Efficienza energetica dell’edificio Involucro - Impianti

1. Efficienza energetica dell’edificioInvolucro - Impianti Marco Citterio Enea – TER ENE SIST Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

2. Obiettivi • Uno degli obiettivi principali assegnati alla progettazione architettonica è garantire condizioni di comfort a costi economici ed energetici accettabili • Gli impianti suppliscono a necessità che non possono essere soddisfatte con mezzi naturali Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

3. Il controllo del microclima interno può essere ottenuto per mezzo dell’interazione fra: • misure passive (concernenti principalmente variabili architettoniche, morfologiche e tecnologiche) • misure attive (correlate agli impianti tecnologici) I sistemi attivi e passivi dovrebbero essere bilanciati al fine di ottenere le condizioni di comfort ottimali utilizzando la giusta quantità di energia e risorse. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

4. Isolamento termico, tenuta all’aria, recupero di calore, sistemi di schermatura solare etc. Approccio alla definizione di Edificio Sostenibile STEP 1: Riduzione della domanda di energia Energy demand STEP 3: Conversione efficiente della energia fossile STEP 2: Ricorso alle Energie Rinnovabili Sole, pompe di calore, vento, biomasse Caldaie, Illuminazione ed elettrodomestici ad alta efficienza Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

5. Bilancio energetico dell’edificio Qaux=Qle+Qlv-Qgs-Qgi Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

6. Bilancio energetico dell’edificio Qaux=Qge+Qgv+Qgs+Qgi Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

7. Un involucro efficiente si ottiene attraverso… • La riduzione del trasferimento di calore attraverso l'involucro (elevati Uvalue) • La riduzione delle infiltrazioni (infissi a tenuta) • L’aumento dei guadagni solari in inverno e la loro riduzione in estate (orientamento e aperture) Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

8. Involucro L’efficienza di un edificio dipende innanzitutto dalle caratteristiche dell’involucro: È necessario un corretto bilanciamento di isolamento, massa termica, superfici vetrate ed elementi schermanti Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

9. Potreste dire in quale clima si trovano questi edifici? Caldo secco Subtropicale Freddo Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

10. Britomart Station (2003) AucklandDesign: Mario Madayag Architects, JASMAX Architects Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

11. Isolamento termico • Trasmittanza termica (U) quantità termica di calore dispersa per unità di superficie (W/m2 °K) • Resistenza termica (R=1/U) è determinata dal rapporto fra lo spessore e la conduttività del materiale (l, espressa in W/m°K) R=s/l Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

12. Trasmittanza termica delle strutture opache verticali Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

13. Trasmittanza termica delle strutture opache orizzontali o inclinate Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

14. Trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

15. Conduttività di riferimento e conduttività termica di calcolo • Il valore di conduttività riportato nelle schede tecniche è quella di riferimento, ottenuta in laboratorio. • I valori effettivi in esercizio sono ben diversi, a causa delle manipolazioni e della non corretta messa in opera. • La norma UNI 10351 fornisce i valori dei principali materiali edilizi indicando una percentuale di maggiorazione (m %) al fine di ottenere la conduttività termica di calcolo Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

16. Valori di l e m dei principali materiali isolanti Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

17. Valori di l e m dei principali materiali isolanti Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

18. Sistemi innovativi di isolamento termico: i VIP (pannelli termoisolanti sottovuoto) • L'isolamento termico con pannelli sottovuoto è una tecnologia relativamente nuova capace di apportare un gran progresso nel settore • Conduttività termica dei pannelli, 10 volte inferiore rispetto a quella dei migliori materiali termoisolanti convenzionali • Variabile tra 0,004 e 0,008 W/m K. • Un pannello sottovuoto dello spessore di 5 cm equivale ad uno strato di polistirolo di 40 cm Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

19. VIP: come sono fatti • Sono composti di un nucleo (pannello) di materiale nanoporoso (silice pirogena o aerogel) resistente alla pressione, dal quale è stata evacuata l'aria • I pannelli hanno una durata di vita che, secondo la qualità dei teli e della saldatura, dovrebbe superare almeno i 20 anni. • Il nucleo è ermeticamente racchiuso in un telo multistrato (AL, Nylon, PET) impermeabile e resistente alla pressione. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

20. VIP: Svantaggi • Richiedono molta attenzione durante il trasporto e la manipolazione in cantiere a causa del fatto che l’involucro di tali pannelli non può essere danneggiato, pena la perdita di efficacia isolante. • Non possono essere tagliati in cantiere: i pezzi devono essere messi in opera così come vengono consegnati dal produttore. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

21. VIP: Costi • I prezzi dei VIP variano molto da prodotto a prodotto, anche in base alla necessità di dover realizzare dei pezzi speciali. Si va da un minimo di 20 €/m2 a un massimo di circa 60 – 70 €/m2 per il materiale installato in opera. • Nel caso siano necessari spessori di isolante molto elevati, nel conto economico andrebbe considerata la superficie utile guadagnata con l’impiego dei VIP al posto dei materiali tradizionali Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

22. L’involucro edilizio e l’inerzia termica • Sia l’involucro che gli elementi strutturali sono dotati di “capacità termica”: possibilità di accumulare energia termica e ritardare il trasferimento di energia. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

23. Strutture pesanti hanno tempi di risposta più lunghi ed escursioni termiche limitate, se confrontate con le strutture più leggere. • Questo fenomeno aiuta a limitare le fluttuazioni della temperatura interna dovute alle escursioni giornaliere e stagionali della temperatura esterna. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

24. I consumi energetici di edifici ad alta inerzia termica possono essere considerevolmente inferiori di quelli di edifici più leggeri, sia in climi caldi che in climi freddi. • L’accumulo termico nella massa dell’edifico talvolta consente di spostare il picco di massima richiesta di condizionamento ad ore in cui l’edificio non è in uso. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

25. Gli effetti dell’inerzia termica: sfasamento ed attenuazione • Lo sfasamento φ rappresenta il ritardo temporale del massimo flusso di calore della parete in esame confrontato con il flusso istantaneo di un muro a capacità termica nulla; • Il fattore di attenuazione µ rappresenta il rapporto fra il massimo flusso di calore del muro in esame e il flusso massimo di un muro a capacità termica nulla. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

26. Φ e μ in funzione della massa e della conducibilità Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

27. Impiego della inerzia termica • L’efficacia dell’inerzia termica aumenta con l’aumentare della escursione termica giorno-notte. • Nei climi freddi, la massa termica aiuta ad accumulare energia solare durante il giorno, mitigando il clima interno durante la sera e la notte. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

28. Inerzia termica nei climi caldi • Nei climi caldi, le pareti accumulano calore durante il giorno e lo rilasciano durante la notte: questo fenomeno è particolarmente utile nel caso in cui l’edificio è utilizzato solo durante il giorno. • La massa termica può inoltre essere raffreddata mediante la ventilazione notturna (naturale o meccanica). Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

29. Influenza del posizionamento dell’isolante termico sull’inerzia termica delle pareti Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

30. L’involucro trasparente Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

31. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

32. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

33. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

34. Tipo di vetro • La scelta del giusto tipo di vetro è una questione importante: • Diversi tipi di vetro, disponibili sul mercato, con caratteristiche ottiche variabili, possono adattarsi alle necessità climatiche (vetri selettivi) Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

35. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

36. Influenza della scelta del tipo di vetro sulla Percentuale di Persone Insoddisfatte (PPD) nel corso di un giorno soleggiato invernale Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

37. Effetti della forma e dell’orientamento dell’edificio • Il corretto orientamento dell’edificio; • La corretta forma dell’edificio; • La razionale organizzazione spaziale e funzionale degli spazi interni; Consentono, senza extra costi: • Risparmi energetici significativi (30 – 40%) • Un comfort termico migliore Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

38. La forma dell’edificio: IL RAPPORTO S/V L’edificio dovrebbe avere il minimo rapporto possibile fra superficie disperdente e volume interno. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

39. Tener conto degli effetti dei venti prevalenti sulla forma dell’edificio e delle condizioni al contorno Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

40. Orientamento La soluzione migliore è orientare l’asse principale dell’edificio nella direzione Est-Ovest; La facciata sud riceve più energia solare in inverno (quando il sole è basso) che in estate. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

41. Quantità di radiazione solare su superfici diversamente orientate a diverse latitudini Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

42. Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

43. L’Impianto • Finora è stato valutato solo il comportamento dell’edificio. Ma per la stima dei consumi energetici (e quindi dei costi) è necessario far riferimento anche all’impianto termico. • L’impianto può essere schematizzato in quattro sub-sistemi, ognuno con delle perdite e quindi dei rendimenti • SISTEMA DI PRODUZIONE • SISTEMA DI DISTRIBUZIONE • SISTEMA DI EMISSIONE • SISTEMA DI REGOLAZIONE Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

44. Rendimenti di impianto Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

45. Rendimenti di impianto Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

46. Rendimenti di impianto Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

47. Normativa di riferimento • DATI CLIMATICI • UNI 10349 Dati climatici • DISPERSIONI TERMICHE • UNI EN 13789, Prestazione termica degli edifici. Coefficiente di perdita di calore per trasmissione • UNI EN ISO 13370, Prestazione termica degli edifici. Trasferimento di calore attraverso il terreno . Metodi di calcolo • UNI EN ISO 14683, Ponti termici in edilizia – Trasmittanza termica lineare – metodi semplificati e valori di progetto • UNI EN ISO 6946, Componenti ed elementi per edilizia. Resistenza termica e trasmittanza termica • UNI EN ISO 10077-1, Prestazione termica di finestre, porte e chiusure – calcolo della trasmittanza termica – metodo semplificato Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

48. Normativa di riferimento • FABBISOGNO DI CALORE • UNI TS 11300 parte 1 • FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA E CALCOLO RENDIMENTI DI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E ACS • UNI TS 11300 parte 2 Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

49. Normativa di riferimento (in preparazione) • DETERMNAZIONE DEI RENDIMENTI E DEI FABBISOGNI DI ENERGIA PRIMARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE ESTIVA • UNI TS 11300 parte 3 • UTILIZZO DI FONTI RINNOVABILI ED ALTRI METODI PER IL RISCALDAMENTO E LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA • UNI TS 11300 parte 4 Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti

50. Grazie per l’attenzione Efficienza energetica dell’edificio: Involucro - Impianti