Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna
Tesi di Laurea in Ingegneria Meccanica (V.O.)
Efficienza energetica e valutazione ambientale
nel settore residenziale.
Analisi del ciclo di vita di un edificio passivo
Relatore: Prof. Zecchin Roberto
Correlatore: Ing. Neri Paolo
Laureando: Pavanello Romeo
Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna
Obiettivi della ricerca
• Valutare l’efficienza energetica di un edificio
passivo
• Valutare l’impatto ambientale di un edificio
passivo
• Metodo: LCA (Analisi del Ciclo di Vita)
Definizione di Casa Passiva
Fabbisogno invernale (casa passiva): 14 kWh/m2anno
Fabbisogno invernale (legge 10/91): 70-150 kWh/m2anno
Definizione di LCA (Life Cycle Assessment)
• SETAC (Society of Enviromental Toxicology and Chemistry):
“E’ un procedimento che permette di valutare gli impatti
ambientali associati ad un prodotto, processo o attività,
attraverso l’identificazione e la quantificazione dei consumi di
materia, energia ed emissioni nell’ambiente e l’identificazione
e la valutazione delle opportunità per diminuire questi impatti.
• Norme ISO 14040:2006 e 14044:2006
• Confini del sistema: estrazione delle risorse, produzione dei
materiali, cantiere edile, costruzione, uso (manutenzione e
consumi energetici) e dismissione di edificio e impianti.
• Unità Funzionale: edificio durante una vita utile assunta di
100 anni.
Schema logico dell’ LCA
Obiettivi dello studio
Unità Funzionale
Confini del Sistema
Materiali
Processi
INVENTARIO
Banca Dati
Energie
Emissioni
Normalizzazione
Valutazione
ambientale
Caratterizzazione
Classificazione per
categorie di impatto
e per categorie di
danno
Metodi di valutazione
EcoIndicator 99
OLANDA
EPS 2000
SVEZIA
EDIP
DANIMARCA
Impact 2002+
SVIZZERA
L’edificio passivo Semilcos di Vicenza
Prospetto Nord
L’edificio passivo Semilcos di Vicenza
Prospetto Sud
Appartamento B2: scelta dei moduli
Appartamento B2 (100 mq)
Muratura esterna sp. 57,5 cm
Trasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,37 W/m2K)
Serramenti: triplo strato sp. 12 mm
Trasmittanza: 0,6 W/m2K (<2,4 W/m2K)
Muratura su vano scale sp. 48 cm
Trasmittanza: 0,209 W/m2K (<0,37 W/m2K)
MURATURA ESTERNA
spessore 57,5 cm - trasmittanza 0,109 W/m2K
Temp. esterna
invernale:
- 5°C
Temp. interna
invernale:
+ 20°C
MURATURA su VANO SCALE
spessore 48 cm - trasmittanza 0,209 W/m2K
Temp. interna
invernale:
+ 20°C
Temp. interna
invernale:
+ 13°C
Appartamento B2 (100 mq)
Solaio di copertura sp. 65 cm
Trasmittanza: 0,103 W/m2K (<0,32 W/m2K)
Solaio sopra i garage sp. 75 cm
Trasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,38 W/m2K)
SOLAIO sopra i GARAGE
spessore 75 cm - trasmittanza 0,109 W/m2K
Temp. interna
invernale:
+ 20°C
Temp. esterna invernale: + 13°C
Fabbisogno energetico invernale
Appartamento B2
(dati da Termotecnica):
• Energia primaria = 1383 kWh/a
(con ventilazione forzata)
• Efficienza energetica = 13,83 kWh/m2a
(superficie calpestabile 100 mq)
• 497900 MJ (100 anni) = 134567,6 kWh
(COP=3,7)
LCA dell’appartamento B2
Raffrescamento
Solaio
sopra
garage
Riscaldamento
Solaio
interpiano
Muratura
esterna
Land Use
Garage
Muratura
interna
Respiratory
inorganics
Fossil Fuels
Acqua
calda
sanitaria
LCA dell’edificio
Solaio
Interpiano
(4)
Muratura
esterna
Muratura
su vano
scala
Fossil Fuels
Copertura
Muratura
interna
Land Use
Raffrescamento
Riscaldamento
Solaio
sopra
garage
Garage
Fondazioni
Respiratory
inorganics
Acqua
calda
sanitaria
Edificio Passivo–Metodo EcoIndicator99*
In Human Health:
•
•
In
•
•
In
•
•
categoria di impatto maggiore è Respiratory inorganics
dovuto a Particulate;
danno maggiore è in Garage e Raffrescamento estivo
dovuto a CO2;
Ecosystem Quality:
categoria di impatto maggiore è Land use dovuto a
Occupation, construction site;
danno maggiore è in Edificio;
Resources:
categoria di impatto maggiore è Fossil Fuels dovuto a Oil
crude e Gas natural;
danno maggiore è in Raffrescamento estivo;
* banca dati modificata
Edificio: confronto tra le fasi del ciclo di vita
Fase d’uso
(100 anni)
Costruzione e Dismissione
Energia:
12,06 E6 MJ
59,61%
del totale
Danno:
10,1 E4 Pt
69,28%
del totale
Energia:
8,04 E6 MJ
40,39%
del totale
Danno:
4,46 E4 Pt
30,72%
del totale
Riscald: 10%
Raffrescam: 17%
ACS : 4%
Rapporto di proporzionalità = 9
Fase del ciclo di vita: costruzione e dismissione
Rapporto tra i punteggi di danno pari a 9,87
Appartamento B2
Edificio
Rapporto di proporzionalità = 9
Fase del ciclo di vita: fase d’uso
(riscaldam., raffrescam.,acqua calda sanitaria)
Rapporto tra i punteggi di danno pari a 6,84
Edificio
Appartamento B2
Rapporto di proporzionalità = 9
Il ciclo di vita intero
Rapporto tra i punteggi di danno pari a 8,56
Edificio
Appartamento B2
Edificio a norma d.lgs.311 dal 01/01/08
Trasmittanza da d.lgs.311 dal 01/01/08:
• strutture opache verticali: 0,37 W/m2K
• strutture opache di copertura: 0,32 W/m2K
• pavimenti verso locali non riscaldati o verso l’esterno: 0,38 W/m2K
Edificio modificato a norma di legge (uguale S/V e serramenti):
• muratura esterna: spessore da 20 a 1 cm (da 0,11 a 0,35 W/m2K)
• copertura: spessore da 30 a 9 cm (da 0,11 a 0,31 W/m2K)
• solaio sopra i garage: spessore da 25 a 9 cm (da 0,11 a 0,347 W/m2K)
Dati da Termotecnica:
• energia primaria invernale (ventilaz. forzata): da 30379 MJ a 73083 MJ
• energia primaria invernale (ventilaz. naturale): da 30379 MJ a 173623 MJ
• aumento trasmittanza di 3 volte aumento energia primaria di 5,7 volte di
cui:
– aumento perdite per trasmissione di 2,4 volte
– aumento perdite di ventilazione di 3,3 volte
Confronto tra l’edifico passivo e l’edificio modificato
Costruzione e Dismissione
Edificio a norma 2008
riduzione di
energia:
6,3 %
riduzione del
danno:
3,33 %
Edificio passivo
Confronto tra l’edifico passivo e l’edificio modificato
Fase d’uso: riscaldamento e raffrescamento
Edificio a norma 2008
aumento di
energia
158 %
aumento del
danno:
153 %
Edificio passivo
Fine vita - Processo di Incenerimento
• Processo di riciclo: raccolta, trasporto, separazione e
incenerimento
• Coprodotto processo di riciclo: produzione di energia
termica&elettrica
• Allocazione energetica: energia consumata dal processo di riciclo
rispetto all’energia totale (MJ/kg)
con prodotto evitato
con coprodotto
allocazione: 59,25% del
processo
(senza prodotto evitato)
senza prodotto evitato
Fine vita – Processo di riciclo: acciaio
• Processo di riciclo: raccolta, pressatura e trasporto materiale
• Coprodotto processo di riciclo: produzione di acciaio secondario
• Allocazione energetica: energia consumata dal processo di riciclo
rispetto all’energia totale (MJ/kg)
con prodotto evitato
con coprodotto
allocazione: 4,53% del
processo
(senza prodotto evitato)
senza prodotto evitato
Impatto ambientale da illuminazione
Ipotesi: 50% di energia per illuminazione
dipende dalle caratteristiche architettoniche dell’edificio
Edificio passivo:
energia non rinnovabile è 35% del totale
1,5 volte superiore al riscald.+raffrescam.
Impatto ambientale da illuminazione
Ipotesi: 50% di energia per illuminazione
dipende dalle caratteristiche architettoniche
dell’edificio
Edificio a norma 2008:
energia non rinnovabile è 26% del totale
0,5 volte superiore al riscald.+raffrescam.
Analisi dei costi interni ed esterni
COSTI INTERNI
• COSTRUZIONE
• USO
528000 €
6722 €/anno
(riscald+raffrescam)(0,19 €/kWh)
RISPARMIO
10870 €/anno
(risp. Edificio a norma 311 dal 2008)
RECUPERO investimento avviene in 42 anni
(aumento medio annuo costo en.elettr. 10%)
• DISMISSIONE
(5% energia totale C&D)
25691 €
Analisi dei costi interni ed esterni
COSTI ESTERNI
Metodo EPS
Disponibiltà a pagare per evitare peggioramenti
all’ambiente e alla salute umana, su base mondiale
•
•
•
•
SALUTE UMANA
RISORSE
BIODIVERSITA’
CAPACITA’ PRODUZIONE
ECOSISTEMA
Totale
443441 €
811998 €
6678 €
107415 €
1,37 milioni €
Conclusioni
• Gli edifici passivi garantiscono un consumo di energia e un
impatto ambientale inferiore nell’intero ciclo di vita, rispetto alle
costruzioni tradizionali.
• Le fasi di costruzione e dismissione risultano più energivore ed
impattanti di quella d’uso, contrariamente a quanto accade
negli edifici tradizionali.
• Le trasmittanze (d.lgs.311) al 2010 restano superiori: 3 volte.
• Le catogorie d’impatto maggiori sono Fossil Fuels (lavorazioni)
e Respiratory Inorganics (emissioni).
• Da un punto di vista di costi-benefici, la casa passiva consente
un risparmio di lungo periodo.
• Energia elettrica per illuminazione rappresenta un consumo
notevole al pari dei consumi di riscaldamento/raffrescamento:
nelle case passive c’è la ricerca della massimizzazione degli
apporti solari (luce).
