3. ANALISI PER L’OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA
DELL’EDIFICIO
3.1 OBIETTIVI
Gli obiettivi della presente tesi sono l’ottimizzazione energetica dell’edificio. Ciò consiste in uno studio approfondito del nostro edificio dal punto di vista energetico, così da raggiungere una qualità maggiore e determinare per questo un suo aumento di valore. Infatti, se il nostro edificio è dotato di certificazione energetica ed è anche di classe elevata comporta un aumento di valore del complesso. Oltre agli aspetti economici realizzare un edificio che abbia un minor consumo comporta anche un minor impatto nell’ambiente.
Inoltre è sempre essenziale cercare di garantire le migliori condizioni di comfort negli ambienti interni, sia dal punto di vista della temperatura, che della qualità dell’aria grazie anche al controllo dell’umidità.
La nostra analisi si basa sullo studio dell’involucro edilizio in modo da minimizzare le perdite e studiarne poi l’impianto per ridurre i consumi nel rispetto dei limiti introdotti dalle ultime normative facendo riferimento ai valori che entreranno in vigore dal 1° gennaio 2010. E’ importante garantire anche il maggior comfort acustico e luminoso in base allo studio sul componente finestrato, valutando il tutto anche in funzione del prezzo.
3.2 ANALISI DEI TAMPONAMENTI
Il primo passo per ottimizzare il nostro edificio dal punto di vista energetico consiste nello studio dell’involucro edilizio e dunque di uno studio dettagliato sia della tamponatura esterna sia della copertura.
Per individuare un tamponamento che permettesse all’involucro di avere delle buone caratteristiche, sono state analizzati alcuni tipi di tamponamenti, sia strutture a secco più adatte a intelaiature metalliche, oppure pareti ventilate in laterizio o semplici pareti in laterizio, in aggiunta sono state valutate anche le caratteristiche delle superfici vetrate.
I parametri che si sono confrontati sono la trasmittanza, oppure parametri dinamici come la trasmittanza periodica che è il parametro che valuta la capacità di una parete opaca di sfasare e attenuare il flusso termico che la attraversa nell’arco delle 24 ore, definita e determinata secondo la norma UNI EN ISO 13786:2008 e successivi aggiornamenti.
Inoltre sono state valutate anche le caratteristiche acustiche. Per calcolare i suddetti parametri si usano i metodi di calcolo previsti dalle norme UNI ed il programma Fortlan. I valori sono confrontati con i limiti previsti dal d.lgs. 311/2006 allegato C;
Tabella 2 (Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache verticali)
Si fa riferimento, nel nostro progetto, ai valori che entreranno in vigore dal 1° gennaio 2010, in modo che il nostro edificio sia in regola anche con i limiti che sono prossimi a entrare in vigore e dunque particolarmente virtuosa.
Il limite della trasmittanza periodica è fornito dal DPR 24 febbraio 2009 all’art. 4 al comma 18, e il limite per i tamponamenti è 0,12 W/m2K; tuttavia questo limite non si considera se il valore della massa superficiale della nostra muratura sia maggiore di 230 kg/m2.
Per calcolare la trasmittanza periodica esiste un metodo introdotto dalla UNI EN ISO 13786:2008; 1 Zona climatica Dal 1° Gennaio 2006 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2008 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2010 U (W/m2K) A 0,85 0,72 0,62 B 0,64 0,54 0,48 C 0,57 0,46 0,40 D 0,50 0,40 0,36 E 0,46 0,37 0,34 F 0,44 0,35 0,33
Dove per Z12 si considera il modulo del numeri immaginario;
1
0 1 1121 1222 … 10 1
T = 24 h = 86400 s
I limiti acustici sono introdotti dal DPCM 5 dicembre 1997 dove si definisce il valore limite del potere fono isolante di facciata;
Mentre per i solai la soglia per il rumore di calpestio è 55 dB.
Destinazione d'uso degli edifici Fonoisolamento di facciata dB Categoria A ‐ residenze ed assimilabili 40 Categoria B ‐ uffici ed assimilabili 42 Categoria C ‐ alberghi, pensioni ed assimilabili 40 Categoria D ‐ ospedali, case di cura ed assimilabili 45 Categoria E ‐ scuole di tutti i livelli ed assimilabili 48 Categoria F ‐ attività ricreative, di culto ed assimilabili 42 Categoria G ‐ attività commerciali ed assimilabili 42
Sono state analizzate ben sette soluzioni alternative:
Soluzione 1
Figura 52: Vista assonometrica soluzione 1
In base allo studio effettuato con il programma Fortlan il tamponamento non è regolamentare in quanto il valore della trasmittanza periodica è 0,20 W/m2K quindi superiore al limite, quindi non sono stati presi in considerazione gli altri aspetti.
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m)
Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012
Pannello isolante lana di vetro 0,038 100,000 840,000 0,160
Soluzione 2
Figura 53: Vista assonometrica soluzione 2
Anche in questo caso lo studio è stato effettuato con il programma Fortlan, il tamponamento non è regolamentare in quanto il valore della trasmittanza periodica è 0,199 W/m2K, quindi valgono le stesse considerazioni fatte prima.
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m)
Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012
Pannello isolante lana di vetro 0,038 100,000 840,000 0,160
Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012
Soluzione 3
Figura 54: Vista assonometrica soluzione 3
In base allo studio effettuato con il programma Fortlan il tamponamento non è regolamentare in quanto il valore della trasmittanza periodica è 0,16 W/m2K quindi superiore al limite e
siamo in condizioni analoghe alle soluzioni precedenti.
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m) Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012 Pannello isolante lana di vetro 0,038 100,000 840,000 0,160 Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012 Pannelli in fibra di legno 0,140 800,000 2100,000 0,022 Pannello silicio‐ cemento 0,350 1150,000 840,000 0,012
Soluzione 4
Figura 55: Vista assonometrica soluzione 4
In base allo studio effettuato con il programma Fortlan anche questo tamponamento se pur si avvicina molto al limite previsto dalla normativa non è regolamentare in quanto il valore della trasmittanza periodica è 0,13 W/m2K. . Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m) Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012 Pannello isolante lana di vetro 0,038 100,000 840,000 0,160 Pannelli legno‐ cemento 0,230 1200,000 1500,000 0,012 Pannelli in fibra di legno 0,140 800,000 2100,000 0,022 Ventilazione 0,018 Pannello silicio‐ cemento 0,350 1150,000 840,000 0,012
Soluzione 5
Figura 56: Stratigrafia soluzione 5 (parete multistrato in laterizio)
Anche questa soluzione è stata analizzata con il programma Fortlan, a differenza delle altre soluzioni è regolamentare dai vari punti di vista, infatti la trasmittanza è inferiore al limite previsto dalla legge in quanto è 0,29 W/m2K, non si calcola la trasmittanza periodica in
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m) Laterizi pieni 0,800 1800,000 840,000 0,120 Camera non ventilata 0,025 1,230 1008,000 0,020 Pannello isolante in poliuretano 0,032 32,000 1256,000 0,080 Blocchi in laterizio forato 0,330 820,000 840,000 0,150 Intonaco in malta di calce 0,900 1800,000 840,000 0,015
quanto la massa superficiale è di 360 Kg/m2 quindi superiore al limite di legge, inoltre il fattore di sfasamento di 10h e 58’.
Figura 57: Grafico che indica lo sfasamento
Si nota dalla tabella che il mese critico è Gennaio, la rappresentazione grafica è il diagramma di Glazer;
Figura 58: Diagramma di Glazer e della temperatura nel mese di Gennaio
Soluzione 6
Figura 59: Stratigrafia soluzione 6
Questa soluzione è regolamentare come l’altra, con una trasmittanza pari a 0,24 W/m2K, e una trasmittanza periodica è 0,07 W/m2K, con un fattore di sfasamento di 9h e 44’.
Figura 60: Grafico che indica lo sfasamento
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m) Laterizi forati 0,360 850,000 840,000 0,040 Ventilazione 0,080 Pannello in lana di roccia 0,040 180,000 1050,000 0,030 Pannello isolante in poliuretano 0,032 32,000 1256,000 0,080 Blocchi in laterizio alveolato 0,430 820,000 840,000 0,200 Intonaco in malta di calce 0,900 1800,000 840,000 0,015
Si passa ora a valutare la presenza di condensa nella muratura, e si verifica l’assenza di condensa;
Anche in questo caso il mese critico è Gennaio;
Per quanto riguarda il soddisfacimento dei requisiti acustici e abbiamo che il valore di Rw è
53 dB. La resistenza REI di questa muratura è 180 dunque particolarmente elevata.
Soluzione 7
Figura 62: Stratigrafia soluzione 7
Materiale λ (W/mK) ρ (kg/m3) c (J/kgK) d (m)
Lastra Vidiwall XL 0,290 1050,000 840,000 0,006
Lastra Knauf A13 0,210 900,000 840,000 0,013
Camera non ventilata 0,025 1,230 1008,000 0,020
Pannello in lana di roccia 0,040 180,000 1050,000 0,030
Pannelli rigidi in fibre minerali di
rocce feldspatiche 0,046 100,000 840,000 0,080 Camera non ventilata 0,025 1,230 1008,000 0,010 Lastra Knauf A13 0,210 900,000 840,000 0,026 Camera non ventilata 0,025 1,230 1008,000 0,020 Foglio di alluminio (0,015 mm) 220,000 2700,000 960,000 0,000 Pannello in lana di roccia 0,040 180,000 1050,000 0,030
Pannelli rigidi in fibre minerali di
rocce feldspatiche 0,046 100,000 840,000 0,080
Lastra Knauf Aquapanel Outdoor 0,350 1150,000 840,000 0,013
Malta di calce 0,800 1600,000 1000,000 0,006
Sezione
I requisiti della tamponatura sono calcolati con il programma Fortlan, in base ai valori che ricaviamo la parete è regolamentare per i vari aspetti ,infatti, ha una trasmittanza di 0,15 W/m2K, mentre la trasmittanza periodica è 0,04 W/m2K, con un fattore di sfasamento di 9h e 32’;
Figura 63: Grafico che indica lo sfasamento
Si passa a valutare la presenza di condensa nella muratura e dalle tabelle si può riscontrare che non c’è presenza di condensa;
Il mese critico è Gennaio anche per questo tamponamento;
Figura 64: Diagramma di Glazer e della temperatura nel mese di Gennaio
Si valuta poi il tamponamento per quanto riguarda il soddisfacimento dei requisiti acustici ed abbiamo che il valore di Rw è 51 dB. La resistenza REI di questa muratura è 180.
3.3 ANALISI DELLE SUPERFICI VETRATE
L’analisi delle superfici vetrate riveste un aspetto molto importante in uno studio di ottimizzazione energetica degli edifici, cioè quando si cerca di ridurre le dispersioni e quindi ridurre il fabbisogno energetico dell’edificio. Importante quindi la scelta di un adeguato infisso con una trasmittanza bassa, e che sia in grado di rispettare i vincoli di legge. La normativa che abbiamo seguito per la scelta delle superfici vetrate è il D.Lgs 311/2006 nella tabella 4 dell’allegato C, che si occupa dei valori limite delle trasmittanza U delle chiusure trasparenti comprensive degli infissi;
Si è individuato un infisso in grado di rispettare il vincolo più restrittivo cioè quella che sarà in vigore dal 1° gennaio 2010, nel caso di zona climatica D.
La nostra superficie vetrata è realizzata con vetri basso- emissivi con rivestimento invisibile per elevate prestazioni di isolamento termico, trasmissione luminosa e protezione solare. I vetri basso-emissivi, che grazie ad uno specifico rivestimento (coating) permettono di migliorare notevolmente l’isolamento termico della vetrata isolante mantenendo un elevato valore di trasmissione luminosa, sono considerati in edilizia la soluzione perfetta per ridurre la dispersione di calore degli edifici, ottimizzando così i consumi energetici delle case, che incidono sia nella micro-economia domestica quotidiana, sia nell’economia ambientale globale.
Il bilancio energetico dell’edificio è, infatti, sempre più al centro dell’attenzione sia
dell’utente finale, sia delle ultime disposizioni legislative in materia di risparmio energetico. Le lastre di vetro presentano una faccia trattata (in genere depositi di metalli e/o ossidi di metalli) per ottenere una riflessione, verso l'interno dell'ambiente del calore irraggiato dagli
elementi riscaldanti. In commercio esistono molti tipi di vetri basso emissivi diversi tra loro per il processo
tecnologico di produzione, per le caratteristiche fisico- tecniche ed energetiche.
Zona climatica Dal 1° Gennaio 2006 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2008 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2010 U (W/m2K) A 5,50 5,00 4,60 B 4,00 3,60 3,00 C 3,30 3,00 2,60 D 3,10 2,80 2,40 E 2,80 2,40 2,20 F 2,40 2,20 2,00
Vengono impiegati per contenere al minimo le dispersioni termiche dovute alla differenza di temperatura fra interno ed esterno (notevole in inverno).
I vetri basso emissivi sono caratterizzati anche da elevati Fattore Solare e Trasmissione Luminosa, da un lato limita la fuoriuscita del calore, dall'altra favoriscono l'ingresso di luce e "calore solare", con conseguente vantaggio sul bilancio energetico/economico.
Figura 65: Schema vetro basso- emissivo
La prima analisi viene fatta su un vetro triplo con l’infisso in PVC a guarnizione mediana e giunto aperto che presenta un’ottima permeabilità all’aria e resistenza alla pioggia battente. La struttura multicamera garantisce elevate prestazioni di isolamento termico. Per elevare le caratteristiche fonoassorbenti il sistema può essere dotato di una terza guarnizione. Una vasta gamma di profili telaio consente di ottenere un’applicazione a regola d’arte del serramento all’opera muraria.
Parametri tecnici
Valori di isolamento termico
Telaio finestra Uf: 1,3 W/m²K Trasmittanza termica unitaria Uw: 0,91 W/m²K
Valori di isolamento acustico
Finestra complessiva Rw 45 dB
Resistenza alle intemperie
Permeabilità all'aria testata secondo EN 12207: classe 4 Tenuta all'acqua testata secondo EN 12208: classe 9A-E900
Tipologie vetro
Triplo vetro basso-emissivo: 42 mm, Ug= 0,6 W/m²K
Apertura ad anta e a ribalta
Standard:
Perni a fungo con regolazione dell'altezza integrata, elementi portanti della ferramenta avvitati nel rinforzo in acciaio, scontri di sicurezza avvitati nel rinforzo del telaio, due punti di chiusura di sicurezza, nottolini a fungo perimetrali, dispositivo di sollevamento automatico dell'anta, ammortizzatore per ribalta, leggero freno per apertura ad anta integrato, blocco antivento della ribalta e fermo anta per porta-balcone.
Tipi di apertura
Apertura ad anta, ad anta e ribalta, a ribalta, apertura sopraluce, porta-balcone con serratura, porta-finestra scorrevole a spostamento
Forma Rettangolare
Colore Bianco
Il distanziale è in materiale con prestazioni termiche migliorate. La finestra è realizzata da vetro basso emissivo con 4 mm - 15 mm Argon 90% - 4 mm vetro basso emissivo - 15 mm Argon 90% - 4 mm di vetro basso emissivo. Il costo di questo tipo di finestra considerando una finestra di 1 m2 considerando anche l’infisso è 400 €.
Inoltre altra ipotesi presa in considerazione è quella di pensare anche di utilizzare un infisso con doppio vetro con struttura 6-14-8 anche questo con distanziale vetro ad elevato isolamento termico.
Figura 67: Infisso con doppio vetro
Il valore di Uw è 1,2 W/m2K, quindi il valore rispetta il limite introdotto dalla normativa.
Inoltre ha una buona resistenza acustica di 42 dB, che permette di superare il limite delle prestazioni di fonoisolamento di facciata, indicate in normativa.
Il costo di questo tipo di finestra considerando una finestra di 1 m2 considerando anche l’infisso è 360 €.
Questa finestra rispetta tutti i limiti introdotti dalla legge.
Inoltre si calcola il fattore di luce diurna, con un metodo descritto dalla norma UNI 10840, il fattore medio di luce diurna si ottiene dal rapporto:
− Em illuminamento medio dell’ambiente chiuso;
− E0m illuminamento che si avrebbe, nelle identiche condizioni di tempo e di luogo, su una
superficie orizzontale esposta all’aperto in modo da ricevere luce dall’intera volta celeste. Per il calcolo del fattore medio di luce diurna, però, si utilizza generalmente la seguente formula riferita ad un modello semplificato dell’ambiente:
− A area della superficie della finestra, escluso il telaio; − t fattore di trasmissione luminosa del vetro;
− ε fattore finestra, rappresentativo della posizione di volta celeste vista dal baricentro della finestra:
- ε = 1,0 per finestra orizzontale (lucernario) senza ostruzioni; - ε = 0,5 per finestra verticale senza ostruzione;
- ε < 0,5 per finestra verticale con ostruzione (v. figura 5.1); − S area totale delle superfici che delimitano l’ambiente;
− rm fattore medio di riflessione luminosa delle superfici che delimitano l’ambiente;
− ψ è il fattore di riduzione del fattore finestra (ricavato dal grafico della figura 2 in relazione alla posizione del vetro ed allo spessore della parete).
Il coefficiente rm viene valutato tramite la seguente formula:
con:
− rn fattore medio di riflessione luminosa riferito all’n-esima parete
componente l’involucro;
− Sn area interna dell’n-esima parete componente l’involucro (m2);
− S area totale delle superfici che delimitano l’ambiente (m2). Il fattore finestra ε viene valutato tramite il rapporto:
con:
− Ef illuminamento sulla finestra;
− E0 illuminamento che si avrebbe, nelle identiche condizioni di tempo e di luogo, su una
superficie orizzontale esposta all’aperto in modo da ricevere luce dall’intera volta celeste. Questo parametro dipende dalle eventuali ostruzioni presenti nella parte superiore della finestra, e può essere valutato sfruttando il seguente grafico:
Figura 68: Determinazione del fattore finestra ε
in cui h è l’altezza della finestra dal piano stradale (m); H è l’altezza del fabbricato contrapposto (m); L0 è lunghezza della strada (m).
Il coefficiente di riduzione del fattore finestra Ψ , tiene conto del fatto che la finestra non è posta sul filo esterno della facciata, e viene valutato tramite le curve presenti nel grafico seguente:
Figura 69: Determinazione del fattore di riduzione Ψ
in cui:
Lf è la larghezza della finestra; hf è l’altezza della finestra; p è la distanza tra la finestra ed il
bordo esterno della parete.
Se in un ambiente ci sono più finestre, si calcola nel seguente modo;
Per calcolare il fattore medio di luce diurna avvalendoci di quanto appena detto, riportiamo ora nella tabella successiva, i valori relativi all’edificio in esame che ci servono per il calcolo del fattore di luce diurna.
Consideriamo per tutti gli elementi vetrati:
− il fattore di trasmissione t pari a 0,8 (caratteristico della tipologia di vetro);
− il fattore finestra ε pari a 0,5 (in quanto non ci sono edifici nelle immediate vicinanze, di altezza tale da ridurre il valore di ε);
− il coefficiente di riduzione del fattore finestra ψ pari ad 1,0 (in quanto la distanza degli elementi vetrati dal filo della finestra è piccola rispetto alla larghezza ed alla lunghezza della finestre stesse);
− il fattore medio di riflessione luminosa rm,lo poniamo pari a 0,3;
Verifichiamo inoltre in quanto previsto dal DM 5 luglio 1975, che sia rispettato il rapporto fra superficie finestrata (Sf), e superficie calpestabile (Sc):
3.4 ANALISI DELLE COPERTURE
Lo studio delle coperture è analogo allo studio già effettuato per i tamponamenti, cioè si studiano questi elementi di involucro confrontandone i requisiti con i limiti introdotti dalla normativa sia dal punto di vista termico sia acustico.
Abbiamo considerato il D.Lgs 311/2006;
Tabella 3- Allegato C (Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali o inclinate di copertura)
Il limite della trasmittanza periodica è 0,20 W/m2K, secondo il DPR 59/2009 .
I requisiti acustici sono introdotti dal D.P.C.M. 5/12/1997 ( che valuta i requisiti acustici passivi degli edifici).
Zona climatica Dal 1° Gennaio 2006 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2008 U (W/m2K) Dal 1° Gennaio 2010 U (W/m2K) A 0,80 0,42 0,38 B 0,60 0,42 0,38 C 0,55 0,42 0,38 D 0,46 0,35 0,32 E 0,43 0,32 0,30 F 0,41 0,31 0,29
Soluzione 1
Questa soluzione è realizzata da una seria di strati che sono dall’interno verso l’esterno, • pannello in legno- cemento di 1,2 cm;
• pannello di isolamento in lana di vetro di 16 cm; • pannello in legno ancora di 1,2 cm;
• camera ventilata di 3 cm;
• pannello in silicio cemento di 1,2 cm; • guaina bituminosa di 0,4 cm.
Figura 70: Vista assonometrica soluzione 1
Anche per studiare le coperture come già fatto per i tamponamenti abbiamo utilizzato il programma Fortlan, ed in base al quale si ha un valore della trasmittanza di 0,22 W/m2K, una trasmittanza periodica di 0,19 W/m2K, nel pieno rispetto dei limiti fissati dalla normativa. Mentre lo sfasamento è abbastanza contenuto, pari a 3 ore e 7 minuti.
Figura 71: Grafico che indica lo sfasamento
Il potere fonoisolante è Rw 42 dB, quindi non particolarmente alto.
Soluzione 2
Figura 72: Stratigrafia della copertura ventilata
In questa copertura ventilata la cui stratigrafia è descritta nell’immagine, si è utilizzato come isolante pannelli in poliuretano, per lo spessore complessivo di 13 cm.
Sempre con il programma Fortlan, si ha un valore della trasmittanza pari a 0,21 W/m2K, mentre la trasmittanza periodica è 0,04 W/m2K, quindi sono rispettati i limiti fissati dalla normativa con uno sfasamento di 10 ore e 32 minuti quindi particolarmente elevato.
Inoltre il valore di Rw è di 51 dB. In base all’elaborazione del programma ed i dati ottenuti si vede che non c’è presenza di condensa in copertura;
Il mese peggiore è Gennaio;
Conclusioni
Dallo studio delle due soluzioni di copertura si possono trarre le seguenti osservazioni:
a) dal punto di vista del comportamento invernale (condizioni stazionarie) le due coperture si equivalgono in quanto abbiamo trasmittanze pressoché equivalenti, U = 0,22 W/m2K per la soluzione 1, e U = 0,21 W/m2K per la soluzione 2; che determinano un flusso termico di 4W/m2(considerando Te = 0°C e Ti = 20°C).
b) il comportamento estivo (condizioni dinamiche) può essere descritto considerando la trasmittanza periodica (Yie) e risulta per la soluzione 1 di 0,19 W/m2K, mentre per la
soluzione 2 è 0,04 W/m2K. Entrambe le soluzioni soddisfano il valore limite di 0,20 W/m2K, fissato dal DPR 59/2009; tuttavia la seconda soluzione è nettamente migliore delle prima. Considerando in condizioni stazionarie l’effetto dovuto alla ventilazione dell’intercapedine d’aria presente sotto il manto di copertura, in entrambe le soluzioni si possono conseguire i seguenti risultati.
Fissando a titolo esemplificativo l’intensità della radiazione solare a 450 W, con l’uso dell’algoritmo di calcolo messo a punto dal gruppo di Fisica Tecnica Ambientale del Dipartimento di Energetica dell’Università di Pisa, si è potuto verificare il risparmio percentuale conseguibile. Con la soluzione 1 ventilata rispetto alla stessa non ventilata si arriva ad un 15%, mentre per la soluzione 2 tale risparmio raggiunge il 38%.
Si conclude, da questo punto di vista, il miglior comportamento della soluzione 2; questa soluzione è anche molto più pesante dell’altra infatti si passa da 32 Kg/m2 della soluzione 1 ai 350 Kg/m2 della soluzione 2 con miglioramento delle prestazioni acustiche.
3.5 CALCOLO DELL’INDICE DÌ PRESTAZIONE ENERGETICA PER LA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE DELL’EDIFICIO
Il calcolo dell’indice di prestazione energetica dell’edificio per la climatizzazione invernale dell’edificio è molto importante perché se risulta inferiore ad un certo limite che viene calcolato in base alla tabella 2.1 che si ha nell’allegato C (D.M. del 7 aprile 2008) si ha accesso alle detrazioni fiscali. Queste sono fissate dal D.M. 7 aprile 2008 attuativo della Legge Finanziaria 2008. Questa norma per l’appunto tratta disposizioni in materia di detrazioni per le spese di riqualificazione energetica del patrimonio edilizio esistente, ai sensi dell'articolo 1 della legge 27 dicembre 2006, n. 296 recante la legge finanziaria per il 2007, ed in particolare:
- il comma 344, in forza del quale è riconosciuta una detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 55 per cento delle spese, effettivamente rimaste a carico del contribuente, sostenute entro il 31 dicembre 2007 per gli interventi ivi previsti, fino ad un valore massimo della detrazione pari a 100.000 euro da ripartire in tre quote annuali di pari importo;
- il comma 345, in forza del quale è riconosciuta una detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 55 per cento delle spese, effettivamente rimaste a carico del contribuente, sostenute entro il 31 dicembre 2007 per gli interventi ivi previsti, fino ad un valore massimo della detrazione pari a 60.000 euro da ripartire in tre quote annuali di pari importo;
- il comma 346, in forza del quale spetta una detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 55 per cento delle spese, effettivamente rimaste a carico del contribuente, sostenute entro il 31 dicembre 2007 per gli interventi ivi previsti, fino ad un valore massimo della detrazione pari a
60.000 euro da ripartire in tre quote annuali di pari importo;
- il comma 347, in forza del quale spetta una detrazione dall’imposta lorda per una quota pari al 55 per cento delle spese, effettivamente rimaste a carico del contribuente, sostenute entro il 31 dicembre 2007 per gli interventi ivi previsti, fino ad un valore massimo della detrazione pari a
30.000 euro da ripartire in tre quote annuali di pari importo;
- il comma 348, in forza del quale le detrazioni di cui ai commi 344, 345, 346 e 347 sono concesse con le modalità di cui all’articolo 1, della legge 27 dicembre 1997, n. 449, e successive modificazioni, e secondo le relative norme previste dal regolamento attuativo di cui al decreto del
ministro delle finanze 18 febbraio 1998, n. 41 e successive modificazioni, nonché secondo le ulteriori condizioni previste nel medesimo comma 348;
- il comma 349, il quale prevede che con decreto del Ministro dell’economia e delle finanze di concerto con il Ministro dello sviluppo economico, da adottare entro il 28 febbraio 2007, sono
stabilite modalità di attuazione delle disposizioni di cui ai commi 344, 345, 346 e 347.
All’articolo 1 del D.M. 7 aprile 2008 al comma 2 si definisce che la detrazione è applicata agli interventi che conseguono un indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale dell’edificio (espresso in KWh/m3annuo) inferiore del 20% del valore riportato nelle tabella 2.3 all’allegato C del D.Lgs 311/2006 con i valori riferiti al 1°gennaio 2010;
Noi si rientra nella seconda tabella e per trovare il nostro valore si ricava per interpolazione tra i valori che si hanno nella tabella in funzione del nostro rapporto S/V che è 0,51 ed in base ai gradi giorno nella zona di Lucca che sono 1715 siamo in zona climatica D.
Quindi il valore limite nel nostro caso è 12,9 kWh/m3 anno.
La detrazione in base a questo decreto spetta come definito all’art.2:
-alle persone fisiche, agli enti e ai soggetti di cui all’articolo 5 del Testo unico delle imposte sui redditi, approvato con il decreto del Presidente della Repubblica 22 dicembre 1986, n. 917, non titolari di reddito d’impresa, che sostengono le spese per la esecuzione degli interventi di cui ai predetti commi sugli edifici esistenti, su parti di edifici esistenti o su unità immobiliari esistenti di qualsiasi categoria catastale, anche rurali, posseduti o detenuti;
-ai soggetti titolari di reddito d’impresa che sostengono le spese per la esecuzione degli interventi di cui al predetto articolo 1, commi da 2 a 5, sugli edifici esistenti, su parti di edifici esistenti o su unità immobiliari esistenti di qualsiasi categoria catastale, anche rurali, posseduti o detenuti.
Dobbiamo però sottolineare che il nostro progetto tuttavia, è un intervento di nuova realizzazione, quindi non ha diritto alle detrazioni descritte in precedenza. Il calcolo dell’EPi, come contenuto in questa norma, è stato pertanto utilizzato al solo scopo di confrontare velocemente le diverse soluzioni impiantistiche che saranno prese in considerazione.
La soluzione definitiva necessità, in fase esecutiva, dell’uso di un appropriato software di verifica, come previsto dalla normativa.
A F
fino a 600 GG a 601 GG a 900 GG a 901 GG a 1400 GG a 1401 GG a 2100 GG a 2101 GG a 3000 GG oltre 3000 GG
<0,2 2,00 2,00 3,60 3,60 6,00 6,00 9,60 9,60 12,70 12,70 >0,9 8,20 8,20 12,80 12,80 17,30 17,30 22,50 22,50 31,00 31,00 Zona climatica Rapporto di forma dell'edificio S/V B C D E
Per calcolare il valore dell’EPi si utilizza uno schema di procedura semplificata che è illustrato nell’allegato G del D.M. 7 aprile 2008. Secondo questo procedimento per ogni elemento che costituisce l’involucro edilizio, si calcola il valore della trasmittanza U e si moltiplica per la relativa superficie S al fine di ricavare un coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio definito da:
HT = S1*U1+S2*U2+S3*U3
Poi si calcola il fabbisogno di energia termica (QH) dell’edificio (espresso in kWh) dalla
seguente formula; QH = 0,024* HT * GG
L’indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale dell’edificio è calcolato infine con la formula;
EPi = (QH /V)/ηg
dove ηg è il rendimento globale di impianto, dato dal prodotto tra i vari rendimenti che sono
rendimento di emissione (ηe), di regolazione (ηrg), di distribuzione (ηd) e di generazione (ηgn).
ηg = ηe * ηrg * ηd * ηgn
I suddetti rendimenti, in questo schema semplificato, si valutano in base alle tabelle presenti in questo allegato riportate qui di seguito;
A parte il calcolo del rendimento di generazione (ηgn) per il quale si considera la seguente
formula;
Per calcolare il valore dell’EPi sono state considerate varie tipologie di impianto, applicate a due tipi di strutture che sono, che sono:
• Soluzione 1; copertura ventilata con solaio in latero-cemento e tamponamento a secco; • Soluzione2; copertura ventilata con solaio in latero-cemento e parete ventilata.
Gli impianti considerati per calcolare il valore dell’indice di prestazione sono otto, e rispettivamente:
• Soluzione A; impianto autonomo a pavimenti radianti con caldaia a condensazione di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione B; impianto centralizzato a pavimenti radianti con caldaia a condensazione di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione C; impianto autonomo con radiatori come terminali, e generatore di calore atmosferico di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione D; impianto centralizzato con radiatori come terminali, e generatore di calore atmosferico di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione E; impianto autonomo con termoconvettori come terminali, e generatore di calore atmosferico di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione F; impianto centralizzato con termoconvettori come terminali, e generatore di calore atmosferico di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione G; impianto autonomo con ventilconvettori come terminali, e caldaia a condensazione di tipo C, posta in ambiente interno;
• Soluzione H; impianto centralizzato con ventilconvettori come terminali, e caldaia a condensazione di tipo C, posta in ambiente interno;
Soluzione A Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,89 Epi (kWh/mc) 6,07 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,89 Epi (kWh/mc) 6,93
Soluzione B Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,86 Epi (kWh/mc) 6,33 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,86 Epi (kWh/mc) 7,23
Soluzione C Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,81 Epi (kWh/mc) 6,73 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,81 Epi (kWh/mc) 7,69
Soluzione D Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,77 Epi (kWh/mc) 7,03 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,77 Epi (kWh/mc) 8,02
Soluzione E Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,79 Epi (kWh/mc) 6,88 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,79 Epi (kWh/mc) 7,86
Soluzione F Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,76 Epi (kWh/mc) 7,18 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,76 Epi (kWh/mc) 8,20
Soluzione G Struttura a secco mq U Ht (W/K) 1193,91 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 49141,34 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,22 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,88 Epi (kWh/mc) 6,20 Struttura non a secco mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,88 Epi (kWh/mc) 7,01
Soluzione H Soluzione 1 mq U Ht (W/K) 1180,93 Superficie Opaca 1863,00 0,15 QH (kWh) 48607,08 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,85 Epi (kWh/mc) 6,40 Soluzione 2 mq U Ht (W/K) 1348,60 Superficie Opaca 1863,00 0,24 QH (kWh) 55508,38 Superficie Vetrata 313,00 0,90 Copertura 1298,00 0,21 Solaio PT 1120,00 0,31 Rendimento di impianto (η) 0,85 Epi (kWh/mc) 7,31
Il nuovo D.M. 26/06/2009 definisce le linee guida per la certificazione energetica, ed introduce un nuovo metodo per il calcolo dell’EPi. Dai valori che si riscontrano in seguito, si nota che non sono molto distanti da quelli calcolati con il D.M. 07/04/2008, considerando che si riferisce agli edifici esistenti e che è un metodo semplificato, si dimostra un metodo valido. Questo metodo è descritto nell’allegato 2 del suddetto decreto; si calcola inizialmente il coefficiente globale di trasmissione termica dell’edificio:
Si = superficie esterne che racchiudono il volume lordo riscaldato (m2)
Ui = trasmittanza termica (W/m2K)
btri = fattore di correzione dello scambio termico verso ambienti non climatizzati o verso il
terreno.
Poi si calcola il coefficiente globale di trasmissione termica per ventilazione: 0,34
n = numero di ricambi d’aria 0,3 vol/h
Vnetto = volume netto dell’ambiente climatizzato
Si valutano poi gli apporti solari attraverso i componenti di involucro trasparente:
0,2 , ,
Isol,i = irradianza totale stagionale (nel periodo di riscaldamento) sul piano verticale, per
ciascuna esposizioni.
Infine si valutano gli apporti gratuiti interni:
/1000 ϑint = apporti interni gratuiti, UNI TS 11300-1:2008 (prospetto 8);
h = numero di ore della stagione di riscaldamento, sono 1992 ore, considerando secondo il DPR 412/93 un periodo annuale di esercizio dell’impianto di riscaldamento dal 1° Novembre al 15 Aprile; con un orario di accensione di 12 ore al giorno.
Il fabbisogno di energia termica dell’edificio (KWh): 0,024
GG = gradi giorno, secondo il DPR 412/93 sono 1715 fx = coefficiente di utilizzazione, pari a 0,95
I rendimenti si sono calcolati secondo l’UNI TS 11300-2:2008, nei prospetti 17, 20, 21 e 23: • rendimento di emissione;
• rendimento di distribuzione;
• rendimento di generazione;
I valori con il metodo introdotto dalla nuova normativa sono: Tipo impianto EPi Soluzione 1 (kWh/m3 anno) EPi Soluzione 2(kWh/m3anno) Soluzione A 6,44 7,27 Soluzione B 6,71 7,58 Soluzione C 7,06 7,90 Soluzione D 7,36 8,23 Soluzione E 7,21 8,15 Soluzione F 7,52 8,50 Soluzione G 6,50 7,35 Soluzione H 6,78 7,66
3.6 CERTIFICAZIONE ENERGETICA
La certificazione energetica è definita all’art. 6 del D.Lgs192/2005, che impone ormai per gli edifici di nuova costruzione di essere dotati di un attestato di certificazione energetica, il quale deve definire i dati relativi all’efficienza energetica dell’edificio.
Il comma 6 dell’art. 6 del D.Lgs. 192/2005, in linea con quanto previsto dal comma 2 dell’art. 7 della Direttiva 2002/91/CE recita:
“L’attestato di certificazione energetica comprende dati relativi all’efficienza energetica propri dell’edificio, i valori vigenti a norma di legge e valori di riferimento, che consentano ai cittadini di valutare e confrontare la prestazione energetica dell’edificio. L’attestato è corredato da suggerimenti in merito agli interventi più significativi ed economicamente convenienti per il miglioramento della predetta prestazione”.
Ne discende che la certificazione energetica, ai sensi della Direttiva 2002/91/CE e del Decreto Legislativo 192/2005, comprende anche la diagnosi energetica e richiede l’analisi economica degli investimenti.
La certificazione energetica degli edifici ha lo scopo di far conoscere all’utente le caratteristiche energetiche oggettive del complesso edificio-impianto, di consentirgli il confronto con quelle di un altro edificio energeticamente efficiente e di indicargli gli eventuali elementi sui quali potrà agire per migliorarne le caratteristiche.
L’ultima norma che tratta la certificazione energetica è il D.M. 26 Giugno 2009, questa riprende la definizione già data nel D.Lgs. 192/2005, fissa le linee guida nazionali, contenute nell’allegato A.
Sono elementi essenziali del sistema di certificazione degli edifici, desumibili dalle Linee guida
di cui all’allegato A:
a) i dati informativi che debbono essere contenuti nell’attestato di certificazione energetica, compresi i dati relativi all’efficienza energetica dell’edificio, i valori vigenti a norma di legge, i valori di riferimento o classi prestazionali che consentano ai cittadini di valutare e raffrontare la prestazione energetica dell’edificio in forma sintetica e anche non tecnica, i suggerimenti e le raccomandazioni in merito agli interventi più significativi ed economicamente convenienti per il miglioramento della predetta prestazione;
b) le norme tecniche di riferimento, conformi a quelle sviluppate in ambito europeo e nazionale;
c) le metodologie di calcolo della prestazione energetica degli edifici, compresi i metodi semplificati finalizzati a minimizzare gli oneri a carico dei cittadini, tenuto conto delle norme di riferimento.
La classificazione energetica degli edifici costituisce il metro di misura della prestazione energetica auspicalmente uniforme su tutto il territorio nazionale.
Il prEN 15217 - Rev. Gen 2006 (progetto di norma europea prodotto nell’ambito del mandato M343), prevede una classificazione degli edifici in funzione della loro prestazione energetica, rapportata ai due riferimenti indicati dalla direttiva: Rr e Rs
EP: rappresenta la prestazione energetica dell’edificio;
Rr: è il valore vigente a norma di legge, che fissa il limite di separazione fra le classi B e C; Rs: è il valore di riferimento, che rappresenta la prestazione media degli edifici esistenti e che condiziona la classificazione degli edifici nelle classi da C a G.
Per l’Italia, è facile individuare il riferimento Rr nel fabbisogno limite di energia primaria definitivo, previsto a partire dal 2010, indicato nella tabelle 1.3 e 2.3 dell’allegato C al D.Lgs. 311/2006 che rappresenta la prestazione minima di legge dei nuovi edifici (solo fino al 31.12.2009 sarà consentita la costruzione di edifici in classe C).
EPi,lim2010 = Rr
Per quanto riguarda il riferimento allo stock degli edifici esistenti, sulla base dell’esperienza si può affermare che Rs il fabbisogno degli edifici esistenti si attesta mediamente a circa 2 volte quello indicato per i nuovi edifici.
Rs = 2 Rr = 2 EPi,lim2010
In tale ipotesi, la classificazione potrà essere espressa in funzione di Rr, e quindi di EPi,lim2010 (Fabbisogno Limite di Energia Primaria per la climatizzazione invernale):
Figura 75: Classificazione energetica
Nella tabella sono illustrate in che classe rientrano le nostre soluzioni secondo il calcolo con il DM 7 Aprile 2008;
Ment Tutta parte ha un Figur L’inc 41% Tipo Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz EP lim Tipo Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz Soluz EP lim tre con il D
avia per cer e vetrata e s n costo min ra 76: Grafico cidenza del , la copertur impianto zione A zione B zione C zione D zione E zione F zione G zione H m (kWh/m3 a impianto zione A zione B zione C zione D zione E zione F zione G zione H m (kWh/m 3 an M 26 Giugn rcare di risp se è bassa s nore come ab o che indica le la superfici ra e il solaio EPi (kWh/ anno) EPi So (kWh/m nno) no 2009; armiare un si può pensa bbiamo già e incidenze pe ie vetrata ri o del piano Soluzione /m3 anno) 6,0 6,3 6,7 7,0 6,8 7,1 6,1 6,4 12,9 oluzione 1 m3 anno) C 6,44 6,71 7,06 7,36 7,21 7,52 6,50 6,78 12,90 po’ si può p are di passa visto in pre rcentuali delle spetto alle terra incido 1 Classe 07 33 73 03 88 18 13 40 90 Classe pensare di a are da un ve ecedenza. e diverse com altre è del ono rispettiv EP an A A B+ B+ B+ B+ A A EPi Sol anno) A B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ parete opac vetro copertura solaio pt andare a val etro triplo a mponenti 7%, mentre vamente del Pi Soluzione 2( nno) uzione 2(kWh/ ca lutare l’inci ad un vetro e la parete o l 28 e 24%. (kWh/m3 Cla 6,93 7,23 7,69 8,02 7,86 8,20 7,01 7,31 /m3 Classe 7,27 7,58 7,90 8,23 8,15 8,50 7,35 7,66 idenza della doppio che opaca è del asse B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ a e l B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+ B+
Passando quindi ad un vetro doppio si nota (DM 7 Aprile 2008);
Per il DM 26 Giugno 2009:
Anche se siamo sempre al limite, se si ragiona in termini di percentuali, si vede che passare da il vetro triplo al vetro doppio consente un vantaggio in termini di costi del 10%.
Infatti, si passa da 400 €/m2 del vetro triplo a 360 €/m2 del vetro doppio;26il risparmio è 12520 euro, mentre l’aumento in termini di consumi energetici è di circa 8342 euro. Considerando l’aumento dell’EPi ed il costo dell’energia27, conviene quindi passare ai vetri doppi (se si considerano nel tempo di ritorno di 10 anni art.5 comma 16 DPR 412/93).
Per la scelta del tipo di struttura da utilizzare si fa un analisi di tipo economico, infatti si deve valutare le strutture a secco perché sono migliori dal punto di vista energetico tuttavia hanno anche un costo maggiore e quindi si deve valutare se i maggiori costi si riescono ad ammortare nel periodo di ritorno che è di 10 anni come definito dall’art 5 comma 16 del D.P.R. 412/93 per comuni con più di 50000 abitanti al fine di tener conto della maggiore importanza dell’impatto ambientale.
26 I prezzi degli infissi sono forniti dall’azienda “Finstral”
27 Il costo dell’energia è 0,19 €/KWh, secondo il sito http://energiaalternativa.forumcommunity.net
Tipo impianto EPi Soluzione 1
(kWh/m3 anno) Classe EPi Soluzione 2(kWh/m3 anno) Classe Soluzione A 6,55 B+ 7,42 B+ Soluzione B 6,84 B+ 7,74 B+ Soluzione C 7,34 B+ 8,22 B+ Soluzione D 7,92 B+ 8,87 B+ Soluzione E 7,66 B+ 8,58 B+ Soluzione F 7,83 B+ 8,77 B+ Soluzione G 6,62 B+ 7,49 B+ Soluzione H 6,91 B+ 7,72 B+
EP lim (kWh/m3 anno) 12,90
Tipo impianto EPi Soluzione 1
(kWh/m3 anno) Classe EPi Soluzione 2(kWh/m3 anno) Classe Soluzione A 6,90 B+ 7,74 B+ Soluzione B 7,19 B+ 8,07 B+ Soluzione C 7,58 B+ 8,41 B+ Soluzione D 7,90 B+ 8,76 B+ Soluzione E 7,74 B+ 8,68 B+ Soluzione F 8,07 B+ 9,04 B+ Soluzione G 6,98 B+ 7,82 B+ Soluzione H 7,27 B+ 8,15 B+
Nelle tabelle seguenti si sono confrontate le varie soluzioni in termini di costi dell’energia nel tempo di ritorno considerato;
Si passa ora a definire i costi dei diversi tipi di involucro da noi studiato28;
Confrontando le differenze si nota che l’incremento di costo di realizzazione è minore rispetto al risparmio nel tempo di ritorno considerato quindi realizzare la struttura con sistema misto cioè con copertura ventilata con solaio in laterocemento e tamponamento con struttura a secco.
Stesso ragionamento si fa per determinare il tipo di impianto da utilizzare29;
Per determinare i prezzi degli impianti si sono calcolati andando a vedere l’incidenza in base alla volumetria o alla superficie dei vari componenti degli impianti e i costi dovuti all’energia utilizzata, si vede che conviene maggiormente avere un impianto centralizzato.
Se poi si considerano le varie tipologie di impianto si vede che se pur di poco la tipologia a pavimenti radianti è più conveniente, sempre considerando il periodo di ritorno preso in esame.
28 I prezzi dei tamponamenti a secco sono forniti dall’azienda “Knauf”, mentre i costi della tamponatura
ventilata e della copertura ventilata in laterizio sono stati ricavati nel prezziario sul sito www.siecostruzioni.net
29 I prezzi sono ricavati nel Prezziario 2008 sul sito www.regione.abruzzo.it kWh/m3 anno
kWh/anno kWh nel Tr Costo €
kWh/m3
anno kWh/anno kWh nel Tr Costo €
Soluzione A 6,90 61824,00 618240,00 117465,60 7,74 69350,40 693504,00 131765,76 ‐14300,16 Soluzione B 7,19 64422,40 644224,00 122402,56 8,07 72307,20 723072,00 137383,68 ‐14981,12 Soluzione C 7,58 67916,80 679168,00 129041,92 8,41 75353,60 753536,00 143171,84 ‐14129,92 Soluzione D 7,90 70784,00 707840,00 134489,60 8,76 78489,60 784896,00 149130,24 ‐14640,64 Soluzione E 7,74 69350,40 693504,00 131765,76 8,68 77772,80 777728,00 147768,32 ‐16002,56 Soluzione F 8,07 72307,20 723072,00 137383,68 9,04 80998,40 809984,00 153896,96 ‐16513,28 Soluzione G 6,98 62540,80 625408,00 118827,52 7,82 70067,20 700672,00 133127,68 ‐14300,16 Soluzione H 7,27 65139,20 651392,00 123764,48 8,15 73024,00 730240,00 138745,60 ‐14981,12 Differenza Soluzione 1 Soluzione 2 €/m2 m2 € €/m2 m2 € Parete opaca 92,00 1863,00 171396,00 85,00 1863,00 158355,00 Copertura 90,00 1290,00 116100,00 90,00 1290,00 116100,00 Infissi 360,00 313,00 112680,00 360,00 313,00 112680,00 Tot 400176,00 Tot 387135,00 Differenza 13041,00 Soluzione 1 Soluzione 2 Impianto autonomo € Impianto centralizzato € Pavimenti radianti 184829,00 167794,00 Radiatori 179720,00 170965,00 Termoconvettori 163069,00 157314,00 Ventilconvettori 272368,00 258533,00
Per riassumere si riporta tutto su un grafico conclusivo;
Figura 77: Grafico che indica la somma dei costi dei vari aspetti considerati (nei costi non si considera il prezzo degli infissi tanto sono uguali per tutte le soluzioni)
Tipo struttura Tipo impianto Costo consumi
energetici € Costo involcro € Costo impianto € Totale €
Soluzione A 117465,60 400176,00 184829,00 702470,60 Soluzione B 122402,56 400176,00 167794,00 690372,56 Soluzione C 129041,92 400176,00 179720,00 708937,92 Soluzione D 134489,60 400176,00 170965,00 705630,60 Soluzione E 131765,76 400176,00 163069,00 695010,76 Soluzione F 137383,68 400176,00 157314,00 694873,68 Soluzione G 118827,52 400176,00 272368,00 791371,52 Soluzione H 123764,48 400176,00 258533,00 782473,48 Soluzione A 131765,76 387135,00 184829,00 703729,76 Soluzione B 137383,68 387135,00 167794,00 692312,68 Soluzione C 143171,84 387135,00 179720,00 710026,84 Soluzione D 149130,24 387135,00 170965,00 707230,24 Soluzione E 147768,32 387135,00 163069,00 697972,32 Soluzione F 153896,96 387135,00 157314,00 698345,96 Soluzione G 133127,68 387135,00 272368,00 792630,68 Soluzione H 138745,60 387135,00 258533,00 784413,60 Soluzione 1 Soluzione 2 0,00 100000,00 200000,00 300000,00 400000,00 500000,00 600000,00 700000,00 800000,00 900000,00 Soluzione A Soluzione B Soluzione C Soluzione D Soluzione E Soluzione F Soluzione G Soluzione H Soluzione A Soluzione B Soluzione C Soluzione D Soluzione E Soluzione F Soluzione G Soluzione H Soluzione 1 Soluzione 2 Costo impianto € Costo involcro € Costo consumi energetici €
3.7 CONCLUSIONI E APPROFONDIMENTO FINALE SULLE SCELTE EFFETTUATE PER L’IMPIANTO
Dallo studio effettuato si vede quindi che, per l’involucro, le scelte migliori sono, per il tamponamento esterno, la struttura a secco già analizzata prima, che rispetta tutti i requisiti introdotti dalle varie normative sia dal punto di vista acustico che termico.
Inoltre questo tipo di tamponamento ha una trasmittanza molto bassa e vista l’incidenza che ha in termini percentuale la tamponatura mi permette di rientrare in una classe energetica molto buona. Il contenimento dei costi viene effettuato soprattutto nella scelta del vetro dell’infisso infatti per ridurre i costi si passa dal vetro triplo al vetro doppio, scelta che mi permette di ridurre sensibilmente i costi di realizzazione mentre dal punto di vista dei consumi l’aumento è minimo vista la scarsa incidenza degli infissi.
Per la copertura abbiamo invece scelto, in seguito al nostro studio, una copertura ventilata con solaio in laterocemento, questa struttura mi permette di rispettare tutti i limiti introdotti dalla legge, e anche di risparmiare qualcosa visto che ha un costo inferiore alla copertura con struttura ventilata a secco.
Le caratteristiche dei vari componenti che costituiscono l’involucro sono state analizzate in precedenza.
Per la scelta degli impianti le valutazioni fatte sono analoghe a quelle fatte per l’involucro quindi si cerca di trovare una soluzione che mi permette di ridurre i consumi e quindi rientrare in una classe energetica migliore, ma anche di contenere i costi. In base a queste considerazioni si è visto che la soluzione migliore è la realizzazione di un impianto a pavimenti radianti con centrale termica a condensazione che si trova un locale adibito ad esso che serve tutto l’impianto.
L’impianto a pavimento radiante è un sistema di riscaldamento che utilizza il calore proveniente da tubazioni collocate nel pavimento dell'ambiente da riscaldare.
Sebbene siano chiamati "pannelli radianti", il calore scambiato per irraggiamento è trascurabile rispetto a quello scambiato per convezione; infatti il fenomeno di irraggiamento è preponderante rispetto agli altri modi di scambio di calore solo a temperature elevatissime. Il principio si basa sulla circolazione di acqua calda a bassa temperatura (in genere tra i 30°e i 40 °C) in un circuito che si sviluppa coprendo una superficie radiante molto elevata.
Le disposizioni possibili delle tubazioni sono tre:
• a spirale (o chiocciola), dove i tubi di mandata viaggiano paralleli a quelli di ritorno, • a serpentina, dove i tubi vengono posati a zig-zag
• a griglia, con tubi paralleli compresi tra due grossi collettori
Vi sono diversi tipi di struttura di pavimenti radianti: la norma UNI EN 1264 ne distingue tre: • Tipo A: Impianti con tubi annegati nello strato di supporto
• Tipo B: Impianti con tubi sotto lo strato di supporto
• Tipo C: impianti annegati in uno strato livellante, in cui lo strato aderisce ad un doppio strato di separazione.
Vantaggi
Rispetto ai tradizionali corpi scaldanti, cioè i radiatori, il pavimento radiante ha i seguenti vantaggi:
• minori costi di esercizio: è un sistema a bassa temperatura, con l’acqua che circola a circa 28-40 °C all’interno delle tubazioni (nei comuni caloriferi: 70-80 °C). Oltre a questo, è possibile collegare l’impianto ad un pannello solare, riducendo ulteriormente i costi del riscaldamento (la cui entità dipende dall’impianto e dalla tipologia di locali). I costi ed i consumi si riducono ulteriormente accoppiando il sistema ad una moderna caldaia a condensazione;
• libertà nell’arredo: la presenza di caloriferi può limitare la creatività progettuale degli architetti. Al contrario, con i pavimenti radianti si 'liberano' spazi e si può sfruttare ogni angolo del locale.
Svantaggi
Analogamente, il sistema a pannelli radianti presenta alcuni svantaggi da tenere presenti: • spessori del pavimento: i pannelli radianti richiedono uno spessore supplementare di
7-10 cm sul pavimento, che possono risultare problematici durante le ristrutturazioni. Questo sistema andrebbe realizzato contestualmente alla fase costruttiva
dell'abitazione. Esistono comunque dei sistemi radianti a secco che contengono gli spazi di installazione e sono adatti alle ristrutturazioni;
• costi di realizzazione superiori: sono più elevati poiché è presente più materiale e maggiore risulta la relativa manodopera;
• necessità di una progettazione accurata e personalizzata: temperature superficiali del pavimento che si discostano dall’ottimale anche solo di qualche grado possono risultare non gradite agli occupanti del locale.
Figura 78:Esempi di disposizione dei pavimenti radianti
La caldaia utilizzata è a condensazione ed è del tipo C cioè con dispositivo di evacuazione dei prodotti della combustione verso l’esterno mentre l’aria comburente è prelevata anch’essa dall’esterno dell’ambiente dove è collocato l’apparecchio. Le caldaie a condensazione riescono infatti ad ottenere rendimenti molto elevati grazie al recupero del calore latente di condensazione del vapore acqueo contenuto nei fumi, come pure riduzioni delle emissioni di ossidi di azoto (NOx) e monossido di carbonio (CO) che possono raggiungere il 70% rispetto agli impianti tradizionali.
Le normali caldaie, anche quelle definite "ad alto rendimento" (rendimento è nell'ordine del 91-93%, riferito al potere calorifico inferiore), riescono infatti ad utilizzare solo una parte del calore sensibile dei fumi di combustione a causa della necessità, prettamente tecnologica (durata dell'installazione stessa), di evitare la condensazione dei fumi. La caldaia a
condensazione, a differenza della caldaia tradizionale, può invece recuperare una gran parte del calore latente contenuto nei fumi espulsi attraverso il camino. La particolare tecnologia della condensazione consente infatti di raffreddare i fumi fino a farli trasformare tornando allo stato di liquido saturo (o in taluni casi a vapore saturo umido), con un recupero di calore utilizzato per preriscaldare l'acqua di ritorno dall'impianto. In questo modo la temperatura dei fumi di uscita (che si abbassa fino a 40 °C) mantiene sempre lo stesso valore della temperatura di mandata dell'acqua, ben inferiore quindi ai 140-160 °C dei generatori ad alto rendimento ed ai 200-250 °C dei generatori di tipo tradizionale. Nelle brochure tecniche dei differenti produttori di caldaie a condensazione solitamente si legge che esse raggiungono rendimenti superiori al 100%.
Figura 79: Rendimento dei diversi tipi di caldaia in rapporto al fattore di carico
Tali valori, che in teoria sarebbero fisicamente impossibili, non indicano alcuna violazione dei principi basilari della Termodinamica ma conseguono da un calcolo del rendimento
volutamente "errato": esso infatti è basato sul potere calorifico inferiore del combustibile utilizzato anziché sul potere calorifico superiore (come invece si dovrebbe fare, essendoci condensazione del vapore acqueo dei fumi) in modo da ottenere dei valori che siano omogenei e, quindi, confrontabili con i rendimenti delle caldaie tradizionali. Viste le basse temperature dei fumi, le caldaie a condensazione utilizzano canne fumarie in acciaio inox o addirittura in plastica. Esse necessitano anche di un tubo per lo scarico dell'acqua di condensa, acida, che si forma durante il loro funzionamento e che convoglia detta condensa in
caldaie a condensazione si raggiungono risparmi nell'ordine del 15-20% sulla fornitura di acqua calda a 80 °C, a 60 °C del 20-30%. Le prestazioni migliori sono quelle a carico parziale, ovvero il riscaldamento di un edificio, dove con radiatori tradizionali consentono risparmi del 25-30%. Esse infine esprimono il massimo delle prestazioni (risparmi del 40% e oltre) quando vengono utilizzate con impianti che funzionano a bassa temperatura (30-50 °C), come ad esempio con impianti radianti (pannelli a soffitto, serpentino a pavimento o
serpentino a parete). Grazie alle caratteristiche costruttive della caldaia a condensazione, quando si sostituisce una caldaia tradizionale con una a condensazione è possibile sceglierne una di potenza nominale minore. La caldaia si trova all’interno del locale della centrale termica che deve avere le seguenti
caratteristiche secondo il DM 12 Aprile 1996: • preferibilmente fuori terra
• accesso al locale dall’esterno o da vano di disimpegno permanentemente areato • superficie minima 6 m2
• altezza minima 2,5 m
• almeno una parete del locale deve prospettare verso spazi a cielo aperto o su intercapedine della larghezza minima di 0,6 m
