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Il concetto di edificio NZEB ed i limiti di consumo energetico in area

Mediterranea

EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO – VERSO IL 2020 Il roadshow per l’efficienza energetica

Il concetto di edificio NZEB (Net o Near) e i limiti di consumo

energetico in area Mediterranea

Prof. Ing. Costanzo Di Perna

Università Politecnica delle Marche

Bari, 19 settembre 2014

www.edifici2020.it

Alcune novità,

31/12/2018, altissima prestazione energetica (NZEB) per edifici pubblici di nuova costruzione e presenza di una significativa quota di fabbisogno energetico coperta da FER; (31/12/2020 per tutti gli edifici pubblici e privati)

Si dovrà tenere conto del parametro costi/benefici per la riqualificazione energetica degli edifici esistenti ;

rafforzare il ruolo guida del settore pubblico verso «NZEB» anche nelle ristrutturazioni di edifici esistenti;

Integrare gli incentivi per l’efficienza energetica al consolidamento antisismico degli edifici.

DECRETO 90/2013


Da Decreto 90/2013

NZEB Edificio ad altissima prestazione energetica, calcolata conformemente alle disposizioni del presente decreto, che rispetta i requisiti definiti al decreto di cui all’articolo 4, comma 1. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta all’interno del confine del sistema (in situ);


Da Decreto 90/2013

DEFINIZIONE l-novies) “edificio di riferimento o target per un edificio sottoposto a verifica progettuale, diagnosi, o altra valutazione energetica”: edificio identico in termini di geometria (sagoma, volumi, superficie calpestabile, superfici degli elementi costruttivi e dei componenti), orientamento, ubicazione territoriale, destinazione d’uso e situazione al contorno, e

avente caratteristiche termiche e parametri energetici predeterminati;


• La ricerca di un grado sempre più elevato di esattezza nel calcolo della prestazione energetica ha evidenziato la necessità di una definizione più precisa di “prestazione energetica a energia netta zero”.

• un NZEB è un edificio caratterizzato da un fabbisogno energetico di esercizio estremamente ridotto

Prof. Ing. Costanzo Di Perna – [email protected] Università Politecnica delle Marche


• In un immobile di questo tipo, i guadagni in termini di efficienza energetica sono tali da permettere di compensare il fabbisogno energetico dell’edificio utilizzando tecnologie rinnovabili.

• Un NZEB in fase di esercizio non deve presentare un impatto negativo né dal punto di vista energetico né ambientale



Quali parametri usare nella misurazione del bilancio zero dei consumi energetici?

1. Una possibilità è quella di raggiungere il bilancio nullo dei consumi energetici nel sito in cui sorge l’edificio;

2. Altra possibilità è quella di integrare le fonti rinnovabili disponibili in situ tramite l’acquisto di energia da fonti rinnovabili esterne al sito, considerando i consumi di energia alla fonte ;

3. In altri casi possono essere messi in rilievo i costi energetici, fissando l’obiettivo di bilanciare la spesa affrontata per l’acquisto di energia con i ricavi ottenuti dalla vendita dell’energia rinnovabile prodotta in situ ed immessa nella rete.

4. Altri casi possono invece mirare al bilancio nullo delle emissioni di gas serra .




• L’Energia primaria totale

Energia Primaria totale

=

Energia primaria non rinnovabile

+

Energia rinnovabile

+

NZEB ?



NZEB ?

GRADO DI ISOLAMENTO

FONTI RINNOVABILI



ESEMPIO NZEB


ESEMPIO


NZEB AUSTRIA


NZEB


NZEB - GERMANIA


NZEB

A San Diego la struttura commerciale Net-Zero Energy più grande

degli USA



QUALI IPOTESI PER I PARAMETRI DELL’EDIFICIO DI

RIFERIMENTO?

TRASMITTANZA TERMICA

Zona climatica 2010 2016 2019/2021 riduz % da 2010 a 2021

A 0.62 0.40 0.38 39%

B 0.48 0.40 0.38 21%

C 0.40 0.36 0.32 20%

D 0.36 0.32 0.28 22%

E 0.34 0.27 0.23 32%

F 0.33 0.26 0.22 33%

STRUTTURE VERTICALI OPACHE - U (W/m2K)




RIFERIMENTO?

TRASMITTANZA TERMICA

Zona climatica 2010 2016 2019/2021 riduz % da 2010 a 2021

A 0.38 0.36 0.34 11%

B 0.38 0.36 0.34 11%

C 0.38 0.36 0.34 11%

D 0.32 0.28 0.24 25%

E 0.30 0.26 0.22 27%

F 0.29 0.24 0.20 31%

STRUTTURE OPACHE DI COPERTURA - U (W/m2K)




RIFERIMENTO?

PONTI TERMICI

S/V Coefficiente Pt

S/V > 0,7 1,25

0,4 ≤ S/V ≤ 0,7 1,30

S/V < 0,4 1,32

Tabella6-bis - Coefficienti di adeguamento del fabbisogno termico utile

in presenza di ponti termici




RIFERIMENTO?

Valore del fattore di trasmissione solare totale gtot per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud.

Zona climatica

g tot

2015 2017 2019/2021(1)

Tutte le zone 0,35 0,35 0,35


AUgDadjtr HHHHH ,

COEFFICIENTE DI DISPERSIONE TERMICA PER TRASMISSIONE

UNI EN ISO 13789

Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO AMBIENTI NON RISCALDATI

Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO IL

TERRENO

Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO

L’INVOLUCRO EDILIZIO

HD

Hg

HU

Coefficiente di perdita di calore per trasmissione ATTRAVERSO

EDIFICI ADIACENTI



ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE

Numero

Riga

RAPPORTO DI FORMA (S/V)

(Tipologia Edilizia)

Zona climatica

A e B C D E F

1 S/V > 0,7

(Edifici uni-bifamiliari, …) 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48

2 0,7 > S/V > 0,4

(Edifici a schiera, palazzine, …) 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53

3 0,4 > S/V

(Edifici a torre, ….) 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

4 Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di

secondo livello per tutte le tipologie edilizie 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

H’T = Htr,adj / Σk Ak [W/m2K]



ALTRI PARAMETRI PER LE VERIFICHE DI LEGGE

Asol,est = Σk Fsh,ob × ggl+sh × (1 – FF) × Aw,p × Fsol,est [m2]

# Categoria edificio Tutte le zone climatiche estive

1 Residenziale < 0,030

2 Non Residenziale < 0,040

Tabella 14 - Valore massimo ammissibile del rapporto tra area solare

equivalente estiva dei componenti finestrati e l’area della superficie utile

Asol,est/Asup utile (-)



PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - PARETI



PROPOSTE TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA - COPERTURE

1. Title: The role of interior thermal mass in a small commercial

building under moderate weather condition Applied Energy, 2012

2. P. Ma, L.-S. Wang, Effective heat capacity of interior planar thermal mass (iPTM) subject to periodic heating and cooling, Energy and Buildings 47 (2012) 44–52

3. …………


COMPORTAMENTO ESTIVO

Università Politecnia delle Marche Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile e dell’Architettura*

Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche**

EFFETTI SUL CONFORT E SUI CONSUMI ENERGETICI DI PARETI A DIVERSA INERZIA TERMICA Parte 1: CALCOLO DELLA TEMPERATURA OPERANTE E ANALISI CON METODO SEMI-STAZIONARIO

Prof. C. Di Perna** Prof. M. D’Orazio* Ing. E. Di Giuseppe* Ing. L. Fantini**


20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00

T m

ed

ia

ΔT

PESANTE - UNI 10375

LEGGERO - UNI 10375

PESANTE - REGIME

DINAMICO

LEGGERO - REGIME

DINAMICO

strutture ad elevata inerzia

EDIFICI A DIVERSA INERZIA TERMICA

Confronto analisi della prestazione in

regime dinamico

strutture a bassa inerzia


N

BEST CASE – ANALISI UNIVPM

Intervento: Nuova costruzione

Destinazione d’uso: Residenziale

Zona climatica: E

Tipologia: Piccolo condominio



DATI GENERALI

Località: BOLOGNA

Altitudine: 54 m s.l.m.

Latitudine: 40° 30’ 27’’

Longitudine: 11° 21’ 05’’

Gradi giorno: 2259

Zona climatica: E

Destinazione d’uso: Residenziale

Tipologia: Piccolo condominio

Intervento: Nuova costruzione

Volume lordo riscaldato 3962

Sup. esterna che

delimita lo spazio

riscaldato

4026

S/V 0,485

Sup. calpestabile 950

N. piani climatizzati 3

altezza interna netta 2,70m

N. unità immobiliari 12

N




COME SIAMO ARRIVATI A DEFINIRE LA GEOMETRIA

DELL’EDIFICIO?

EDIFICIO DI PARTENZA S/V = 0.593


PROGETTO REALE


EDIFICIO MODIFICATO S/V = 0.481

EDIFICIO MODIFICATO S/V = 0.373

ENTRAMBE LE TIPOLOGIE EDILIZIE RISULTANO INADEGUATE ALL’UTILIZZO DELLA MURATURA PORTANTE


OTTIMIZZAZIONE S/V?


OTTIMIZZAZIONE S/V?

EDIFICIO DI PARTENZA S/V = 0.593

EDIFICIO MODIFICATO S/V = 0.485:

S/V 0,6 [W/m2K] ottimizzazione



OTTIMIZZAZIONE DELL’EDIFICIO

1. S/V = 0,485 2. Dimensioni delle finestre 3. trasmittanza degli infissi

4. Piano sottotetto 5. Isolamento verso il garage

6. Aggiunto piano




Uw 1,4 [W/m2K],

g 0,67

FATTORE SOLARE

Ug 1,1 [W/m2K],

FINESTRE


U 0,21 [W/m2K]

U 0,29 [W/m2K]

U 0,62 [W/m2K]

U 0,57 [W/m2K]

U 0,29 [W/m2K]

SOLAI

SONO STATE ANALIZZATE 25 SOLUZIONI STRATIGRAFICHE

di cui una dlg.192 e una leggera

12 - MONOSTRATO 13 - PLURISTRATO

4-PORTANTI 8-NON PORTANTI 3-PORTANTI 10-NON PORTANTI


PARETI VERTICALI

39

MONOSTRATO

PLURISTRATO

Cod. Sp. U Yie k1 Portante

m W/m²K W/m²K kJ/m²K Si/No

1 43 0,236 0,007 34,7 No

2 53 0,203 0,001 38,6 No

3 45 0,246 0,003 42,5 Si

4 53 0,214 0,003 38,7 No

5 45 0,266 0,003 25,6 Si

9 45 0,261 0,003 21,9 Si

14 48 0,175 0,001 36,9 No

15 48 0,244 0,002 39,2 No

16 43 0,201 0,002 33,1 No

17 43 0,214 0,003 37,0 No

18 43 0,242 0,002 39,4 Si

19 45 0,252 0,006 41,6 No

Cod. Sp. U Yie k1 Portante

m W/m²K W/m²K kJ/m²K Si/No

6 52 0,260 0,007 47,3 No

7 43 0,237 0,006 41,5 No

8 43 0,235 0,012 48,4 Si

10 43 0,235 0,013 39,8 Si

11 45,3 0,208 0,022 42 No

12 45,3 0,225 0,022 41,9 No

13 45,3 0,244 0,017 41,8 No

20 45 0,252 0,013 42,5 No

21 48 0,247 0,012 47,7 Si

22 44,5 0,237 0,018 42 No

23 44,5 0,234 0,014 42 No

24 47,3 0,134 0,024 50 No

25 38 0,320 0,016 42 No

39 Prof. Ing. Costanzo Di Perna – [email protected] Università Politecnica delle Marche


MONOSTRATO NON PORTANTE



1. Intonaco interno sp. 1 cm

2. Blocco a incastro a setti sottili in laterizio alleggerito in pasta sp.40

1. Intonaco esterno termoisolante sp. 2 cm

ESTERNO

INTERNO

MONOSTRATO NON PORTANTE

43 cm < sp < 53 cm

0,175 < U < 0,252


43 cm < sp < 45 cm

0,242 < U < 0,266

MONOSTRATO PORTANTE


MULTISTRATO NON PORTANTE



1. Mattone pasta molle faccia a vista, sp. 12 cm

2. Intercapedine d’aria non ventilata, sp. 3 cm 3. Isolante EPS, sp. 8 cm

4. Blocco alleggerito, sp. 20 cm

5. Intonaco di calce e e gesso, sp. 2 cm

ESTERNO

INTERNO

44

MULTISTRATO NON PORTANTE

43 cm < sp < 52 cm

0,208 < U < 0,26


MULTISTRATO PORTANTE



1. Intonaco esterno, sp. 1,5 cm

2. Blocchi semipieni, sp. 30 cm

3. Intonaco di rinzaffo, sp. 1 cm 4. Strato di materiale isolante in fibra minerale, sp. 6 cm 5. Intercapedine d’aria non ventilata, sp. 3 cm

ESTERNO

INTERNO

6. Tramezze pre-incise a fori verticali, sp. 10 cm

7. Intonaco interno, sp. 1,5 cm

46 46

43 cm < sp < 48 cm

0,235 < U < 0,247

MULTISTRATO PORTANTE


sp = 38 [cm]

U = 0,320

PARETE SECONDO DLGS 192



sp = 47,3 [cm]

U = 0,134

PARETE LEGGERA

Yie = 0,024


CON TRASMITTANZE AL 2016



H’T = 0,4 [W/m2K]

Numero

Riga

RAPPORTO DI FORMA (S/V)

(Tipologia Edilizia)

Zona climatica

A e B C D E F

1 S/V > 0,7

(Edifici uni-bifamiliari, …) 0,58 0,55 0,53 0,50 0,48

2 0,7 > S/V > 0,4

(Edifici a schiera, palazzine, …) 0,63 0,60 0,58 0,55 0,53

3 0,4 > S/V

(Edifici a torre, ….) 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

4 Ampliamenti e ristrutturazioni importanti di

secondo livello per tutte le tipologie edilizie 0,73 0,70 0,68 0,65 0,62

BARI – ZONA C



ggl,n = 0,67

FATTORE SOLARE



ggl,n = 0,67

FATTORE SOLARE

gtot = ggl,n × 0,9 × glgl+sh/g gl Zona climatica

g tot

2015 2017 2019/2021(1)

Tutte le zone 0,35 0,35 0,35

Asol,est/Asup utile = 0.03

FONTI DI ENERGIA E VETTORI ENERGETICI

SISTEMA DI DISTRIBUZIONE

SISTEMA DI REGOLAZIONE

SISTEMA DI EMISSIONE

EDIFICIO

, , , , , , , , , , , ,k i gn out net m k d in i m k del os mQ Q Q


GLI OBIETTIVI ●Ridurre i consumi ●Evitare gli sprechi ●Recuperare l’energia ●Evitare il sovradimensionamento degli impianti LE SOLUZIONI ●Tipologia di impianti efficienti ●Fonti rinnovabili



• Massima efficienza, ma attenzione al comfort che è quello per cui l’utente finale si lamenta se non c’è

• Valutiamo sempre chi abita o abiterà la casa e l’uso che farà dell’impianto

IERI

Impianto tradizionale

Componenti d’installazione in unità singola:

1.Caldaia a gas (murale o a terra)

2.Radiatori

3.Termostato ambiente



OGGI

Impianto moderno

Componenti d’installazione in unità singola :

1.Caldaia a condensazione (murale o a terra)

2.Sistemi a bassa temperatura

3.Sistemi misti (alta/bassa temperatura)

4.Pompa di calore e accessori

5.Termoregolazione con controllo remoto

6.Collettori solari e accessori

7.Accessori per il condizionamento

8.Bollitore per l’acqua calda sanitaria



RISULTATI CALDAIA TRADIZIONALE

P utile = 31 [kW]

Rendimento di produzione 92 %

Rendimento di regolazione 99 %

Rendimento di distribuzione 99%

Rendimento di emissione 95 %

Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale

37 [kWh/m2 anno]

Rapporto Fabbisogno utile / superficie utile 33 [kWh/m2 anno]

Indice di prestazione energetica dell’involucro edilizio per il raffrescamento

22 [kWh/m2 anno]




Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 157%

Rapporto Ventilazione/Dispersioni 30%



RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE

P utile = 31 [kW]





Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale 31 [kWh/m2 anno]



22 [kWh/m2 anno]



RISULTATI CALDAIA A CONDENSAZIONE + VMC

P utile = 31 [kW]





Indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale 22 [kWh/m2 anno]



25 [kWh/m2 anno]



Rapporto Dispersioni/Fabbisogno utile 179%

Rapporto Ventilazione/Dispersioni 0,02%

RISCALDAMENTO RISCALDAMENTO+ ACS


GRAZIE



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