Il consumo di energia da parte di un edificio non è da attribuire solamente alla fase d'uso dell'edificio, ma a tutto il suo ciclo di vita: dall'estrazione delle materie prime, alla loro lavorazione e alla loro messa in opera, fino alla rimozione, smaltimento e/o riciclo.

Gli edifici durante il loro ciclo vitale richiedono due tipi di energia: una di tipo diretto, e una indiretta.

L'energia diretta è quella utilizzata in diverse operazioni, come nella fase di costruzione, fabbricazione e trasporto, ma riguarda soprattutto l'uso dell'edificio, e cioè la quantità di energia che viene consumata dall'edificio per soddisfare la domanda di riscaldamento, raffreddamento, ventilazione, illuminazione ed è proprio quest'ultima ad essere definita Operating Energy (OE).

L'energia indiretta, detta anche Embodied Energy (EE), energia grigia, energia virtuale o energia nascosta, indica invece la quantità di energia primaria incorporata in un materiale che viene utilizzata nei processi di produzione dell'edificio e dei suoi componenti.

L'energia totale necessaria durante tutto il ciclo di vita di un edificio comprende sia l'Operating Energy che la quantità di Embodied Energy, sono quindi di fondamentale importanza la scelta dei materiali costruttivi e le scelte progettuali per l'efficienza energetica di un edificio durante la sua vita; la scelta dei materiali potrebbe ridurre la richiesta di energia per il riscaldamento o raffresca mento, ma potrebbe invece far aumentare la quantità di EE.

E' importante e necessario studiare con precisione i sistemi costruttivi per cercare di ridurre il dispendio energetico.

Un modello di edilizia che possa considerarsi "sostenibile" deve passare inevitabilmente attraverso la necessità di considerare l'edificio come un organismo dotato di un suo ciclo di vita che, presto o tardi, esaurirà le sue funzioni e per il quale è necessario, già in fase di progettazione, valutarne, in un'ottica di eco-compatibilità ambientale, gli scenari in termini di manutenzione, di sostituzione degli elementi tecnici e di demolizione appropriati . Fondamentale risulta quindi la scelta dei materiali e la valutazione prestazionale del "prodotto costruito". 

Oggi, nella Svizzera Italiana, si sta affermando sempre di più la cultura di costruire e progettare nuovi edifici in modo da favorire il benessere degli utenti e di ridurre al minimo il loro consumo energetico e questa idea trova attuazione grazie allo Standard Minergie. Minergie è un marchio supportato congiuntamente dal mondo economico, dai Cantoni e dalla Confederazione Svizzera, è uno standard di costruzione per edifici nuovi e ammodernati che considera il bene edilizio come un sistema integrato di involucro e impianti tecnici (riscaldamento, aerazione controllata, produzione di acqua calda sanitaria ecc.) che deve rispettare un valore limite del fabbisogno energetico. Le pareti esterne, i pavimenti ed il tetto devono essere ben isolati e i serramenti devono garantire una considerevole ermeticità e resistenza termica.

Il mio interesse nei confronti della Svizzera e delle sue idee riguardanti la sostenibilità e la salvaguardia dell'ambiente è nato grazie all'Erasmus Placement, svolto nel 2014 nella città di Lugano presso l'Atelier Tecnoclima.

L'Atelier Tecnoclima è specializzato in ingegneria energetica, in fisica termica della costruzione e nell'architettura bioecologica.

Grazie all'Ing. Luca Giordano, titolare dello studio, all'Arch. Lisa Colombo e all'Arch. Marino Cattaneo ho potuto conoscere meglio i concetti che stanno alla base di una progettazione sostenibile. Durante l'Erasmus Placement mi è stato proposto di riprogettare autonomamente un edificio già da loro studiato per poterlo così utilizzare come caso studio all'interno della tesi.

Il caso studio proposto dall'Atelier e studiato all'interno dell'elaborato ha come obiettivo la riqualificazione di un lotto situato nel Comune di Bissone di circa 1.300 m , affacciato su Via S. Nicolao ora utilizzato come parcheggio.

La richiesta del committente, il Comune di Bissone, era quella di collocare nel lotto in questione un edificio a bilancio termico zero che rispondesse ai requisiti imposti dallo Standard Minergie-A, un edificio pubblico, ospitante 4 alloggi per anziani e/o diversamente abili di circa 70 m2 l'uno, uno studio medico di prossimità, un parcheggio privato ed uno pubblico con un totale di 25 posti auto in quanto il lotto, oggi molto utilizzato, ospita esattamente lo stesso numero di spazi destinati alle vetture.

Dopo una fase iniziale di lettura del Piano Regolatore e di inquadramento territoriale del lotto in questione, sono state vagliate varie ipotesi progettuali; alcune purtroppo si sono scontrate con le dimensioni ridotte dell'area di progetto e con le normative imposte dal PRG e sono state scartate.

Dopo i primi schizzi progettuali e dopo un'analisi SWOT per capire i punti di forza o di debolezza su cui soffermarsi, il progetto ha preso forma rispettando lo spazio circostante. L'edificio proposto è semi-ipogeo con tre piani, un livello interrato destinato ai box pubblici, un livello a piano terra ospitante sia la zona residenziale sia i parcheggi privati per gli inquilini e un primo piano ospitante lo studio medico. La copertura scelta è piana, più precisamente si tratta di un tetto giardino ad uso pubblico con funzione terapeutica.

Per quanto Riguarda i materiali utilizzati, gli spazi occupati dai box auto sono costituiti da cemento armato così come anche il blocco di risalita ospitante scale e ascensore, mentre per la zona residenziale e lo studio medico si sono utilizzati materiali più ecologici come ad esempio il legno.

E' stato calcolato il fabbisogno energetico per la climatizzazione invernale utilizzando il software svizzero Lesosai che permette di calcolare il bilancio energetico e il ciclo vitale dell'edificio seguendo le normative svizzere e lo Standard Minergie.

Il software oltre al fabbisogno termico per il riscaldamento, permette di calcolare la quantità di emissioni di gas a effetto serra, l'energia grigia totale sia da fonti rinnovabili che da fonti non rinnovabili tenendo presente che alcuni elementi costruttivi verranno sostituiti durante il ciclo di vita dell'edificio che per la normativa svizzera è di 60 anni; non vengono considerate e calcolate invece le fasi di smaltimento e riciclaggio dei materiali. Oltre al progetto "standard" sono stati esaminati altri due casi dello stesso progetto eliminando gli spazi destinati ai box per capire le variazioni di energia grigia.

Definizione di sostenibilità e bioedilizia

Edifici efficienti dal punto di vista energetico

Edificio a basso consumo energetico (EBCE)

L'edificio passivo

Casa a guadagno diretto

Edificio a bilancio energetico positivo

Strategie progettuali al fini della sostenibilità

L 'orientamento

La forma dell'edificio

La distribuzione degli spazi abitati

Materiali

L'involucro dell'edificio

L'isolamento: più spesso ed ecologico possibile

L'impermeabilità all'aria

Le finestre

L'impianto di ventilazione con recupero di calore

La produzione di energia elettrica

Riscaldamento e la produzione di acqua calda

L'utilizzo del legno

3.INQUADRAMENTO NORMATIVO SVIZZERO

Sia 380/1:2009 - "l'energia termica nell'edificio"

Sia 2031 - "certificazione energetica degli edifici''

Sia 2028:2008 - "dati climatici per la fisica delle costruzioni, per l'energia e l' impiantistica degli edifici"

Sia 70:1983 - "fabbisogno di potenza per il raffrescamelo degli edifici"

Sia 384-201:2003 - "procedura di calcolo della potenza di riscaldamento degli edifici"

Sia 380/4 - "energia elettrica nell'edificio”

S1a380/4 illuminazione

Sia380/4 ventilazione

Sia 2024:2006 - "condizioni di uso standard per l'energia e gli impianti nell'edificio"

Sia 382/1 - "impianti di ventilazione e climatizzazione: criteri generali"

Coefficiente di trasmissione di energia globale (coefficiente g)

Capacità termica di un locale Cr/Asn

Coefficiente u dei vetri

Sia 180 - "isolamento termico e protezione contro l'umidità"

Sia 2032 - "energia grigia negli edifici"

4.IL MARCHIO MINERGIE

Standard minergie

Standard minergie-p

Standard minergie-a

Standard minergie-eco

Standard minergie a confronto

Esempio costruttivo: abitazione monofamiliare minergie-p

Esempio costruttivo: abitazione monofamiliare minergie-a eco4

5.IL BILANCIO ENERGETICO DEGLI EDIFICI

Energia in fase d'uso o operattng energy (oe)

Energia grigia o embodied energy (ee)

6.GLI STRUMENTI DI CALCOLO

Il software Lesosai

7.CASO STUDIO: PROGETTARE UN EDIFICIO A BILANCIO TERMICO ZERO

Inquadramento storico

L'area di progetto

Il piano regolatore del comune di bissone

Normativa svizzera per l'edilizia per anziani/disabili

Prime ipotesi di progetto

Progetto definitivo

Le stratigrafie utilizzate

Solaio residenze controterra

Solaio tra box-1 e residenze

Solaio tra residenze e studio medico

Solaio tra residenze e androne

Solaio di copertura

Parete perimetrale verso l'ambiente esterno

Parete perimetrale verso vano scala

8.L'INSERIMENTO DEL PROGETTO ALL’INTERNO DI LESOSAI 7.4

Risultati ottenuti dal software Lesosai

Anausi dell'energia grigia nell'intero edificio e nel suo ciclo di vita mediante l'utilizzo di 3 casi studio

L'energia grigia non rinnovabile NRE nell'intero edificio e nel suo ciclo di vita

L'energia grigia da fonti rinnovabili e non, a confronto nell'intero edificio

Anausi dell'energia grigia relativa ai materiali da costruzione utilizzati mediante l'uso di 3 casi studio

9.CONCLUSIONI

BIBLIOGRAFIA

ALLEGATI

E4tech Software SA, Guida ai programma LESOSAI

Ernst Neufert, Manuale ad uso di progettisti, costruttori, docenti e studenti, Hoepli, 2013

Eugenio Simoncini, Tesi di laurea: Analisi energetica di un edificio: effetti ambientali di materiali e tecniche delia bioarchitettura, Siena, 2005

Fangzhu Zhang, Philip Cooke, Green Buildings and Energy Efficiency, Cardiff, UK, Giugno 2010

Francesco Asdrubali, Giorgio Beccali, Maurizio Cellura, Fabrizio Cumo, Umberto Di Matteo, Franco Gugliermetti, L'analisi di ciclo di vita degli edifici Metodi - Strumenti - Casi di studio, CELID, Torino, 2012

Luca Giordano, Casa ermetica o I traspirante? Una guida al progetto di architettura energeticamente efficiente sostenibile e bioecologico, Alinea Editrice, Ottobre 2008

Manish Kumar Dixit, José L. Fernàndez-Solis, Sarei Lavy, Charles H. Culp, Identificationof parameters for embodied energy measurement: a Literature review, Elsevier, Agosto 2010

Nicole Sperzel, Christoph Sutter, Harald Gmeiner, Carole Piton, Costruire e risanare in modo sostenibile nelle Alpi - Modulo2:

L'energia e gli edifici, CIPRA International, Schaan, Aprile 2014

Norma SIA 180, Norma SIA 2024:2006, Norma SIA 2031, Norma SIA 380/4, Norma SIA 382/1, Norma SIA SIA 380/1:2009

Piano regolatore del Comune di Bissone, Luglio 2009

Roberto Giordano, / prodotti per l'edilizia sostenibile - La compatibilità ambientale dei j materiali nel processo edilizio, I

Sistemi Editoriali, Casoria (NA), Gennaio 2010

Silvia Demattè, Tesi di Laurea: Misure e calcolo delle prestazioni energetiche di un edificio Minergie. Monitoraggio di dettaglio per la valutazione dei consumi energetici e dei funzionamento di due soluzioni impiantistiche durante il periodo estivo, Milano, 2010

SvizzeraEnergia, Calcolo dell'Energia Grigia negli edifici, 2013

SvizzeraEnergia, Con Minergie-P: più qualità nella costruzione, Zurigo, Febbraio 2012

SvizzeraEnergia, Costruire sostenibile con Minergie-Eco, Zurigo, Ottobre 2012

SvizzeraEnergia, La prima abitazione MINERGIE-F in Ticino Tutto con il sole, Zurigo, Novembre 2008

SvizzeraEnergia, La prima casa Minergie-A -Eco in Ticino - Efficienza energetica, benessere ed ecologia, Zurigo, 2014

SvizzeraEnergia, Lo standard Minergie per gli edifici, Zurigo, Ottobre 2010

SvizzeraEnergia, MINERGIE-A: Bilancio positivo, Zurigo, Agosto 2012

SvizzeraEnergia, Nuove costruzioni a basso consumo energetico - Consigli per committenti e compratori, Friborgo, Marzo 2007

Ufficio Federale svizzero delle abitazioni UFAB, Concezione di abitazioni destinate agli anziani, Grenchen, Luglio 2013

Veronica Valentini, Tesi di Laurea: Operating Energy ed Embodied Energy a confronto: caso studio di un edificio residenziale di medie dimensioni, Torino, Luglio 2012

WWF, Living Planet Report, 2014

SITOGRAFIA

Alberto Zacchè, L'architettura come valore, http://www.casesicure.it/2010/10/14/rarchitettura-come-valore/

Certificazione Energetica Svizzera: uniformità a livello nazionale, http://www.certificazioneenergeticaonline.com/ceocms/La-certificazione-nella-tua-regione/Blog-energetico/entryid/92.aspx

Giorgio Mollisi, Bissone terra di artisti, Novembre 2008, http://www.aianni- moresi.ch/lang/pdf/bissone terra artisti.pdf

Gli artisti ticinesi in europa, htt p ://www.artistiticinesi- ineuropa.ch/ita/bissone-ita.html

Global Footprint Network, http://www.footprintnetwork.org/index.php/GFN/page/footprintbasics overview/

Luca Giordano Bioarchitettura, Documento stampa, https://lucaaiordanobioarchitett a.wordpress.com/2012/12/13/documento-stampa-analisi- preliminare-progettuale-per-un-edificio-pubblico-green-buildìng-a-bilancio-zero-mineraie-a- autosilo-abitazioni-per-anziani-e-studio-medico/

MINERGIE, http://www.minergie.ch/

Wikipedia, https://it.wikipedia.org/wiki/Improntaecologica