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Efficienza energetica e valutazione ambientale nel settore residenziale.
Analisi del ciclo di vita di un edificio passivo
Relatore: Prof. Zecchin RobertoCorrelatore: Ing. Neri Paolo Laureando: Pavanello Romeo
Tesi di Laurea in Ingegneria Meccanica (V.O.)
Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna
Università degli Studi di Padova - Centro Ricerche ENEA di Bologna
• Valutare l’efficienza energetica di un edificio passivo
• Valutare l’impatto ambientale di un edificio passivo
• Metodo: LCA (Analisi del Ciclo di Vita)
Obiettivi della ricerca
Definizione di Casa Passiva
Fabbisogno invernale (casa passiva): 14 kWh/m2annoFabbisogno 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.
INVENTARIOINVENTARIO
Banca DatiBanca Dati
Classificazione per categorie di impattoClassificazione per categorie di impatto
e per categorie di danno
e per categorie di dannoCaratterizzazioneCaratterizzazione
NormalizzazioneNormalizzazione
Valutazione ambientaleValutazione ambientale
Obiettivi dello studioUnità Funzionale
Confini del Sistema
Obiettivi dello studioUnità Funzionale
Confini del Sistema
Materiali
Processi
Energie
Materiali
Processi
Energie
EmissioniEmissioni
Schema logico dell’ LCA
Metodi di valutazione
Impact 2002+Impact 2002+SVIZZERASVIZZERA
EDIPEDIPDANIMARCADANIMARCA
EcoIndicator 99EcoIndicator 99
OLANDAOLANDA
EPS 2000EPS 2000SVEZIASVEZIA
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 cmTrasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,37 W/m2K)
Muratura su vano scale sp. 48 cmTrasmittanza: 0,209 W/m2K (<0,37 W/m2K)
Serramenti: triplo strato sp. 12 mmTrasmittanza: 0,6 W/m2K (<2,4 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 sopra i garage sp. 75 cmTrasmittanza: 0,109 W/m2K (<0,38 W/m2K)
Solaio di copertura sp. 65 cmTrasmittanza: 0,103 W/m2K (<0,32 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 invernaleAppartamento 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
Riscaldamento
Raffrescamento
Acqua calda
sanitariaGarage
Solaiointerpiano
Muraturaesterna
Solaiosopra
garage
Muraturainterna
Fossil FuelsFossil FuelsRespiratory inorganics
Respiratory inorganics
Land UseLand Use
LCA dell’edificio
Riscaldamento
Raffrescamento
Acqua calda
sanitariaGarage
SolaioInterpiano
(4)
Muraturaesterna
Solaiosopra
garage
CoperturaMuraturasu vano
scala
Muraturainterna Fondazioni
Fossil FuelsFossil Fuels
Respiratory inorganics
Respiratory inorganics
Land UseLand Use
Edificio Passivo–Metodo EcoIndicator99*
In Human Health:• categoria di impatto maggiore è Respiratory inorganics dovuto
a Particulate;• danno maggiore è in Garage e Raffrescamento estivo dovuto a
CO2;
In Ecosystem Quality:• categoria di impatto maggiore è Land use dovuto a
Occupation, construction site;• danno maggiore è in Edificio;
In 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
Costruzione e Dismissione Fase d’uso(100 anni)
Danno:10,1 E4 Pt
69,28%del totale
Danno:4,46 E4 Pt
30,72%del totale
Energia:12,06 E6 MJ
59,61%del totale
Energia:8,04 E6 MJ
40,39%del totale
Riscald: 10%Raffrescam: 17%
ACS : 4%
Rapporto di proporzionalità = 9
Fase del ciclo di vita: costruzione e dismissioneRapporto 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
Appartamento B2Edificio
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 Edificio passivo
riduzione di energia:6,3 %
riduzione del danno:3,33 %
Confronto tra l’edifico passivo e l’edificio modificato
Fase d’uso: riscaldamento e raffrescamento
aumento di energia158 %
aumento del danno:153 %
Edificio a norma 2008 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 evitatocon prodotto evitato
senza prodotto evitatosenza prodotto evitatocon coprodotto
allocazione: 59,25% del processo
(senza prodotto evitato)
con coprodotto
allocazione: 59,25% del processo
(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 coprodotto
allocazione: 4,53% del processo
(senza prodotto evitato)
con coprodotto
allocazione: 4,53% del processo
(senza prodotto evitato)
con prodotto evitatocon prodotto evitato
senza prodotto evitatosenza 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 totale1,5 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 totale0,5 volte superiore al riscald.+raffrescam.
Analisi dei costi interni ed esterni
COSTI INTERNI
• COSTRUZIONE 528000 €• USO 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 25691 €(5% energia totale C&D)
Analisi dei costi interni ed esterni
COSTI ESTERNIMetodo EPS
Disponibiltà a pagare per evitare peggioramenti all’ambiente e alla salute umana, su base mondiale
• SALUTE UMANA 443441 €• RISORSE 811998 €• BIODIVERSITA’ 6678 €• CAPACITA’ PRODUZIONE
ECOSISTEMA 107415 €Totale 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).