Riassunto esame Gestione Energetica Ambientale, prof. Casini, libro consigliato Costruire l'Ambiente

Costruire l'ambiente

Appunti di Pomella Laura

Il quadro normativo di riferimento

Edilizia sostenibile

Il settore delle costruzioni ha un forte impatto ambientale nell’intera fase del ciclo di produzione (recupero materiali, gestione etc.). L’OMS si è quindi impegnata nel dare importanza alla definizione di casa sana, ossia un’opera realizzata in termini di privacy, sicurezza, presenza di aree verdi etc. La commissione ha così elaborato la comunicazione n.60/2004 e successivamente 718/2005 che riguarda le strategie tematiche sull’ambiente urbano.

In particolare, nel settore delle costruzioni ci si propone di promuovere l’edilizia sostenibile intesa come un processo in cui i soggetti ragionino in termini qualitativi, funzionali, ambientali ed economici con il fine di ottenere ambienti gradevoli, funzionali e rispettosi dell’ambiente. La progettazione è quindi da interpretarsi con un approccio olistico che si basa proprio sul Life Cycle Thinking.

L’obiettivo quindi per la commissione è quello di elaborare delle strategie che portino a creare edifici sostenibili attraverso:

• Inserimento di criteri di edilizia sostenibile nelle norme tecniche, disposizioni nazionali …
• Certificazione ambientale delle imprese e dei materiali
• Favorire e fornire ai professionisti l’approccio alle metodologie e tecniche dell’edilizia sostenibile
• Promuovere e incentivare

Qualità edilizia

Definisco la qualità edilizia l’insieme delle proprietà e caratteristiche di un'opera o di sue parti che vanno a soddisfare attraverso le prestazioni le esigenze richieste. E con esigenze intendiamo i bisogni espressi in termini ambientali, tecnici, culturali ed economici. Per ottenere quindi una buona qualità edilizia considero qualità:

• Funzionale
• Tecnica
• Ambientale
• Tecnologica
• Operativa
• Utile
• Manutentiva

Questione energetica

Il decreto lgs 192/2005 definisce come gli edifici di nuova costruzione o quelli ristrutturati debbano soddisfare i requisiti minimi di rendimento energetico. Un edificio, infatti, su un orizzonte di vita di 50 anni, durante il suo ciclo di vita tra raffreddamento, riscaldamento, illuminazione etc arriva a incidere oltre il 90% sul consumo complessivo di energia.

Il risparmio energetico inizia a livello ambientale attraverso lo studio del clima e alle competenze del progettista, lo scopo è quello di ottenere un edificio in grado di produrre più energia di quanto ne consuma. Anzi, in questo contesto la riduzione energetica si presenta come uno strumento per promuovere lo sviluppo tecnologico.

Il consiglio europeo nel 2007 ha espresso la necessità di aumentare l’efficienza energetica per ridurre il consumo energetico del 20% entro il 2020. Per riuscirci la commissione europea ha presentato la direttiva 2002/91/CE proponendo:

• Ampliamento sul campo di applicazione delle disposizioni che impongono agli stati Membri di fissare requisiti minimi di rendimento energetico per ristrutturazioni
• Rafforzamento di disposizioni in campo di certificazione energetica
• Fornire agli stati membri strumenti di calcolo per trovare la giusta strategia anche in termini di costi
• Incoraggiare e promuovere la partecipazione del settore pubblico

Tra le altre direttive troviamo: direttiva sulla cogenerazione e sulla promozione dell’uso dell’energia da fonti rinnovabili.

I cambiamenti climatici

Tra il 1970 e 2004 vi è stato un aumento del 70% di emissioni di gas che causano l’effetto serra. Con l’adozione nel 1997 del protocollo di Kyoto i paesi si sono impegnati a ridurre le emissioni di gas fissando una riduzione dell'8%, tradotta poi dal consiglio dei ministri dell’ambiente come obiettivo per i singoli stati membri (per l’Italia l’obiettivo è del 6,5% di riduzione). Tale politica punta ad assicurare la sostenibilità e gli approvvigionamenti energetici con il fine di ridurre le emissioni di gas.

La sfida tecnologica

L’innovazione tecnologica in architettura riguarda diverse aree:

• Studio della forma, dell’orientamento, delle aperture e degli spazi interni
• Studio dei materiali e delle integrazioni tra edifici e impianti per l’utilizzo di risorse rinnovabili
• Studio dei prefabbricati
• Ricercare all’interno del processo produttivo persone che puntano all’edilizia sostenibile valorizzando la qualità dell’opera

Il processo edilizio

Il processo edilizio è costituito da diverse fasi che vanno dall’identificazione dell’esigenza al soddisfacimento del bisogno. La qualità finale dell’opera dipende quindi da diversi fattori collocati all’interno delle diverse fasi:

• Processo decisionale
• Fase di programmazione: ha l’obiettivo di definire le scelte dell’intervento in base ai fabbisogni e risorse. La fase di programmazione si sviluppa su diversi livelli di approfondimenti condotti dal RUP:
  • Livello strategico: sdf
  • Livello operativo: documento preliminare con controlli inerenti alla modalità di comunicazione delle scelte, strumenti e metodi progettuali e contenuti progettuali
  • Solo per opere sopra il milione di euro abbiamo il livello descrittivo: vincoli, obiettivi, risorse li definisco in termini di requisiti, prestazioni e caratteristiche fisiche
• Fase di progettazione: ha come obiettivo la realizzazione di un progetto in termini del miglior rapporto tra costi e benefici. Tramite il dlgs 163/2006 si articola:
  • Progetto preliminare: caratteristiche qualitative dei lavori
  • Progetto definitivo: individua compiutamente i lavori da realizzare
  • Progetto esecutivo: ingegnerizzazione di tutti i lavori
• Processo esecutivo: fase di realizzazione. Bisogna tener conto degli aspetti ambientali presi in considerazione: diretti: uso e contaminazione del terreno, trasporti etc. indiretti: scelta dei materiali etc
• Processo gestionale: gestione e dismissione

Sistemi per la valutazione della sostenibilità ambientale

Per supportare la sostenibilità dagli anni '90 si sono diffuse valutazioni e certificazioni delle prestazioni ambientali. In particolare, si definiscono una serie di requisiti prestazionali che poi sommati ottengo la classe prestazionale dell’opera.

Il percorso progettuale

L'approccio globale

Attraverso l’analisi iniziale individuo gli input per garantire la fattibilità tecnica ed economica in termini di soddisfacimento delle esigenze. L’analisi iniziale si articola:

• Delimitazione del quadro di riferimento programmatico (ha l’obiettivo di individuare: strumenti urbanistici, piani di settore vigenti nel comune di insediamento, regole e norme da rispettare (riguarda prevenzione agli incendi, barriere architettoniche, installazione e sicurezza, inquinamento, norme etc), eventuali vincoli di legge (riguarda leggi finanziali, aspetti sociali e ambientali etc))
• Caratterizzazione del quadro di riferimento esigenziale (ha l’obiettivo di definire e approfondire gli interventi inerenti alle esigenze espresse, quest’ultime possono essere dell’utenza, committenza e collettività)
• Definizione del quadro di riferimento prestazionale (ha l’obiettivo di definire i livelli prestazionali che dovrà avere l’opera e comprende l’analisi delle funzioni e requisiti tecnici)
• Individuazione del quadro di riferimento ambientale (devo massimizzare le prestazioni pur rispettando l’ambiente. L’analisi del contesto ambientale si articola nell’analisi del territorio, dei parametri meteoclimatici e della qualità dell’ambiente)

Le scelte progettuali

L’elaborazione del progetto è il risultato di tutte le analisi che ho svolto. E il risultato finale deve essere in comune accordo con il benessere e l’ambiente. La verifica la posso svolgere con elementi di tipo passivo (interessano le variabili architettoniche) o attivo (inerenti al funzionamento di impianti tecnologici).

La progettazione dell'efficienza energetica

La normativa nazionale in materia di rendimento energetico la ritroviamo nel dlgs 192/2005 che stabilisce criteri e modalità per migliorare le prestazioni energetiche con l’ottica di valorizzare l’introduzione di fonti rinnovabili e diminuzione di gas serra. In particolare, i nuovi edifici o quelli soggetti a nuove ristrutturazioni devono:

• Rispettare tra i requisiti minimi: valori di trasmittanza termica U, la massa superficiale Ms, valori di trasmittanza termica periodica Yie, la presenza di sistemi schermati
• Garantire una prestazione energetica in modo da soddisfare i fabbisogni energetici

Le prestazioni raggiunte devono essere documentate mediante l’attestato di qualificazione energetica e successivo attestato di certificazione energetica. Per il calcolo delle prestazioni energetiche considero: gli scambi termici tra interno e esterno, gli apporti termici, controllo dell’umidità etc.

Il territorio

Il territorio

Quando faccio un’analisi del contesto è importante fare uno studio del territorio grazie al quale potrò prendere decisioni più adeguate.

L'uso del suolo

Attraverso l’analisi del suolo individuo la dimensione da indagare interpretando i confini di natura fisica (mare, fiumi), produttiva, urbanistica e storico-paesaggisitca. Analizzo poi l’effettivo uso del suolo in funzione di:

• Caratteri funzionali del tessuto urbano (destinazioni che possono interferire direttamente o indirettamente con l’intervento, pensiamo alle discariche, boschi etc)
• Caratteri tipologici del tessuto edilizio (tipologie edilizie)

L'ambito paesaggistico, storico e culturale

Attraverso quest’analisi ottengo dei risultati ancora più approfonditi inerenti al contesto in modo da poter andare a inserire il progetto in modo armonioso. Devo quindi considerare per l’analisi: configurazioni coerenti con le caratteristiche del luogo, forme di involucro, soluzioni architettoniche compatibili e tutela dei materiali.

Morfologia

L’analisi comprende uno studio orografico e topografico dell’area. In particolare, nello studio orografico vado a verificare l’altitudine del luogo, rilievi e pendii. Questo perché l’orientamento dei pendii condiziona le giuste distanze tra un edificio in termini di ombra e temperatura: a parità di percorso solare la distanza d è:

• Verso Sud: aumento la pendenza d diminuisce
• Verso Nord: contrario

Assetto vegetazionale

È un tema importante per la progettazione sia dal punto di vista microclimatico che della qualità dell’abitare. Per procedere con l’analisi schedo e mappo le essenze vegetali, studio le influenze della vegetazione, individuo le essenze che voglio mantenere e scrivo l’assetto vegetazionale di progetto. Per quanto riguarda l’ombra proiettata essa dipende dalla forma e dalla chioma e può essere favorevole o sfavorevole:

• Forma: h Hfusiforme >8r >9r rovoidale 3-7r 4-8r Hsferoidale 1-2r 2-3r emisferica 1-2r hconica 2-3r

Assetto geologico, idrologico e idrogeologico

Inerente alla scelta delle fondazioni è importante fare uno studio del terreno valutandone la stratigrafia, resistenza, presenza di acque e proprietà. Le fondazioni poi le scelgo in base ai dati ottenuti: diretti, indirette, pali etc.

Inquinamento del suolo e radioattività

Nel caso in cui ho un suolo contaminato devo fare interventi di bonifica per ridurne gli effetti. Bisogna tenere in considerazione anche la presenza di radioattività naturale del gas radon. In Italia la concentrazione media è di 70Bq/m³. Per lo studio della presenza è opportuno: informazioni derivanti dalle mappature regionali, composizione e permeabilità (più è permeabile maggiore è), concentrazione di radon nei pozzi d’acqua e misurazione di radon negli edifici.

Parametri meteoclimatici

Analisi del clima

Clima: insieme delle condizioni meteorologiche medie (temperatura, umidità, precipitazioni, venti e pressione) che caratterizzano una determinata area geografica, riferite ad un periodo di osservazione di 20-30 anni. Tempo meteorologico: stato dell’atmosfera nella stessa area a un dato istante. Gli aspetti climatici influenzano le scelte progettuali; forma e orientamento, materiali, caratteristiche dell’involucro etc.

L’analisi del clima quindi riguarda: raccolta dei dati climatici disponibili, analisi degli elementi ambientali, adattamento dei dati climatici agli elementi ambientali e definizione dei dati climatici inerenti all’intervento. Le fonti informative per i dati sono le stazioni meteorologiche, in particolare in Italia parliamo di: servizio meteorologico dell’aeronautica militare, ufficio centrale di meteorologia del ministero dell’agricoltura, servizi idrografici e mareografici delle regioni. In particolare, l’elaborazione dei dati (che possono essere riferiti a un periodo temporale come un anno tipo definito attraverso medie aritmetiche o un anno tipo probabile) per la progettazione edile sono effettuati da: CNR dati climatici per la progettazione edile e impiantistica, ENEA profilo climatico dell’Italia, norma uni 10349 riscaldamento e raffreddamento degli edifici.

Una volta che attraverso l’analisi ho noti latitudine, longitudine e altezza media sul livello del mare, raccolgo i dati inerenti a: temperatura dell’aria, umidità dell’aria, pressione atmosferica, venti, precipitazioni, stato del cielo e radiazione solare.

Atmosfera terrestre

È l’involucro gassoso che circonda la terra e si estende per un’altezza di 1000 chilometri, è inoltre un sistema dinamico in continua evoluzione. A causa del suo continuo rimescolarsi la massa d’aria può ritenersi costante fino a 100 km di quota per i gas principali (azoto, ossigeno, biossido di carbonio e vapore acqueo, tra altri componenti secondari abbiamo l’argon). L’atmosfera può quindi suddividersi:

• In base alle caratteristiche chimiche:
  • Omosfera: fino a 100km di quota con buon mescolamento di gas
  • Eterosfera: quote superiori e i gas si stratificano in base al loro peso molecolare
• In base al grado di ionizzazione:
  • Ionosfera: da 80 a 500km di quota e si verifica la scomposizione degli atomi
  • Magnetosfera: zona in cui è presente l’influenza del campo magnetico planetario
• In base al punto di vista termico:
  • Troposfera: 12km di altezza (la parte più vicina al suolo è detta strato limite atmosferico e risente dell’attrito dell’aria con il terreno. È qui che si ristagnano i gas inquinanti)
  • Stratosfera: 50km di altezza (la temperatura aumenta con l’aumento della quota)
  • Mesosfera: 90km di altezza (temperatura minima-80° a 80-90 km di altezza)
  • Termosfera: 500km di altezza
  • Esosfera: oltre i 500km di altezza

Le zone climatiche

I dati climatici relativi alla temperatura dell’aria sono i gradi giorno GG. L'art 2 dpr 412/1993 suddivide le zone secondo i GG:

• A gg<600 nessun capoluogo
• B 600<gg<900 Palermo
• C 900<gg<1400 Cagliari, Napoli, Bari, Catanzaro
• D 1400<GG<2100 Roma, Genova, Ancona, Firenze
• E 2100<gg<3000 Trieste, Bologna, Milano, Campobasso, Potenza, Aquila, Aosta, Torino
• F gg>3000 Trento

I venti

Lo studio dei venti è importante per migliorare le condizioni di comfort termoigrometrico e le prestazioni energetiche di un edificio. Il vento lo definisco come un movimento orizzontale dell’aria originato dalle differenze di pressione atmosferica esistente tra due diverse zone della superficie terrestre (temperatura e umidità diverse), esistono quindi:

• Venti geostrofici (oltre 1000 m di altezza e determinati da differenze di pressione)
• Venti di superficie (entro i 100 m dal suolo)

Per definire i venti occorre conoscere la direzione (quella di provenienza espressa attraverso i punti cardinali/ rosa dei venti o mediante l’angolo che si genera in senso antiorario partendo dal nord), l’intensità (misurata in metri al secondo, km all’ora o in nodi, 1 miglio nautico=1852m. Maggiore è la distanza dal suolo maggiore sarà la sua velocità, si fa riferimento alla scala beaufort) e frequenza (definiti in appositi diagrammi e grafici).

I venti li definisco:

• Secondo il luogo:
  • Regnante: maggior frequenza e non necessariamente intensità
  • Dominante: spira con maggiore intensità
• Caratteristici: tipici di una determinata zona
• Costanti: stessa direzione e verso con velocità variabili (i valori medi annuali della velocità li esprime la norma uni 10349)
• Periodici: stessa direttrice, invertendo direzione e velocità differente. Il periodo può inoltre essere stagionale o diurno come nel caso delle brezze (brezze costiere o di lago: di giorno soffia da mare a terra e di notte il contrario, brezze di pendio: di giorno l’aria calda sale lungo i pendii e di notte il contrario)

Microclima

I microclimi sono riferiti al territorio del contesto edilizio di alcune decine di ettari, e sono influenzati dalla topografia dell’aria, presenza di corpi idrici, vegetazione e aspetti urbanistici.

Soleggiamento

È la quota di irraggiamento solare che interessa l’involucro degli edifici. Nella progettazione lo studio del soleggiamento ha come obiettivo quello di determinare il numero di ore di sole disponibili dell’anno per i diversi orientamenti delle facciate e per la copertura.

La durata del giorno

È la somma delle ore intercorrenti tra la levata e il tramonto del sole alla latitudine della stazione di rilevamento su un orizzonte piano e senza ostacoli.

Il percorso solare

L’individuazione del percorso solare è indispensabile per determinare il numero delle ore di sole disponibili in relazione a fenomeni di ombreggiamento. La posizione del sole rispetto al piano dell’orizzonte viene determinata:

• Angolo h dato dalla retta tra la posizione del sole B e l’osservatore O, e retta data dalla proiezione di tale retta sul piano orizzontale OA
• Azimut solare alfa dato dall’angolo formato dalla retta OA e dalla retta c