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Il miglioramento dell’efficienza energetica
tra istanze conservative e prestazionali
Arch. Keoma Ambrogio, Ph.D.
Soprintendenza Belle Arti e Paesaggio di Bologna
Università degli Studi di Ferrara - Dipartimento Architettura
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«processo edilizio (fasi, operazioni
e operatori)
frutto di prassi diversamente
pianificata
antecedente all’industrializzazione
del processo»
PROCESSO EDILIZIO (FASI, OPERAZIONI e OPERATORI)
MATERIALI e TECNICHE
ELEMENTI TECNICI
EDILIZIA PRE-INDUSTRIALE
Ambito di applicazione
Edilizia pre-industriale
Edifici post-industriali
Nuove costruzioni
Architettura storica
pre-industriale
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Ambito di applicazione
EDILIZIA IN AGGREGATO (centri urbani, borghi rurali…)
EDILIZIA PRE-INDUSTRIALE
EDILIZIA ISOLATA (edifici rurali, opifici…)
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Ambito di applicazione
31%
32%
30%
7%
PRIMA del 1945
DAL 1946 AL 1971
DAL 1972 AL 1991
DOPO il 1991
ETÀ degli EDIFICI in ITALIA Materiali e tipologie costruttive
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Criticità – Prassi operativa
Involucro:
Pareti perimetrali verticali
Alterazione dell’assetto figurativo;
Alterazione del carattere materico
degli intonaci;
Eliminazione delle irregolarità
delle superfici di facciata.
Integrazioni impiantistiche esterne:
Fornitura energia rinnovabile Sostituzioni dei manti di copertura.
Involucro:
Coperture
Alterazione dei rapporti dimensionali.
Involucro:
Infissi esterni verticali
Alterazione dei rapporti dimensionali.
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Comunità Europea Direttiva 2002/91/EU e Direttiva 2010/31/EU (EPBD)
A. Limiti miglioramento efficienza energetica:
- accessibilità;
- sicurezza;
- uso;
- funzione;
- qualità o carattere
B. Esclusione alcune categorie:
- edifici tutelati, quando il “rispetto delle prescrizioni
implicherebbe un’alterazione inaccettabile del loro carattere o aspetto”
C. Rapporto costi - benefici:
- ristrutturazione importante:
- livello ottimale in funzione dei costi
Italia D.Lgs. 192/2005 aggiornato alla L. 90/2013
(non si tiene conto delle osservazioni espresse nella
direttiva 2002/91/EU e 2010/31/EU)
B. Esclusione alcune categorie:
- beni culturali (Parte II Codice BC)
e paesaggistici (art. 136, co. 1, lett. b e c)
solo nel caso in cui, previo giudizio dell'autorità competente al
rilascio dell'autorizzazione ai sensi del D.lgs. 42/2004, il
rispetto delle prescrizioni implichi un'alterazione sostanziale del
loro carattere o aspetto, con particolare riferimento ai profili
storici, artistici e paesaggistici
(non ancora aggiornato alla Direttiva 2010/31/EU)
Criticità – Quadro Normativo
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Adeguamento vs Miglioramento
ADEGUAMENTO prestazione
energetica
------------------------------
DIMENSIONE
SPECIALISTICA
------------------------------
Direttiva 2002/91/EU
Direttiva 2010/31/EU
(EPBD)
D.Lgs 192/05
D.Lgs 311/06
L. 90/2013
D.G.R. 1362/2010
------------------------------
UNITS/11300 Parte 1 e 2
MIGLIORAMENTO comportamento
ambientale
------------------------------
DIMENSIONE
OLISTICA
------------------------------
Direttiva 2002/91/EU
Direttiva 2010/31/EU (EPBD)
Direttiva 2012/27/EU
D.Lgs 192/05
D.Lgs 311/06
D.G.R. 1362/2010
------------------------------
Intervento di Restauro
SO
LU
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TE
CN
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CO
NO
SC
EN
ZA
l’intervento di
RESTAURO
conservazione
compatibilità
reversibilità
distinguibilità
prevenzione
riuso
da ricondurre entro
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Glossario comparativo
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Miglioramento dell’efficienza energetica
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ESPERIENZE DI RIFERIMENTO
C. C. Falasca
Dal Clima alla
tipologia Edilizia
1985
F. Spanedda
Energia e
insediamento
2007
English Heritage
Energy efficiency and
historic buildings.
2010
CARATTERI
EDILIZIA PRE-INDUSTRIALE DI BASE - Processo sviluppo della città
- Sistema aggregato
- Sistema edificio (spaziali e costruttivi)
FATTORI DETERMINANTI
COMPORTAMENTO ENERGETICO
LIMITI FISIOLOGICI
di TRASFORMAZIONE
LINEE GUIDA MIGLIORAMENTO
EFFICIENZA ENERGETICA
Approccio metodologico proposto
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Fattori determinanti il comportamento energetico
FATTORI GEOMETRICO-
COSTRUTTIVI
- sistema aggregato-edificio
- sistema costruttivo
1
FATTORI TECNICO-
IMPIANTISTICI
- opere finite
- proto-impianti
- impianti industrializzati
2
FATTORI D’USO
- destinazioni d’uso
- gestione dell’edificio
3
Descrizione
(UNI/TS 11300:2008 - 1 e 2)
Gradi
integrazione/alterazione
Patologie energetiche
Tipologie di intervento
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Fattori geometrico-costruttivi
A.a. SISTEMA
AGGREGATO - EDIFICIO
Orientamento solare
Compattezza volumetrica
Androne
Corpo scala (condominiale)
Loggia / portico
Balcone
Terrazza
Vano sottotetto
Cortile
Pozzo luce
A.b. SISTEMA
COSTRUTTIVO
Parete perimetrale
(muratura portante)
Parete divisoria
(tra unità immobiliari distinte)
Solaio a terra
Solaio interpiano
Soffitto/controsoffitto
Copertura
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A.a. Sistema Aggregato-edificio
COMPATTEZZA VOLUMETRICA
Dispersione e ombreggiamento
NO alterazione sostanziale del fattore di forma
SI modifiche di volumi accessori (da valutarsi in
rapporto al limite fisiologico di trasformazione
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A.a. Sistema Aggregato-edificio
ANDRONE
Ventilazione e mitigazione temperature estive
NO alterazione funzione collegamento
SI chiusura terminazioni con serramento trasparente
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A.a. Sistema Aggregato-edificio
CORPO SCALA
Ventilazione e mitigazione temperature estive
NO alterazione funzione collegamento
SI aperture sommitali e verso androne
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A.a. Sistema Aggregato-edificio
VANO SOTTOTETTO
Mitigazione termica estate e inverno
NO a sfruttamenti abitativi, meglio vuoto.
SI isolamenti a copertura o a pavimento, apertura
botole di aerazione
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Fattori geometrico-costruttivi
A.a. SISTEMA
AGGREGATO - EDIFICIO
Orientamento solare
Compattezza volumetrica
Androne
Corpo scala (condominiale)
Loggia / portico
Balcone
Terrazza
Vano sottotetto
Cortile
Pozzo luce
A.b. SISTEMA
COSTRUTTIVO
Parete perimetrale
(muratura portante)
Parete divisoria
(tra unità immobiliari distinte)
Solaio a terra
Solaio interpiano
Soffitto/controsoffitto
Copertura
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A.b. Sistema costruttivo
PARETE PERIMETRALE
Una delle superfici più interessate da scambi termici ma
con notevoli risorse proprie
NO isolamento esterno
NO/SI isolamento interno
SI uso di intonaci termoisolanti e riduzione umidità
risalita
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A.b. Sistema costruttivo
SOLAIO INTERPIANO
Se lignei assolvono già a funzioni isolanti…ma attenzione
all’uso dei vani al piano terra
NO isolamento in intradosso
NO rimozione incannucciati (se possibile)
SI isolanti nel massetto (se rinnovato) o pavimenti in
parquet
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A.b. Sistema costruttivo
SOFFITTO / CONTROSOFFITTO
Garantire funzione di coibentazione invernale e
sfasamento estivo
NO rimozione
modifica componenti o meccanismi funzionamento
SI inserimento pannelli isolanti in estradosso
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A.b. Sistema costruttivo
COPERTURA
Garantire funzione di coibentazione invernale e
sfasamento estivo
NO alterazioni strutturali o materiche
SI inserimento pannelli isolanti in intradosso o
sottocoppo
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Fattori tecnico-impiantistici
B.a. OPERE FINITE
Portone e porta esterna
Serramento e infisso (di finestra)
Persiana
Sportello
Avvolgibile
Scuro o contro-sportello
Tenda
B.b. PROTO-IMPIANTI
Camino, caminetto
Stufa
Forno e dispositivi cottura
B.c. IMPIANTI INDUSTRIALIZZATI
Climatizzazione invernale
Climatizzazione estiva
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Accesso all’androne, ventilazione, luce
No sostituzione portone ligneo o arretramento
Sì rifacimento, apertura sopraluce anche meccanizzata
B.a. Opere finite
PORTA PORTONE
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Ingresso luce, ventilazione, scambio termico
No sostituzione infissi storici
Sì integrazione vetrocamera, miglioramento
componentistica
B.a. Opere finite
SERRAMENTO e INFISSO
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Riduzione dispersioni termiche vetro
No rimozione
Sì rifacimento ove manchi
integrazioni con materiali isolanti
B.a. Opere finite
SCURO / CONTROSPORTELLO
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Riduzione dispersioni termiche vetro, mitigazione
insolazione estiva
No rimozione o sostituzione con altro materiale
Sì rifacimento ove rovinata, sostituzione persiane in
plastica, inserimento gelosie o meccanismi mobili
B.a. Opere finite
PERSIANA
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Fattori tecnico-impiantistici
B.a. OPERE FINITE
Portone e porta esterna
Serramento e infisso (di finestra)
Persiana
Sportello
Avvolgibile
Scuro o contro-sportello
Tenda
B.b. PROTO-IMPIANTI
Camino, caminetto
Stufa
Forno e dispositivi cottura
B.c. IMPIANTI INDUSTRIALIZZATI
Climatizzazione invernale
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PALAZZO GULINELLI Corso Ercole I D’Este 15, Ferrara
PROGETTO DI RIPARAZIONE DANNI SISMA 2012 LIVELLO OPERATIVO E0 CON MIGLIORAMENTO SISMICO
E RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
COMMITTENTE:
Fondazione Opera Don Cipriano
Canonici Mattei
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Piano Primo
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Fattori d’uso
C.a. DESTINAZIONI D’USO
Residenziale
Commerciale
Terziario
Usi saltuari
C.a. GESTIONE DELL’EDIFICIO
Climatizzazione
Ventilazione
Controllo automatizzato
(domotica)
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OBIETTIVI – strumenti di controllo per l’elaborazione di politiche energetiche
Metodo speditivo per la valutazione
del fabbisogno di energia termica utile 1
Metodo «bottom- up»
su base dati ACE (banca dati certificazioni RER) 3
Metodo «top down»
su base dati HERA (multiutility RER) 2
Banca dati relazionale
su piattaforma GIS 1.1 Influenza di modalità aggregative,
tipologia e caratteri costruttivi 1.2
Possibili scenari di intervento 1.3
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RAPPORTO COSTI / BENEFICI
MODELLI DI VALUTAZIONE
RISULTATI ATTESI e CORRETTA VALUTAZIONE DI PROCESSO
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NO - ACCESSO ALLE UNITÀ STRUTTURALI
LIMITI
NO - ACCESSO ALLE CORTI INTERNE
SI - DISPONIBILITÀ PLANIMETRIE DEI PIANI TERRA
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Metodi di valutazione speditivi: TOP DOWN BOTTOM UP
Goteborg – Svezia: valutazione speditiva. J. TORNBERG, L. THUVANDER
Roma: scenari di intervento. L. DE SANTOLI, F. MANCINI, M. CECCONI.
Feltre: elaborazione termografica su edificio campione. FONDAZIONE PER L’UNIVERSITÀ E L’ALTA CULTURA IN PROVINCIA DI BELLUNO
Esempi di isolati - tipo individuati. S. REITER, V. WALLEMACQ
LETTERATURA
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MODALITÀ DI PROPAGAZIONE DELL’ERRORE
TOP DOWN
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MODELLI DI VALUTAZIONE
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DB CATASTO
25000 ca. U.I.
DB HERA
25000 ca. U.I.
QH,DB HERA
P.C. - GIS
Access + SQL+ ArcGIS
Obiettivo 2: Metodo «top down»: fabbisogno su base dati HERA (multiutility RER)
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MODALITÀ DI PROPAGAZIONE DELL’ERRORE
TOP DOWN
BOTTOM UP
MODELLI DI VALUTAZIONE
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DB ER (ACE)
2900 ca. U.I.
DB CATASTO
2900 ca. U.I.
QH,DB ER
EPi,INV,DB
ER
P.C. - GIS
Access + SQL+ ArcGIS
Obiettivo 3: Metodo «bottom up»: su base dati ACE (banca dati certificazioni RER)
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Obiettivo 1: SCELTA DEL CASO STUDIO
AGG. 1
AGG. 2
AGG. 3
AGG. 4
AGG. 5
AGG. 6
AGG. 7
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Obiettivo 1: ANALISI INTERSCALARE
ORGANISMO URBANO (mappa catastale)
AGGREGATO (pianta planimetrie dei piani terra)
EDIFICIO (pianta di ogni singola unità immobiliare)
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FASE 1: caratteristiche geometriche e fisiche
FASE 2: registrazione ed elaborazione dati
FASE 3: restituzione ed analisi
Obiettivo 1: DEFINIZIONE MODELLO SPEDITIVO
valutazione quantitativa del fabbisogno QH, (EPiINV), EPtot in alcuni Sistemi Aggregati
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FASE 1: selezione ragionata degli edifici campione
FASE 2: calcolo QH, (EPiINV) sulla base UNI/TS 11300
FASE 3: calcolo incertezza modello speditivo
INCERTEZZA STATISTICA:
fascia di valori entro i quali probabilmente si
colloca la percentuale di errore.
DISCOSTAMENTO
MEDIO % 8,25
DISCOSTAMENTO
MASSIMO % 25,75
DEVIAZIONE MEDIA
DISCOSTAMENTI % 5,12
INCERTEZZA
STATISTICA % ± 13,36
Limite 1: VALUTAZIONE DELL’INCERTEZZA DEL MODELLO SPEDITIVO
valutazione incertezza su base statistica
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FATTORI DI ANALISI Indice EPiINV (kWh/m2
*anno)
Fattori determinanti il comportamento
energetico dell’edilizia preindustriale
di base ferrarese
7.1. Fattori geometrici
7.1.1. sistema aggregato
- Orientamento solare
- Compattezza volumetrica
- Androne
- Corpo scala (condominiale)
- Loggia/portico
- Vano sottotetto
- Cortile
- Pozzo luce
7.2. Fattori tecnici
7.2.1. opere finite
- Portone e Porta esterna
- Serramento e infisso
- Persiana
- Tenda (interna/esterna)
7.3. Fattori d’uso
7.3.1. destinazioni d’uso
- Residenziale
- Commerciale
- Terziario
- Usi saltuari
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
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indi
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Pi,I
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sso
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Wh/
m2 *a
nno)
S/V (m-1)
Indice di prestazione energetica per il solo riscaldamento invernale / rapporto S/V. Il punto individua l’edificio, il
colore individua l’aggregato di appartenenza.
Obiettivo 1.2: INDICI CARATTERISTICI SUL QH, (EpiINV) – scala edificio
AGG. 1
AGG. 2
AGG. 1
AGG. 2
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AGGREGATO 1 Indice EPiINV (kWh/m2
*anno)
Conferma considerazioni di carattere morfologico
AGGREGATO 2 Indice EPiINV (kWh/m2
*anno)
Sup. Disp. / Vol. netto (m-1) 0,28
h media Unità Immobiliare (m) 3,13
EPiinv medio (kWh/m2a) 145,52
Sup. Disp. / Vol. netto (m-1) 0,40
h media Unità Immobiliare (m) 2,77
EPiinv medio (kWh/m2a) 136,47
135,00
140,00
145,00
150,00
155,00
160,00
165,00
0,65 0,70 0,75 0,80 0,85
EP
iIN
V
Sup. Disp / Sup. Utile
Obiettivo 1.2: INDICI CARATTERISTICI SUL QH, (EpiINV) – scala aggregato
AGG. 2
AGG. 1
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5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
perc
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fine
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perf
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dis
perd
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S/V (m-1)
Percentuale di superficie finestrata sul totale della superficie disperdente / rapporto S/V.
FATTORI DI ANALISI Indice EPiINV (kWh/m2
*anno)
Fattori determinanti il comportamento
energetico dell’edilizia preindustriale
di base ferrarese
7.1. Fattori geometrici
7.1.1. sistema aggregato
- Orientamento solare
- Compattezza volumetrica
- Androne
- Corpo scala (condominiale)
- Loggia/portico
- Vano sottotetto
- Cortile
- Pozzo luce
7.2. Fattori tecnici
7.2.1. opere finite
- Portone e Porta esterna
- Serramento e infisso
- Persiana
- Tenda (interna/esterna)
7.3. Fattori d’uso
7.3.1. destinazioni d’uso
- Residenziale
- Commerciale
- Terziario
- Usi saltuari
Obiettivo 1.2: INDICI CARATTERISTICI SUL QH, (EpiINV) – scala edificio
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124 kWh/m2*anno
FATTORI DI ANALISI Indice EPiINV (kWh/m2
*anno)
Fattori determinanti il comportamento
energetico dell’edilizia preindustriale
di base ferrarese
7.1. Fattori geometrici
7.1.1. sistema aggregato
- Orientamento solare
- Compattezza volumetrica
- Androne
- Corpo scala (condominiale)
- Loggia/portico
- Vano sottotetto
- Cortile
- Pozzo luce
7.2. Fattori tecnici
7.2.1. opere finite
- Portone e Porta esterna
- Serramento e infisso
- Persiana
- Tenda (interna/esterna)
7.3. Fattori d’uso
7.3.1. destinazioni d’uso
- Residenziale
- Commerciale
- Terziario
- Usi saltuari
Obiettivo 1.2: INDICI CARATTERISTICI SUL QH, (EpiINV) – scala edificio
452 kWh/m2*anno
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PRIMA AGGREGATO 5 Indice EPiinv (kWh/m2a)
DOPO AGGREGATO 5 Indice EPiinv (kWh/m2a)
INTERVENTO rendimento totale
da 75% a 85%
AGG_01 AGG_02 AGG_03 AGG_04 AGG_05 AGG_06 AGG_07 AGGREGATO
67,00 66,00 51,00 44,00 30,00 59,00 47,00 N. UNITA' IMMOBILIARI
157,76 144,80 155,37 142,40 146,14 144,42 143,66 EPi,INV,XLS - En.Termica Utile (kWh/m2anno)
931.733,16 1.016.612,21 1.254.272,37 741.731,31 798.340,77 1.443.126,80 1.035.488,06 En. primaria (kWh/anno) Stato di Fatto
822.117,50 897.010,77 1.106.710,91 654.468,80 704.418,33 1.273.347,17 913.665,94 En. primaria (kWh/anno) Scenario
41,86 36,79 22,77 30,67 21,23 22,17 24,36 COSTO al mq di Superficie Utile (€/m2sup.utile)
11,76 11,76 11,76 11,76 11,76 11,76 11,76 GUADAGNO %
1,8337 1,6555 1,0369 1,5127 0,9582 1,0425 1,1574 COSTA kWh/anno RISPARMIATO (€)
0,0000
1,0000
2,0000
3,0000
4,0000
5,0000
6,0000
1 2 3 4 5 6 7
Obiettivo 1.3: SIMULAZIONI INTERVENTO: rendimento impianti – scala aggregato
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AGG_01 AGG_02 AGG_03 AGG_04 AGG_05 AGG_06 AGG_07 AGGREGATO
67,00 66,00 51,00 44,00 30,00 59,00 47,00 N. UNITA' IMMOBILIARI
150,63 137,60 148,56 135,28 139,54 138,57 135,49 EPi,INV,XLS - En.Termica Utile (kWh/m2anno)
931.733,16 1.016.612,21 1.254.272,37 741.731,31 798.340,77 1.443.126,80 1.035.488,06 En. primaria (kWh/anno) Stato di Fatto
887.151,44 969.987,15 1.208.864,06 703.665,84 766.421,93 1.384.904,22 985.006,14 En. primaria (kWh/anno) Scenario
44,69 41,55 32,79 45,30 36,62 36,56 41,23 COSTO al mq di Superficie Utile (€/m2sup.utile)
4,78 4,59 3,62 5,13 4,00 4,03 4,88 GUADAGNO %
4,8141 4,7954 4,8513 5,1214 4,8642 5,0141 4,7277 COSTA kWh/anno RISPARMIATO (€)
PRIMA AGGREGATO 4 e 7 Indice EPiinv (kWh/m2a)
DOPO AGGREGATO 4 e 7 Indice EPiinv (kWh/m2a)
INTERVENTO da vetrocamera 4-6-4 aria a
vetrocamera 4-12-4 argon
0,0000
1,0000
2,0000
3,0000
4,0000
5,0000
6,0000
1 2 3 4 5 6 7
Obiettivo 1.3: SIMULAZIONI INTERVENTO: sostituzione vetri – scala aggregato
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AGG_01 AGG_02 AGG_03 AGG_04 AGG_05 AGG_06 AGG_07 AGGREGATO
67,00 66,00 51,00 44,00 30,00 59,00 47,00 N. UNITA' IMMOBILIARI
105,13 97,70 104,93 93,83 103,62 99,28 97,28 EPi,INV,XLS - En.Termica Utile (kWh/m2anno)
931.733,16 1.016.612,21 1.254.272,37 741.731,31 798.340,77 1.443.126,80 1.035.488,06 En. primaria (kWh/anno) Stato di Fatto
631.084,85 707.216,76 899.557,05 508.230,45 570.546,24 1.001.213,94 705.083,64 En. primaria (kWh/anno) Scenario
289,43 308,81 288,05 257,79 290,02 254,27 262,05 COSTO al mq di Superficie Utile (€/m2sup.utile)
32,27 30,43 28,28 31,48 28,53 30,62 31,91 GUADAGNO %
4,6230 5,3714 5,4557 4,5668 5,3980 4,5941 4,5914 COSTA kWh/anno RISPARMIATO (€)
PRIMA AGGREGATO 1 e 2 Indice EPiinv (kWh/m2a)
DOPO AGGREGATO 1 e 2 Indice EPiinv (kWh/m2a)
INTERVENTO inserimento isolante interno
in polistirene espanso 40mm
0,0000
1,0000
2,0000
3,0000
4,0000
5,0000
6,0000
1 2 3 4 5 6 7
Obiettivo 1.3: SIMULAZIONI INTERVENTO: isolante interno – scala aggregato
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Amministrazioni locali (regioni e comuni);
Imprese del mercato immobiliare;
Imprese del mercato produttivo;
Imprese di servizi (multiutulities);
Mibac.
DESTINATARI POSSIBILI SVILUPPI
Simulazione di scenari di
intervento articolati e mirati
alle concrete esigenze locali 1
Valutazione speditiva del
fabbisogno su scenari del
passato 3
Validazione dei diversi
modelli di valutazione e del
differente grado di
approssimazione
2
Isolamento delle
coperture 1.1
Isolamento esterno
delle chiusure verticali
opache 1.2
Riqualificazione
dell’assetto
distributivo/funzionale 1.3
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RA
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SISTEMA DI VERIFICA GBC HISTORIC BUILDING ED.2014 >2015
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VALENZA STORICA 20 PUNTI
CONTENUTI DI GBC HISTORIC BUILDINGTM – AREA VS
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LA CERTIFICAZIONE GBC HISTORIC BUILDINGTM
DA 40 A 49 PUNTI
DA 50 A 59 PUNTI
DA 60 A 79 PUNTI
OLTRE 80 PUNTI
