7-11-2007 13:13 PROGETTARE E N E R G I A spagnolo Edilizia sostenibile Certificazione Risparmio energetico Pagina 4 Efficienza energetica e sostenibilità come nuove sfide per il mercato delle costruzioni Progettare l’edificio come sistema energia Mauro Spagnolo* Le grandi emergenze climatiche sono ormai davanti agli occhi di tutti. Finalmente gli Enti e gli Istituti di ricerca internazionale, dopo un lungo periodo di contraddittorie analisi e proiezioni, sono in accordo nel definire la salute del pianeta grave e di difficile recupero. Il surriscaldamento dell’atmosfera terreste è un fenomeno di difficile correzione in tempi brevi, specialmente per la sua notevole inerzia termica. Occorre intervenire presto e con azioni incisive, ma bisogna avere la consapevolezza che i risultati di questa inversione di marcia potranno portare a traguardi apprezzabili tra molto tempo e varie generazioni. E questa è una delle principali difficoltà “di ordine politico” che emergono dall’esigenza di prendere decisioni coraggiose e radicali: le leggi fisiche che regolano il nostro Pianeta non consentiranno a nessun politico di “capitalizzare”, in tempi brevi, i benefici di una politica ambientale di rigore. —————— * Architetto, si occupa di progettazioni legate al risparmio energetico e all’utilizzo di energia delle fonti rinnovabili. 4 È indispensabile fare molto e subito, ma i risultati saranno percepibili solo tra anni. Quindi bisogna “imporre” degli standard di vita sostenibile a tutte le comunità sociali che vivono sul nostro Pianeta, creando degli ammortizzatori economici che giustifichino queste modalità virtuose anche alle società economicamente più giovani ed emergenti, notoriamente meno motivate sul fronte della lotta ai cambiamenti climatici, prime tra tutte la Cina, l’India ed il Brasile. Tra le principali cause del trend negativo del nostro clima è proprio il settore edilizio che genera più del 40% delle emissioni totali sul nostro Pianeta nell’ambito di tutte le sue fasi di vita: dall’estrazione del materiale, ai trasporti, alla costruzione, alla gestione e manutenzione fino al suo smaltimento. L’efficienza energetica e la sostenibilità rappresentano quindi le nuove sfide per il mercato delle costruzioni. LA PROGETTAZIONE ENERGICAMENTE EFFICIENTE Il contenimento energetico sta vivendo un periodo di straordinaria importanza, passando da una fase sperimentale ad una fase di attuazione concreta. n. 11-2007 spagnolo 7-11-2007 13:13 Pagina 5 Progettare Energia Stiamo infatti assistendo ad un capovolgimento di molti fattori che non tengono più conto solamente della produttività e dell’economia, ma vanno nella direzione della sostenibilità e del rispetto dell’ambiente. Un’epoca in cui si stanno delineando le condizioni per operare una sintesi dei tre grandi ambiti del pensiero e del comportamento umano: coscienza ecologica, sviluppo tecnologico e ricerca scientifica. Il tutto alla luce del concetto di “sviluppo sostenibile”, che sta diventando il baricentro di qualsiasi operazione di crescita sociale. Nel settore delle costruzioni rendere un edificio energeticamente efficiente significa minimizzare il suo fabbisogno energetico contenendo nel contempo le perdite, ottimizzando gli apporti energetici da fonte naturale, ovvero luce e calore solare. Per raggiungere questo obiettivo è necessario che la concezione dell’edificio sia già adeguatamente impostata in partenza. La tematica di un approccio più naturale e integrato tra natura e costruzione è ormai centrale nella progettazione contemporanea, incentivato e regolato dalle recenti direttive europee e leggi nazionali in materia: l’obiettivo principale e comunemente dichiarato è fare in modo che il comfort ambientale dei nostri luoghi di vita, lavoro e svago venga tradotto in soluzioni costruttive: • praticabili • diffuse • facili da applicare Per questo sia i costruttori sia gli imprenditori devono tenere in considerazione che il valore del bene costruito e immesso nel mercato deve rispondere a requisiti di qualità che non possono essere scissi dal mero valore commerciale dell’immobile. Si potrebbe parlare dell’inserimento di un nuovo valore, quello del benessere dell’uomo e della salute del Pia- n. 11-2007 neta, tra quelli comunemente associati al mercato dell’edilizia, per il raggiungimento di una ritrovata qualità dell’abitare. Le discipline che intervengono nel progetto energicamente efficiente spaziano dai criteri base della fisica dell’edificio, alle principali metodiche della disciplina bioclimatica, come: • l’influenza della forma • lo sfruttamento dei sistemi passivi – di protezione, captazione e conservazione termica – • l’uso • i fini energetici • l’illuminazione naturale. Ma la parte più innovativa del “nuovo” approccio progettuale è costituita La sfida è requisiti di qualità per gli edifici “energeticamente corretti” e costi che consentano questa qualità dalla conoscenza delle tecnologie legate allo sfruttamento delle energie da fonte rinnovabile. Questo patrimonio di conoscenze spazia dal solare attivo, fotovoltaico e termico, agli impianti a biomassa, dai sistemi geotermici, con gli annessi sistemi a compressione e condensazione, alla tecnologia di cogenerazione fino ai più futuribili sistemi che utilizzano l’idrogeno in ambito edilizio. IL LINGUAGGIO DELL’ARCHITETTURA SOLARE L’avvento di nuove identità energetiche dell’“involucro edificio” stanno rapidamente generando l’esigenza di individuare, in modo parallelo a quelle tecnologiche, le conseguenti potenzialità formali, ponendo addirittura la componente energetica alla base di un nuovo linguaggio progettuale. Da qui l’esigenza di uno strettissimo connubio tra “sistema energetico” – inteso come insieme di impiantistica e dispositivi dedicati alla generazione ed al contenimento energetico - e l’edificio. Siamo convinti che tale componente possa apportare interessanti valenze architettoniche da aggiungere a quelle energetiche. Il problema consiste proprio nell’ inventare un nuovo linguaggio architettonico di riferimento per l’integrazione delle tecnologie a contenimento energetico con gli elementi che appartengono alle nostre città, come: • gli edifici • le infrastrutture • l’arredo urbano. Crediamo addirittura possibile, in un futuro relativamente prossimo, che la stessa tecnologia energetica possa divenire, opportunamente integrata, un elemento espressivo e caratterizzante per l’architettura come, in periodi diversi, lo sono stati l’acciaio, il cemento, il vetro e l’alluminio. Pensiamo, in modo particolare, ai sistemi solari attivi. Esempio tipico è l’integrazione del fotovoltaico nell’involucro edilizio. Infatti, essa presuppone, rispetto alla semplice sovrapposizione dei moduli sugli edifici, uno studio piú approfondito dei dettagli costruttivi ed una maggiore attenzione esecutiva e di montaggio dei singoli componenti. In questi ultimi, infatti, coesistono requisiti strutturali ed elettrici che non devono reciprocamente ostacolarsi. Una volta garantiti i requisiti tecnici, l’integrazione del solare attivo consente all’architetto la massima libertà di espressione progettuale: essa potrà PROGETTARE ENERGIA 5 spagnolo 7-11-2007 13:13 Pagina 6 Progettare Energia Generazione distriuita essere esaltata o nascosta aprendo, come abbiamo già accennato, nuove opportunità di linguaggio architettonico e tecnologico. L’EDIFICIO DEL FUTURO Lo sviluppo tecnologico nel settore edile ha generato una idea di architettura concepita come entità completamente autonoma, molto sensibile a ciò che accade al suo interno e molto poco alle sue influenze sull’esterno, dove l’obiettivo di raggiungere elevati standard di benessere giustifica sistemi di condizionamento e riscaldamento altamente energivori ed inquinanti. Da queste considerazioni è nata la necessità di un ripensamento radicale della logica costruttiva, una trasformazione che evidenzi come sia indispensabile porre alla base del processo progettuale un’elevata sensibilità energetica. Gli edifici che sono stati maggior6 mente oggetto di questa ricerca sono quelli legati: • al terziario • ai sistemi di trasporto • alle nuove funzioni urbane. Si pensi agli edifici multipiano, alle stazioni ferroviarie e agli aeroporti, alle ampie strutture destinate alle esposizioni o a quelle per la grande distribuzione commerciale. Ne è scaturita la necessità di un edificio tecnologico presuppone, da un punto di vista progettuale, due elementi basilari: • la costruzione edile si trasforma in un’operazione di industrializzazione. Dalle prime esperienze della seconda metà dell’Ottocento, in cui la standardizzazione presupponeva la semplice ripetizione dei singoli componenti edili, si è passati alla realizzazione di sistemi più complessi di veri e propri componenti prefabbricati, fino ad arrivare a sistemi di componenti industriali PROGETTARE ENERGIA sempre più complessi che presuppongono un alto contenuto tecnologico • il progetto si basa su una metodologia sistematica che sintetizza tutte le componenti tecnologiche dell’intervento. In tal modo tutti i problemi legati all’organizzazione dello spazio, le prestazioni strutturali e le esigenze impiantistiche debbono essere affrontati in modo simultaneo e nell’ambito di ogni fase progettuale. Ciò sta rivoluzionando radicalmente la logica della progettazione convenzionale attraverso la ricerca di un nuovo metodo globale di progettazione che, basandosi sulla conoscenza delle singole discipline settoriali, consenta di affrontare, in modo interattivo ed approfondito, l’intero iter progettuale. Tutto ciò attualmente ha portato, almeno nei casi di edifici con importanti valenze architettoniche, ad un lavoro talmente specialistico dei n. 11-2007 spagnolo 7-11-2007 13:13 Pagina 7 Progettare Energia gruppi interdisciplinari che realizzano le varie fasi progettuali da raggiungere livelli di complessità organizzativa e di efficienza tali da consentire il confronto tra l’edificio ed i prodotti di pura tecnologia avanzata. E ciò, tanto per citare un elemento significativo per la comprensione della nuova filosofia progettuale, è confermato dalla pianificazione della sua vita “economica” e quindi anche dalla previsione delle caratteristiche economiche e tecniche della sua demolizione. Essendo divenuto un prodotto industriale, paragonabile ad un’automobile, anche per l’edificio sarà pianificata la sua demolizione ed il riciclo, laddove possibile, dei suoi materiali. Tali istanze costituiscono già la realtà; non è quindi difficile immaginare, in un futuro molto vicino, un ulteriore aumento della complessità del processo progettuale, con un allargamento esponenziale delle competenze interdisciplinari. Ciò porta alla inevitabile necessità di rivedere radicalmente la formazione dei progettisti, predisponendo in loro la capacità di lavorare in ambito multidisciplinare. Anche il ruolo del progettista cambierà identità: non esisterà più “il progettista” nella sua accezione generica, ma nasceranno nuove figure professionali specializzate nell’affrontare tematiche sempre più specifiche all’interno del processo progettuale. Tra le numerose componenti che intervengono nel nuovo iter progettuale, appare il sistema di cogenerazione, una tra le tecnologie più affascinanti e promettenti sul fronte del risparmio energetico. COGENERAZIONE E TRIGENERAZIONE Generalmente consumiamo combustibile separatamente per produrre energia elettrica ed energia termica. La cogenerazione produce invece n. 11-2007 elettricità e calore contemporaneamente, consumando combustibile una sola volta, realizzando in questo modo un rilevante risparmio, a parità di prestazioni finali, e riducendo le relative emissioni di gas climalteranti. Le tecnologie dei motori termici utilizzati nella cogenerazione sono in molti casi le stesse già usate per la sola produzione elettrica, alle quali vengono accoppiati dei sistemi per captare il calore altrimenti disperso nell’ambiente. Si utilizzano quindi: • turbine a gas • turbine a vapore • motori alternativi a combustione interna • celle a combustibile Pertanto la cogenerazione costituisce Adeguare il Paese a standard europei di risparmio energetico e riduzione di emissioni climalteranti: la mission del settore edile senz’altro l’uso di un combustibile (sia fossile che rinnovabile) più efficiente ad oggi esistente. Il calore generato da un sistema di cogenerazione può essere destinato ad: • usi industriali (di processo) • usi civili di riscaldamento, raffrescamento o produzione di acqua calda sanitaria. Negli ultimi 10 anni, grazie alla diffusione della cogenerazione, lo sviluppo tecnologico sta superando l’approccio “centralizzato” della produzione energetica, orientandosi invece verso unità produttive sempre più piccole. Gli scenari futuri prevedono un ridimensionamento della generazione centralizzata a favore della cosiddetta generazione distribuita, realizzata per mezzo di piccole e piccolissime centrali di micro-generazione, particolarmente adatte a soddisfare i bisogni energetici di strutture civili come condomini residenziali, ospedali, alberghi, supermercati, centri commerciali, ecc. La cogenerazione permette inoltre di poter implementare sistemi di teleriscaldamento, ovvero il trasporto e la distribuzione di calore per riscaldamento domestico ed acqua calda sanitaria. Esso ha in Italia una diffusione limitata ancora a poche città, mentre è una tecnologia diffusa e sperimentata da tempo in diversi Paesi Europei. Il servizio di teleriscaldamento da centrali di cogenerazione si prefigge tre obiettivi: • un consistente risparmio di fonte primaria attraverso l’incremento di efficienza • un miglior servizio per gli utenti serviti • un contributo concreto nella lotta all’inquinamento atmosferico ed al cambiamento climatico; infatti un impianto di cogenerazione alimentato a metano permette di raggiungere risparmi di CO2 fino a 450 g per ogni kWhe prodotto, se confrontato con la produzione separata di energia elettrica (centrale termoelettrica) ed energia termica (caldaia convenzionale). Inoltre un impianto cogenerativo di teleriscaldamento consente di sostituire migliaia di piccole caldaie domestiche e le relative emissioni. Infine non bisogna dimenticare il fattore di sicurezza, che migliora grazie all’esclusione dei pericoli connessi alla manutenzione delle caldaie autonome. I vantaggi della cogenerazione: • possibilità di sfruttare risorse energetiche locali • applicazione delle fonti rinnovabili • ridotte necessità di trasporto dovu- PROGETTARE ENERGIA 7 spagnolo 7-11-2007 13:13 Pagina 8 Progettare Energia te alla vicinanza fra produzione e consumo • maggiore diversificazione del mix energetico • minore dipendenza dalle importazioni • maggiore sicurezza nell’approvvigionamento energetico ed elettrico del Paese. Inoltre, aspetto da non trascurare, la generazione distribuita e la cogenerazione creano nuova occupazione qualificata e diffusa sul territorio, che trova impiego nella progettazione, realizzazione, gestione e manutenzione degli impianti. Infine, dal punto di vista economico, gli impianti cogenerativi possono beneficiare del meccanismo di incentivazione dei cosiddetti certificati bianchi ovvero dei Titoli di Efficienza Energetica emessi dal GME (Gestore del Mercato Elettrico), in proporzio- ne al risparmio energetico ottenuto, e vendibili sul mercato specializzato (validi per 5 anni), oltre che della defiscalizzazione del gas metano (rif DLgs 504/1995). Gli ultimi sviluppi in ambito di generazione combinata di energia riguardano la cosiddetta trigenerazione. La trigenerazione associa alla produzione di energia elettrica, quella di calore e di freddo. Rispetto alla cogenerazione, la trigenerazione permette quindi anche la produzione di frigorie, grazie alla combinazione del sistema cogenerativo con un gruppo frigo. Il sistema della trigenerazione trova interessanti applicazioni in quelle utenze che oltre al fabbisogno di energia elettrica presentano un notevole fabbisogno di energia termica e di refrigerazione, come ad esempio gli ospedali o le centrali di telefonia mobile. Le tecnologie utilizzate per poter ottenere il raffrescamento riguardano prevalentemente i cicli frigoriferi ad assorbimento. Nei comuni cicli frigoriferi è necessaria una elevata potenza meccanica per la compressione dei fluidi; il ciclo ad assorbimento presenta invece un consumo di energia meccanica molto limitato, in quanto la macchina viene fatta funzionare con energia termica prelevata necessariamente a temperatura superiore a quella ambiente. I cicli frigoriferi ad assorbimento non consentono di raggiungere temperature molto basse (si arriva a pochi gradi sotto lo zero); essi sono pertanto adatti soprattutto per il condizionamento dell’aria. È da notare che questo impianto può utilizzare il calore refluo di un impianto cogenerativo realizzando così sia il riscaldamento nei mesi invernali che il condizionamento in quelli estivi. Per informazioni: tel. 064416371 www.build.it [email protected] Guida alla riqualificazione energetica Efficienza energetica nella progettazione K. Fabbri ✔ ✔ ✔ ✔ Detrazioni e contributi Esempi di calcolo Relazione asseverata Compilazione delle richieste M. Spagnolo con CD ROM € 25,00 8 con CD ROM € 49,00 PROGETTARE ENERGIA n. 11-2007