E FFICIENZA ED EFFICIENTAMENTO ENERGETICO

Alessandro Claudi de Saint Mihiel, Caterina Claudia Musarella∗

Inquadramento dell’ambito tematico

In riferimento alle linee della ricerca europea, prevalentemente fondate sulla “questione energetica” (cfr. direttive 2010/31/UE e 2012/27/UE), da affrontare secondo un approccio sistemico e di lungo periodo, le tematiche relative all’ef- ficienza e all’efficientamento energetico costituiscono elementi centrali del di- battito scientifico internazionale.

La risposta allo squilibrio fra le risorse ambientali e la crescente richiesta e- nergetica può essere individuata nello sviluppo di strumenti e metodologie di supporto e orientamento alla progettazione indirizzati al soddisfacimento delle istanze ambientali, di benessere e di sicurezza degli individui, evidenziando l’op- portunità di applicare modalità d’intervento integrate al fine di ottenere edifici caratterizzati da ridotti impatti ambientali con condizioni di comfort adeguate alle esigenze dei fruitori e ridotto fabbisogno energetico nella vita di esercizio1. Ra- zionalizzazione dei consumi, utilizzo adeguato di energia prodotta da fonti ener- getiche rinnovabili (Fer) e impiego di tecnologie, componenti e materiali innova- tivi che garantiscono elevate performance energetico-ambientali, costituiscono i driver per il progetto e la realizzazione di manufatti energeticamente efficienti2.

∗

Alessandro Claudi de Saint Mihiel, ricercatore di Tecnologia dell’architettura, Università Federi- co II di Napoli.

Caterina Claudia Musarella, dottore di ricerca, Università Mediterranea di Reggio Calabria.

1 _{Tematiche affrontate in diverse ricerche svolte da più sedi e a diversi livelli tra cui:}

- “Ricerche a supporto delle attività di progettazione, ristrutturazione e rifunzionalizzazione di strutture sanitarie sulle tematiche attinenti l’efficienza energetica, l’efficacia ecologica, il comfort ambientale” (2010-2011), ricerca conto terzi per Asl RM-E del Comune di Roma. Responsabile scientifico: A. Battisti, F. Tucci, Sapienza Università di Roma - Dip. Pdta. - “Impianto di climatizzazione con pompe di calore e sonde geotermiche a bassa entalpia a

servizio del I e II lotto della Facoltà di Architettura dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria” Por Calabria Fesr 2007-2013. Azioni per la realizzazione di impianti per la produ- zione di energia da fonti rinnovabili. Responsabile scientifico: M.T. Lucarelli. Università Mediterranea di Reggio Calabria (in realizzazione).

2

Indicativo il riferimento alla ricerca con esiti progettuali e realizzativi “Solar Decathlon Europe 2014” - Progetto “RhOME for denCity” (2012/2014), Solar Decathlon - Governo France- se/Cstb. Responsabile scientifico: C. Tonelli, Università Roma Tre - Dip. di Architettura, Dip. di Studi aziendali, Dip. di Ingegneria.

Dal concetto di efficienza energetica3 deriva quello di efficientamento finaliz- zato alla ricerca della massima efficacia per gli interventi di miglioramento delle performance energetico-ambientali del patrimonio esistente, attraverso l’applica- zione di tecniche di efficientamento4.

Stato e caratteri della ricerca

Il comparto dell’edilizia nella sua totalità (per i diversi aspetti legati alla produ- zione, al trasporto, alla costruzione, alla dismissione) risulta essere tra i princi- pali settori responsabili della domanda energetica europea. È evidente, pertanto, che ogni azione finalizzata al risparmio energetico o all’incremento dell’effi- cienza energetica, rappresenta un’importante opportunità per ottenere un effetto rilevante sulla riduzione dei consumi energetici complessivi. In tal senso, la ri- cerca scientifica, nazionale e internazionale, con l’obiettivo di fornire una ri- sposta concreta alle problematiche delineate e alimentate dalla presa di co- scienza di massa della questione energetica, è impegnata su diversi versanti, dalla definizione e classificazione degli edifici esistenti alle tecnologie impian- tistiche innovative, dallo sfruttamento di Fer (solare, eolico, biomasse, geoter- mia), all’analisi delle condizioni ambientali, tipologiche e tecnico-costruttive dei manufatti. Il problema dei consumi energetici degli edifici riguarda in parte quelli di nuova costruzione e in più larga misura il patrimonio edilizio esistente realizzato in gran parte in anni in cui le tematiche del rendimento energetico non risultavano essere centrali.

Per questo, gli interventi di retrofit5 energetico e tecnologico costituiscono le principali linee di ricerca nell’ambito della progettazione tecnologica am- bientale con particolare riferimento al comparto dell’edilizia pubblica6. Gli in- terventi di retrofit si pongono quindi l’obiettivo, attraverso numerose tipologie

3 _{Ovvero la capacità del sistema di sfruttare l’energia che gli viene fornita per soddisfare il co-}

siddetto fabbisogno. L’efficienza energetica viene tipicamente definita come il servizio fornito per unità di input energetico.

4

Efficientamento energetico è, quindi, lo studio delle metodologie e delle tecnologie che combi- nate permettono di ottenere gli stessi risultati minimizzando il dispendio energetico.

5 _{Recentemente, nel lessico proprio del linguaggio della Tecnologia dell’architettura, sono ap-}

parsi termini quali “retrofit” o “retrofitting” (se si fa riferimento all’azione svolta). Il concetto di retrofit più che al ripristino o al miglioramento di prestazioni originarie si riferisce all’intro- duzione di nuove prestazioni, prima non previste o comunque non fornite.

6

Indicativo fare riferimento a ricerche incentrate sul retrofit energetico e tecnologico tra cui: - “Teenergy schools. High energy efficiency schools in Mediterranean Area” (2009-2012), EU

Programme Med 2009 European regional development found. Resp. scient.: M. Sala, Uni- versità di Firenze - Dida, Centro Abita Firenze.

- “Strategie d’intervento per le Smart school. Livelli di priorità per l’upgrade energetico e l’adattamento relazionale dell’edilizia scolastica napoletana” (2012), Resp. scient.: S. Russo Ermolli, Università Federico II di Napoli - Diarc.

2.1 E

Alessandro Claudi de Saint Mihiel, Caterina Claudia Musarella∗

Inquadramento dell’ambito tematico

In riferimento alle linee della ricerca europea, prevalentemente fondate sulla “questione energetica” (cfr. direttive 2010/31/UE e 2012/27/UE), da affrontare secondo un approccio sistemico e di lungo periodo, le tematiche relative all’ef- ficienza e all’efficientamento energetico costituiscono elementi centrali del di- battito scientifico internazionale.

La risposta allo squilibrio fra le risorse ambientali e la crescente richiesta e- nergetica può essere individuata nello sviluppo di strumenti e metodologie di supporto e orientamento alla progettazione indirizzati al soddisfacimento delle istanze ambientali, di benessere e di sicurezza degli individui, evidenziando l’op- portunità di applicare modalità d’intervento integrate al fine di ottenere edifici caratterizzati da ridotti impatti ambientali con condizioni di comfort adeguate alle esigenze dei fruitori e ridotto fabbisogno energetico nella vita di esercizio1. Ra- zionalizzazione dei consumi, utilizzo adeguato di energia prodotta da fonti ener- getiche rinnovabili (Fer) e impiego di tecnologie, componenti e materiali innova- tivi che garantiscono elevate performance energetico-ambientali, costituiscono i driver per il progetto e la realizzazione di manufatti energeticamente efficienti2.

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Alessandro Claudi de Saint Mihiel, ricercatore di Tecnologia dell’architettura, Università Federi- co II di Napoli.

Caterina Claudia Musarella, dottore di ricerca, Università Mediterranea di Reggio Calabria.

1 _{Tematiche affrontate in diverse ricerche svolte da più sedi e a diversi livelli tra cui:}

- “Ricerche a supporto delle attività di progettazione, ristrutturazione e rifunzionalizzazione di strutture sanitarie sulle tematiche attinenti l’efficienza energetica, l’efficacia ecologica, il comfort ambientale” (2010-2011), ricerca conto terzi per Asl RM-E del Comune di Roma. Responsabile scientifico: A. Battisti, F. Tucci, Sapienza Università di Roma - Dip. Pdta. - “Impianto di climatizzazione con pompe di calore e sonde geotermiche a bassa entalpia a

servizio del I e II lotto della Facoltà di Architettura dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria” Por Calabria Fesr 2007-2013. Azioni per la realizzazione di impianti per la produ- zione di energia da fonti rinnovabili. Responsabile scientifico: M.T. Lucarelli. Università Mediterranea di Reggio Calabria (in realizzazione).

2

Indicativo il riferimento alla ricerca con esiti progettuali e realizzativi “Solar Decathlon Europe 2014” - Progetto “RhOME for denCity” (2012/2014), Solar Decathlon - Governo France- se/Cstb. Responsabile scientifico: C. Tonelli, Università Roma Tre - Dip. di Architettura, Dip. di Studi aziendali, Dip. di Ingegneria.

Dal concetto di efficienza energetica3 deriva quello di efficientamento finaliz- zato alla ricerca della massima efficacia per gli interventi di miglioramento delle performance energetico-ambientali del patrimonio esistente, attraverso l’applica- zione di tecniche di efficientamento4.

Stato e caratteri della ricerca

Il comparto dell’edilizia nella sua totalità (per i diversi aspetti legati alla produ- zione, al trasporto, alla costruzione, alla dismissione) risulta essere tra i princi- pali settori responsabili della domanda energetica europea. È evidente, pertanto, che ogni azione finalizzata al risparmio energetico o all’incremento dell’effi- cienza energetica, rappresenta un’importante opportunità per ottenere un effetto rilevante sulla riduzione dei consumi energetici complessivi. In tal senso, la ri- cerca scientifica, nazionale e internazionale, con l’obiettivo di fornire una ri- sposta concreta alle problematiche delineate e alimentate dalla presa di co- scienza di massa della questione energetica, è impegnata su diversi versanti, dalla definizione e classificazione degli edifici esistenti alle tecnologie impian- tistiche innovative, dallo sfruttamento di Fer (solare, eolico, biomasse, geoter- mia), all’analisi delle condizioni ambientali, tipologiche e tecnico-costruttive dei manufatti. Il problema dei consumi energetici degli edifici riguarda in parte quelli di nuova costruzione e in più larga misura il patrimonio edilizio esistente realizzato in gran parte in anni in cui le tematiche del rendimento energetico non risultavano essere centrali.

Per questo, gli interventi di retrofit5 energetico e tecnologico costituiscono le principali linee di ricerca nell’ambito della progettazione tecnologica am- bientale con particolare riferimento al comparto dell’edilizia pubblica6. Gli in- terventi di retrofit si pongono quindi l’obiettivo, attraverso numerose tipologie

3 _{Ovvero la capacità del sistema di sfruttare l’energia che gli viene fornita per soddisfare il co-}

siddetto fabbisogno. L’efficienza energetica viene tipicamente definita come il servizio fornito per unità di input energetico.

4

Efficientamento energetico è, quindi, lo studio delle metodologie e delle tecnologie che combi- nate permettono di ottenere gli stessi risultati minimizzando il dispendio energetico.

5 _{Recentemente, nel lessico proprio del linguaggio della Tecnologia dell’architettura, sono ap-}

parsi termini quali “retrofit” o “retrofitting” (se si fa riferimento all’azione svolta). Il concetto di retrofit più che al ripristino o al miglioramento di prestazioni originarie si riferisce all’intro- duzione di nuove prestazioni, prima non previste o comunque non fornite.

6

Indicativo fare riferimento a ricerche incentrate sul retrofit energetico e tecnologico tra cui: - “Teenergy schools. High energy efficiency schools in Mediterranean Area” (2009-2012), EU

Programme Med 2009 European regional development found. Resp. scient.: M. Sala, Uni- versità di Firenze - Dida, Centro Abita Firenze.

- “Strategie d’intervento per le Smart school. Livelli di priorità per l’upgrade energetico e l’adattamento relazionale dell’edilizia scolastica napoletana” (2012), Resp. scient.: S. Russo Ermolli, Università Federico II di Napoli - Diarc.

di intervento di upgrade, di rendere efficaci le caratteristiche architettoniche e tecniche e le prestazioni offerte da edifici che nascono sostanzialmente inade- guati, con deficit originari, in un periodo di edilizia di massa poco controllata o poco consapevole dei molteplici requisiti da soddisfare.

In particolare le attività di ricerca teorica e progettuale in atto riguardano lo studio di soluzioni innovative che limitino i fabbisogni di energia agendo sul- l’involucro edilizio nella sua componente opaca e trasparente7. In tal senso, l’in- novazione tecnologica ha consentito lo sviluppo e la caratterizzazione di mate- riali, tecnologie e componenti innovativi multifunzionali per l’involucro opaco ai fini della riduzione dei consumi energetici e il miglioramento della qualità abitativa indoor nonché soluzioni innovative con l’obiettivo di contribuire alla riduzione del fabbisogno energetico dell’edificio e di garantire soddisfacenti li- velli di illuminamento attraverso il controllo e la gestione della componente so- lare e luminosa. Le attività di ricerca che riguardano l’efficienza energetica e l’efficientamento, si concentrano - inoltre - sulla sperimentazione di nuove so- luzioni tecnologiche quali componenti smart e sistemi tecnologici con intelli- genza integrata, che permettono di conoscere in tempo reale la gestione energe- tica degli edifici nei termini di un maggiore controllo delle performance dell’edi- ficio orientate al consumo Nearly zero energy.

Linee evolutive della futura sperimentazione

I risultati di numerose ricerche hanno messo in luce quanto l’innovazione tec- nologica nel campo dell’efficienza energetica sia necessaria per raggiungere una riduzione del fabbisogno energetico degli edifici e di relative emissioni di CO2. Far fronte alle problematiche inerenti il cambiamento climatico e gli aspetti

energetici segnano i percorsi di ricerca italiani ed europei futuri.

Tuttavia, la dimensione di queste sfide richiederà una trasformazione radi- cale. Si tratta di una questione rilevante sia dal punto di vista della ricerca di nuove soluzioni tecnologiche e metodologiche, che da quello di un nuovo ap- proccio culturale alla progettazione che veda nell’integrazione delle competen- ze i driver dell’innovazione per l’incremento della qualità degli interventi di nuova edificazione o di riqualificazione dell’esistente.

7 _{In tale ambito si collocano le ricerche industriali e di sviluppo sperimentale:}

- “Smart case - Soluzioni innovative multifunzionali per l’ottimizzazione dei consumi di energia primaria e della vivibilità indoor nel sistema edilizio” (2013-2016), Stress Scarl, Distretto ad al- ta tecnologia per l’edilizia sostenibile della Regione Campania, Ponrec 2007-2013 - Ministero del- lo Sviluppo economico, Ministero dell’Università e della ricerca, Unione Europea (Ponrec 2010). Responsabile scientifico: A. Claudi de Saint Mihiel, Università Federico II di Napoli - Diarc. - “Mote2” (2014-2015), Fondi strutturali e nazionali. Coord.: R. Giordano, Politecnico di Torino - Dad. - “Energyskin” (2010-2012), Fondi strutturali e nazionali. Coord.: G. Peretti, Politecnico di

Torino - Dad.

Le ricerche fino a ora effettuate8 rappresentano un importante punto di arri- vo e una base per lo sviluppo di ulteriori approfondimenti volti a individuare le migliori strategie da applicare ai differenti scenari di intervento progettuale. I prossimi anni saranno caratterizzati da una crescita riservata quasi esclusiva- mente al comparto della riqualificazione, reale motore per lo sviluppo del mer- cato delle costruzioni e risposta efficace alle pressioni convergenti della crisi economica, energetica ed ecologica. Le azioni da intraprendere dovranno supe- rare alcune attuali inadeguatezze di tecniche e partiche progettuali e costruttive correnti mirando all’utilizzo di nuove e più efficienti tecnologie per il miglio- ramento delle prestazioni non solo orientate all’ottimizzazione degli aspetti ener- getici dell’edificio ma anche alla qualità globale degli organismi edilizi. Questo sarà possibile attraverso interventi di progettazione integrata finalizzati al supe- ramento di una concezione lineare del processo progettuale e la capacità di pre- figurare e verificare l’efficacia delle trasformazioni in progetti condotti con- temporaneamente su più livelli e da più attori.

Efficiency and energetic improvement

Alessandro Claudi de Saint Mihiel, Caterina Claudia Musarella∗ Thematic framework

In reference to the lines of the European research, mainly based on the “energy issue” (see directives 2010/31/UE and 2012/27/UE), to be addressed according to a systemic approach and the long-term issues relating to the energy efficiency and energy im- provement, are central within the international scientific discussion.

The answer to the imbalance between natural resources and the growing demand for energy can be found in the development of tools and methodologies to support and guide the design process. These address the satisfaction of environmental, welfare and

8

Le tematiche relative all’efficientamento energetico costituiscono l’ambito di applicazione di ricerche e progetti sviluppati in ambito nazionale tra cui:

- “Definizione degli strumenti tecnici e metodologie operative per la raccolta, l’analisi dei dati inerenti le prestazioni energetiche delle infrastrutture air-side e land-side per l’elaborazione della diagnosi e dell’efficientamento energetico degli aeroporti” (2010-2012), Ricerca euro- pea Poi, “Energie rinnovabili e risparmio energetico” 2007-2013 dell’Unione Europea. Enac (Ente nazionale aviazione civile), Ministero delle Infrastrutture e dei trasporti, Ministero dell’Ambiente e della tutela del territorio e del mare. Responsabili scientifici: A. Battisti, F. Tucci, Sapienza Università di Roma.

- “Interventi di retrofit energetico per gli uffici dell’anagrafe del Comune di Reggio Calabria” (2011-2014), Por Calabria Fesr 2007-2013.”Azioni per la definizione, sperimentazione e dif- fusione di modelli di utilizzazione razionale dell’energia per la diminuzione dei consumi ne- gli usi finali civili e industriali”. Responsabile scientifico: M. Milardi, Università Mediterra- nea di Reggio Calabria - Dastec.

∗ _{Alessandro Claudi de Saint Mihiel, assistant professor of Architectural technology, Università}

Federico II di Napoli.

di intervento di upgrade, di rendere efficaci le caratteristiche architettoniche e tecniche e le prestazioni offerte da edifici che nascono sostanzialmente inade- guati, con deficit originari, in un periodo di edilizia di massa poco controllata o poco consapevole dei molteplici requisiti da soddisfare.

In particolare le attività di ricerca teorica e progettuale in atto riguardano lo studio di soluzioni innovative che limitino i fabbisogni di energia agendo sul- l’involucro edilizio nella sua componente opaca e trasparente7. In tal senso, l’in- novazione tecnologica ha consentito lo sviluppo e la caratterizzazione di mate- riali, tecnologie e componenti innovativi multifunzionali per l’involucro opaco ai fini della riduzione dei consumi energetici e il miglioramento della qualità abitativa indoor nonché soluzioni innovative con l’obiettivo di contribuire alla riduzione del fabbisogno energetico dell’edificio e di garantire soddisfacenti li- velli di illuminamento attraverso il controllo e la gestione della componente so- lare e luminosa. Le attività di ricerca che riguardano l’efficienza energetica e l’efficientamento, si concentrano - inoltre - sulla sperimentazione di nuove so- luzioni tecnologiche quali componenti smart e sistemi tecnologici con intelli- genza integrata, che permettono di conoscere in tempo reale la gestione energe- tica degli edifici nei termini di un maggiore controllo delle performance dell’edi- ficio orientate al consumo Nearly zero energy.

Linee evolutive della futura sperimentazione

I risultati di numerose ricerche hanno messo in luce quanto l’innovazione tec- nologica nel campo dell’efficienza energetica sia necessaria per raggiungere una riduzione del fabbisogno energetico degli edifici e di relative emissioni di CO2. Far fronte alle problematiche inerenti il cambiamento climatico e gli aspetti

energetici segnano i percorsi di ricerca italiani ed europei futuri.

Tuttavia, la dimensione di queste sfide richiederà una trasformazione radi- cale. Si tratta di una questione rilevante sia dal punto di vista della ricerca di nuove soluzioni tecnologiche e metodologiche, che da quello di un nuovo ap- proccio culturale alla progettazione che veda nell’integrazione delle competen- ze i driver dell’innovazione per l’incremento della qualità degli interventi di nuova edificazione o di riqualificazione dell’esistente.

7 _{In tale ambito si collocano le ricerche industriali e di sviluppo sperimentale:}

- “Smart case - Soluzioni innovative multifunzionali per l’ottimizzazione dei consumi di energia primaria e della vivibilità indoor nel sistema edilizio” (2013-2016), Stress Scarl, Distretto ad al- ta tecnologia per l’edilizia sostenibile della Regione Campania, Ponrec 2007-2013 - Ministero del- lo Sviluppo economico, Ministero dell’Università e della ricerca, Unione Europea (Ponrec 2010). Responsabile scientifico: A. Claudi de Saint Mihiel, Università Federico II di Napoli - Diarc. - “Mote2” (2014-2015), Fondi strutturali e nazionali. Coord.: R. Giordano, Politecnico di Torino - Dad. - “Energyskin” (2010-2012), Fondi strutturali e nazionali. Coord.: G. Peretti, Politecnico di

Torino - Dad.

Le ricerche fino a ora effettuate8 rappresentano un importante punto di arri- vo e una base per lo sviluppo di ulteriori approfondimenti volti a individuare le migliori strategie da applicare ai differenti scenari di intervento progettuale. I prossimi anni saranno caratterizzati da una crescita riservata quasi esclusiva- mente al comparto della riqualificazione, reale motore per lo sviluppo del mer- cato delle costruzioni e risposta efficace alle pressioni convergenti della crisi economica, energetica ed ecologica. Le azioni da intraprendere dovranno supe- rare alcune attuali inadeguatezze di tecniche e partiche progettuali e costruttive correnti mirando all’utilizzo di nuove e più efficienti tecnologie per il miglio- ramento delle prestazioni non solo orientate all’ottimizzazione degli aspetti ener- getici dell’edificio ma anche alla qualità globale degli organismi edilizi. Questo sarà possibile attraverso interventi di progettazione integrata finalizzati al supe- ramento di una concezione lineare del processo progettuale e la capacità di pre- figurare e verificare l’efficacia delle trasformazioni in progetti condotti con- temporaneamente su più livelli e da più attori.

Efficiency and energetic improvement

Alessandro Claudi de Saint Mihiel, Caterina Claudia Musarella∗ Thematic framework

In reference to the lines of the European research, mainly based on the “energy issue” (see directives 2010/31/UE and 2012/27/UE), to be addressed according to a systemic approach and the long-term issues relating to the energy efficiency and energy im- provement, are central within the international scientific discussion.

The answer to the imbalance between natural resources and the growing demand for energy can be found in the development of tools and methodologies to support and guide the design process. These address the satisfaction of environmental, welfare and

8

Le tematiche relative all’efficientamento energetico costituiscono l’ambito di applicazione di ricerche e progetti sviluppati in ambito nazionale tra cui:

- “Definizione degli strumenti tecnici e metodologie operative per la raccolta, l’analisi dei dati inerenti le prestazioni energetiche delle infrastrutture air-side e land-side per l’elaborazione della diagnosi e dell’efficientamento energetico degli aeroporti” (2010-2012), Ricerca euro-