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bisognose di "cure" e per le quali è importante stilare un piano energetico che valuti non solo
la fattibilità tecnica ma anche e soprattutto quella economica delle azioni di bonifica proposte.
Mediante simulazioni al calcolatore è possibile valutare a priori i rapporti "costi/benefici" di
ciascun intervento di bonifica e di stilare una graduatoria.
La certificazione energetica è una fotografia della qualità energetica dell'edificio che ne
documenta il fabbisogno energetico e lo confronta con degli standard convenzionali. Allo
stato attuale però non esistono degli indirizzi normativi su cui basarsi, per cui non esiste una
metodologia univocamente riconosciuta di acquisizione e trattamento dati. In questo studio di
tesi verrà proposto un metodo che segua in linea di principio le raccomandazioni degli organi
competenti in materia e negli argomenti lacunosi o non trattati verrà utilizzato un sistema
basato sul buon senso e finalizzato alla semplificazione ed all'efficacia di esecuzione.
Nel D.Lgs. 192/05 da poco entrato in vigore in attuazione della Direttiva Europea 2002/91/CE
assume particolare importanza la progettazione di edifici nuovi e la riqualificazione di edifici o
porzioni di essi sottoposti a manutenzione straordinaria. Purtroppo non viene prescritto nulla
a riguardo del parco edilizio esistente, spesso degradato e notoriamente il maggiormente
energivoro.
Questo lavoro di tesi è sorto in seguito al tirocinio svolto presso lo studio di progettazione di
impianti tecnologici dell'Ing. Paolo Argenta, il quale ha proposto il tema del risparmio e della
riqualificazione energetica applicato all’area provinciale extraurbana. Il territorio di riferimento
è relativo alle zone collinari del Monferrato, delle Langhe e alle zone pianeggianti della
provincia di Asti. Gli edifici di queste zone presentano, al pari di quelli urbani, caratteristiche
costruttive scadenti, ma rispetto ai loro abitanti, presentano un consumo di risorse pro-capite
notevolmente più elevato. Risulta pertanto importante analizzarli al fine di razionalizzare
l'utilizzo di risorse a livello globale, ridurre le spese di conduzione ed aumentare il comfort
abitativo. La committenza di riferimento è perlopiù privata nella quale si denota una scarsa
attenzione verso i temi ambientali, attenzione che cresce quando si inizia a parlare di denaro
e possibili risparmi.
Nella realtà locale, l'area extraurbana è caratterizzata principalmente da quattro tipologie
costruttive eseguite con tecniche costruttive diverse in funzione del periodo di edificazione. La
muratura portante in mattoni pieni è classica di tutti gli edifici costruiti prima della seconda
guerra mondiale, negli anni seguenti questa tecnica non è stata del tutto abbandonata ma
soltanto sostituita nel primo dopoguerra con mattoni semipieni, per passare con il boom
economico degli anni '70 a murature più leggere e meno prestanti dal punto di vista
energetico come quelle a cassa vuota in laterizio forato in cui i compiti strutturati sono
delegati a pilastri e cordoli in cemento armato. Successivamente, con l'entrata in vigore della
L. 373/76 si è iniziato a pensare all'isolamento, ma visto più come un obbligo che una
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virtuosa necessita, per arrivare agli anni '90 quando, dopo l'entrata in vigore della L10/91 è
diventato obbligatorio presentare un adeguato progetto termotecnico. Sono sorti molti
problemi legati alle lacune della legge che ha portato il settore a lavorare in uno stato di
anarchia dove ognuno poteva aggirarla nel modo più congruo. Solo con la recente entrata in
vigore del D.Lgs. 192/05 è diventato possibile stabilire in modo univoco la trasmittanza
minima che una parete deve garantire.
Per quanto concerne la certificazione energetica nella presente tesi si vuole ottenere una
metodologia semplice e non dispendiosa da applicarsi in carenza di dati di ingresso,
soprattutto in vista della necessità di certificare in tempi brevi, ma in modo efficace un numero
elevato di edifici sottoposti a compravendita e locazione e di adeguare alla normativa vigente
gli edifici in fase di ristrutturazione.
Il primo caso analizzato è relativo alla progettazione secondo le normative vigenti di un
edificio il cui progetto architettonico segue le regole dell'architettura bioclimatica e nel quale è
posta particolare enfasi nell'utilizzo di materiali biocompatibili ed agli apporti solari passivi.
Verranno analizzate i due possibili metodi di progettazione proposti dal D.Lgs. 192/05 e ne
saranno comparati i risultati.
La seconda tipologia edilizia è una cascina abbandonata risalente al tardo 1800 alla quale
verrà applicato il D.Lgs. 192/05 per quanto riguarda la ristrutturazione in manutenzione
straordinaria. Per questo edificio sarà eseguita una diagnosi energetica dello stato di fatto al
fine di poter intraprendere misure correttive su involucro e impianto che abbiano il minimo
impatto dai punti di vista economico ed architettonico. L’edificio sarà ristrutturato
integralmente e verrà isolato nelle strutture verticali mediante un cappotto interno e con
isolanti all’estradosso di ogni solaio per le strutture orizzontali. Gli infissi saranno sostituiti.
L’analisi si concluderà con la pianificazione di una serie di interventi sul sistema edificio-
impianto che migliorino il comportamento termofisico dell'edificio con la conseguente
riduzione del fabbisogno di calore e che garantiscano allo stesso tempo il minor impatto
economico.
L’edificio costruito nei primi anni ’70 presenta problemi di elevato consumo e sarà analizzato
a fondo lo stato attuale di involucro ed impianto. In funzione delle abitudini degli occupanti e
dei consumi rilevati da bolletta, sarà validato un metodo di calcolo in grado di produrre risultati
di consumo più veritieri possibile. Successivamente verranno proposte delle modifiche per
migliorare la prestazione energetica del sistema edificio-impianto, riferendosi al D.Lgs. 192
nel caso di sostituzione di generatore di calore. Per la scelta degli interventi sarà effettuata
una valutazione economica.
Per l'edifico risalente agli anni '60 sarà proposto un intervento di ristrutturazione del solo
sistema impianto seguendo i dettami del D.Lgs 192/05. Nella bonifica verrà considerato
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anche un impianto solare attivo per la produzione di acqua calda sanitaria e ne sarà
effettuata l’analisi di convenienza economica. Inoltre sarà applicato il metodo del calcolo di
stima dei consumi, elaborato per l’edificio precedente, per verificar anche in questo caso la
corrispondenza con i dati rilevati da bolletta.
Per tutti gli edifici analizzati sarà redatta la certificazione energetica secondo il metodo “Casa
Clima” della Provincia autonoma di Bolzano.
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1
Aspetti Normativi
Introduzione
Il tema dei consumi energetici degli edifici ha ricevuto storicamente grande attenzione, a
partire dalle prime crisi energetiche degli anni ’70, soprattutto per iniziativa dei paesi nordici,
afflitti da forti consumi per la necessità di riscaldare edifici situati in zone a clima molto freddo.
La attuale situazione europea risente favorevolmente di questo approccio culturale e
normativo, sviluppato anche grazie a programmi comunitari e internazionali che hanno
favorito la diffusione di conoscenze e buone pratiche. Per alcuni provvedimenti è prevista
l’incentivazione, per altri l’obbligo. Sono stati redatti ed applicati sul parco edilizio regolamenti
relativi alla gestione e manutenzione. Uno fra i più evoluti fra questi provvedimenti, la
certificazione energetica degli edifici, è applicato solo in tre paesi comunitari, Danimarca,
Francia e Grecia. La legge italiana 10/91, molto avanzata per l’epoca della sua
promulgazione, lo ha previsto, ma l’articolo specifico, che prevede tale certificazione per ogni
edificio venduto o affittato, è rimasto inapplicato, insieme a tanti altri, per le molte difficoltà
pratiche o per l’opposizione di varie associazioni. L’applicazione di regolamenti di questo tipo
deve essere basata su metodi di calcolo o misura affidabili, semplici e poco onerosi per gli
utenti.
L’Italia comprende l’1% degli abitanti del pianeta ma consuma il 2% dell’energia mondiale e
presenta un fabbisogno totale annuo di energia1 di circa 190 [Mtep] ed aumenta di circa l’1%
all’anno. Questa considerazione non deve indurre un atteggiamento di trascuratezza nei
confronti dei problemi energetici in quanto l’Italia importa l’84% dell’energia che consuma ed
è contemporaneamente un paese ambientalmente fragile. Giustamente, il nostro paese ha
aderito all’Accordo di Kyoto, assumendo impegni che è molto impegnativo mantenere. A
seguito delle prime crisi energetiche degli anni ’70, una serie di provvedimenti hanno
migliorato l’efficienza energetica italiana in modo tale che, a distanza di trent’anni, si può
constatare che il settore Industriale ha ridotto la propria intensità energetica del 45%, (anche
per notevoli cambiamenti nel mix produttivo ), quello dei Trasporti, maggiore problema
nazionale per la sostenibilità, l’ha incrementata del 25%, quello del Civile (Residenziale e
Terziario) l’ha ridotta di circa il 20%.
1 fonte: ENEA - libro bianco “ ENERGIA - AMBIENTE - EDIFICIO”
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Nell’ottica di un complesso di nuovi sforzi che permettano di raggiungere gli obiettivi di Kyoto
sono stati studiati ed applicati nuovi provvedimenti nella direzione dell’aumento dell’efficienza
energetica e dell’uso di fonti gratuite e rinnovabili. Contemporaneamente, vanno analizzate e
governate nuove tendenze della domanda foriere di consumi insostenibili.
Molte analisi dimostrano che gli involucri dei nostri edifici sono inadeguati dal punto di vista
delle dispersioni termiche. Basti dire che 2/3 delle costruzioni sono anteriori alla L. 373/76
sull’isolamento termico e lo stato dell’isolamento dell’involucro, raramente presente, è
comunque ignoto. Annualmente, il numero di edifici di nuova costruzione non raggiunge l’1%
del parco esistente. In parallelo, esiste un fiorente mercato, in parte sommerso, delle
ristrutturazioni e manutenzioni, poco influenzato da criteri energetici. Senza una vasta
campagna di risanamento energetico del parco esistente l’energia consumata nel civile non
subirà sostanziali riduzioni.
Inoltre è in atto una crescita selvaggia della domanda di condizionamento estivo nel
residenziale che è un'evidente causa del ricorrente rischio di black-out nella fornitura di
elettricità in estate; infatti il picco estivo ha ormai superato quello invernale. Inoltre,
condizionare con macchine elettriche edifici con isolamento precario rappresenta un grave
spreco, energetico ed economico. Esistono tecnologie a minore consumo di energia nobile,
come i sistemi ad assorbimento, alimentati a gas, che devono essere promossi. Il
condizionamento estivo, in crescita selvaggia, va governato e reso efficiente, secondo regole
simili a quelle della L. 373/76 sul riscaldamento invernale, accettata senza problemi dagli
italiani. Molti studi sono da sviluppare per una definizione dei parametri climatici (Gradi-Giorni
estivi) in quanto il maggiore consumo dei condizionatori è legato alla condensazione
dell’umidità più che alla differenza di temperatura esterno - interno. Se non ci si affretta a
governare il fenomeno, si sarà costretti ad interventi di tipo restrittivo sulle forniture elettriche
a tutta l’utenza.
In molte zone geografiche del nostro paese e per vaste nicchie di impiego, la produzione di
acqua calda mediante pannelli solari è agevole e conveniente e l’uso del solare termico deve
divenire, nelle opportune condizioni, un obbligo. L’altra importante tecnologia solare, il
fotovoltaico, potrebbe d'ora in poi avere un’impennata di installazioni grazie al “conto
energia”2 che se supportato dalle istituzioni come accade in Germania potrebbe diventare un
punto trainante dell'economia nazionale, con una conseguente riduzione dei prezzi.
La maggiore innovazione dell’edilizia di questi anni, la casa intelligente (sistemi di
automazione d’edificio per il terziario e domotica per il residenziale) può introdurre
miglioramenti della qualità della vita negli edifici e sostanziali economie di energia. Va
2 D.M. 28 luglio 2005
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promossa e diffusa, sia per le nuove costruzioni che per i recuperi.
Riassumendo, esiste una lista di provvedimenti ineludibili che costituiscono condizione
necessaria per il raggiungimento della sostenibilità del Settore Civile. La priorità maggiore va
ai seguenti:
• risanamento degli involucri su vasta scala, anche per il parco edilizio esistente;
• governo del condizionamento estivo;
• uso diffuso delle energie rinnovabili;
• diffusione dei sistemi di gestione automatica dell’edificio o dell’abitazione.
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Legge n° 373 del 30 Aprile 1976
La crisi petrolifera del 1973, seguita alla guerra del Kippur, portò vari stati europei ad
introdurre legislazioni che limitassero il consumo di energia per riscaldare le abitazioni, che
sin dalle prime analisi si rivelò pesare per oltre il 30% sui consumi totali di energia. L'Italia
arrivò per ultima con l'approvazione della legge 373 del 20 aprile 1976, legge che tuttavia
trovò applicazione solo dopo la pubblicazione del regolamento di attuazione del 10 marzo
19773 e del regolamento di esecuzione del 28 giugno 19774.
II regolamento si riferiva unicamente al comportamento termico degli edifici durante il periodo
del riscaldamento e si applicava agli edifici pubblici e privati adibiti a residenze, uffici ,
ospedali, case di cura, attività ricreative, associative o di culto; attività commerciali, sportive,
scolastiche a tutti i livelli. Qualora un edificio fosse costituito da parti individuabili come
appartenenti a categorie diverse, le stesse devono essere considerate separatamente e cioè
ciascuna nella categoria che le compete.
I componenti e le apparecchiature degli impianti di riscaldamento dovevano essere munite di
omologazione ottenuta dalle ditte interessate mediante test di laboratorio presso i laboratori
A.N.C.C.
Per quanto riguardava la progettazione, installazione, esercizio e manutenzione degli impianti
termici, venivano imposte delle prescrizioni a partire dalla temperatura di progetto dell'aria
esterna da adottare per il dimensionamento degli impianti di riscaldamento degli edifici in
base ad una classificazione su base provinciale. Durante il periodo di funzionamento
dell'impianto di riscaldamento, la temperatura dell'aria negli ambienti degli edifici non doveva
superare i 20°C, + 1°C di tolleranza ed era precisato che il mantenimento della temperatura di
esercizio entro i limiti stabiliti doveva essere ottenuto con accorgimenti che non
comportassero spreco di energia. La temperatura dell'aria all'interno dei singoli ambienti
doveva essere misurata nella parte centrale dell'ambiente, ad una altezza di m 1,50 dal
pavimento ed in modo che l'elemento sensibile dello strumento di misura fosse schermato
dall'influenza di ogni effetto radiante. Era inoltre imposto l'uso di isolanti per gli impianti termici
per tutte le tubazioni, comprese quelle montanti in traccia o situate nelle intercapedini delle
tamponature a cassetta, anche quando queste ultime fossero isolate termicamente. Venivano
fornite tabelle per la scelta dello spessore di isolante in base alla sua conducibilità. Infine era
richiesto un collaudo finale dell'impianto con le misure di CO2, indice di fumosità,ecc.
Per quanto riguarda l'isolamento termico degli edifici erano soggetti alla regolamentazione gli
edifici di nuova costruzione o da ristrutturare, nei quali fosse prevista l'installazione di un
3 D.M del 10 marzo 1977
4 D.P.R. del 28 giugno 1177, n. 1052
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impianto termico per il riscaldamento degli ambienti comunque alimentato. Nel caso di una
ristrutturazione era necessario effettuare considerazioni tecniche, circa l'obbligo di attuazione
globale o parziale dei seguenti punti:
• isolamento termico delle coperture e dei solai su spazi aperti (porticati);
• isolamento termico delle pareti (superfici opache e superfici trasparenti);
• isolamento termico dell'impianto di riscaldamento;
• miglioramento della tenuta dei serramenti.
La caratteristica di isolamento termico degli edifici veniva chiamata coefficiente volumico
globale di dispersione termica, Cg [kcal/h m3°C] oppure in [W/m3 °C] ed è dato dalla somma di
due termini:
Gg = Cd + Cv
dove:
• Cd rappresenta la potenza termica dispersa per trasmissione per ogni unità di volume
e per ogni grado centigrado di differenza di temperatura;
• Cv rappresenta la potenza termica necessaria per il riscaldamento dell'aria di
ricambio per ogni unità di volume e per ogni grado centigrado di differenza di
temperatura.
Il valore Cd non doveva superare il valore fissato dai presidenti delle giunte regionali per
ciascun comune delle rispettive regioni in base a quanto indicato nel decreto ministeriale di
attuazione5 .Il coefficiente Cd dell'edificio si calcola mediante la formula:
)( ea
d
d
TTV
QC
−
=
dove:
• Qd : dispersioni per trasmissione6 [W];
• V : volume dell'edificio [m3];
• Ta - Te: differenza di temperatura dell'aria tra temperatura interna e temperatura
esterna minima di progetto [°C].
Le dispersioni termiche per trasmissione sono la somma delle dispersioni di calore di tutte le
pareti disperdenti del locale e devono essere calcolate senza tener conto degli aumenti
5 D.M. 10 marzo 1977 integrato da D.M. 30 luglio 1986
6 UNI 7357
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previsti per l'intermittenza del funzionamento.
Il coefficiente Cv dell'edificio, relativo alle dispersioni di calore per rinnovo dell'aria, si calcola
come prodotto del numero “n” dei ricambi di aria orari, fissato dalle normative a 0,35 ed
espresso in [W/m3°C].
)( ea
v
v
TTV
QC
−
=
Da tale valore si detrae il rapporto tra la potenza eventualmente recuperata con idonee
apparecchiature, ed il prodotto del volume per il ?t di progetto. Per gli edifici della categoria
residenziale, “n” è assunto convenzionalmente uguale a 0,5.
ammdd CC _≤
ammvv CC _≤
quindi
ammdammvg CCC __ +≤
In caso non sia verificato il coefficiente di dispersione volumico è necessario intervenire sulle
pareti disperdenti, isolandole in modo opportuno.
( )
nC
V
SGGfC
ammv
ammd
⋅=
=
35,0
,
_
_
Stabilisce inoltre la massima potenza termica installabile per una certa tipologia di edificio
tVCQ g ∆⋅⋅=max [W]
Erano previste delle verifiche dell'isolamento termico effettuate in opera che dovevano
basarsi sul controllo degli spessori e delle caratteristiche dei materiali impiegati per
l'isolamento termico e del loro corretto collocamento,
La documentazione che il committente doveva depositare presso il comune, prima della
presentazione della dichiarazione di inizio lavori, era costituita da piante, sezioni e prospetti
del progetto esecutivo, una relazione illustrante il calcolo di Cd e Cv relativi all'edificio,
effettuato in base agli spessori ed alle caratteristiche termiche dei materiali previsti ed al
ricambio dell'aria.
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Legge n° 10 del 9 Gennaio 1991
La L. 10/91, con il decreto attuativo DPR 412/93, modifica nella sostanza l’approccio
progettuale proposto dalla L. 373/76, basato unicamente sul controllo del coefficiente di
dispersione, introducendo alcuni concetti innovativi.
Il primo vincolo posti dalla L. 10/91 è che il coefficiente di dispersione termica degli edifici
Cd7,rappresentante il grado di isolamento in [W/m3°C], sia inferiore al valore limite Cd-lim8
Cd < Cd-lim
Il dati sono parametrizzati in base alla zona climatica (quindi in base ai gradi giorno) ed al
rapporto S/V, con V volume lordo delle sole parti di edificio riscaldato, delimitato dalle
superfici di involucro edilizio S.
E’ al contempo necessario garantire altri parametri, come il fabbisogno energetico dell’edificio
che non deve superare determinati valori è quindi richiesto il calcolo dell’energia consumata
durante la stagione di riscaldamento. Inoltre è necessario garantire espliciti valori di
rendimento globale e di rendimento di produzione. Il DPR 412/93 definisce i valori limite del
Fabbisogno Energetico Normalizzato9 (FEN) per la climatizzazione invernale con la relazione:
( ) VN
Q
FEN
emi
st
⋅⋅−
=
qq
• dove:
• FEN fabbisogno energetico normalizzato [kJ/m3 GG];
• Qst fabbisogno energetico convenzionale (o fabbisogno di energia primaria)
• stagionale richiesto per riscaldare il sistema edificio-impianto [kJ] 10;
• ?
i
è la temperatura interna di progetto;
• ?em è la temperatura media stagionale dell’aria esterna;
• N è il numero di giorni del periodo di riscaldamento;
• V volume dell’edificio [m3].
Il fabbisogno energetico convenzionale è definito come la quantità di energia primaria per
mantenere negli ambienti riscaldati la temperatura di progetto, per gli edifici di categoria
diversa da E.8 pari a 20[°C], con adeguato ricambio d’aria, per il periodo di riscaldamento
fissato dalla zona climatica di appartenenza, comprendente anche l’energia elettrica
necessaria al funzionamento dell’impianto. Il calcolo del FEC, da effettuarsi con la
metodologia proposta dalle norme UNI 10344, si basa sul bilancio energetico del sistema
edificio-impianto che tiene conto:
7 UNI 7357
8 D.M. 30 luglio 1986
9 UNI 10379 – Riscaldamento degli edifici; Fabbisogno energetico normalizzato – Metodo di calcolo e verifica
10 UNI 10344 – Riscaldamento degli edifici; Calcolo del fabbisogno di energia
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