Termografia edifici comunali

LA RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI La spesa economica per il riscaldamento dell’abitazione incide notevolmente sul bilancio familiare. A seconda dell’epoca di costruzione dell’edificio, le strutture che lo compongono (murature, solette, serramenti) hanno caratteristiche di contenimento energetico differenti. La classe energetica prevalente, per costruzioni realizzate sino alla fine degli anni ‘80, è la Classe G, vale a dire la meno performante. Il calore prodotto dall’impianto termico e diffuso attraverso i terminali (radiatori, fan coil, pannelli, ecc) è molto maggiore rispetto a quello effettivamente necessario al riscaldamento. Questo a causa delle numerose dispersioni che avvengono attraverso pareti, solette, finestre. Ciascuno di noi dovrebbe osservare comportamenti virtuosi volti all’ottimizzazione dei consumi energetici domestici connessi al riscaldamento, come la manutenzione regolare dell’impianto termico (controllo dei fumi e pulizia), la regolazione corretta della temperatura secondo le effettive esigenze, l’installazione di sistemi di contabilizzazione del calore. Oltre alle comuni buone pratiche, è possibile eseguire una valutazione dello stato di fatto della propria abitazione, da un punto di vista delle dispersioni di calore (diagnosi energetica). A partire da questa valutazione si possono definire gli interventi di riqualificazione attuabili per ottenere un risparmio sui consumi. Gli interventi di riqualificazione debbono consentire il raggiungimento di obiettivi di performance elevati che portino a: ‐
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Impianti efficienti Involucro ben coibentato Sfruttamento di energia rinnovabile Caratteristiche tipiche di un edificio in classe G
Caldaia standard a metano o gasolio Emissione tramite radiatori Regolazione unica a zona (un termostato per un intero appartamento / stabile) Soletta di copertura / tetto Non isolato
Serramenti Finestre con telaio in legno o metallo Vetri singoli o doppi di bassa efficienza No taglio termico No basso emissivo Pareti esterne Muratura in mattone pieno o pietra Muratura con intercapedine priva di isolamento al suo interno Pareti interne verso locali non riscaldati (es vani scala)
Muratura in cemento non isolata Pavimento Soletta non isolata controterra o su vespaio o su cantina (aree non riscaldate) Impianto Gli interventi di riqualificazione più comuni applicabili alle abitazioni (indipendenti e in condominio) sono: per l’involucro edilizio: ‐
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Cappotto termico (isolamento delle pareti esterne) Coibentazione delle solette (es: copertura, soletta sottotetto, pavimento) Sostituzione dei serramenti e dei cassonetti Per l’impianto termico: ‐
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Sostituzione del generatore di calore (ad esempio scegliendo un impianto a condensazione) Installazione di sistemi di contabilizzazione del calore (per condomini con impianti centralizzati) Installazione di sistemi di termoregolazione della temperatura differenziata per ambienti/locali Per le energie rinnovabili: ‐
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Impianto solare termico, per la produzione di acqua calda Impianti fotovoltaici LA DIAGNOSI ENERGETICA La diagnosi energetica è uno studio approfondito che mira a evidenziare: 1. lo stato di fatto del sistema edificio‐impianto, sulla base delle caratteristiche costruttive (materiali, orientamento, ecc) e impiantistiche (tipologia, età della caldaia, grado di isolamento delle tubazioni, ecc). 2. lo stato di progetto, vale a dire l’identificazione dei possibili interventi di riqualificazione eseguibili sull’involucro e sull’impianto, al fine di ridurre i consumi, le emissioni inquinanti in atmosfera e, ovviamente, la spesa in bolletta. Le fasi sintetiche per l’esecuzione di una diagnosi energetica di un edificio sono le seguenti: a. Acquisizione di documentazione relativa all’edificio (es: tavole di progetto, materiali di costruzione, documenti della caldaia, ecc). b. Sopralluogo sul campo (ispezione dell’edificio in esame, al fine di verificarne la consistenza strutturale e la tipologia dei tamponamenti, degli infissi e delle coperture, nonché del loro stato di conservazione. Ispezione delle centrali termiche per acquisizione diretta dei dati di targa di tutti i componenti impiantistici degli impianti idrotermosanitari con i relativi sottosistemi). c. Ispezione termografica (attraverso una termocamera si effettua il rilievo delle temperature superficiali delle facciate, al fine di verificare i ponti termici e tutte quelle anomalie strutturali ed impiantistiche che comportano dispersioni di calore). d. Prova termoflussimetrica (attraverso un termoflussimetro si esegue la misura della trasmittanza delle pareti atta a quantificare esattamente la capacità di isolamento attuale dell’involucro edilizio). e. Calcolo delle componenti disperdenti e modellizzazione dell’edificio (a partire dai dati in possesso si calcolano le superfici disperdenti dell’involucro opaco e trasparente, nonché tutti i rendimenti degli impianti, al fine di quantificare il fabbisogno energetico complessivo dell’involucro. Utilizzando un apposito software si provvede a quantificare gli indicatori energetici che fotografano lo stato di fatto). f. Identificazione degli interventi e simulazione (si identificano gli interventi di riqualificazione energetica sulla base delle osservazioni fatte durante le fasi precedenti e sulle specifiche richieste del committente. Tali interventi vengono simulati tramite il software, al fine di quantificare gli indicatori energetici riferiti allo stato di progetto). LA TERMOGRAFIA La termografia è una tecnica diagnostica non distruttiva che, misurando la radiazione infrarossa emessa da un corpo, è in grado di determinarne la temperatura superficiale. Scopo dell'indagine termografica è quello di misurare e valutare la distribuzione delle temperature superficiali dell’involucro edilizio e, sulla base di queste informazioni (rese in formato digitale con immagini bidimensionali), comprendere se in determinati punti si verifichino delle situazioni particolari, rilevanti ai fini dell’identificazione delle inefficienze energetiche. La termografia riveste un ruolo essenziale nel settore del risparmio energetico e trova una sempre più larga diffusione anche nella diagnostica degli edifici. In particolare, i possibili risultati conseguibili con un’indagine termografica sono: -
analisi delle facciate nel periodo invernale per individuare le zone di massima dispersione di calore; analisi e verifica ponti termici e variazioni murarie; analisi e verifica superfici trasparenti (serramenti); rilevamento dell'umidità nelle murature; analisi delle tubazioni (dispersione dalla linea di distribuzione); rilevamento di infiltrazioni di acqua. Per la rilevazione si utilizza una termocamera (o telecamera termografica). È una telecamera a infrarossi, in grado di rilevare la temperatura superficiale, ed evidenziare quindi le zone dell’edificio maggiormente responsabili della dispersione del calore. Esempi di termografie eseguite su edifici del Comune di Verdellino: Scuola Primaria di Zingonia e Municipio LA TERMOFLUSSIMETRIA Lo strumento termoflussimetro consente l’effettuazione della misura della trasmittanza delle pareti (W/m2K) atta a quantificare esattamente la capacità di isolamento (cioè di trattenuta delle dispersioni) dell’involucro edilizio. Il termoflussimetro è composto da piastre di rilevazione che vengono montate all’interno e all’esterno delle pareti, e da un ricevitore wireless che registra per un periodo di 72 ore i dati rilevati dalle piastre. INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE SULL’INVOLUCRO È possibile intervenire sulle strutture murarie (pareti, solette, tetto) attraverso l’impiego di materiali isolanti che, applicati come aggiunta alla struttura esistente, consentano di renderla più performante, cioè di aumentarne la capacità coibentante. Per quanto riguarda invece le chiusure trasparenti (serramenti) è possibile intervenire sostituendole, scegliendo vetri e telai realizzati secondo elevati standard di efficienza energetica. Vediamo i 3 casi più comuni di interventi: 1. Isolamento delle pareti (cappotto) 2. Isolamento delle solette (es: copertura) 3. Sostituzione dei serramenti IL CAPPOTTO Cappotto esterno Consiste nell’applicazione dall’esterno di pannelli di materiale isolante, sulle pareti. La soluzione non è applicabile qualora l’edificio sia, per epoca costruttiva e valenza storico‐culturale, sottoposto a vincolo da parte della Soprintendenza. In tutti gli altri casi, il cappotto costituisce un valido intervento per il miglioramento delle prestazioni energetiche dell’involucro. I pannelli che vengono posti all’esterno debbono essere protetti, ad esempio realizzando una parete ventilata, che consente un buon controllo dell’umidità e riduce il surriscaldamento solare (grazie all’effetto della ventilazione). In alternativa ai pannelli, laddove non applicabili, esistono specifici intonaci con capacità isolante. I materiali utilizzabili sono di diversa tipologia: -
Sughero Lana di roccia Silicato di calcio Fibra di legno Polistirene espanso (EPS) I più utilizzati sono il polistirene espanso sinterizzato (EPS) e la lana di roccia minerale. Il polistirene espanso sinterizzato è un materiale polimerico con elevate prestazioni di isolamento termico, buone prestazioni meccaniche ed elastiche, e un buon rapporto qualità prezzo. Di contro è caratterizzato da bassa traspirabilità. Per ovviare a questo limite è stato sviluppato l’EPS microforato, per migliorare la circolazione dell’aria. Il polistirene espanso può essere impiegato per l’isolamento di pareti, solette di copertura, solette di basamento, tetti piani e a falda. A seconda dell’impiego le lastre hanno caratteristiche specifiche. La lana di roccia è un materiale ricavato, appunto, dalla roccia, della famiglia dei silicati amorfi. Ha funzione di isolante sia termico sia acustico ed è caratterizzato da una buona traspirabilità. A differenza di alcune tipologie di lana di vetro, oggi bandite come materiali isolanti per l’edilizia a causa delle loro proprietà cancerogene, la lana di roccia minerale è classificata come sicura dal IARC (International Agency for Research on Cancer). Isolamento nell’intercapedine Nel caso in cui le pareti esistenti siano realizzate con un’intercapedine a camera d’aria (ma prive di isolamento al suo interno), esistono soluzioni che sfruttano apposite schiume isolanti, che vengono iniettati nell’intercapedine attraverso alcuni fori realizzati nella parete. Cappotto interno Nel caso di edifici ove non sia possibile applicare il cappotto esterno (per esigenze tecniche o per vincoli), è possibile ricorrere al cappotto interno, che consiste nell’applicazione di pannelli isolanti (sughero, fibra di legno, silicato di calcio) sulle pareti dall’interno. Si tratta di una soluzione meno efficiente rispetto alla corrispettiva esterna, e che comporta una riduzione dello spazio disponibile interno ai locali. La muffa La formazione di muffa è sintomo di insalubrità dell’ambiente interno a un’abitazione. Quando la muffa è visibile significa che ha già colonizzato l’ambiente. Le spore della muffa inglobano sostanze chimiche che possono essere dannose per la salute (allergie, irritazioni, tossicità, micosi). Le muffe sono favorite dalla bassa traspirabilità. Una muratura poco traspirante è quindi più soggetta al fenomeno della muffa. Questo va tenuto in considerazione quando si progettano interventi di riqualificazione energetica, onde evitare di peggiorare la qualità indoor (cioè la salubrità della casa) per migliorarne l’efficienza termica. La bassa traspirabilità di una parete può essere dovuta a: - pitture lavabili - intonaci in gesso - isolamento non permeabile (EPS standard) - serramenti a tenuta totale - mancanza di ventilazione meccanica Per diffondersi la muffa sfrutta l’umidità. L’isolamento della parete aiuta a risolvere il problema dell’umidità esterna MA, se si utilizzano materiali non sufficientemente igroscopici, può contribuire a generare umidità all’interno. Per questo è necessario scegliere accuratamente il materiale con cui eseguire la coibentazione, assicurandosi che abbia una traspirabilità sufficiente. È inoltre consigliabile, in generale, provvedere sempre ad un’adeguata ventilazione della casa, attraverso regolari ricambi d’aria. L’ISOLAMENTO DELLA COPERTURA Nel caso di coibentazione della copertura si può intervenire: -
isolando la soletta che separa l’ultimo piano dal sottotetto (laddove il sottotetto non sia abitabile) isolando direttamente la copertura (piana o a falda) all’intradosso o all’estradosso Per quanto riguarda i sottotetti abitabili lo strato isolante può essere inserito al di sotto della struttura portante, soluzione ideale per l’isolamento di tetti preesistenti, oppure sopra di essa, di più facile esecuzione e ideale per gli edifici nuovi. Se si interviene dall'interno della copertura è probabile che si abbia condensazione. Per ovviare a questa eventualità vengono utilizzate membrane/guaine traspiranti o freni al vapore o barriere al vapore. Il freno vapore viene generalmente posto nella parte interna della struttura e rallenta il passaggio di vapore che nel periodo invernale viene trasportato dall’aria calda verso l’esterno e che potrebbe provocare il deterioramento dei materiali qualora essi restassero troppo a lungo intrisi. La guaina traspirante invece, viene posta nella parte esterna della struttura in quanto, oltre a resistere all’acqua piovana, facilita l’evaporazione dell’umidità che riesce ad oltrepassare il freno vapore e raggiungere la struttura. La barriera al vapore, diversamente dalle guaine precedenti, ostacola del tutto il passaggio del vapore. Nel caso dell’isolamento termico di sottotetti non abitabili, con copertura isolata e ventilata, lo strato di isolamento può essere applicato sull’estradosso del solaio di copertura dell’ultimo piano dell’edificio, gettando un massetto sopra l’isolamento per rendere agevole l’utilizzo del piano sottotetto. NB ‐ Ovviamente è possibile applicare l’isolamento anche sulle solette dei pavimenti. LA SOSTITUZIONE DEI SERRAMENTI La sostituzione dei vecchi infissi, tipicamente in legno a vetro singolo o doppio semplice, consente una notevole riduzione della trasmittanza termica. I nuovi infissi sono solitamente caratterizzati da: -
vetri doppi o tripli contenenti gas (kripton o argon), meglio ancora se con pellicola basso emissiva; telaio in PVC o alluminio‐legno con taglio termico; valori di trasmittanza inferiori a 1,6 W/m2K (contro trasmittanze superiori a 3 W/m2K degli infissi pre esistenti). Sono molto efficaci anche da un punto di vista dell’isolamento acustico, migliorando quindi il comfort domestico, oltre che per quanto riguarda la dispersione del calore, anche da un punto di vista della riduzione del rumore esterno. Nel caso di sostituzione dei serramenti può essere utile provvedere anche alla sostituzione o alla coibentazione dei vecchi cassonetti non isolati. Per la coibentazione degli esistenti è necessario verificare che vi sia spazio sufficiente all’inserimento del pannello isolante all’interno del rullo avvolgibile. INTERVENTI DI RIQUALIFICAZIONE SULL’IMPIANTO Il generatore di calore di un edificio esistente non isolato è solitamente vetusto e caratterizzato, anche se correttamente manutenuto, da un rendimento di combustione non più ottimale. Il peggioramento del rendimento inizia a essere particolarmente evidente quando l’impianto supera i 12‐15 anni di età. La caldaia risulta inoltre più inquinante se, a parità di modello ed età, è alimentata a gasolio o gpl, anziché a gas naturale (metano). Un primo passo è quindi quello, laddove l’estensione della rete del metano lo consenta, di convertire l’impianto dal precedente combustibile al metano. SOSTITUZIONE DELLA CALDAIA La sostituzione del generatore deve tenere conto della temperatura di alimentazione dei corpi scaldanti e della differenza di temperatura di progetto. La soluzione migliore è quella di scegliere un generatore a condensazione. La caldaia a condensazione è caratterizzata da rendimenti superiori a 1, poiché è in grado di sfruttare il calore latente contenuto nel gas di scarico che, nelle caldaie standard (anche quelle ad alta efficienza) vengono semplicemente espulsi con temperature elevate. Nel generatore a condensazione, invece, il fumo di scarico viene fatto passare attraverso uno scambiatore‐condensatore di calore, che consente di far raffreddare e condensare il vapore contenuto nel fumo di scarto, recuperando calore che viene ceduto all’impianto. Esempio di caldaia standard in cui il calore dei fumi di scarico viene completamente perso (sinistra) e di caldaia a condensazione, in cui il calore viene recuperato (destra): Un’altra soluzione è quella di scegliere di installare una pompa di calore. Le pompe di calore sono macchine efficienti in grado di integrare o sostituire efficacemente i tradizionali impianti sia di riscaldamento che di raffrescamento. Il principio sul quale si basano fa sì che nella maggior parte dei casi la stessa macchina possa essere utilizzata sia per riscaldare che per raffrescare gli ambienti interni. Questa opzione però prevede che l’alimentazione avvenga a una temperatura di 40‐45 °C, inferiore generalmente a quella originale. LA CONTABILIZZAZIONE E LA TERMOREGOLAZIONE DEL CALORE Se si esegue un confronto tra un impianto di riscaldamento autonomo e uno centralizzato è possibile osservare vantaggi e svantaggi della scelta del primo sul secondo. Tra i VANTAGGI figurano sicuramente: •
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la possibilità di una regolazione autonoma della temperatura domestica nelle fasce orarie di effettivo utilizzo dell’abitazione; il pagamento della bolletta in base ai consumi effettivi e non in base ai millesimi termici. Tra gli SVANTAGGI invece si annoverano soprattutto: •
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la necessità di provvedere interamente alle spese di manutenzione dell’impianto; un rendimento minore di quello che si può in generale ottenere con una caldaia centralizzata correttamente manutenuta; possibili problemi di sicurezza legati al senso di responsabilità individuale dei diversi condòmini che debbono provvedere individualmente a far effettuare i dovuti controlli da parte dei manutentori autorizzati. Esiste la possibilità di mantenere i vantaggi di un impianto autonomo sfruttando però una tecnologia centralizzata, grazie all’inserimento di meccanismi di contabilizzazione e regolazione individuale. La contabilizzazione consente infatti di regolare temperatura e tempi di funzionamento del riscaldamento della propria abitazione, pur non avendo un impianto autonomo. La contabilizzazione autonoma del calore, oltre che un obbligo di legge, è una soluzione impiantistica che consente di ottenere significativi risparmi in bolletta, poiché permette agli inquilini di condomini con caldaia centralizzata di regolare l’impianto come se fosse autonomo, impostando la temperatura e le ore di accensione e spegnimento dei propri radiatori, sulla base delle effettive esigenze di utilizzo della casa. Un SISTEMA DI TERMOREGOLAZIONE E CONTABILIZZAZIONE si compone di: -
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Valvole termostatiche. La valvola termostatica è un dispositivo che regola l’afflusso di acqua calda nel calorifero. Fissando una temperatura di comfort, che può quindi variare tra i diversi locali della casa, la valvola ferma il calorifero al raggiungimento di tale valore. Ripartitori elettronici di calore. Il ripartitore fornisce i dati relativi alla quantità di calore erogato dal calorifero, e li comunica alla unità di registrazione posizionata sul pianerottolo. -
Unità di registrazione dati di piano (o pianerottolo) e Unità Centrale. L’ unità di registrazione posizionata sul pianerottolo memorizza i dati ricevuti dai sistemi installati nei singoli appartamenti, e li comunica alla unità centrale. In questo modo viene eseguito per ogni appartamento il conteggio dei consumi EFFETTIVI, e su di essi viene calcolato l’importo della bolletta. LE FONTI RINNOVABILI Le tipologie di impianti per la produzione di energia rinnovabile che più si addicono a una riqualificazione di un edificio esistente sono il solare termico e il fotovoltaico, che sfruttano entrambi l’energia proveniente dal sole, e la trasformano in energia termica per l’acqua calda e il riscaldamento e in energia elettrica. Entrambe le tipologie di impianto richiedono la disponibilità di una superficie (sul tetto) per l’installazione dei pannelli, con una corretta esposizione che garantisca un buon soleggiamento (sud, ovest, est) e assenza di ostacoli significativi che possano provocare ombreggiamento eccessivo. Il Solare termico trasforma l'energia solare in energia termica, utilizzando l'energia del Sole per produrre acqua calda. È costituito da 2 elementi essenziali: Il pannello solare per la captazione dei raggi Il serbatoio di accumulo per l’acqua riscaldata Un pannello solare termico è costituito da: A. una lastra di vetro trasparente che lascia passare i raggi solari; B. una lastra nera di metallo che assorbe l'energia del sole; C. tubi dove circola il liquido che viene riscaldato dal sole e che poi va a riscaldare l'acqua del serbatoio. Il Fotovoltaico trasforma l'energia solare in energia elettrica. Utilizza l'energia del Sole per produrre corrente elettrica attraverso i pannelli. È costituito da 2 elementi essenziali: Il pannello fotovoltaico per la captazione dei raggi, costituito da celle in silicio L’ inverter che converte la corrente prodotta dall'impianto in corrente elettrica utilizzabile in casa NB. I pannelli classici non possono solitamente essere installati laddove sussistano vincoli imposti dalle Soprintendenze, ad esempio in edifici di pregio situati nei centri storici. Per questo sono stati sviluppati pannelli integrabili come: - le tegole fotovoltaiche (ogni tegola costituisce un mini pannello) - i serbatoi di accumulo a scomparsa per il solare termico (il serbatoio è solitamente installato nel sottotetto)