5.1 L’applicazione di LEED® nella Repubblica Popolare Cinese
5.1.1 Gli standard ASHRAE: analisi energetica del Harbin-Songbei Hotel
Tra i progetti sviluppati dalla BEE è stato deciso di inserire nella tesi il rapporto effettuato per quantificare il potenziale risparmio energetico del Harbin Songbei Hotel [42] perché permette di riesaminare una serie di concetti spiegati nei capitoli precedenti in quanto consente di avere un’idea oggettiva del risparmio economico a lungo termine,
fornendo dati dettagliati come richiesto dalla sezione “Building Environment” del Report2013 [6], e dimostra l’applicabilità del modello LEED® in un clima rigido come quello del Nord della Cina [6].
Inoltre introduce i protocolli di standard ASHRAE [43] utilizzati per l’analisi energetica preliminare del YuanMingYuan Apartment (Paragrafi “Analisi dei consumi dell’edificio” e “Pre-Audit”).
L’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers) è un’organizzazione internazionale nata negli USA nel 1984 e accreditata dall’ANSI (American National Standards Institute), che si occupa di tecnologie di riscaldamento, ventilazione, condizionamento e raffreddamento.
La sua missione è il miglioramento delle suddette tecnologie per limitarne l’impatto sull’ambiente sviluppando protocolli di standard per la climatizzazione, la progettazione e la manutenzione dei sistemi utilizzati negli edifici (ad es. HVAC).
Gli standard ASHRAE sono i migliori per interfacciare edilizia sostenibile e tecnologie atte ad aumentare il confort degli edifici, per questo motivo i protocolli LEED® e GBC si rifanno direttamente agli standard ASHRAE; infatti un nuovo edificio, per essere certificabile LEED®, deve avere una performance energetica del 10% migliore di quelle indicate dall’Appendice G di ASHRAE 90.1-2007 [45].
Nella suddetta sezione di ASHRAE [45] vengono indicati una serie di standard sviluppati dall’ente americano al fine di quantificare le prestazioni energetiche di un edificio, sia per quanto riguarda i nuovi progetti che per modifiche e integrazioni per edifici esistenti.
L’Appendice G di ASHRAE [45] contiene nella sezione G3 le linee guida utilizzate nella seguente analisi energetica del Harbin-Songbai La Hotel.
Prima di visionare il rapporto [Allegato1] è necessario aver presenti la localizzazione geografica e le condizioni ambientali della città di Harbin.
Harbin si trova nella provincia del Heilongjiang, in Manciuria, nella Cina nordorientale quasi al confine con la Russia.
L’inverno è molto rigido, le temperature medie a Gennaio si attestano attorno ai -20°C con picchi di -40°C tanto che, non a caso, si tiene ogni anno ad Harbin il “Festival Internazionale cinese del ghiaccio e della neve”; anche l’estate è breve e piovosa.
Dato il clima è facile immaginarsi quali possano essere le spese da affrontare per mantenere il confort degli ambienti interni al livello richiesto agli ospiti dell’hotel.
Questo provoca dei picchi nel consumo energetico durante il periodo invernale ai quali corrispondono aumenti dell’inquinamento dell’aria come quello verificatosi il giorno 21 Ottobre 2013, con conseguente chiusura della quasi totalità delle attività commerciali, dell’aeroporto e delle scuole.
Il rapporto analizza il consumo ed il potenziale risparmio energetico dell’intero edificio, partendo dal progetto iniziale dell’Hotel, al fine di analizzare le prestazioni dell’edificio rispetto ai requisiti LEED®.
Inoltre suggerisce alcune strategie per aumentarne il rendimento energetico.
Secondo “LEED® for New Construction” [30], in relazione all’area tematica “Energia ed Atmosfera”, è necessario un risparmio minimo del 10% per certificare un edificio LEED® NC (Tab5.2).
Risparmio energetico % Punti assegnati
10% 0 (obbligatorio) 12% 1 14% 2 16% 3 18% 4 20% 5 22% 6
Tab5.2: risparmio energetico e punteggio assegnato [27]
Per quantificare il consumo energetico dell’hotel (Fig5.1 e Fig5.2) è stato utilizzato il software eQuest [44]: questo strumento, riconosciuto e raccomandato dal USGBC per LEED®, permette di valutare, su base oraria, il consumo energetico dell’edificio.
I parametri tecnici dell’edificio sono stati paragonati (con eQuest) agli standard ASHRAE [45] per quantificarne il miglioramento nel caso di adozione della certificazione LEED®.
Per prima cosa sono stati analizzati i parametri del progetto relativi all’involucro dell’edificio (le pareti perimetrali verticali, la chiusura superiore, le performance degli infissi e dei vetri) e agli interni (la temperatura, il numero degli occupanti per metro quadro e l’areazione necessaria per tutti i vani dell’edificio).
Fig5.1 e Fig5. 2: Modello tridimensionale del Harbin Songbei Shangri-La Hotell [Allegato I]
Linee guida ASHRAE Progetto proposto
Elettricità (000 KWh) Gas (MBtu) Vapore (000 MBtu) Elettricità (000 KWh) Gas (MBtu) Vapore (000 MBtu)
Condizionamento degli spazi interni 4.212 2.028
Evacuazione del calore generato dagli impianti
149 178
Riscaldamento degli ambienti interni 19.892 15.842
Riscaldamento dell’acqua 99.801 99.685
Ventole e Ventilatori 13.201 10.571
Sistemi di pompaggio (acqua) 2.185 2.363
Uso per gli ambienti esterni 780 780
Attrezzature varie 7.913 7.913
Illuminazione degli ambienti interni 6.714 6.834
35.154 99.801 19.892 30.666 99.685 15.842
Tab5.3: Potenzialità dell’edificio seguendo le linee guida ASHRAE e implementandole come nel progetto proposto [Allegato I]
In seguito l’analisi è proseguita con lo studio dei sistemi dell’edificio: è stata calcolata la LPD (Lighting Power Density) in base ad ASHRAE 90.1-2007 [45] [Tab. Lighting Power Densities Using the Space-by-Space Method] per quantificare il consumo attuale ed il potenziale risparmio di energia elettrica in ogni vano dell’edificio e per l’illuminazione esterna, se venissero rispettati gli standard ASHRAE.
La medesima analisi è stata effettuata per tutti i sistemi HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning). Tutto questo ha permesso di quantificare gli attuali consumi, la loro potenziale riduzione ed il risparmio economico.
Yuan Euro
Costo energetico annuale dell’edificio 46.366.015 5.597.934 Costo energetico annuale seguendo ASHRAE[45] 42.013.475 5.072.437 Costo totale Risparmio annuo di energia 4.352.540 525.497 Energia annuale Costo percentuale Risparmio 9,4%
Strategie Descrizione Energia elettrica risparmiata (%)
Utilizzo sensori per monossido di carbonio (CO)
Inserire sensori di CO nel parcheggio per
regolarne la ventilazione 1,24 Miglioramento della
ventilazione
Ridurre la potenza dei ventilconvettori (FanCoilUnits)della ventilazione da 3kW/CFM a 1,18kW/CFM
(CFM: Cubic feet per minute)
0,7
Migliorare isolamento
dell’involucro dell’edificio
Migliorare il coefficiente di scambio termico delle pareti perimetrali verticali e della chiusura superiori
1,65
Ridurre LPD Riduzione dell’LPD del 30%, ad
esclusione delle camere 2,1 Risparmio energetico su alcune
apparecchiature
Es. utilizzare dispositivi di refrigerazione più efficienti e migliorare le prestazioni
dell’ascensore del 5%
2,6
8,29%
Tab5.5:Strategie per il miglioramento delle prestazioni energetiche [Allegato I]
L’attuale fabbricato può abbassare, utilizzando le linee guida ASHRAE [45], i consumi energetici del 9,4% (Tab5.4), valore insufficiente a soddisfare il prerequisito LEED® che prevede una riduzione minima del 10% (Tab5.2).
La tabella 5.6 mostra un confronto tra i costi energetici se si decidesse di seguire le Linee Guida di ASHRAE e il progetto proposto dalla BEE (senza contare eventuali strategie per il miglioramento ed il risparmio energetico).
In seguito sono stati prese in considerazione alcune strategie che permetterebbero di conseguire, con costi non troppo alti, un notevole miglioramento delle prestazioni energetiche (Tab5.5).
Esistono altre strategie per aumentare l’efficienza energetica dell’edificio, come i sensori di presenza, e l’utilizzo dell’energia solare per il riscaldamento dell’acqua, che si potrebbero prendere in considerazione per eventuali implementazioni.
Yuan Euro
Costo energetico annuale dell’edificio 46.366.015 5.597.934 Costo energetico annuale seguendo le strategie della Tab5.5 38.163.867 4.607.660 Costo totale Risparmio annuo di energia 8.202.148 990.274
Utilizzando tutte le strategie elencate nella tabella 5.5 si otterrebbe un risparmio totale dell’8,29%, sommando questa percentuale al risparmio ottenibile seguendo le “Linee Guida ASHRAE” [43] si ottiene una percentuale del 17,69%, abbastanza per rientrare nei parametri LEED® [30] e ottenere tre punti nella relativa area tematica (Tab5.2) Di conseguenza anche il risparmio economico arriverebbe a 8.202.148 Yuan (Tab5.6). Dopo aver visionato il Report 2013 [6] ed il sistema LEED si può affermare che quest’ultimo ha tutte la carte in regola per soddisfare i tre punti chiave della sezione “Built Environment” perché propone modelli replicabili (anche in Nord Cina come Harbin) di cui è possibile misurare i benefici che vengono eseguiti integrando i principi della bioedilizia nella varie fasi di progettazione e costruzione.