L'efficienza energetica degli edifici residenziali

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INTRODUZIONE 
 
 
La questione energetica è da sempre, in ogni era ed in ogni luogo, 
strettamente connessa alle attività umane. Dalla disponibilità e dalla 
capacità di utilizzare energia, infatti, dipendono le opportunità di 
crescita e di sviluppo economico e sociale delle popolazioni, le quali da 
sempre sono impegnate a contendersene l'approvvigionamento e la 
possibilità di sfruttamento. Le crisi petrolifere che investirono il mondo 
negli anni settanta dimostrarono allora la fragilità dei sistemi produttivi 
che dipendevano fortemente dalle importazioni di materie prime 
energetiche, la spirale inflazionistica abbattutasi sul prezzo del greggio 
fino al 2007, portando il prezzo del barile a sfiorare i 150$, ne ha 
confermato oggi la sua attualità.  
La forte volatilità dei prezzi e la dipendenza dalle importazioni 
hanno posto la questione energetica all'ordine del giorno nelle agende 
dei governi degli Stati della Comunità Europea, chiamati a collaborare 
sullo scacchiere geopolitico internazionale per garantirsi l'accesso alle 
risorse in un mercato che non penalizzi la competitività delle proprie 
imprese. 
Accanto ai problemi legati all'approvvigionamento vi è il tema 
della sostenibilità ambientale legata al loro utilizzo, soprattutto per 
quanto riguarda le materie prime energetiche fossili come il petrolio e 
il carbone. I rapporti di valutazione periodicamente diffusi dall'IPCC 
(Intergovernmental Panel on Climate Change), l’organo delle Nazioni 
Unite che studia il riscaldamento globale ed i cambiamenti climatici, 
hanno sempre posto l'accento sulla necessità di ridurre le emissioni di 
gas effetto serra e la loro concentrazione nell'atmosfera, ritenuti la 
causa del forte innalzamento di temperatura rilevato negli ultimi 
decenni sul pianeta. Per prevenire conseguenze catastrofiche ed 
irreversibili sul clima, si deve sicuramente procedere ad una profonda 
rivalutazione del sistema energetico mondiale e una rapida 
trasformazione verso approvvigionamenti energetici a basso contenuto
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di carbonio, efficienti e quanto più possibile rispettosi dell'ambiente.  
La sicurezza dell'approvvigionamento, la competitività e la 
sostenibilità rappresentano dunque le sfide per il conseguimento degli 
obiettivi economici, sociali e ambientali di ogni sistema economico e 
produttivo. Anche la politica energetica comune dell'Unione Europea, 
non ancora definita ma strutturata nei suoi principi essenziali, si fonda 
su questo paradigma.  
È dalla ratifica del Protocollo di Kyoto, avvenuta il 31 maggio del 
2002, che la Comunità europea ha gettato le premesse per la 
costruzione di una vera politica comune nei confronti dei problemi 
ambientali e di approvvigionamento legati all'energia. Il successivo 
libro verde sull'energia, emanato dalla Commissione nel marzo del 
2006, ha posto le fondamenta della politica energetica comune, che 
dovrà articolarsi intorno a tre obiettivi principali: garantire la sicurezza 
dell'approvvigionamento energetico, assicurare la competitività per le 
imprese europee e, non da ultimo, favorire la sostenibilità ambientale. 
Da allora l'indirizzo politico e le azioni poste in essere dalle istituzioni 
europee si sono dirette, con sempre maggiore convinzione, verso la 
diversificazione delle fonti e verso la promozione delle energie 
rinnovabili, mentre diventava sempre più evidente quanto anche la 
razionalizzazione nell'uso finale dell'energia potesse contribuire al 
risparmio energetico e dunque anche alla salvaguardia dell'ambiente e 
dell'economia.  
Allo scopo di affrontare i problemi ambientali derivanti dal 
consumo di combustibili fossili, e per sostenere l'autosufficienza e la 
sicurezza energetica, le istituzioni e tutti gli Stati della Comunità 
Europea sono impegnati al miglioramento dell'efficienza energetica 
negli usi finali dell'energia, fattore indispensabile all'avanzamento e 
allo sviluppo futuro delle fonti d'energia rinnovabili. Il settore degli 
edifici residenziali è chiamato a ricoprire un ruolo chiave nel 
raggiungimento degli obiettivi di efficienza energetica complessivi, 
considerato soprattutto il peso che ha per quanto riguarda i consumi 
finali. Lo stock di edifici esistenti nei paesi europei incide per oltre il
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40% dei consumi finali di energia dell'Unione, dei quali gli edifici ad 
uso residenziale rappresentano il 63% di tutto il settore. Di 
conseguenza un aumento delle performance energetiche degli edifici 
potrebbe costituire uno strumento importante per allentare la 
dipendenza dalle importazioni di energia, e un passo avanti verso i 
livelli di emissione di anidride carbonica richiesti dai trattati 
internazionali. In questo senso viene emanata nel 2002 la direttiva 
numero 91 sull'efficienza energetica degli edifici, completamente 
recepita nell'ordinamento legislativo degli Stati membri il 4 gennaio del 
2006.  
Statisticamente gli Stati membri con il più alto consumo finale di 
energia negli edifici residenziali e terziari sono la Germania, il Regno 
Unito, la Francia e l'Italia; in termini di percentuale espressa dal 
rapporto tra consumo finale di energia nel settore edilizio e consumo di 
energia totale, il primato spetta però ai nuovi stati membri dell'Europa 
orientale.  
Sono presenti sul territorio europeo circa 196 milioni di abitazioni, 
delle quali più del 50% sono state costruite prima del 1970, e circa 1/3 
tra il 1970 e il 1990. Il tasso annuale di costruzione di nuove abitazioni 
espresso in percentuale dello stock esistente va dallo 0,3% della 
Svezia al 3,5% dell'Irlanda, con un tasso medio dell’1,1%, mentre il 
tasso annuale di rimpiazzo delle abitazioni in Europa è solo dello 
0,07%. Per questo motivo l'attenzione maggiore è concentrata sul 
mantenimento e sulla riqualificazione energetica del parco edifici 
esistente. Oltretutto bisogna considerare che circa il 70% degli edifici 
residenziali esistenti hanno più di trenta anni e che la costruzione di 
circa il 35% risale a più di mezzo secolo fa. Questa considerazione è 
assolutamente importante se consideriamo che le prime 
regolamentazioni circa l'efficienza energetica dell'involucro edilizio 
risalgono ai primi anni settanta, in concomitanza con la prima crisi 
energetica. Senza considerare che si stima la presenza di oltre 10 
milioni di caldaie domestiche vecchie di venti anni con bassissime 
prestazioni e altissimo impatto ambientale. Migliorare la condizione dei
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vecchi edifici esistenti offre l'opportunità di adottare misure ottime dal 
punto di vista costi/benefici incoraggiando la loro trasformazione in 
direzione di una maggiore efficienza e sostenibilità ambientale, con 
esternalità positive di natura economica e sociale. Pensando alla 
ricchezza del territorio italiano si può senz'altro considerare la 
conservazione dell'eredità architettonica e culturale del paesaggio il 
primo beneficio ottenibile da una politica di riqualificazione degli edifici 
esistenti, cosa che però non esclude i vantaggi economici di tale 
strategia. In molti casi la ristrutturazione costa molto meno della 
demolizione e ricostruzione di un edificio esistente, a maggior ragione 
se si quantificasse il danno irreparabile dal punto di vista sociale e 
culturale che la trasformazione radicale del territorio porterebbe con 
sé. 
Dunque la vera sfida per l'effettiva realizzazione degli obiettivi 
posti dalle normative nazionali ed europee sull'efficienza energetica 
degli edifici è la riqualificazione dello stock esistente in modo che gli 
utilizzi di energia da fonti non rinnovabili siano minimi, che di 
conseguenza siano basse le emissioni inquinanti di risulta, che migliori 
la salubrità degli ambienti interni, e che tutto avvenga a mezzo di 
accettabili costi operativi e d'investimento. 
Nel primo capitolo della tesi sono descritte e analizzate le 
tecniche, i materiali e gli impianti disponibili oggi nel campo della 
riqualificazione energetica degli edifici. Vengono prese in 
considerazione le tecnologie applicabili all'involucro edilizio, nella 
componente opaca e trasparente (rispettivamente i muri e le finestre), 
e i sistemi di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua 
calda sanitaria; per ognuna di queste sono messe in evidenza le 
possibili applicazioni, le tecniche di realizzazione, i vantaggi, le criticità, 
e dove possibile gli aspetti economici e ambientali dell'eventuale 
applicazione. Il secondo capitolo analizza l'iter normativo che dalla 
direttiva 2002/91/CE arriva al recepimento nella legislazione italiana 
con la legge n. 192/2005 e relativi decreti attuativi. In questa parte 
ampio spazio è dedicato a due degli strumenti più importanti per
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l'attuazione della normativa: la certificazione energetica degli edifici e 
il sistema d’incentivi messo in piedi con la legge Finanziaria del 2007 
dal governo Prodi. Nello stesso capitolo si approfondisce anche 
l'aspetto federale della legislazione, con una panoramica sull'attuale 
stato di recepimento della normativa in materia d’efficienza energetica 
degli edifici in tutte le Regioni d'Italia. 
L'ultimo capitolo della tesi invece è dedicato ad un'analisi 
sperimentale con l'obiettivo di capire quali sono i margini di 
miglioramento che la riqualificazione energetica può offrire in un 
contesto urbano come la città di Roma. Viene realizzata sottoponendo 
due edifici-tipo, rappresentativi di tipologie architettoniche ante e post 
i primi regolamenti sull'efficienza energetica degli anni '70, a vari 
interventi migliorativi, monitorandone i progressi attraverso la 
certificazione energetica dell'immobile, e svolgendo un'analisi 
economica degli investimenti realizzabili.  
L’analisi di un edificio realmente esistente, infine, sarà utile per 
mostrare le potenzialità della tecnologia solare applicata agli edifici 
residenziali in termini di efficienza energetica. 
Oltre alle considerazioni tecnologiche ed economiche sugli 
interventi in questione, si analizzerà anche la potenzialità strategica 
della certificazione energetica degli edifici, uno strumento che 
dovrebbe riuscire ad orientare il mercato delle abitazioni dando valore 
economico all'intangibile efficienza energetica delle case.
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 CAPITOLO 1  
- L’efficienza energetica dell’ «involucro edilizio» - 
 
 
1.1 "L'INVOLUCRO EDILIZIO" 
 
Nella percezione comune il concetto di risparmio di energia viene 
solitamente associato ai soli costi che gravano sulla bolletta 
energetica, cioè a quello che si paga per la climatizzazione in inverno 
ed estate degli ambienti interni e per l'utilizzo delle apparecchiature 
elettriche all'interno dell'abitazione. Sfugge però all'utente medio la 
considerazione di quanto incidano sul calcolo finale della propria spesa 
energetica le modalità e le tecniche di costruzione dell'involucro 
edilizio. L'involucro edilizio è un elemento architettonico che delimita e 
conclude perimetralmente l'organismo costruttivo e strutturale. La sua 
funzione è quella di mediare, separare e connettere l'interno con 
l'esterno, costituendo anche un elemento ambientale che delimita e 
identifica gli spazi esterni circostanti. Le forme e le funzioni 
dell'involucro edilizio sono ampiamente cambiate nel corso del tempo. 
Dai prodotti legati alla tradizione locale come la pietra ed il legno, fino 
all'utilizzo di nuovi materiali come acciaio e vetro svincolati dalla 
tradizione, gli involucri moderni risultano oggi in grado di controllare 
dinamicamente i flussi energetici, governandoli in funzione delle 
esigenze del comfort abitativo
1
. L'involucro edilizio costituisce quindi la 
somma delle superfici fisiche direttamente a contatto con l'ambiente 
esterno, che analogamente ad una membrana cellulare, svolgono le 
funzioni di regolazione e controllo degli scambi di materia ed energia 
con l'esterno. Proprio il cambiamento di prospettiva da elemento 
architettonico di sola protezione ad elemento funzionale e dinamico 
capace di sfruttare le condizioni atmosferiche esterne per l'interno, ha 
spinto il progresso e la sperimentazione tecnologica alla ricerca di 
                                                 
1
 "L'involucro edilizio, evoluzione della progettazione e del processo realizzativo" Francesco 
Fiorito, Giovanni Fuzio. Atti del convegno "L'involucro edilizio tra innovazione e sostenibilità" Bari 
24 aprile 2004.
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nuove soluzioni capaci di ottimizzare le interazioni dinamiche tra fattori 
atmosferici e microambiente interno. L'efficienza energetica 
dell'involucro abitativo risulta quindi direttamente proporzionale alla 
capacità di compensazione e isolamento dalle temperature esterne 
della struttura, efficienza energetica da cui dipende poi a stretto giro il 
risparmio energetico complessivo dell'abitazione. Appare evidente 
come, là dove ricercate in fase di progettazione, le migliori 
performance energetiche dell'involucro abitativo siano riscontrabili in 
edifici di nuova costruzione; in primo luogo perché realizzati secondo le 
recenti normative più sensibili alla questione dell'energy saving, ma 
soprattutto perché ottenute con materiali e tecniche più 
all'avanguardia nel campo dell'isolamento termico
2
. Occorre 
sottolineare però come anche nelle ristrutturazioni di edifici già 
esistenti siano conseguibili dei risultati di primo ordine in termini di 
efficienza e risparmio energetico. Non a caso la ristrutturazione di 
edifici già esistenti è l'argomento centrale di questo lavoro, in quanto è 
proprio dalla riqualificazione del patrimonio immobiliare esistente che 
si attendono i più importanti risultati in tema di risparmio energetico, e 
ad essa sono dedicati esclusivamente gli incentivi fiscali varati dalla 
Legge Finanziaria del 2007 a favore dei privati e delle imprese che 
migliorano le prestazioni energetiche degli edifici in cui risiedono o 
operano.  
Di seguito vengono presi in considerazione separatamente le 
strutture che costituiscono l'involucro edilizio sulle quali intervenire: 
pareti, strutture orizzontali, coperture, e finestre. Un approfondimento 
separato meritano invece le caratteristiche e le potenzialità dei 
materiali isolanti utilizzati negli interventi. 
 
                                                 
2
 Il D. Lgs 192 del 19/8/2005 e le successive integrazioni stabiliscono i criteri di efficienza 
energetica che gli edifici di nuova costruzione devono rispettare. Per edificio di nuova costruzione
 
(art.2, comma 1, lettera b) si intende un edificio per il quale la richiesta di permesso di costruire 
o denuncia di inizio attività, sia stata presentata successivamente al 8/10/2005. Di converso, lo 
stesso decreto definisce gli edifici iniziati prima di tale data come edifici esistenti. Il principale 
vincolo costruttivo al progetto e alla costruzione di nuovi edifici è quello di precisi limiti al 
fabbisogno di energia primaria annua per la climatizzazione invernale come chiarito dall' "allegato 
A" alla legge. La norma specifica inoltre che tutti gli edifici di nuova costruzione siano dotati di 
certificazione energetica. Rimando al capitolo 2 per gli approfondimenti di tutti gli aspetti 
legislativi.
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 1.2 GLI ELEMENTI OPACHI: LA PARETE 
 
Le pareti sono gli elementi architettonici verticali presenti in un 
edificio, composte da un volume piano dallo spessore ridotto rispetto 
alla lunghezza e alla larghezza. Possono avere un andamento rettilineo 
o ondulato, delimitando lo spazio di un edificio e suddividendolo 
internamente. 
Le pareti di un edificio si dividono innanzitutto tra le pareti 
portanti, che sostengono e scaricano a terra il peso della costruzione, e 
le pareti non portanti, che a loro volta possono essere classificate tra: 
  
1. Tamponature, che dividono l'interno dall'esterno in fabbricati 
sorretti da una struttura intelaiata 
  
2. Tramezzi, che dividono gli ambienti interni 
 
Il tipo di parete che più interessa per lo studio dell'efficienza 
energetica dell'edificio rimane comunque la parete perimetrale, sia che 
essa rappresenti una parete portante, sia che essa rappresenti la 
tamponatura di un edificio retto da una struttura a telaio. Ai fini del 
nostro discorso sarà tuttavia più utile riferirci esclusivamente al 
secondo tipo visto che il telaio strutturale costituisce per ragioni 
storiche e d'importanza pratica la struttura per eccellenza dell'attuale 
patrimonio edilizio urbano. 
Nello specifico le tamponature possono essere monostrato, 
formate cioè da un unico blocco in laterizio o in calcestruzzo, oppure 
tamponature pluristrato, costituite da più strati di materiali con diverse 
funzioni. Negli edifici civili ad uso abitazione la tamponatura risulta 
determinate per la prestazione termica dell'involucro abitativo, ovvero 
la capacità di mantenere al suo interno il calore nella stagione 
invernale e il fresco nella stagione estiva, o più semplicemente 
l'attitudine a limitare il più possibile lo scambio termico con l'esterno. 
Maggiore quindi è la capacità d'isolamento di una parete, maggiore è
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la sua efficienza energetica. Per ovvi motivi quindi, le pareti perimetrali 
dovrebbero essere composte da materiali in grado di ridurre le 
dispersioni termiche. I diversi materiali che compongono una parete 
pluristrato sono caratterizzati da una diversa capacità di isolamento, la 
cui somma costituisce la cosiddetta resistenza termica della parete. 
Allo stesso tempo questi materiali risultano permeabili ad una 
determinabile quantità di calore che li attraversa, proprietà detta della 
trasmittanza termica del materiale
3
.  
Per molto tempo e fino a non molti anni fa la parete pluristrato 
era essenzialmente composta da una doppia muratura di mattoni 
forati, quella esterna più spessa (circa 25 cm) e quella interna più 
snella (circa 8 cm), separati da un'intercapedine non ventilata d'aria di 
spessore pari a 4 cm, il tutto finito con intonaco interno ed esterno per 
uno spessore finale di 40 cm. L'accorgimento mirato all'isolamento 
termico di questo tipo di pareti è solo quello della camera d'aria, a 
patto che questa non superi i 5 cm divenendo capace così di innescare 
moti convettivi all'interno della parete e agevolando lo scambio termico 
tra esterno e interno. Oggi, che la consapevolezza e la sensibilità verso 
le tematiche energetiche ed ambientali si è notevolmente rafforzata in 
tutti gli ambiti e i settori della produzione, il legislatore si è fatto carico 
di dettare una disciplina più stringente anche nel settore edilizio, 
imponendo ai costruttori e ai proprietari nuovi e più stringenti limiti di 
prestazione termica degli edifici. Il rispetto dei nuovi vincoli tecnici 
impone una riconsiderazione del ruolo della tamponatura, della sua 
dimensione e dei materiali utilizzati, che grazie all'evoluzione 
tecnologica oggi sono tanti e con diverse caratteristiche, e soprattutto 
adattabili alle più svariate esigenze per quel che riguarda le 
ristrutturazioni di edifici esistenti. 
Sulle "vecchie" pareti è infatti possibile apportare diversi 
interventi di miglioramento, sia per modalità d'esecuzione che per 
costo dell'operazione. Il risultato è che ad ispirare la scelta saranno 
essenzialmente l'analisi delle caratteristiche costruttive dell'edificio e il 
                                                 
3
 Le definizioni di resistenza e trasmittanza termica si trovano nell’ appendice 2.
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suo posizionamento fisico, oltre che naturalmente dalla scelta dei 
materiali utilizzati nella realizzazione delle pareti stesse. 
In base alle specificità di una costruzione, gli interventi 
riguardano due componenti principali:  
 
1. L'isolamento termico: che si opera con lo scopo di aumentare 
la resistenza termica  della parete, diminuendo in pratica la capacità di 
conduzione del calore. La messa in opera dell'isolamento può avvenire 
sulla parte esterna della parete, sulla parte interna o 
nell'intercapedine. 
 
2. L'aumento della massa termica: operazione che concerne in 
questo caso la capacità della parete di immagazzinare il calore, il 
tempo con il quale il flusso di calore l'attraversa e le caratteristiche di 
inerzia termica della struttura. 
 
La conoscenza, attraverso una stratigrafia dell'involucro abitativo, 
della tecnica costruttiva e dei materiali che compongono la parete sarà 
quindi utile per determinare la tecnica di isolamento più efficace 
avente per scopo la riduzione della trasmittanza termica e 
l'eliminazione dei ponti termici. Gioca un ruolo importante nella fase di 
scelta anche l'esposizione che l'involucro abitativo possiede e la zona 
climatica di appartenenza. Volendo infatti risolvere un problema di 
raffreddamento, per esempio, ci si concentrerà maggiormente sulla 
parete esposta a nord, mentre, in presenza di un problema di 
riscaldamento, si applicheranno in misura maggiore misure correttive 
alle pareti esposte a sud. Istituite dal D.P.R. del 26 agosto 1993 n. 412 
e riviste dalle successive normative in materia, le zone climatiche di 
appartenenza sono invece fondamentali perché posseggono dei valori 
limite in termini di fabbisogno energetico dell'abitazione.  
Questi valori-soglia sono determinanti per la scelta dell'intervento 
poiché ne determinano l'efficacia, considerato soprattutto che ai