un approccio sostenibile al progetto dell'involucro edilizio ad elevate prestazioni - elisa...

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE

PRESTAZIONI

Elisa SiromboArchitetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C Politecnico di Torino, Dipartimento di [email protected]

Bari, 30 settembre 2014

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20142

COME SI CARATTERIZZA L’INVOLUCRO EDILIZIO NELLA COSTRUZIONE SOSTENIBILE? QUALI I CARATTERI?

QUALE APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE??? SOMMARIO


La progettazione e costruzione di un edificio sostenibile è un processo che Rende minimo il consumo di risorse naturali lungo l’intero ciclo di vita Rende minime le emissioni che impattano negativamente sugli ambienti confinati in cui viviamo e sull’atmosfera del pianeta Rende minimo lo scarico di rifiuti solidi e effluenti liquidi Rende minimo l’impatto negativo sugli ecosistemi locali Rende massima la qualità degli ambienti confinati

LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

ASHRAE Green Guide (2006)


LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

Berardi, Clarifyng the new interpretation of the concept of sustainable building, Sustainable Cities and society 8 (2013)

La costruzione sostenibile implica: •un aumento della domanda di edifici sicuri, flessibili e dall’elevato valore economico e di mercato;•la riduzione degli impatti ambientali attraverso l’inclusione del contesto sociale, ambientale ed economico nel progetto;•il rispetto del benessere per l’uomo, la soddisfazione degli occupanti; •la promozione dei valori di equità sociale, di incremento della qualità estetica e della conservazione dei valori culturali.


LA SOSTENBILITA’ E UN APPROCCIO LIFE CYCLE THINKING

La definizione delle strategie di sostenibilità energetico-ambientale per il progetto di nuovi edifici e per il recupero degli esistenti richiede l'allargamento del confine di analisi a tutte le fasi del ciclo vita di un edificio.

Approccio “from cradle to grave”, dalla culla alla tomba.


I protocolli di certificazione della sostenibilità ambientale offrono strumenti per la misura oggettiva del livello di sostenibilità degli edifici attraverso un approccio olistico

STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE


I CONTENUTI DELLA SOSTENIBILITA’

SITO ACQUA ENERGIA

MATERIALI IEQ PROCESSO / LIFE CYCLE ANALISY

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20148In pratica strumenti di certificazione della sostenibilità per misurare

CATEGORIEA. Qualità del sitoB. Consumo di risorseC. Carichi AmbientaliD. Qualità ambientale indoorE. Qualità del servizio



AREE TEMATICHE•Sostenibilità del sito•Gestione dell’acqua•Energia ed atmosfera•Materiali e risorse•Qualità ambientale interna•Innovazione nella progettazione •Priorità regionali



L’INVOLUCRO EDILIZIO

L’involucro edilizio è quella superficie che separa lo spazio interno condizionato dall’ambiente esterno non controllato. Rappresenta dunque la superficie di contorno e separazione attraverso cui l’edifico può scambiare massa ed energia.

(ref. Building Energy Codes Resource Center)

Evoluzione del concetto di involucro edilizioDa barriera/scudo protettivo………………...................……a involucro adattativo (Responsive Facade)


UNA MAPPA DEI REQUISITI DELL’ INVOLUCRO EDILIZIO

SICUREZZAresistenza ai carichi statici (peso proprio)resistenza meccanica ai carichi verticali resistenza meccanica a carichi orizzontaliresistenza meccanica ai carichi sospesiresistenza meccanica ai sovraccarichi permanenti direttamente applicati resistenza meccanica ai sovraccarichi accidentali (urti)resistenza al fuocoreazione al fuocoresistenza alle deformazioniresistenza alle intrusionisicurezza alle esplosionisicurezza al contatto

BENESSEREasetticitàpermeabilità all'ariatenuta all'acqua / tenuta all'ariaassenza dell’emissione di odori sgradevoliassenza di emissione di sostanze nociveisolamento termico controllo della temperatura superficialecontrollo delle condensazioni superficialicontrollo dell'inerzia termicacontrollo delle condensazioni interstizialicontrollo della radiazione luminosa / ultravioletta / infrarossacontrollo della radiazione solareisolamento acustico / assorbimento acusticoassorbimento / riflessione luminosa

ASPETTOassenza di difetti superficialiplanaritàomogeneità di colore e brillantezza

FRUIBILITA'attrezzabilitàattitudine all’integrazione impiantistica

GESTIONEmantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di agenti chimicimantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di attacchi biologicimantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di gelo/disgelo, irraggiamento, calore, acqua piovanamantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di nebbia, atmosfera industriale, venti di sabbia e polverimanutenibilitàaffidabilitàpulibilitàcontenimento dei consumi energeticiresistenza alle intrusioni

SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTEcostruibilitàriparabilitàsostituibilità recuperabilitàriciclabilitàcontrollo del contenuto energetico intrinsecosostenibilità dei materiali da costruzione


IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO

ENERGIA INGLOBATASOSTENIBILITA’ MATERIALIB.4.1 Riutilizzo delle strutture esistentiB.4.6 Materiali riciclati/recuperatiB.4.7 Materiali da fonti rinnovabiliB.4.8 Materiali localiB.4.9 Materiali locali per finitureB.4.10 Materiali riciclabili e smontabiliB.4.11 Materiali biosostenibili

ENERGIA OPERATIVA

B.1.2 Energia primaria per il riscaldamentoB.6.1 Energia netta per il riscaldamentoB.6.2 Energia netta per il raffrescamentoB.6.3 Trasmittanza termica dell’involucro edilizioB.6.4 Controllo della radiazione solareB.6.5 Inerzia termica dell’edificio

D.4.1 Illuminazione naturaleD.5.6. Qualità acustica dell’edificio

LIFE CYCLE COST, MANUTENZIONE, ETCE.6.1 Mantenimento delle prestazioni dell’involucro edilizio

QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA


Blengini, Di Carlo, Fiorenza, Zavaglia, Valutazione della sostenibilità ambientale di una casa a basso consumo energetico con metodologia LCA, 2007

L’OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA, FRA «OPERATIVE ENERGY» E «EMBODIED ENERGY»

IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO


L’ottimizzazione del progetto di architettura per la riduzione del consumo di energia

operativa o «operative energy»


Se l’obiettivo di oggi è lo Zero Energy Building si pongono dunque diverse problematiche di tipo progettuale circa la

valutazione integrata delle prestazioni di involucro secondo un approccio “total energy”, che affronti l’ottimizzazione

delle soluzioni tecnologiche rispetto sia al contenimento della domanda energetica totale dell’edificio sia agli

aspetti legati al comfort ambientale interno.

RIDURRE IL CONSUMO DI «OPERATIVE ENERGY»


Il rapporto WINDOW TO WALL RATIO secondo un approccio «Total Energy»

UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE



Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatichehttp://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5

FRANCOFORTE

Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico




FRANCOFORTE





ATENE



Sistema di rating LEED® - Evoluzioni, metodologie e strumenti per il progetto

| 21

Interior Designer

Lighting Designer

Ingegnere Meccanico

Materiali e colori di finitura interni (pareti, controsoffitto, pavimento)

Indice di riflessione luminosa

Da cui dipende il coefficiente di utilizzazione

Numero di lampade installate

Minori costi di installazione e manutenzione lampade

Minor consumo energia elettrica nella vita utile dell’edificio

Potenziale riduzione potenza sistema HVAC minori costi energetici

Dimensionamento del sistema HVAC

Densità di potenza luminosa installata (W/m2)

“..Over the past twelve years, we have asked somewhere on the order of 3,000 electrical and lighting engineers this question: “When was the last time you had a conversation with your architect to find out, before designing the lighting system, the actual light reflectance values of the surfaces in the space?” We usually are met with shrugging shoulders, or the response is “never.”

Then we ask: “Okay, then, since you are not using actual reflectance values when you enter the coefficient of utilization table, what reflectance values do you typically use for ceilings, walls, and floors?”

In all but a few cases we hear—almost like a mantra—the same response: “80, 50, 20.”

7group (Author), Bill Reed (Author), S. Rick Fedrizzi (Foreword)The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability,

Processo non integrato

Processo integrato


Progettazione dell’involucro per l’ottimizzazione del sistema edificio-impianto


L’ottimizzazione del progetto per la riduzione del consumo di energia inglobata nella

costruzione o «embodied energy»


RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»

LCA (Life Cycle Assessment)

Metodo che quantifica tutte le sostanze in ingresso (materie prime, risorse materiali ed energetiche) e in uscita (rifiuti solidi, emissioni in aria, acqua e suolo) e tutti gli impatti ambientali generati (conosciuti) lungo tutte le fasi del ciclo vita di un prodotto



Embodied Energy

– Initial Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante le fasi di estrazione delle materie prime, produzione dei materiali/component, trasporto in cantiere e costruzione

– Recurring Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante la fase operativa per la manutenzione, sostituzione, restauro di materiali/componenti


Analisi LCA from cradle to gate.

Queste analisi costituiscono la base per le certificazioni ambientali di prodotto di tipo III secondo lo standard ISO 14020 (Environmental Product Declaration o EPD) che forniscono informazioni credibili, rilevanti e comparabili.


Database: www.environdec.com


Materiali isolanti e prestazioni ambientali



L’ottimizzazione del progetto per la riduzione del consumo di risorse naturali non

rinnovabili e risorse energetiche (riduzione dell’embodied energy)


Selezionare i materiali da costruzione attraverso il tradizionale approccio qualitativo promosso finora dai principali strumenti di valutazione della sostenibilità ambientale.Per approccio qualitativo si intende un metodo di valutazione dell’ecocompatibilità rispetto a categorie qualitative quali la riciclabilità, il contenuto di riciclato, la provenienza locale, la provenienza da fonte rinnovabile, la provenienza «naturale».

RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE


CONTENUTO DI RICICLATO

FinalitàAumentare l’uso di prodotti da costruzione che contengono materiali a contenuto di riciclato. I prodotti con contenuto di riciclato riducono l’uso di materiale vergine, riducendo pertanto gli impatti derivanti dall’estrazione e dalla lavorazione, e i volumi di rifiuti solidi.

RequisitoSelezionare prodotti da costruzione con contenuto di riciclato. Si distingue tra riciclato post-consumo, costituito da materiali che non possono essere più utilizzati per il loro scopo originale, e riciclato pre-consumo, costituito da scarti del processo di fabbricazione (ISO 14020).(% totale calcolata su base volume, massa, costo)



MATERIALI RIUTILIZZATI O DI RECUPERO

FinalitàRiutilizzare materiali e prodotti da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuti, diminuendo in questo modo gli impatti ambientali associati all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.

RequisitoUtilizzare materiali riutilizzati preesistenti sul sito, materiali che non sono in grado di espletare la loro funzione originaria e devono essere installati per usi diversi o in diversa posizione (es. una porta riadattata e riutilizzata come bancone) oppure materiali che continuano a svolgere loro funzione originale (es. telai di porte), materiali di recupero provenienti da un altro sito (mattoni di recupero, legname strutturale, pietra, ecc.)



MATERIALI RICICLABILI

FinalitàRiutilizzare materiali e prodotti da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuti, diminuendo in questo modo gli impatti ambientali associati all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.

RequisitoGarantire la smontabilità delle strutture edilizie per un recupero/riciclo selettivo dei materiali costituenti a fine vita



MATERIALI LOCALI

FinalitàIncrementare l’utilizzo di prodotti e materiali che siano estratti e lavorati a distanza limitata, sostenendo in tal modo l’uso di risorse locali e riducendo gli impatti sull’ambiente derivanti dal trasporto.

RequisitoSelezionare prodotti estratti, lavorati e prodotti ad una distanza limitata rispetto al sito di costruzione (150, 250, 300, 1050 km, ..)



MATERIALI DA FONTI RINNOVABILI

FinalitàRidurre l’uso e lo sfruttamento delle materie prime e dei materiali a lungo ciclo di rinnovamento, sostituendoli con materiali rapidamente rinnovabili

RequisitoSelezionare materiali con ridotti cicli di crescita e raccolta



L’ottimizzazione del progetto per il controllo delle condizioni di comfort ambientale

interno


MATERIALI BASSOEMISSIVI PER LE FINITURE INTERNE

FinalitàRidurre all’interno dell’edificio i contaminanti che risultano odorosi, irritanti e/o nocivi per il comfort ed il benessere dell’utenza.Minimizzare l’esposizione a sostanze nocive sulla salute degli occupanti incentivando l’utilizzo di materiali da costruzione a basse emissioni di Composti Organici Volatili.

RequisitoSelezionare prodotti bassoemissivi.Riferirsi ai limiti di legge in materia (Direttiva 2004/42/CE recepita dal Dlgs 161/2006) o linee guida più restrittive. Installare prodotti certificati per pavimentazioni, primers, adesivi, etc

MIGLIORARE LA QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA


Data la complessità delle sfide ambientali future, diventa importante:

•Adottare un approccio esigenziale-prestazionale nella progettazione del sistema edificio-impianto, involucro edilizio compreso

•Adottare un approccio comparativo nella progettazione prestazionale dell’involucro edilizio, nella selezione della migliore tecnologie edilizie, nella scelta dei materiali, etc.

•Valutare le prestazioni dei componenti di involucro edilizio correlandole alla progettazione ambientale, funzionale, architettonica ed economica alla scala dell’edificio, promuovendo così il concetto di costruzione sostenibile

•Adottare un approccio integrato, ricordando che l’ottimizzazione prestazionale del componente in sé non garantisce l’ottimizzazione del sistema edificio-impianto nel suo complesso.

CONCLUSIONI


keywords: integrazione

Verso l’integrative design, un processo olistico che promuove l’analisi delle correlazioni esistenti fra tutti i sistemi dell’edificio per un’effettiva riduzione dell’impatto ambientale del costruito, dei costi di costruzione e costi di gestione.

7group, Bill Reed, S. Rick Fedrizzi (Foreword by), The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability, 2009

CONCLUSIONI

UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI

Elisa SiromboArchitetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C

Politecnico di Torino, Dipartimento di [email protected]

Grazie per l’attenzione