Appunti Fondamenti progettazione sostenibile degli edifici

La suddivisione dell'Italia in zone climatiche è fondamentale per l'applicazione delle

normative energetiche, come stabilito dal Decreto del Presidente della

Repubblica n. 412 del 1993. Questa classificazione, ripresa dalle UNI/TS 11300 e

dal Decreto Requisiti Minimi, tiene conto delle diverse esigenze energetiche degli

edifici in base alla loro ubicazione geografica. La classificazione di Köppen, basata

sulla temperatura media annua, definisce diverse tipologie climatiche (subtropicale,

temperato caldo, sub-litoraneo, ecc.). La suddivisione pratica in Italia si basa sui Gradi

Giorno (GG), un indicatore climatico che stima il fabbisogno stagionale di energia

termica per il riscaldamento, calcolato come la sommatoria della differenza tra la

temperatura media giornaliera esterna e una temperatura di riferimento di 18°C.

Esistono sei zone climatiche (dalla A alla F) con diversi intervalli di GG e periodi di

accensione degli impianti di riscaldamento. La rappresentazione dei dati climatici

moderni, attraverso software specifici, permette di calcolare con precisione

caratteristiche come temperatura media dell'aria esterna, precipitazioni e radiazione

solare, superando le medie mensili per fornire variazioni giornaliere e orarie.

� Definizioni Fondamentali e Fabbisogno Energetico degli Edifici

Per comprendere l'efficienza energetica, è essenziale definire alcuni concetti chiave.

L'Energia è la capacità di un sistema di compiere lavoro, misurata in Joule [J] o, nel

contesto normativo, in chilowattora [kWh]. La Potenza è il lavoro compiuto nell'unità

di tempo, misurata in Watt [W]. Il Calore (o energia termica) è una forma di energia

che si trasferisce per differenza di temperatura, misurata in Joule [J] o calorie [cal].

Nell'ambito edilizio, l'edificio è inteso come un sistema complesso che include

strutture e impianti. Il Fabbisogno Ideale di Energia Termica per Riscaldamento

[kWh] è la quantità di calore necessaria per mantenere la temperatura desiderata

(20°C) in un ambiente climatizzato. Analogamente, il Fabbisogno Ideale di Energia

Termica per Raffrescamento [kWh] è la quantità di calore da sottrarre per

mantenere la temperatura desiderata (26°C). Questi fabbisogni sono influenzati da

scambi termici per trasmissione (QH,tr, Qc,tr) e ventilazione (QH,ve, Qc,ve), apporti

interni (Qint) e solari (Qsol,w), e fattori di utilizzazione degli apporti e delle dispersioni

(ηH,gn, ηc,gn). Questi calcoli tengono conto delle caratteristiche dell'involucro, delle

vetrazioni, delle schermature solari e del tasso di ricambio d'aria.

⚡ Classificazione delle Fonti Energetiche e Bilancio Energetico

Le fonti energetiche si classificano in primarie (direttamente utilizzabili in natura,

come sole, vento, calore geotermico) e secondarie (che subiscono trasformazioni

industriali). Si distinguono inoltre in tradizionali (combustibili fossili) e rinnovabili

(che si rigenerano alla stessa velocità di utilizzo). Il Fabbisogno di Energia Primaria

di un Edificio [kWh] rappresenta l'energia primaria complessivamente utilizzata per

soddisfare i servizi dell'edificio, calcolata come bilancio tra energia consegnata ed

esportata, moltiplicata per fattori di conversione che distinguono tra fonti rinnovabili e

non rinnovabili. Un Vettore Energetico è la forma sotto cui l'energia può essere

trasportata e scambiata (es. gas, biomasse, fotovoltaico). I Fattori di Conversione

sono rapporti adimensionali che indicano l'energia impiegata per produrre un'unità di

energia fornita; il fattore è 1 per le fonti rinnovabili. Nel bilancio energetico di un

edificio, l'energia consegnata è quella fornita dai vettori energetici per i servizi (luce,

riscaldamento), mentre l'energia esportata è quella prodotta dall'edificio (spesso da

fonti rinnovabili) ma non utilizzata internamente e immessa all'esterno. Un edificio

nZEB si caratterizza per avere la differenza tra energia esportata e consumata sempre

maggiore o uguale a zero, rispettando specifici requisiti di coefficiente medio globale

di scambio termico.

� Requisiti Minimi e UNI/TS 11300 per la Prestazione Energetica

Il Decreto Requisiti Minimi del 26 giugno 2015 stabilisce i parametri essenziali

per la progettazione e riqualificazione degli edifici. Classifica gli edifici per

destinazione d'uso (es. residenziale, scolastica) e differenzia i requisiti minimi in base

alla tipologia di intervento (riqualificazione, demolizione/ricostruzione, nuova

costruzione). I principali indici di prestazione energetica includono l'H't (Coefficiente

medio globale di scambio termico per trasmissione, relativo all'involucro esterno), la U

(Trasmittanza termica dell'involucro), e l'EPgl,tot (Indice di prestazione globale

dell'edificio, espresso in energia primaria non rinnovabile o totale, fondamentale per la

certificazione energetica). L'Asol,est;Asup,utile (Area solare equivalente estiva) è

rilevante per le schermature solari estive. Per la certificazione, l'edificio in esame

viene confrontato con un edificio di riferimento o target, identico per geometria,

orientamento, ubicazione e destinazione d'uso, ma con caratteristiche termiche e

parametri energetici predeterminati secondo la normativa. L'EP dell'edificio reale deve

essere superiore a quello di riferimento, garantendo prestazioni energetiche migliori

sia in inverno che in estate. Le UNI/TS 11300 sono una serie di norme tecniche

(suddivise in 6 parti) che definiscono i metodi di calcolo della prestazione energetica

degli edifici in regime stazionario, coprendo il fabbisogno di energia termica per

climatizzazione estiva e invernale, il fabbisogno di energia primaria e i rendimenti per

vari servizi (riscaldamento, ACS, ventilazione, illuminazione), l'utilizzo di energie

rinnovabili e il calcolo dell'energia primaria e della quota da fonti rinnovabili, inclusi i

fabbisogni per ascensori e scale mobili.

Domande di riflessione:

Come l'introduzione dello Smart Readiness Indicator (SRI) può influenzare il

 comportamento degli occupanti di un edificio e la loro consapevolezza

energetica?

Quali sono le principali sfide che l'Italia potrebbe affrontare nel raggiungere gli

 obiettivi di decarbonizzazione e aumento delle energie rinnovabili entro il 2030

e 2050, considerando il suo attuale parco immobiliare?

In che modo la suddivisione in zone climatiche e l'uso dei Gradi Giorno

 influenzano la progettazione e la riqualificazione energetica degli edifici in

diverse aree geografiche italiane?

Qual è il ruolo cruciale dei fattori di conversione dell'energia primaria nel

 determinare il bilancio energetico complessivo di un edificio, specialmente in

relazione all'utilizzo di fonti rinnovabili?

Come il concetto di 'edificio di riferimento' nel Decreto Requisiti Minimi

 garantisce che gli edifici di nuova costruzione e quelli riqualificati raggiungano

standard di prestazione energetica sempre più elevati?

� Chapter 4: Edifici a Energia Quasi Zero e Prestazione Energetica

Questo capitolo approfondisce le definizioni e le caratteristiche degli edifici a energia

quasi zero (NZEB), degli edifici a energia positiva (Plus Energy) e degli edifici passivi,

analizzando i vari approcci e le loro implicazioni.

� Definizioni e Tipologie di Edifici a Energia Zero

Net Zero Energy Buildings,

Gli edifici a energia quasi zero (NZEB), o rappresentano

un concetto fondamentale nell'architettura sostenibile, sebbene la loro definizione

Net Zero Site Energy,

iniziale non fosse univoca. Diverse interpretazioni includevano il

che si riferisce a un edificio che produce in loco tanta energia rinnovabile quanta ne

Net Zero Source Energy

consuma annualmente. Il estende questa definizione

Net Zero Energy Costs

includendo l'energia rinnovabile acquistata, mentre il si

concentra sul bilancio economico tra i ricavi dalla vendita di energia prodotta e i costi

Net Zero Energy Emissions

di acquisto dalla rete. Infine, il mira a coprire le emissioni

generate durante l'anno tramite energia rinnovabile prodotta o acquistata, un

concetto noto fuori dagli Stati Uniti e dal Canada come edificio a zero emissioni di

carbonio. Nonostante le diverse sfumature, il principio comune è che il bilancio

energetico debba essere nullo o positivo, considerando anche la modalità di

on site off site).

approvvigionamento energetico (produzione o

☀ Edifici Plus Energy e Passivi

L'Edificio Plus Energy, concettualizzato da Rolf Disch nel 1990, è una struttura che

produce costantemente più energia rinnovabile di quanta ne consumi, come

Heliotrope,

dimostrato dal suo un edificio che ruota per massimizzare l'esposizione

solare dei pannelli fotovoltaici. Per questi edifici, la differenza tra energia prodotta e

consumata è sempre positiva, con energia proveniente al 100% da fonti rinnovabili.

Essi sono generalmente connessi alla rete, non producono emissioni di CO2 e hanno

una domanda di energia primaria prossima a zero, indicando che l'energia rinnovabile

prodotta supera il consumo energetico per costruzione, manutenzione e demolizione,

garantendo un bilancio positivo nel ciclo di vita. L'Edificio Passivo, nato nel 1998, si

concentra sul soddisfare il fabbisogno di riscaldamento invernale senza l'uso di

impianti tradizionali, grazie a una progettazione integrata che bilancia dispersioni e

guadagni energetici. In climi freddi, il consumo massimo consentito era di 1.5 litri di

gasolio per metro quadrato all'anno per il riscaldamento. Per il clima mediterraneo, i

requisiti includono un fabbisogno di riscaldamento e raffrescamento inferiore a 15

kWh/m²a e un consumo di energia primaria inferiore a 120 kWh/m²a, sottolineando

l'importanza della progettazione intrinseca dell'edificio.

� Certificazione Energetica e Ambientale

La Certificazione Energetica è un processo che attesta la prestazione energetica di

un edificio, definita dalla Direttiva 2010/31/UE come la quantità di energia necessaria

per soddisfare il fabbisogno legato a un uso normale dell'edificio (riscaldamento,

raffrescamento, ventilazione, acqua calda, illuminazione). L'Attestato di

Prestazione Energetica (APE) è il documento che riporta il valore calcolato di

questa prestazione. La UNI/TS 11300-1 è la metodologia standardizzata per il calcolo

della prestazione energetica, che valuta il consumo annuo di energia primaria per i

vari bisogni dell'edificio e consente di identificare interventi per migliorarne

l'efficienza. In Italia, la classificazione energetica si articola in 10 classi (dalla G alla

A4), dove A4 identifica gli edifici nZEB, basandosi sull'indice di prestazione energetica

globale non rinnovabile (EPH,nren per riscaldamento ed EPC,nren per raffrescamento,