Tecnologie e strategie progettuali per il retrofit del sistema edificio-impianto. Presentazione a #RESTART Firenze. Date prossimi convegni: http://formazione.ilsole24ore.com/restart

1. Tecnologie e strategie
progettuali per il retrofit del
sistema edificio-impianto
Gianfranco Cellai Cristina Carletti
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA
INDUSTRIALE

2. Il sistema edificio - impianto
IMPIANTO: parte attiva del INVOLUCRO: superficie di controllo
sistema termodinamico con che delimita il sistema
l’obiettivo di raggiungere le termodinamico “edificio”, ed ha la
condizioni di comfort funzione di controllare i flussi di
termoigrometrico negli energia e massa e di mediare le
ambienti confinati nei condizioni climatiche esterne al fine
momenti estremi di punta, di contribuire al raggiungimento
limitando i consumi delle condizioni di comfort negli
energetici e gli impatti ambienti confinati
sull’ambiente esterno
Processo progettuale integrato e complesso: necessità
di sistemi di controllo ed azioni correttive di processo
G.Cellai, C. Carletti, DIEF

3. L'evoluzione del target energetico: verso il NZEB
Darmstadt – 1990
EPi,invol ≤15 kWh/m2a
Horbranz ...NZEB
Negli ultimi anni il
valore di EPinvol si è
notevolmente
abbassato fino al
raggiungimento del
target Passivhaus e
NZEB anche in aree
Hallein con clima mite
G.Cellai, C. Carletti, DIEF

4. Gli indicatori prestazionali da controllare nel processo
PRODOTTI e COMPONENTI
INVOLUCRO:
Trasmittanza componenti opachi e
finestrati, trasmittanza termica periodica
(λ, c, µ, Ψ, δ, t, g, ecc.)
IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE:
Rendimenti di generazione, distribuzione,
regolazione, ηg, COP, ecc
Sistema edificio-impianto UNI EN
Rendimenti impianti attivi (PV, solare
ISO 13790 termico, ecc.)
Indice di prestazione energetica
Involucro edificio UNI TS 11300
EP
Consumo di energia primaria EPe,invol = QC,nd/A (kWh/m2a)
totale riferito all’unità di superficie utile
(kWh/m2a) o di volume lordo (kWh/m3a) EPe,invol = QC,nd/V (kWh/m3a)
EPgl = EPi + EPacs + EPe + EPill EPi,invol = QH,nd/A (kWh/m2a)
(kWh/m2a oppure kWh/m3a) EPe,invol = QH,nd/V (kWh/m3a)
(Decreto 26/6/2009 - Lineeguida per la
certificazione energetica degli edifici –
art. 6, comma 9 del D.Lgs 192/2005 e
s.m.i.)
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5. Il processo progettuale finalizzato al retrofit
Analisi del sito: dati climatici ,GG
Raccolta documentazione
Analisi morfologica: rapporto di forma
S/V
Descrizione ed analisi strutture ed
impianti (info dirette, abaco UNI TS
11300, ecc)
Analisi dei consumi (raccolta “storica”
bollette)
Questionario di soddisfazione
dell'utente (comfort termoigrometrico,
luminoso, acustico, respiratorio
olfattivo e IAQ)
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6. Il processo progettuale finalizzato al retrofit
Analisi in opera (termografia a
infrarossi, trasmittanza, condizioni
termoigrometriche interne, comfort...)
Simulazioni del comportamento in
regime stazionario e dinamico del
sistema edificio – impianto
Confronto con i limiti di legge
Proposte di implementazione
U=0,513 W/m2K - “Average
energetica ed ambientale method”, ISO 9869:1994
Valutazione e verifica fattibilità tecnica
ed economica delle proposte
Progetto definitivo/esecutivo della
strategia ipotizzata
Modello virtuale edificio DB® Composizione del bilancio energetico dell'edificio
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7. Gli interventi sull'involucro
Il patrimonio edilizio italiano è caratterizzato da consumi energetici
elevati e livelli di comfort termico inadeguati specie in regime estivo
Concorrono in maniera determinante ai consumi energetici nazionali, gli
edifici civili realizzati nel secondo dopoguerra
Famiglie di interventi su componenti a giacitura orizzontale e verticale:
Attacco a terra, solaio su ambiente non climatizzato, solaio copertura,
tetto a falda, involucro opaco, involucro finestrato
Riqualificare l'involucro:
Un approccio integrato
2A) sostituzione del serramento:
vetro 6(12)33.1 rivestimento b.e. in
faccia 3, telaio in PVC di 70 mm
2B) sostituzione del serramento +
riqualificazione energetica dell’involucro con
cappotto
2C) : 2A) +2B) con differenti sistemi
schermanti e vetri a controllo solare: g=0.46 e
τv=0.58 e g=0.21 e τv=0.40
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8. simulazioni energetiche in regime dinamico
Riqualificazione del sistema infisso schermatura solare può essere abbinata alla
riqualificazione dell'involucro opaco: i fattori stagionali degli apporti solari (F,inv e F,est)
per le diverse configurazioni di schermatura (esposizione Sud) evidenziano differenti
comportamenti di classi di schermi solari in inverno ed estate
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9. La valutazione integrata delle prestazioni
L'adozione di una strategia di
intervento sull'involucro deve essere
attentamente valutata in maniera
integrata
Le prestazioni di un sistema non sono
solo solo di tipo termico / energetico
ma assumo rilevanza anche dal punto
di vista acustico e visivo, legando la
scelta tecnologica alle classi di
comfort
Corretto approccio alla
Progettazione
a) definizione di requisiti ambientali
b) stesura di specifiche di prodotti e
tecniche
c) selezione di soluzioni
tecnologiche e impiantistiche
conformi
d) definizione di procedure di verifica
su progetto e collaudo in opera

11. Cosa dice la normativa ?
La prestazione energetica degli impianti è indicata attraverso le
direttive 2002/91/CE “Rendimento energetico nell’edilizia” e
2006/32/CE “Efficienza degli usi finali dell'energia e i servizi
energetici”, il tutto finalizzato all’obiettivo di avere edifici nZEB dal
2018.
L’Italia ha assolto agli obblighi pubblicando diversi decreti e per ultimi
il DPR 59/2009 in materia di efficienza di edilizia ed impianti, ed il
Dlgs 28/2011 in materia di uso obbligatorio di fonti rinnovabili.
Questi provvedimenti sono stati accompagnati dalla possibilità di
usufruire di incentivi fiscali nel settore della riqualificazione edilizia ed
impiantistica di sistemi e componenti.
Il quadro normativo che si è andato così delineando ha disegnato
scenari particolarmente interessanti, specie per il possibile rilancio del
settore particolarmente colpito dalla crisi.
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12. Gli interventi di riqualificazione impiantistica
Gli interventi sono mirati:
-alla possibilità di sfruttare incentivi fiscali;
-alla necessità di migliorarne l’efficienza, con la sostituzione
di vecchi generatori di calore con caldaie a condensazione e
pompe di calore;
-all’uso di fonti di energia rinnovabile; le pompe di calore
utilizzano fonti di energia rinnovabile di origine aerotermica,
aerotermica
geotermica, idrotermica.
geotermica idrotermica
Questi interventi, accompagnati dalla riduzione dei carichi
termici (isolamento, schermature solari, ecc.), portano ad
avere impianti di piccola potenza dalle prestazioni elevate e
quindi confrontabili con l’edilizia di ultima generazione.
Ovvero edifici nZEB anche se di epoca non recente.
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13. Il calcolo delle prestazioni energetiche
E’ basato sulle caratteristiche dell’edificio e degli impianti installati
ed è strutturato su tre livelli:
1. calcolo dell’energia netta utilizzata dall’edificio Qn;
2. calcolo dell’energia fornita Qd = Qn/ηimpianti
3. calcolo dell’energia primaria Qp
Qp = ∑ (Q d ,i * f p ,i ) − ∑ (Q ex , i * f pex ,i )
fp fattore di conversione in energia primaria
Energia usata trasformazione
3
2 Energia
fornita
1
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14. Impianti integrati: edifici nZEB
Caldaia
o pompa
di calore
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15. Condizioni climatiche favorevoli
Nel 95% del territorio Nel 95% del territorio la Nel 90% del territorio la
la temperatura varia temperatura varia da temperatura varia da
da 4° a 10°C a 20° a 24°C a Luglio 12° a 16°C
Gennaio
GENNAIO LUGLIO Media annua
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16. Il ruolo dell’edificio nZEB
Assicurare condizioni di benessere accettabili in condizioni
°C mediamente gravose
estate Impianto di
raffrescamento
23°
primavera
15° edificio nZEB
autunno
6°
inverno Impianto di riscaldamento
τ
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17. GRAZIE PER L’ATTENZIONE
Gianfranco Cellai Cristina Carletti
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA
INDUSTRIALE