ABSTRACT TESI ZANFINI
SVILUPPO DI UNA METODOLOGIA PER LA DIAGNOSI ED IL
MIGLIORAMENTO DEI CONSUMI ENERGETICI DEGLI EDIFICI:
VALUTAZIONE DELLE RICADUTE AMBIENTALI NEL CASO DELLA
STRUTTURA EDILIZIA DELLA CAMERA DI COMMERCIO DI FORLÌCESENA.
L’inquinamento atmosferico maggiore è quello che l’uomo produce per soddisfare
le proprie necessità civili ed industriali. Quando si parla di inquinamento urbano la
componente legata al settore civile assume un peso sempre maggiore. Esiste una
relazione diretta tra consumi di energia ed emissioni di inquinanti e/o gas serra. A
pesare in maniera significativa sui consumi finali di energia e quindi sulla
produzione di emissioni è il riscaldamento degli ambienti, che da solo rappresenta
quasi il 70 % dell’energia finale. Questa situazione è dovuta in parte alla scarsa
efficienza di molti impianti per il riscaldamento e la produzione di acqua calda ed in
parte dallo scarso isolamento termico degli edifici. L’obiettivo del risparmio
energetico è innanzi tutto la riduzione dei consumi, che porta di conseguenza ad un
abbattimento dei costi energetici e ad una riduzione delle emissioni inquinanti
prodotte. Lo strumento attualmente presente per rendere operativo il risparmio
energetico è il D.Lgs 192/05, conosciuto anche col nome di Certificazione
Energetica, successivamente modificato dal D.Lgs 311/06, che viene applicato alle
nuove costruzioni e agli edifici che subiscono ristrutturazioni significative, mentre
per quelli esistenti è comunque importante attuare una corretta diagnosi energetica
finalizzata alla programmazione di efficaci soluzioni per il risparmio energetico.
In questo ambito si inserisce il mio studio, nel quale ho sviluppato la diagnosi
energetica dell’edificio che ospita la Camera di Commercio di Forlì-Cesena; questa
diagnosi prevede innanzi tutto la raccolta e l’analisi delle caratteristiche strutturali
ed impiantistiche dell’edificio ed in seguito il calcolo dei fabbisogni di energia per il
riscaldamento degli ambienti, per la produzione di acqua ad usi sanitari ed infine
per le utenze elettriche. Una volta calcolati i risultati sui fabbisogni energetici ho
valutato le emissioni dei principali inquinanti e/o gas serra emessi per soddisfare
tali fabbisogni. Nella seconda parte dello studio ho infine ipotizzato l’applicazione di
due soluzioni finalizzate al risparmio energetico valutandone la riduzione dei
fabbisogni energetici e delle emissioni di inquinanti. Per fare questo studio ho
utilizzato il modello Bestclass 2.1 sviluppato da SACERT, un’associazione no-profit
per la promozione dell’efficienza energetica nel settore edilizio, che ha studiato e
propone una procedura di calcolo per la realizzazione della certificazione
energetica; il risultato conclusivo, finalizzato a rendere operativa la metodologia
SACERT, è stato quello di elaborare un programma di calcolo specifico per
computer, denominato Bestclass. Questo programma è stato aggiornato più volte
nel corso degli anni, fino alla sua più recente versione denominata Bestclass 2.1.
La metodologia BESTCLASS si basa su una procedura in cui sono possibili
distinguere tre fasi principali: l’individuazione delle variabili di input, uno stato
intermedio di calcolo che riguarda i fabbisogni energetici ed infine la fase di calcolo
dei fabbisogni energetici specifici. I dati di input richiesti dal modello sono
classificabili in 5 categorie:
Dati generali;
Involucro;
Impianto di riscaldamento;
Impianto per la produzione di acqua calda ad usi sanitari;
Fonti rinnovabili.
Gli output del modello sono i fabbisogni energetici specifici, calcolati come rapporto
tra il fabbisogno energetico annuo e la superficie utile (superficie calpestabile),
misurati in kWh/ m2*anno. Quelli utilizzati al fine di inserire l’edificio in una classe di
efficienza energetica sono il fabbisogno energetico specifico dell’involucro e quello
totale. Nella seguente figura vengono riportati i risultati relativi all’edificio della
Camera di Commercio di Forlì-Cesena.
Il fabbisogno totale è dovuto quasi interamente al riscaldamento degli ambienti,
mentre il contributo per la produzione di acqua calda per usi sanitari è minimo
poiché l’edificio è destinato ad uffici ed il consumo di acqua risulta limitato
Variando in modo opportuno le caratteristiche delle componenti dell’edificio, il
modello Bestclass 2.1 consente di calcolare i fabbisogni energetici di ipotetici
scenari di risparmio energetico. Per massimizzare il risparmio minimizzando i costi
è importante intervenire sulle componenti che disperdono maggiormente; le due
componenti meno “virtuose” sono i serramenti (quindi infissi e finestre) e le pareti
verticali che compongono la parte nuova della struttura, cioè quelle composte da
pannelli prefabbricati di calcestruzzo. Sulla base di questi dati ho ipotizzato due
soluzioni per ridurre le dispersioni:
1. Sostituzione totale delle attuali finestre a vetro singolo con vetrocamera
basso emissivo con argon e sostituzione totale degli infissi di metallo non a
taglio termico con infissi sempre in metallo, ma a taglio e a tenuta termica;
2. Messa in posa di un cappotto isolante esterno da applicare alla parte nuova
dell’edificio; questo intervento non rappresenta un’alternativa al primo, ma
quanto più un’integrazione ad esso.
Una corretta diagnosi energetica iniziale permette di ipotizzare efficaci soluzioni di
risparmio energetico. La significativa riduzione dei fabbisogni energetici calcolati
dopo l’applicazione degli interventi di risparmio sono la prova dell’efficacia delle
soluzioni ipotizzate. I risultati che vengono riportati nel grafico seguente sono dovuti
sia ad una minore dispersione attraverso le pareti e le finestre sia alla diminuzione
significativa delle perdite per ventilazione (i cosiddetti spifferi).
La riduzione dei fabbisogni energetici si riflette in un miglioramento della classe di
prestazione energetica a cui l’edificio potrebbe appartenere nel caso si realizzino
una od entrambe le soluzioni di risparmio energetico. Con l’applicazione delle due
soluzioni ipotizzate si raggiungerebbe addirittura la classe energetica A, con un
notevole risparmio sia dei consumi che in termini ambientali.
Conoscendo il fabbisogno energetico dell’edificio della Camera di Commercio di
Forlì-Cesena è possibile calcolare le emissioni dei principali inquinanti e/o gas
serra sia per la situazione attuale, che in seguito alle soluzioni di risparmio
energetico, in modo da confrontarle tra loro e valutare i benefici ambientali. Per
calcolare le emissioni prodotte è necessario moltiplicare i fattori di emissione (g o
kg di ciascun inquinante emessi per unità di potenza) per i kWh utilizzati, dati dalla
somma del fabbisogno energetico per il riscaldamento e quello per la produzione di
acqua calda ad uso sanitario. Nella seguente tabella vengono riportate le emissioni
dei principali inquinanti emessi per soddisfare i bisogni energetici della struttura
camerale.
Inquinante
EMISSIONI IMPIANTO DI RISCALDAMENTO C.C.I.A.A FC
Quantità emesse
Unità di misura
Situazione attuale
Soluzione 1
Soluzione 2
CO2
176,7
83,5
37,7
t/anno
NOx
CO
PM10
54,8
79,2
0,4
25,9
37,4
0,15
11,7
16,9
0,07
kg/anno
kg/anno
kg/anno
VOC
15,8
7,5
3,4
kg/anno
Come si può notare le variazione di emissioni prodotte si riducono di circa il 50%
con l’applicazione della soluzione 1 e di quasi l’80% con la soluzione 2. Risultati
quindi importanti sia dal punto di vista economico considerate le riduzioni dei
consumi sia dal punto di vista ambientale.
Quando si parla di risparmio energetico è molto importante analizzare anche i
consumi elettrici, anche se essi non rientrano tra i requisiti della certificazione
energetica e non sono considerati dal modello. Nel grafico seguente viene riportato
il trend dei consumi elettrici della Camera di Commercio di FC per l’anno 2006.
Ap
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e
M
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G
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20
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10
5
0
G
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M
ar
zo
MWh
Consumi elettrici anno 2006
Mese
Consumi
Il consumo totale annuo per soddisfare le utenze elettriche è pari a circa 277 MWh;
inoltre si può notare un picco in corrispondenza del periodo estivo dovuto al
funzionamento dell’impianto di climatizzazione. Per valutare le ricadute ambientali
ho calcolato le emissioni di CO2 prodotte per soddisfare i fabbisogni elettrici della
Camera di Commercio; per questa valutazione non è possibile procedere come è
stato fatto per l’impianto di riscaldamento poiché la fonte da cui viene prodotta
l’energia elettrica è sconosciuta e potrebbe essere una centrale ad olio
combustibile, a gas naturale, oppure da altre fonti rinnovabili. Per questo è
necessario introdurre il concetto di mix energetico: la produzione di anidride
carbonica è data dalla somma della produzione specifica di CO2 di ciascuna fonte
energetica con cui è stata prodotta l’energia elettrica per la frazione della stessa nel
mix energetico. Nel seguente grafico viene indicata la produzione di CO2 per alcuni
paesi europei.
kgCO2/kWh
Produzione di CO2 per kWh
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
ITALIA
CARBONE
AUSTRIA
GERMANIA
SPAGNA
OLIO COMBUSTIBILE
FRANCIA
SVEZIA
GAS NATURALE
Come si può notare l’Italia ha una produzione specifica molto alta perché fa un
grande uso di fonti energetiche non rinnovabili (petrolio, carbone, gas naturale) ed
ancora un uso molto limitati di quelle rinnovabili (eolico, solare, ecc…); questo
risultato si riflette nel fatto che se viene risparmiato un kWh di corrente elettrica in
Italia, oltre che produrre un risparmio economico in bolletta, permette anche di
risparmiare nella produzione di emissioni inquinanti in maniera maggiore rispetto
alla maggior parte degli altri paesi europei.
Per calcolare le emissioni di CO2 per il caso di studio della Camera di Commercio è
quindi sufficiente moltiplicare la produzione specifica di CO2 dell’Italia per i consumi
elettrici. Il risultato è pari a 118 t di CO2 all’anno. Per ridurre gli impatti sull’ambiente
ho ipotizzato l’installazione di un impianto di pannelli fotovoltaici di 30 kW di
potenza, che occupa circa 245 m2, cioè la superficie piana di tetto a disposizione
della Camera di Commercio. L’energia prodotta da un impianto di tale potenza,
considerando la zona climatica di Forlì è pari a circa 37000 kWh/anno, che si riflette
in un risparmio di CO2 pari a 16 t/anno.
In conclusione, quando si parla di proteggere l’ambiente di solito interessi
economici ed interessi ambientali sono in contrasto tra loro e questa situazione
frena a volte gli uni e a volte gli altri. Il risparmio energetico, come dimostrato nel
caso di studio della Camera di Commercio di FC, permette la riduzione dei consumi
di energia sia termica che elettrica e questo porta ad una diminuzione dei costi da
sostenere nelle bollette ed allo stesso tempo ad un abbattimento significativo delle
emissioni di inquinanti e/o gas serra. Una tale convergenza d’interessi, unita alle
prospettive di diminuzione delle disponibilità di combustibili fossili, crescita dei
prezzi del petrolio e del gas naturale ed una sempre maggiore concorrenzialità
nello sfruttamento delle risorse rinnovabili, rappresenta un’opportunità importante e
da sfruttare attraverso la sensibilizzazione dei cittadini, primo motore del risparmio
energetico, da parte di enti come la Camera di Commercio di FC che possono
fungere come esempio da seguire, la valorizzazione degli strumenti finalizzati al
risparmio energetico attraverso la ricerca di nuove tecnologie e l’incentivazione da
parte dello Stato all’utilizzo di questi strumenti.
