RISPARMIO
ENERGETICO,
SVILUPPO
E SOSTENIBILITÀ
DELL’AMBIENTE
Studio redatto dall’Ing. Renzo Ferrari
1
2
AZIONI PER CONSEGUIRE IL
RISPARMIO ENERGETICO NEGLI
EDIFICI.....................................................................................4
AZIONI PER CONSEGUIRE LA
SOSTENIBILITÀ DELL’AMBIENTE
Che cosa prevede il “Piano 20 20 20?........................4
2.1 Uso di energia rinnov bile............................................5
1.1
La bioclimatica............................................................4
2.2 Caratteristiche delle fonti di energie rinnovabili......5
1.2
L’isolamento delle superfici dell’involucro.....4
2.3 Bilancio energetico e definizione di una scala
1.3
Gli impianti....................................................................4
di sostenibiità..............................................................................5
OBIETTIVI DEFINITI DAL QUADRO
NORMATIVO:
EUROPEO, NAZIONALE E REGIONALE.....................6
Direttiva 2010/31/UE e 2012/27/UE .............................6
Dlgs 192/05 .................................................................................6
LR 156 e DGR 1366-2011.....................................................6
DEFINIZIONE DI AZIONI CONCRETE
PER LA REALIZZAZIONE DI EDIFICI
AD EMISSIONI “QUASI ZERO” ............... 7
3
4
Premessa
Il risparmio energetico di fatto una grande ed inesauribile “fonte energetica” a rendimento pari al 100%. Questa affermazione può sembrare un paradosso, ma nasconde una verità e cioè quando qualunque azione umana risparmia energia
a parità di risultato utile energetico ebbene quella frazione risparmiata rappresenta essa stessa, grande o piccola che sia,
una quantità di energia non dissipata pari al 100% dell’energia di cui si è evitato l’uso.
Azioni per conseguire il risparmio energetico negli edifici
• La bioclimatica
• L’isolamento delle superfici dell’involucro
• Gli impianti
Azioni per conseguire la sostenibilità dell’ambiente
• Uso di energia rinnovabile
• Caratteristiche delle fonti di energie rinnovabili
• Bilancio energetico e definizione di una scala di sostenibilità
Obiettivi definiti dal quadro normativo: Europeo, Nazionale e Regionale
• Direttiva
• Dlgs 192/05
• LR 156
Definizione di azioni concrete per la realizzazione di edifici ad emissioni “quasi zero”.
2
2005 ANNO IN CUI È
STATO RAGGIUNTO
IL LIVELLO RECORD
DI CONSUMI.
Fonte: Bilancio Energetico Nazionale - Ministero dello Sviluppo Economico
I CONSUMI DI
PETROLIO E DI GAS
NATURALE MOSTRANO
UN INCREMENTO,
RISPETTIVAMENTE DEL
3,7% E DEL 15,9%, DAL
2000 AL 2005.
Fonte: Bilancio Energetico Nazionale - Ministero dello Sviluppo Economico
Fonte: Bilancio Energetico Nazionale - Ministero dello Sviluppo Economico
NEL 2009 IL CROLLO DEI
CONSUMI DI ENERGIA DEL
SETTORE INDUSTRIALE È
STATO IL PIÙ MARCATO DAL
DOPOGUERRA AD OGGI. NEL
2010 IL SETTORE INDUSTRIALE HA RIPRESO A CRESCERE
(+5,5%)
Fonte: Bilancio Energetico Nazionale - Ministero dello Sviluppo Economico
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AZIONI PER CONSEGUIRE IL RISPARMIO
ENERGETICO NEGLI EDIFICI
L’isolamento delle
La quantità di energia utilizzata per riscaldare, raffrescare, illuminare e per il funzionamento degli elettrodomestici rappresenta
circa il 36% dell’energia totale consumata in Italia.
Di questa quantità circa il 66% riguarda il condizionamento invernale, il condizionamento estivo e la produzione di acqua calda
sanitaria; su questa parte di energia i risparmi conseguibili sono
notevoli potendo raggiungere ben l’80% dell’attuale consumo.
Naturalmente il lavoro e gli investimenti da effettuare sul parco
immobili esistenti sono notevoli, pertanto l’Europa ha stabilito
che entro il 2020 si dovrà conseguire un risparmio medio del
20%.
1.2 superfici dell’involucro
Per il contenimento degli scambi con l’ambiente
esterno, perciò per risparmiare energia, risulta di fondamentale importanza raggiungere livelli di isolamento particolarmente
efficaci.
Una casa che voglia essere annoverata fra casa a basso consumo energetico non può prescindere da isolamenti dell’involucro esterno delle superfici non trasparenti superiori a 0,20 W
mq/°C, mentre per le superfici trasparenti un valore superiore
a 1,00 W mq/°C.
Per l’ottenimento dell’isolamento pari a 0,20 W mq/°C delle pareti è necessario l’utilizzo di almeno 12-15 cm di isolante con
indice di conducibilità inferiore a 0,030 W m/°C.
Per l’ottenimento dell’isolamento pari a 1,00 W/mq/°C delle finestre è necessario utilizzare vetri trattati con pellicole o trattamenti bassoemissivi ed intecapedini (vetro doppio o triplo)
riempiti di gas argon o kripton, mentre per il telaio sono necessari particolari accorgimenti di taglio termico ed uso alternato
di materiali meccanicamente resistenti intercalati o riempiti con
materiali isolanti eliminando od allungando il ponte termico.
Che cosa prevede il
“Piano 20 20 20?”
Ridurre le emissioni di gas serra del 20 %, alzare al 20 % la quota
di energia prodotta da fonti rinnovabili e portare al 20 % il risparmio energetico il tutto entro il 2020: è questo in estrema sintesi
il contenuto del cosiddetto “pacchetto clima-energia 20-20-20”
varato dall’Unione Europea.
Di seguito rappresenteremo le azioni che consentono di ridurre
notevolmente il consumo andando a definire cosa si intende per
“edificio ad emissioni quasi zero”.
Notevole importanza ha l’unità di misura adottata per misurare
e confrontare le azioni messe in campo tale unità adottata non
solo in Italia, ma anche in Europa è il KWH/M2A (chilovattora
per metro quadrato all’anno).
1.1
La bioclimatica
1.3
Gli impianti
Altro fattore strategico per il raggiungimento
dell’obbiettivo di un edificio ad emissioni quasi
zero è la scelta del sistema impiantistico.
Gli impianti più adeguati allo scopo non possono prescindere
dal dover funzionare con energie rinnovabili a tale proposito si
possono annoverare i seguenti:
• Impianti a pannelli fotovoltaici per la produzione di
energia elettrica la quale normalmente può essere utilizzata
sia per i consumi illuminotecnici sia per i consumi elettrodomestici, ma abbinando l’impianto a pompe di calore consentire: sia il riscaldamento, sia il condizionamento e sia la
produzione di acqua calda sanitaria;
• Impianti a pompe di calore le quali sono in grado di
sottrarre calore da una fonte inesaurile quale: l’aria, l’acqua
di un lago o di corso d’acqua, il sottosuolo attraverso la
geotermia profonda o superficiale. Tale calore sarà successivamente reso disponibile per riscaldamento o per la
produzione di acqua calda sanitaria;
• Impianti a pompe di calore le quali attraverso il ciclo inverso al precedente sono in grado di cedere calore
ad una fonte inesaurile quale: l’aria, l’acqua di un lago o
di corso d’acqua, il sottosuolo attraverso la geotermia
profonda o superficiale. Tale sottrazione di calore ci
consentirà di condizionare i nostri immobili;
• Impianti con caldaie a biomassa quale pellets o
legna in grado di riscaldare direttamente l’aria o l’acqua
o di riscaldare un circuito ad acqua per il riscaldamento di radiatori o scambiatori per la produzione di acqua calda sanitaria;
• Impianti con collettori solari in grado di riscaldare direttamente l’aria o l’acqua o di riscaldare un
circuito ad acqua per il riscaldamento di radiatori o
scambiatori per la produzione di acqua calda sanitaria.
La bioclimatica adottata dall’uomo in tutte le latitudini ed in tutte le epoche consente di ottenere condizioni di comfort e di risparmio energetico semplicemente utilizzando alcuni concetti ad energia zero per ottenere
condizioni di uso degli edifici senza l’uso di energia esterna.
Progettare secondo i principi dell’architettura bioclimatica significa considerare in maniera compiuta il rapporto dell’edificio con
il clima.
La costruzione viene cioè considerata come un organismo “vivente” e le sue forme integrate con il sistema ambientale in cui è
collocata consentono di raggiungere il miglior livello di comfort e
di risparmio energetico globale.
In una progettazione bioclimatica vengono affrontati sia aspetti
progettuali che tecnologici, avendo come punto di riferimento
la relazione tra esigenze di comfort e caratteristiche dello spazio interno e quella tra edificio e ambiente esterno. L’involucro
diviene un elemento di mediazione dinamico. In particolare le
strategie progettuali bioclimatiche si riferiscono a:
• orientamento e posizione dell’edificio
• utilizzo degli apporti gratuiti di irraggiamento solare
nei periodi freddi
• protezione dall’irraggiamento solare nei periodi estivi
(ombreggiamenti, pareti ventilate, ecc…)
• ventilazione naturale soprattutto nei periodi estivi (raffrescamento not- turno ed inibizione diurna, camini per
estrazione aria calda ad effetto convettivo, ecc.)
• utilizzo dell’energia accumulata nel terreno sia per preriscaldo invernale sia per raffrescamento estivo.
• forme e configurazione geometrica dell’edificio
• sistemi solari passivi per il guadagno termico
• materiali e tecnologie.
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AZIONI PER CONSEGUIRE LA SOSTENIBILITÀ
DELL’AMBIENTE
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La sostenibilità è l’altro parametro che ci consente di arrivare a conseguire l’obiettivo della casa ad emissione quasi zero.
Infatti è necessario che la quantità di energia necessaria al funzionamento
della casa, dopo aver ridotto al minimo l’uso di energia, provenga da fonti le
quali si rigenerano naturalmente con un ciclo breve o che sono naturalmente presenti in natura (vedi radiazione solare).
2.1
Uso di energia
rinnovabile
Le fonti di energia rinnovabili, pressochè tutte riconducibili all’energia proveniente dal sole, attraverso i cicli dell’acqua
e biologici rappresentano un serbatoio inesauribile di energia.
Le fonti di energia rinnovabile si distinguono dalle fonti di energia fossile, non tanto
per la genesi delle stesse, infatti anche le
fonti di origine fossile provengono presochè tutte dall’accumulo sottoterra di energia proveniente dal sole, ma dal tempo di
rinnovo delle stesse.
Da questo punto di vista si definisce rinnovabile ciò che è comparabile con il ciclo
di vita degli esseri viventi a differenza delle
fonti fossile le quali impiegano milioni di
anni per essere ricostruite.
Fra tutte le energie rinnovabili annoveriamo le seguenti le quali utilizzano tecnologie già mature consentendo un loro conveniente e per certi versi facile utilizzo.
Le principali fonti di energia rinnovabile
sono provenienti da:
• energia radiante del sole attraverso la trasformazione di essa in
energia termica: collettori solari per
gia elettrica: pannelli fotovoltaici per
la produzione di energia elettrica;
• energia di movimento dell’aria
atmosferica attraverso l’uso di pale
e turbine eoliche per la produzione di
energia elettrica;
• energia di movimento e caduta
dell’acqua attraverso l’uso di turbine
la produzione di acqua calda;
per la produzione di energia elettrica;
• energia radiante del sole attraverso la trasformazione di essa in energia termica ad alta temperatura
(200-500°C): collettori solari concen-
• energia dalla combustione di biomasse (alberi e piante appositamente
tratori parabolici lineari o distribuiti
per la produzione di vapore e conseguenteproduzione di energia elettrica;
coltivate e/o come scarti di altre lavorazioni sulle stesse): caldaie e stufe per la
produzione di acqua calda o vapore per
riscaldamento o produzione di energia
elettrica.
• energia radiante del sole attraverso la trasformazione di essa in ener-
Bilancio energetico e definizione
2.2 di una scala di sostenibilità
La sostenibilità nei cicli energetici ci consente
di misurare la possibilità del sistema di ripetere
all’infinito il ciclo di produzione o di estrazione
dell’energia in modo che la stessa ci appaia inesauribile.
Per quanto riguarda la sostenibilità delle nostre case e per
fare un bilancio di sostenibilità normalmente si tende a divide il bilancio in tre momenti ben distinti corrispondenti a:
• COSTRUZIONE DELL’EDIFICIO;
• USO DELL’EDIFICIO;
• DEMOLIZIONE DELL’EDIFICIO.
Questo modo di procedere ci consente di sintetizzare e
di esplorare i vari cicli dei materiali e dell’energia coinvolta
nel processo per poi arrivare in ultima analisi a definire la
quantità di energia totale coinvolta e misurare in particolare
l’energia rinnovabile del processo la quale se corrisponde
alla totalità dell’energia vuol dire che tutto il processo è
5
SOSTENIBILE se al contrario fosse nulla vuol dire
che il processo NON È. SOSTENIBILE .
In sostanza se l’energia utilizzata durante tutto l’arco della
vita del nostro immobile può essere ricondotta all’uso di
energia rinnovabile la sostenibilità è TOTALE viceversa se
l’energia rinnovabile utilizzata fosse prossima a zero la sostenibilità sarebbe da considerarsi NULLA.
Per quanto riguarda gli edifici, tranne poche e particolari
eccezioni, è il periodo relativo all’uso dell’edificio quello nel
quale si ha un uso preponderante di energia essendo questa
la somma di tante quantità annuali protratte per tutta la vita
dell’edificio, mentre al contrario l’energia per la costruzione
è massima nel periodo iniziale, ma rimane costante per tutta
la vita dell’immobile come peraltro l’energia per la demolizione ed il recupero o riciclo del materiale pur rappresentando spesso una quantità importante, ma percentualmente
non significativa.
3
OBBIETTIVI DEFINITI DAL QUADRO NORMATIVO:
EUROPEO, NAZIONALE, REGIONALE
Direttiva 2010/31/UE e 2012/27/UE
La Direttiva 2010/31/UE
Stabilisce la necessità di addivenire ad una
riduzione del 20% di riduzione della CO2
immessa entro il 2020 ed individua nel
settore degli immobili il principale settore al
quale attingere;
•
tutti gli edifici con metodologie
uniformi su tutto il territorio Euro-
peo andando a definire metodologie
coerenti attraverso il calcolo del loro
consumo sulla scorta del parametro
KWH/M2A;
Stabilisce di ridurre i consumi di
energia attraverso azioni di risparmio
cioè efficientamento del 20% entro il
•
2020;
•
Stabilisce che una quota non inferiore dell’energia necessaria sia pro-
•
Definisce compiutamente la necessità di uniformare e di certificare
dotta da fonti rinnovabili entro
il 2020;
Gli Stati dovranno far si che dal 2020
le nuove costruzioni siano realizzate ad Emissioni quasi zero e per gli
edifici pubblici dal 2018;
La Direttiva 2012/27/UE
•
•
•
•
•
Stabilisce la necessità che gli Stati
membri si dotino entro il 2014 di
una strategia per gli interventi di
ristrutturazione degli edifici;
Gli Stati membri devono realizzare piano
affinchè gli acquisti di beni e servizi da parte dello Stato avvenga solo verso prodotti
ad alta efficienza energetica;
Gli Stati membri devono realizzare piano
affinchè dal 1 gennaio 2014 tutti gli anni
almeno il 3% degli immobili di proprietà
dello Stato venga ristrutturato ovviamente con criteri di risparmio energetico;
Gli Stati membri dovranno istituire un “regime nazionale obbligatorio di efficienza
energetica” volto a garantire che i distributori di energia e/o le società di vendita
di energia al dettaglio - che sono parti designate o obbligate a norma del paragrafo 4
dell’art. 7 della direttiva 2012/27/Ue e che
operano sul territorio di ciascuno Stato
membro – conseguano un obiettivo cumulativo di risparmio energetico finale entro
il 31 dicembre 2020;
Alla stregua di ciò, tali imprese energetiche di pubblica utilità, dovranno realizzare – dal 1° gennaio 2014 al 31 dicembre
2020 – un obiettivo annuale di risparmio
energetico “almeno equivalente” al conseguimento di nuovi risparmi pari all’1,5%,
in volume, dell’energia venduta in totale, ai
clienti finali di tutti i distributori di energia
o tutte le società di vendita di energia al
dettaglio, sulla base delle vendite medie
annue di energia realizzate nell’ultimo
triennio precedente al 1° gennaio 2013;
•
Audit energetici e sistemi di gestione
dell’energia Gli Stati Ue dovranno promuovere la disponibilità, per tutti i clienti
finali, di audit energetici di elevata qualità, efficaci in rapporto ai costi. A tal fine,
scatterà l’obbligo per le grandi imprese di
sottostare, ogni 4 anni, ad audit energetici:
svolti in maniera indipendente da esperti
qualificati e/o accreditati secondo criteri
di qualificazione; o b) eseguiti e sorvegliati
da autorità indipendenti conformemente
alla legislazione nazionale. svolti in maniera indipendente da esperti accreditati. Tali
audit dovranno iniziare non più tardi di 3
anni dopo l’entrata in vigore della direttiva
2012/27/UE. Le piccole e medie imprese
dovranno essere incoraggiate a sottoporsi
agli audit energetici ma ciò costituirà per
loro una facoltà e non un obbligo.
•
Arriva il Fondo nazionale per l’efficienza energetica. Tutte le misure di cui si è
detto dovranno essere supportate dall’istituzione di strumenti finanziari ad hoc,
o comunque dalla possibilità di utilizzare
quelli esistenti. Ove opportuno, la stessa
Commissione (direttamente o per il tramite degli istituti finanziari europei), dovrà
prestare la sua assistenza agli Stati membri
per mettere a punto i meccanismi di finanziamento e i regimi di supporto tecnico
per incrementare l’efficienza energetica in
vari settori. In tale ottica, gli Stati membri possono istituire un “Fondo nazionale per l’efficienza energetica”, destinato a
sostenere iniziative nazionali in materia
di efficienza energetica (art. 20, direttiva
2012/27/UE).
Dlgs 192/05
• Il decreto stabilisce i criteri, le con-
dizioni e le modalità per migliorare le
prestazioni energetiche degli edifici al
fine di favorire lo sviluppo, la valorizzazione
e l’integrazione delle fonti rinnovabili e la diversificazione energetica, contribuire a conseguire gli obiettivi nazionali di limitazione
delle emissioni di gas a effetto serra posti dal
protocollo di Kyoto, promuovere la competitività dei comparti più avanzati attraverso
lo sviluppo tecnologico Il decreto disciplina:
a) metodologia di calcolo delle prestazioni
energetiche integrate degli edifici;
6
b) requisiti minimi in materia di prestazioni energetiche degli edifici;
c) criteri generali per la certificazione
energetica degli edifici;
d) ispezioni periodiche degli impianti di
climatizzazione;
e) i criteri per garantire la qualificazione e
l’indipendenza degli esperti;
incaricati della certificazione energetica e
delle ispezioni degli impianti;
Per la costruzione di un edificio
ad emissioni quasi zero è necessario avere ben chiaro due fondamentali concetti:
1. Realizzare un edificio molto
virtuoso il quale non abbia bisogno per il suo funzionamento di
grandi quantità di energia;
2. La quantità di energia necessaria al funzionamento dell’edificio provenga tutta o quasi tutta da fonti rinnovabili di energia.
Per realizzare un edificio a basso
consumo energetico bisogna seguire il seuente processo logico:
• Realizzare un involucro poco
disperdente attraverso un buon
isolamento sia sulle pareti sia sulle
finestrature;
• Orientare l’edificio in modo virtuoso affinchè si possa usufruire di
apporti gratuiti di energia solare e
per contro di ventilazione in relazioneall’uso ed al periodo considerato;
• Utilizzare e posizionare le finestrature orientandole possibilmente e perla maggior parte
a SUD affinchè gli apporti del sole
siano massimi nei periodi invernali
e sia più facile la protezione dagli
stessi nei periodi estivi;
• Facilitare o eventualmente rea-
f) raccolta informazioni ed esperienze, elaborazioni e studi necessari all’orientamento della politica energetica del settore;
g) promozione dell’uso razionale
dell’energia anche attraverso l’informazione e la sensibilizzazione degli utenti finali,
la formazione e l’aggiornamento degli operatori del settore.
lizzare una circolazione naturale
di aria estrna per una mitigazione
del microclima invernale ed estivo;
• Facilitare e realizzare una circolazione naturale di aria anche
attraverso pareti ventilate per una
mitigazione estiva dell’edificio.
Per realizzare un edificio il cui funzionamento si basi sull’uso esclusivo di fonti rinnovabili bisogna seguire il seguente processo logico:
• Definire una fonte rinnovabile
capace di generare la quantità di
energia elettrica annuale necessaria al funzionamento dell’edificio
(si ritiene che il sistema sia collegato alla rete di distribuzione elettrica la quale consente di fungere da
accumulatore prendendo l’energia
prodotta in eccedenza e cedendola quando questa necessita).
A tal proposito i sistemi
attualmente più efficaci e maturi sono
rappresentati da:
o pannelli fotovoltaici;
o mini eolico
(non applicabile in
zone poco ventose);
o mini turbine
idrauliche (necessita della presenza di
un salto utile di
acqua).
• Definire un impianto
funzionante con fonte rinnovabile capace di generare la quantità
di energia termica annuale necessaria al funzionamento dell’edificio. A tal proposito le soluzioni
attualmente più efficaci sono rappresentate da:
o Pompe di calore a funzionamento elettrico le quali sono in grado
di assorbire calore da una fonte
a temperatura più bassa (aria, acqua o terreno) portandolo ad una
7
temperatura più elevata 50-70°C
per gli usi di riscaldamento o produzione di acqua calda sanitaria. La
stessa pompa di calore è in grado
di assorbire calore dalla casa raffrescandola/condizionandola nei periodi estivi per cederlo all’esterno
nell’aria, nell’acqua o nel terreno;
o Caldaie o stufe a pellets o a legna per il riscaldamento diretto di
aria o di acqua quale fluido vettore
per riscaldamento o produzione di
acqua calda sanitaria;
o Collettori solari in grado di scaldare acqua quale fluido vettore per
la produzione di acqua calda sanitaria o per integrazione del riscaldamento.
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4
DEFINIZIONE DI AZIONI CONCRETE PER LA
REALIZZAZIONE DI EDIFICI AD EMISSIONI
“QUASI ZERO”
RISPARMIO
ENERGETICO,
SVILUPPO
E SOSTENIBILITÀ
DELL’AMBIENTE
Studio redatto dall’Ing. Renzo Ferrari
Pubblicazione a cura di
EMILIA - ROMAGNA
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OPUSCOLO REALIZZATO NELL’AMBITO DEL PROGRAMMA GENERALE 2010 DELLA REGIONE
EMILIA-ROMAGNA CON L’UTILIZZO DEI FONDI DEL MINISTERO DELLO SVILUPPO ECONOMICO