIAN FORD, ROSA SCHIANO-PHAN, DUAN ZHONGCHENG, Lo Standard Passivhaus nei climi caldi europei. Linee guida progettuali per case confortevoli a basso consumo energetico. Parte 1. Principi e concetti, in www.passiv-on.org/CD, luglio 2007;

• LORENZO PAGLIANO, SALVATORE CARLUCCI, TOMMASO TOPPI, PAOLO ZANGHERI, The Passivhaus Standard in european warm climates: Design guidelines for comfortable low energy homes. Part 2. National proposals in detail: Italy, in www.passiv-on.org/CD, luglio 2007;

• BRIAN FORD, ROSA SCHIANO-PHAN, DUAN ZHONGCHENG, The Passivhaus Standard in european warm climates: Design guidelines for comfortable low energy homes. Part 3. Comfort, climate and passive strategies, in www.passiv-on.org/CD, luglio 2007;

• Passiv-Onproject. Casa Passiva o Passivhaus, in www.passiv-on.org/CD, 2007;

• ATTILIO CAROTTI, DOMENICO MADÉ, La Casa Passiva in Italia. Teoria e Progetto di una "casapassiva" in tecnologia tradizionale, Rockwoll, Milano, 2008;

• Building a Sustainable Future. The BASF house - UK Project, BASF pie, in www.house.basf.co.uk, Cheshire, UK, 2008;

• BASF house project. Nottingham. REHAU renewable systems, REHAU, in www.rehau.co.uk, febbraio 2008;

• ALEXANDRA TROI, MICHAEL TRIBUS, ANDREA COSTA, WALTER HABERER, DAVIDE PARISI, WOLFRAM SPARBER, Towards Zero Energy Renovation: Ex-Post Building in Bolzano/Italy, in PLEA 2008-25'h Conference on Passive and Low Energy Architecture, Dublino 22-24 ottobre 2008;

• ROSA SCHIANO-PHAN, BRIAN FORD, MARK GILLOT, LUCÉLIA TARANTO RODRIGUES, 432: The Passivhaus standard in the UK: Is it desirable? Is it achievable?, in PLEA 2008-25th Conference on Passive and Low Energy Architecture, Dublino 22-24 ottobre 2008;

• Approvato il pacchetto clima-energia, obiettivo: 20/20/20, in www.europarl.europa.eu, 17 dicembre 2008;

• N. HORMAZABAL, M.GILLOTT, G. GUZMAN, G. REVELL, The Effect of Technological User Control Systems on Occupants of Sustainable Energy Homes. The

BASF house, Nottingham, UK, in PLEA 2009 - 26th Conference on Passive and Low Energy Architecture, Quebec City, Canada, 22-24 giugno 2009;

• BedZED seven years on. The impact of the UK's best known eco-village and its residents, BioRegional, in www.bioregional.com, luglio 2009;

• ANNA JOANNA MARSZAL, PER HEISELBERG, A literature review of Zero Energy Building (ZEB) definitions, in DCE Technical Report No.78, Aalborg University, dicembre 2009;

• BedZED. A guide to the UK's first large-scale mixed use sustainable community - the inspiration for low carbon projects around the world, BioRegional BedZED Centre, Wallington UK, in www.bioregional.com, 2010;

• MONICA LAVAGNA, Edifici a Zero Emissioni. Una questione di confini di sistema, in FRANCESCA CAPPELLARO e SIMONA SCALBI, a cura di, La metodologia LCA: approccio proattivo per le tecnologie ambientali. Casi studio ed esperienze applicative, Atti del Convegno Scientifico della Rete Italiana LCA, ENEA, Padova 22 aprile 2010, pp. 86-93;

• MICHAEL TRIBUS, Palazzo provinciale numero 11 - Ex edificio delle poste. Risanamento e ristrutturazione dell'ex edificio delle poste per ospitarvi gli uffici provinciali, in Edilizia capace di futuro: Escursione e scambio di esperienze su edilizia ad alta efficienza energetica per città e comuni alpini, CIPRA, Città di Bolzano, Agenzia CasaClima, Associazione "Città alpina dell'anno", in www.cipra.org, Bolzano, 22 e 23 aprile 2010, pp. 6-7;

• MARK GILLOTT, LUCÉLIA TARANTO RODRIGUES, CATALINA SPATARU, Low-carbon housing design informed by research, in Engineering Sustainability 163, giugno 2010, pp. 77-87;

• PIERO LUNATI, Cuneo: in piazza d'Armi un parco con alberi, verde ed un lago, in www.targatocn.it, 10 giugno 2010;

• SHANTI PLESS, PAUL TORCELLINI, Net-Zero Energy Buildings: A Classification System Based on Renewable Energy Supply Options, Technical Report National Renewable Energy Laboratory, U.S. Department of Energy, Golden, Colorado, giugno 2010;

• LUCELIA TARANTO RODRIGUES, 2008 to 2009: Reflections on the Performance of The BASF House, in www.goodhomes.org.uk, Department of Architecture and the Built Environment, University of Nottingham, 14 settembre 2010;

• LUCELIA TARANTO RODRIGUES, 2008 to 2009: Reflections on the Performance of The BASF House. 1. Design and Construction, 2. 1 Year of Occupancy: The Summer Performance, in www.goodhomes. org. uk/downloads/members/the-basf-house 3.pdf Departement of Architecture and the Built Environment, The University of Nottingham , 14 settembre 2010;

• IGOR SARTORI, ASSUNTA NAPOLITANO, ANNA J. MARSZAL, SHANTI PLESS, PAUL TORCELLINI, KARSTEN VOSS, Criteria for Definition of Net Zero Energy Buildings, IEA SHC Task40/ECBCS Annex 52: Towards Net Zero Energy Solar Building, Subtask A, in EuroSun Conference, Graz, 29 settembre 2010;

• IGOR SARTORI, JOSE' CANDANEDO, SONJA GEIER, ROBERTO LOLLINI, FRANÇOIS GARDE, ANDREAS ATHIENITIS, LORENZO PAGLIANO, Comfort and Energy Efficiency Recommendations for Net Zero Energy Buildings, IEA SHC Task40/ECBCS Annex 52: Towards Net Zero Energy Solar Building, Subtask A, in EuroSun Conference, Graz, 29 settembre 2010;

• ANNA JOANNA MARSZAL, JULIEN S. BOURRELLE, EIKE MUSALL, PER HEISELBERG, ARILD GUSTAVSEN, KARSTEN VOSS, Net Zero Energy Buildings - Calculation Methodologies versus National Building Codes, in EuroSun Conference, Graz, 30 settembre 2010;

• CALIFORNIA PUBLIC UTILITIES COMMISSION, CA Energy Efficiency Strategic Plan, in www.cpuc.ca.gov, California, gennaio 2011;

• A.J. MARSZAL, P.HEISELBERG, J.S. BOURRELLE, E. MUSALL, K. VOSS, I. SARTORI, A. NAPOLITANO, Zero Energy Building - A review of definitions and calculation methodologies, in Energy and Buildings vol. 43, aprile 2011, pp. 971-979;

• LAURA PEDROTTI, Expost, Bolzano, Italy - Michael Tribus Architecture, in Arketipo n°52, II Sole 24 ore, aprile 2011, pp.94-101;

• ANNA JOANNA MARSZAL, PER HEISELBERG, Zero Energy Building definition - a literature review. A technical report of subtask A, International Energy Agency, Joint Project - Task 40/Annex 52 Net Zero Energy Buildings, in www.task40.iea-shc.org, 15 settembre 2011;

• Energy Efficiency Report. L'Efficienza Energetica in Italia: modelli di business, soluzioni tecnologiche, vincoli e opportunità di sviluppo, MIP Politecnico di Milano, in www.energystrategy.it, novembre 2011;

• 2012 Highlights. SHC Task 40 / ECBCS Annex 52 Towards Net-Zero Energy Solar Buildings, Solar Heating & Cooling Programme, International Energy Agency, in www.task40.iea-shc.org, 2012;

• Towards Net Zero Energy Solar Buildings. ECBCS / SHC Project Factsheet. annex 52 / Task 40, AECOM, Birmingham, Regno Unito, 2012;

• JANET COTTERELL, ADAM DADEBY, The Passivhaus Handbook. A practical guide to constructing and retrofitting buildings for ultra-low energy performance, Green Books, Plymouth (UK) 2012;

• MONICA LAVAGNA, MARCELLA BONANOMI, CLAUDIA DE FLUMERI, Edifici a consumo energetico zero. Orientamenti normativi, criteri progettuali ed esempi di Zero Energy e Zero Emission Buildings, Maggioli Editore, Dogana (San Marino), febbraio 2012;

• 2011 Buildings Energy Data Book, D&R INTERNATIONAL Ltd, Silver Spring Maryland, marzo 2012;

• LUISA BROTAS, FERGUS NICOL, Naturai versus mechanical ventilation: Towards sustainability, in Proceedings of 7th Windsor Conference: The changing context of comfort in an unpredictable world, Windsor (UK) 12-15 aprile 2012;

• KARSTEN VOSS, IGOR SARTORI, ROBERTO LOLLINI, Nearly-zero, Net zero and Plus Energy Buildings, in REHVA Journal, dicembre 2012, pp.23-27;

• Rapporto Annuale Efficienza Energetica 2011, Unità Tecnica per l'Efficienza Energetica ENEA, dicembre 2012;

• SALVATORE CARLUCCI, PAOLO ZANGHERI, LORENZO PAGLIANO, Achieving the Net Zero Energy target in Northern Italy: lessons learned from an existing Passivhaus with Earth-to-Air Heat Excharger, in Advance Materials Research Vol. 689, in www.scientific.net, 2013, pp. 184-187;

• The European Union explained: Europe 2020: Europe's growth strategy, Commissione Europea, Lussemburgo 2013;

• Energy, transport and environment indicators. 2012 edition, European Commission eurostat Pocketbooks, Belgio, 8 gennaio 2013;

• PAOLA SASSI, A Natural Ventilation Alternative to the Passivhaus Standard for a Mild Maritime Climate, in Buildings, 18 gennaio 2013. pp. 61-78;

• Share of renewable energy up to 13% of energy consumption in the EU27 in 2011, Eurostat Press Office, in www.europa.eu/rapid/press-release_STAT-13-65_en.htm, 26 aprile 2013;

• LORENZO PAGLIANO, PAOLO ZANGHERI, Design of Nearly Zero Energy Buildings coupled with an earth to air heat exchanger in mediterranean climate: development of an analytic model and validation against a monitored casa study, in Proceedings of BS2013: 13th Conference of International Building Performance Simulation Association, Chambéry, Francia, 26-28 agosto 2013;

• Trends and projections in Europe 2013. Tracking progress towards Europe's climate and energy targets until 2020, European Environment Agengy Report No 10/2013, Copenaghen Danimarca, ottobre 2013;

• Kassel, Germany, International Energy Agency IEA-SCH Task 28 / ECBCS Annex 38 Sustainable Solar Housing, in www.ecbcs.org/docs/Annex_38 Germany_Kassel.pdf;

• MARIA GRAZIA NOVO, La CASA PASSIVA di San Bartolomeo di Cherasco, in www.passive-on.org/it/downloads/CasePassive-Novo.pdf

• MICFIAEL TRIBUS ARCHITECTURE, L'edificio "1 litro". Il principio della "riduzione delle perdite", in www.michaeltribus.com;

• Project Reference. Reducing CO2 in Buildings. Energy Efficient Housing, BASF pic, in www.house.basf.co.uk, Cheshire, UK;

• JOSEF AYOUB, Towards Net Zero Energy solar Buildings. IEA SHC / ECBCS Project Factsheet. Task 40 / Annex 52, Solar Heating & Cooling Programme, International Energy Agency, in www.task40.iea-shc.org;

NORMATIVE

• Code for Sustainable Homes. A step-change in sustainable home building practice, Communities and Local Government, Londra, dicembre 2006;

• Building a Greener Future: policy statement, Communities and Local Government, Londra, luglio 2007;

• Energy Independence and Security Act of2007, Washington 19 dicembre 2007;

• Norme di Attuazione Piano Regolatore Generale, Comune di Cuneo, luglio 2008;

• Federai Leadership in Environmental, Energy and Economic Performance - Executive Order 13514, The White House, USA, 5 ottobre 2009;

• Europe 2020. A strategy for smart, sustainable and inclusive growth, Commissione Europea, Bruxelles, 3 marzo 2010;

• Direttiva 2010/31/UE del PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 19

maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia, 19 maggio 2010;

• Regolamento Edilizio, Comune di Cuneo, 22 luglio 2010;

• Regolamento delegato (UE) N. 244/2012 della COMMISSIONE del 16 gennaio 2012 che

integra la direttiva 2010/31/UE, 16 gennaio 2012;

• DI 4 giugno 2013, n.63, in Gazzetta Ufficiale n.130, 5 giugno 2013;

• Legge 3 agosto 2013, n.90, Gazzetta Ufficiale n.181, 3 agosto 2013;

• Relazione della Commissione al Parlamento europeo e al Consiglio. Progressi realizzati dagli Stati membri in materia di edifici a energia quasi zero, Commissione Europea, Bruxelles, 28 giugno 2013;

SITOGRAFIA

www.cened.it www.cepheus.de www.climatepolicyinitiative.org www. cpuc.ca.gov

www.ec.europa.eu/europe2020/index_it.htm

www.ediliziaeterritorio.ilsole24ore.com

www.energyefficiency.basf.com

www.energy.ca.gov/title24/

www2.epa.gov

www.epa.gov

www.europarl.europa.eu

www.gazzettaufficiale.it

www.house.basf.co.uk

www.internorm.com

www.it.bing.com/maps

www.michaeltribus.com

www.mottura.com

www.nottingham.ac.uk

www.passiv.de

www.passive-on.org

www.rehau.co.uk

www.speraweb.it

ivww.studioparch.com

ivww.targatocn.it

www.task40.iea-shc.org/subtasks www.whitehouse.gov