CRITERI DI PROGETTAZIONE

Ristrutturazione di primolivello di un edi cio esistente secondo i requisiti NZEB

In attesa che siano emanati i decreti attuativi della nuova direttiva UE/2018/844 e del D.Lgs. 48/2020 che la recepisce, resta ancora valida la normativa vigente sugli edi ci NZEB. Si presenta una procedura sempli cata di calcolo secondo l’attuale normativa

G. Cammarata*

Gli edi ci NZEB

Il D.M. // [] defi nisce NZEB (Edifi cio a Quasi Zero Energia) tutti gli edifi ci, siano essi di nuova costruzione o esistenti, per cui sono contemporaneamente rispettati: • tutti i requisiti previsti con i valori vigenti dal º gennaio  per gli edifi ci pubblici e dal º gennaio  per tutti gli altri edifi ci; • gli obblighi di integrazione delle fonti rinnovabili nel rispetto dei principi minimi di cui all’Allegato , paragrafo , lettera c), del decreto legislativo  marzo , n. , ovvero QR ≥ % e P ≥ S p / kW.

Molte regioni, soprattutto quelle del Nord Italia, hanno anticipato la data prevista dal D.M. // per l’obbligo NZEB che dal // è valido per gli edifi ci pubblici.

In questa nota si aff ronta il problema di rendere NZEB edifi ci esistenti che presentano diverse diffi - coltà operative rispetto ai nuovi edifi ci. Si ricorda che per la ristrutturazione importante di primo livello occorre che siano rispettate tre verifi che: 1. Verifi ca delle caratteristiche dell’involucro: ⚬ verifica di H’ T per la trasmittanza media dell’involucro; ⚬ verifi ca del rapporto A sol.est /A utile per gli apporti solari estivi attraverso le fi nestre. 2. Verifi ca dell’energia primaria di involucro: ⚬ verifi ca di EP H,nd per il riscaldamento; ⚬ verifica di EP C,nd per il condizionamento; ⚬ verifi ca di EP gl,nd per i fabbisogni globali. 3. Verifica delle efficienze degli impianti: ⚬ verifi ca di h H per l’impianto di riscaldamento; ⚬ verifi ca di h C per l’impianto di condizionamento; ⚬ verifi ca di h W per l’impianto di acqua calda sanitaria (ACS).

Per la ristrutturazione importante di secondo livello occorre che siano

rispettate le sole verifi che di involucro: • verifi ca di H’ T per la trasmittanza media dell’involucro; • verifi ca del rapporto A sol.est /A utile per gli apporti solari estivi attraverso le fi nestre; • trasmittanze dei componenti di involucro inferiori ai limiti fi ssati dal D.M.

Si ricorda che le verifi che di involucro sono di norma le più impegnative da realizzare proprio perché relative alle qualità termotecniche di edifi ci esistenti, spesso costruiti in muratura portante, con fi nestre con vetri singoli e con impianti assenti.

Le problematiche per gli edi ci esistenti

Il progetto NZEB di edifi ci esistenti da ristrutturare presenta, come detto, diffi coltà aggiuntive rispetto al progetto per edifi ci nuovi. Occorre intervenire, infatti, su un involucro

Figura 1 – Una scansione termografi ca indica in rosso le superfi ci più disperdenti che hanno necessità di interventi diretti con inserimento di isolante termico. La termografi a può suggerire anche un intervento a cappotto sull’involucro esterno dell’edifi cio Figura 2 – Quasi tutti i software certifi cati utilizzati per la verifi ca dei requisiti minimi consentono di avere un riepilogo delle percentuali di disperdimento per tipologia di struttura. Nel caso in esame la  è una parete esterna, la  è una fi nestra, la  è una parete interna, le  e  sono ponti termici, la  è un soffi tto e la  un infi sso interno già costruito o parzialmente da ricostruire, sugli impianti (spesso obsoleti o mancanti) avendo rispetto per i vincoli urbanistici, architettonici e ai vincoli delle Sovrintendenze AA.BB.CC. Le verifi che più impegnative sono quasi sempre quelle di involucro: H’ T e A sol /A utile.

L’utilizzazione delle FER può risultare problematica se l’edifi cio non dispone di aree libere e utilizzabili (quindi anche privi di vincoli urbanistici e della sovrintendenza) per l’installazione di pannelli FV o collettori solari termici.

Il vincolo della Quota Rinnovabile, QR, impone quasi sempre l’utilizzo di generatori elettrici (a pompa di calore) che forniscono un’aliquota di energia rinnovabile signifi cativa, assente se si utilizzano generatori a combustibile.

Nel caso di verifi ca per l’illuminazione è necessario cambiare l’impianto esistente con lampade a incandescenza e utilizzare lampade a LED con accensione controllata per ridurre i consumi energetici.

Infi ne, l’inserimento di nuovi impianti o la sostituzione di quelli esistenti risulta diffi coltosa per eff etto di murature spesse e per la mancanza di volumi e spazi da utilizzare per gli impianti stessi.

CASO DI STUDIO Ristrutturazione di primo livello di un albergo

Il caso di studio in oggetto è un albergo costruito negli anni cinquanta localizzato a Catania. Si compone di quattro piani e un piano rialzato. È dotato di servizi mensa e un’ampia terrazza. Si Procedure da seguire

In un edifi cio da ristrutturare le strutture murarie sono già esistenti e gli interventi possibili sono spesso limitati e vincolati.

Se l’edifi cio è storico, o situato in centro storico, raramente è possibile intervenire sulle murature. Peraltro, queste possono essere portanti e di spessore notevole (- cm) con trasmittanza compresa, di norma, fra , – , W/(mK).

Mediante termografi a (Figura ) si possono individuare le zone più disperdenti sulle quali è opportuno agire maggiormente.

Incidenza dei disperdimenti

L’incidenza dei disperdimenti attraverso l’involucro appare subito importante per intraprendere qualunque azione di riqualifi cazione energetica. In Figura  si ha un riepilogo dei disperdimenti per un ristorante in zona B conforme alle attuali norme.

Come si può osservare, il ,% dei disperdimenti, in questo esempio, si ha nelle pareti esterne e il ,% nei serramenti vetrati.

riportano, nelle Figure  e , solo alcune piante e prospetti per economia di spazio. Per i lavori di ristrutturazione importante di primo livello si desideravano ristrutturare gli infi ssi esistenti, modifi care e isolare le pareti esterne e inserire un nuovo impianto di climatizzazione e produ

zione di ACS. Le pareti esterne erano inizialmente Figura 3 – Pianta del piano terra e del piano terzo

in muratura di forati che si è pensato di trasformare in muratura con intercapedine interna e spessore totale di  cm. Gli infi ssi esistenti sono a singola lastra vetrata. Gli interpiani variano da , a  m a seconda dei casi.

Mancavano del tutto gli impianti di climatizzazione e non era presente alcun utilizzo delle FER.

La trasmittanza iniziale delle pareti era , W/(mK). Le fi nestre esistenti a vetro singolo avevano U = , W/(mK), calcolata secondo la UNI -. I nuovi soffi tti isolati hanno U = , W/(mK).

Analisi energetica dell’edi cio esistente

Il riepilogo dell’analisi energetica ai sensi del D.M. // è riepilogata nella Figura .

La verifi ca dei parametri di calcolo, H’ T , A sol /A est. utile , EP H,nd , EP C,nd , EP gl,tot , η H , η C e η W, sono riepilogati in Figura , ove sono riportate le verifi che anche per le singole zone termiche e quelle per l’edifi cio globale. È anche riportato lo schema di impianto secondo quanto richiesta dalla norma UNI TS/.

A seguito di questi primi calcoli possiamo ottenere informazioni preziose sulle percentuali di incidenza dei disperdimenti dei componenti edilizi, come da Figura .

Il % delle perdite si ha nelle pareti esterne non coibentate: occorre, pertanto, inserire coibente all’interno. Il ,% delle perdite si ha negli infi ssi a vetro semplice: occorre sostituire gli infi ssi e usare doppi vetri basso emissivi.

Pavimento e soffi tto possono essere coibentati anche per verifi care H’ T .

Analisi energetica dell’edi cio ristrutturato di primo livello

Le azioni correttive sull’involucro sono brevemente le seguenti: • aggiunta di isolante alle pareti esterne che, per necessità costruttive, viene posto sulla faccia interna (Figura ); • aggiunta di isolante al pavimento e al soffi tto (Figura ); • cambio degli infi ssi con nuovi a taglio termico e con vetrate doppie di tipo basso emissive (ε = ,) e gas pesante interno (Figura ); • data l’ampia disponibilità di superfi cie libera in terrazza si installeranno celle solari FV per la produzione elettrica e collettori solari termici per la produzione di acqua calda sanitaria /D.Lgs. /).

Per la verifi ca sull’utilizzo delle FER si riportano i dati in Figura  che esplicitano la verifi ca del D.Lgs. /. I dettagli di calcolo della verifi ca FER sono riportati in Figura  ove sono indicate le superfi ci utili per la potenza FV,  m. Per i collettori termici, con una superfi cie di  m, si ha la situazione illustrata sempre in Figura .

La nuova tabella delle incidenze delle potenze di trasmissione per tipologia di elemento di involucro è quella illustrata in Figura . Figura 5 – Analisi energetica dell’edifi cio esistente. La classe inziale è A con un fabbisogno energetico pari a  kWh/manno

Figura 6 – Riepilogo della verifi ca degli  parametri richiesti dal D.M. //. In rosso sono evidenziati i parametri non verifi cati: H’ T che riguarda l’involucro e gli altri che riguardano le prestazioni energetiche per riscaldamento e globali

Figura 8 – Nuova stratigrafi a delle pareti esterne

Confrontandola con la precedente si osserva che le singole percentuali sono notevolmente cambiate, anche in relazione ai valori totali delle perdite per trasmissione.

Figura 7 – Riepilogo delle percentuali di perdite di potenza per le varie tipologie di involucro

Figura 9 – Verifi ca delle caratteristiche dei pavimenti

Figura 10 – Verifi ca delle trasmittanze degli infi ssi e delle vetrate

Figura 11 – Verifi ca del D.Lgs. / e dell’impianto a pannelli FV

Figura 12 – Verifi ca della potenza elettrica FER e ACS

Figura 13 – Nuova tabella di incidenza delle potenze per trasmissione per tipologia di elemento di involucro dell’edifi cio

La nuova verifi ca energetica è sintetizzata nella Figura .

La nuova quota rinnovabile, QR, è pari al ,%, maggiore del valore minimo del %.

La nuova classe energetica è la A, cioè la massima ottenibile.

La verifi ca dei parametri di calcolo è positiva per tutti gli otto elementi, come si vede in Figura .

La scala energetica e i risultati della verifi ca del D.Lgs. / (nel riquadro) sono riportate nella Figura , ove si riporta anche la dicitura di Edifi cio a energia quasi zero, come richiesto dal D.M. //.

Considerato che si tratta di un albergo, si richiede anche la verifi ca per l’Illuminazione, riepilogata in Figura . Si osservi la scelta dell’illuminazione a LED e la selezione del sistema di controllo delle presenze.

Confronto energetico prima e dopo l’intervento

Si riporta, in Figura , un quadro comparativo dell’intervento descritto in precedenza per un immediato confronto sulle classi energetiche (in riquadro), prima e dopo l’intervento, e sulle energie primarie.

BIBLIOGRAFIA

[1] DM 26/06/2015 sui Requisiti Minimi degli Edi ci

NORMATIVA DI RIFERIMENTO

∙ Norma UNI TS 11300/1:2014 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 1ª – Determinazione del Fabbisogno di Energia Termica dell’edi cio per la climatizzazione estiva e invernale; ∙ Norma UNI TS 11300/2:2014 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 2ª – Determinazione del Fabbisogno di Energia Primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva e invernale, per la produzione di acqua calda sanitaria, la ventilazione e l’illuminazione; ∙ Norma UNI TS 11300/3:2010 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 3ª – Determinazione del Fabbisogno di Energia Primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva; ∙ Norma UNI TS 11300/4:2016 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 4ª – Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per riscaldamento e preparazione di ACS; ∙ Norma UNI TS 11300/5:2016 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 5ª – Determinazione dell’Energia Primaria e Calcolo della Quota Rinnovabile; ∙ Norma UNI TS 11300/6:2016 – Prestazione Energetiche degli Edi ci Parte 6ª – Determinazione dell’Energia per ascensori, Scale mobili e marciapiedi mobili; ∙ Norma UNI TS 10349:2016 – Parte 1/2/3 – Dati climatici relativi al riscaldamento e ra rescamento degli edi ci; ∙ Raccomandazione CTI 14/2013 – Prestazioni Energetiche degli Edi ci – Determinazione dell’energia primaria e della prestazione energetica, EP, per la classi cazione dell’Edi cio; ∙ Norma UNI EN 15193 – Prestazione Energetica degli edi-  ci – Requisiti energetici per l’Illuminazione; ∙ Direttiva UE/2018/844 sull’e cienza energetica degli edi ci; ∙ D.Lgs 48/2020 di recepimento della direttiva UE/2018/844. Figura 15 – Nuova verifi ca dei parametri di involucro e di impianto

Figura 16 – Verifi ca energetica, classifi cazione

energetica e verifi ca D.Lgs. / (in rosso)

Conclusioni

Le verifi che più impegnative sono state quelle, come prevedibile per un edifi cio già costruito nel , per l’involucro: H’ T e A sol.est /A utile .La possibilità di inserire isolante nell’intercapedine delle pareti ha semplifi cato molto i problemi di verifi ca.

L’utilizzazione delle FER, necessaria per ottenere una QR di almeno il %, è stata facilitata dall’ampia disponibilità di aree utilizzabili per l’installazione di pannelli FV o collettori solari termici.

Si sono utilizzati generatori elettrici (a pompa di calore) anche per potere avere un’aliquota di energia rinnovabile che sarebbe assente con i generatori a combustibile.

La verifi ca per l’illuminazione ha richiesto l’uso di lampade a LED con accensione controllata per ridurre i consumi energetici. Figura 17 – Verifi ca Illuminazione

* Giuliano Cammarata, Università degli Studi di Catania, Socio AiCARR

REFRIGERAZIONE INTELLIGENTE NELLE STRUTTURE OSPEDALIERE

Dal 2017 quattro compressori a vite BITZER CSH9593 in pompe di calore ad alta temperatura assicurano una corretta temperatura ambiente per il Maastricht UNIVERSITY MEDICAL CENTER

Compressori a vite BITZER CSH9593 (Fonte: BITZER)

Presso il Maastricht UMC+ gli esperti di ETP hanno installato complessivamente quattro pompe di calore ad alta temperatura (Fonte: BITZER)

Il Maastricht University Medical Centre+ è il frutto di una partnership tra l’ospedale universitario di Maastricht e la facoltà di salute, medicina e scienze della vita dell’università di Maastricht (Fonte: Maastricht UMC+)

All’estremo sud-est dei Paesi Bassi, Maastricht è una delle più antiche città del paese ed è un’importante sede universitaria. Oltre . abitanti vivono in questa città vicino al confi ne con il Belgio e la Germania, dove nel  fu siglato il “Trattato sull’Unione europea”. Oltre all’ateneo con i suoi . studenti, spicca anche il Maastricht UMC+, l’ospedale universitario. Si tratta dell’unico centro nei Paesi Bassi a svolgere le diagnosi genetiche preimpianto, mirate a individuare in anticipo gravi patologie genetiche negli embrioni, quali per es. la malattia di Huntington o la fi brosi cistica. Questa medicina high-tech richiede tuttavia condizioni ambientali ottimali per poter svolgere le proprie prestazioni, spesso di importanza vitale. Nel  i responsabili dell’ospedale si sono dunque rivolti a Energie Totaal Projecten (ETP), partner BITZER nei Paesi Bassi, per rinnovare l’impianto di riscaldamento e climatizzazione. Marcel Kloowijk, direttore di ETP, dichiara: “Abbiamo proposto ai responsabili dell’ospedale di puntare su pompe di calore ad alta temperatura: una soluzione ad alta effi cienza energetica in grado di assicurare sia il calore di riscaldamento sia la climatizzazione.

Quattro pompe di calore, un COP pari a 3,46

Detto, fatto. ETP punta ormai da anni sulla consolidata qualità BITZER e ha quindi previsto fi n dall’inizio l’installazione nelle pompe di calore di quattro compressori a vite CSH. Kloowijk aff erma: “Abbiamo scelto i grandi compressori a vite BITZER perché le macchine con circuito dell’olio integrato hanno semplifi cato notevolmente il progetto e perché il CSH presenta un’elevatissima effi cienza”. E questo nonostante i compressori a vite debbano funzionare in maniera convincente sia nel range delle basse temperature da  a  °C sia a valori di riscaldamento, tra i  e i  °C. Kloowijk prosegue: “Per ottenere il massimo dai compressori abbiamo impiegato una speciale tecnica a notevole risparmio energetico: l’espansione diretta”. Un ricevitore-surriscaldatore combinato consente allo stesso tempo di aumentare la temperatura d’evaporazione, controllare il surriscaldatore e proteggere il compressore da un colpo di liquido. Il design asimmetrico dell’impianto garantisce a sua volta un’elevata capacità e assicura una ridottissima perdita di pressione del gas di aspirazione.

Lo spazio non abbondava

Lo spazio disponibile per l’installazione delle pompe di calore nella preesistente centrale di cogenerazione era molto ridotto. Kloowijk ricorda: “Abbiamo dovuto costruire le pompe di calore in maniera che si adattassero bene alla piccola centrale di cogenerazione”. Un’ulteriore problematica era costituita dal fatto che a temperature elevate la quota di olio espulso è molto alta. Gli esperti di ETP hanno superato anche questa sfi da. Come refrigerante viene utilizzato l’Ra, ideale sia per le temperature sia per la capacità richiesta e l’effi cienza dell’impianto. In alternativa sarebbe stato tuttavia possibile anche l’impiego del refrigerante HFOyf, per il quale i compressori a vite CSH sono parimenti progettati. Kloowijk ricorda: “Per questo impianto parliamo di una potenza di quasi . kW per la climatizzazione e di oltre . kW per il riscaldamento. Tuttavia, anche grazie agli inverter di frequenza su ogni singolo compressore a vite, il COP è pari a ,”. Negli ultimi due anni l’impianto è già stato completamente ammortizzato. Grazie all’eccezionale effi cienza energetica, l’ospedale ha ridotto le proprie emissioni di CO di circa . tonnellate l’anno. Kloowijk prosegue: “Questo progetto è un ottimo esempio di come una buona collaborazione produca soluzioni effi caci. Anche in futuro continueremo quindi a fare affi damento sugli aff ermati prodotti BITZER e sulla profi cua collaborazione con questa azienda”.