EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO – VERSO IL 2020 Il futuro delle costruzioni tra decreti NZEB, edifici di riferimento,

certificazione ed efficienza energetica in area mediterranea

NZEB E SALUTE

Prof. Ing. Arch. Marco D’Orazio L’aquila, 13 maggio 2015

www.edifici2020.it

Con il patrocinio di

EFFICIENZA ENERGETICA

RISPARMIO CONTENIMENTO DEI CONSUMI

ISOLAMENTO

DIRETTIVA SAVE

DIRETTIVA NZEB

DIRETTIVA EPBD

DIRETTIVA EPBD RECAST

DECRETO 192

DECRETO 311

DECRETO 59

NUOVO DECRETO ‘15

TENUTA

Ma è questo l’obiettivo ?

Tramonto a Pechino

L’obiettivo è la salute non il risparmio

• Le malattie croniche «non trasmissibili» costeranno al sistema sanitario mondiale nel corso dei prossimi 20 anni 30 mld € (48% del PIL mondiale dell’anno appena trascorso)

• Le malattie respiratorie rappresentano una quota rilevante (235 milioni di persone soffrono di asma, 64 milioni di persone soffrono di bronco-pneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) (il 5% delle morti totali sono riconducibili a queste patologie), Milioni di persone soffrono le conseguenze di forme lievi di BPCO, riniti allergiche e altre patologie croniche

• I fattori di rischio sono noti: Fumo, Inquinamento indoor e outdoor, Allergeni, Esposizioni occupazionali

An «unsafe»

Forte inibizione Dei flussi termo- igrometrici

Riduzione dei Ricambi orari

Classi A3,A4

Sd 1…2..15………

passiamo il 90% del nostro tempo in ambienti abitati

Fasce deboli

ORE

SPE

SE F

UO

RI D

ELL’A

BITA

ZIO

NE

Tenuta per risparmio energetico

Sd elevati

BARRIERA

Ciò che si produce rimane all’interno

1

2

BARRIERA

BARR

IERA

BARRIERA

Alcune evidenze sperimentali

EDIFICI EFFICIENTATI EDIFICI REALIZZATI SECONDO SCHEMI NZEB

EDIFICI SPERIMENTALI CON LOGICHE NZEB

Isolamento a cappotto Interno 10 cm EPS

Finestre classe A4

Isolamento copertura 16 cm Isolante fibroso

Zona climatica E Utilizzo incentivi

Un caso di studio

Ondata di calore

I PROBLEMI DI NATURA TERMICA

Temperatura interna > T superfici Per tutta la fase di scarico

Fuori confort

UNI 13788 (ver.2004)

I PROBLEMI DI NATURA IGROMETRICA E DI IAQ

Il confronto con il riferimento

1200

0

Zona di Torino, primi anni ‘90

Pa

1200

0

Pa

Camera da letto

No interventi Temperatura esterna

20 30 40 50 60 70 80 90 100

UR%

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

Proportion per Bar

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

Coun

tUR% ambientali

calore

vapore

calore

vapore

PASSATO FUTURO

Innalzamento temperature superficiali in estate Diminuzione temperature superficiali in inverno Maggiore accumulo igroscopico

Accumulo igroscopico nei materiali del pacchetto interno

disaccoppiamento accoppiamento

Innalzamento dei valori di picco delle UR% ambientali

Rischio formazione muffe - UNI EN 13788

• 6 città • 4 zone climatiche • 4 classi di concentrazione • Valori medi mensili T e UR% esterne • Valori di trasmittanza edificio di riferimento

Temperature interne

E’ un problema

La pericolosità

• Classe A: funghi e loro prodotti metabolici che hanno la caratteristica di essere altamente patogeni. Per la gravità dei loro effetti sulla salute dell’uomo, non deve essere ammessa la loro presenza all’interno degli ambienti;

• Classe B: Funghi e loro prodotti metabolici che diventano patogeni se l’organismo umano viene sottoposto ad una loro esposizione per lungo tempo e che possono essere causa di reazioni allergiche;

• Classe C: Funghi che non sono pericolosi per la salute dell’uomo, ma che possono comunque causare danni alle superfici.

1926

NON E’ IL FATTORE PREPONDERANTE

SONO I FATTORI PRINCIPALI

Le condizioni limite Isopleth

• LIM II • Materiali biologicamente avversi

alla crescita

• LIM I • Materiali che permettono la

crescita

• LIM 0 • Mezzo di coltura ottimale

Cresce se > di…..

Condizioni Limite per la germinazione delle spore

Sulla superficie

Moisture Level Category of

microoorganism

High

(aw> 0.9; ERH% > 90%)

Tertiary colonizers

(hydrophilic)

Alternaria alternata; Aspergillus fumigatus;

epicoccum spp.; exophiala spp. fusarium

moniliforme; mucr plumbeus; phoma erbarum;

phialophora spp.; rhizopus spp.; stachybotrys

chartarum (s.atra); trhchoderma spp.;

ulocladium consortiale; sporobolomyces spp.

Actinobacteria

(or Actinomycetes)

Intermediate

(aw 0.8-0.9; ERH% 80-90%)

Secondary colonizers Aspergillus flavus; aspergillus versicolor;

cladosporium cladosporioides; cladosporium

sphaerospermum; mucor circinelloides; rhizopus

orzyae

Low

(aw< 0.8; ERH% < 80%)

Primary colonizers

(xerophilic)

Alternaria citri; apsergillus (eurotium)

amstelodami; aspergillus candidus; aspegillus

(eurotium) glaucus; aspergillus niger; aspergillus

penicilloides; aspergillus (eurotium) repens;

aspergillus restrictus; aspergillus versicolor;

paenicillium variatii; paenicillium

aurantiogriseum; paenicillium brevicompactum;

paenicillium chrysogenum; paenicillium

commune; paenicillium expansum; paenicillium

greseofulvum; wallemia sebi.

Altre evidenze sperimentali

Velocità di crescita • Scelta di 3 ceppi (colonizzatori primari)

• Aspergillus versicolor (più frequente nelle abitazioni)

• Penicillium chrysogenum • Stachybotrys chartarum.

• Scelta di diverse tipologie di rasanti e finiture (3 rasanti per cappotto, 2 finiture per interno, 2 pitture)

• Attivazione delle muffe con bagno colturale • Inoculazione su capsule petri • 15 dd in camera

climatica con UR >90% e T=23°C • Analisi della % coperta con microscopio a

fluorescenza • Analisi del rapporto tra superficie coperta e

sostanze organiche

I risultati

• A,B rasanti per cappotto

• C,D,E Finiture da interno

• F,G Pitture

Una volta che c’è l’innesco ……

I risultati

Cod. Mould index % di superficie coperta

Aspergillus versicolor

Penicillium chrysogenum

Stachybotrys chartarum

Aspergillus versicolor

Penicillium chrysogenum

Stachybotrys chartarum

A 3 3 2 6.9% 9.2% 1.1%

B 2 4 4 1.8% 12.4% 17.9%

C 0 3 4 0.1% 6.1% 12.1%

D 3 3 5 6.3% 9.4% 23.4%

E 4 2 3 12.4% 1.5% 5.9%

F 6 7 7 57.8% 66.1% 69.3%

G 2 0 1 3.9% 0.0% 0.8%

In soli 15 giorni

• A,B rasanti per cappotto • C,D,E Finiture da interno • F,G Pitture

Maggiore contenuto di sostanze organiche

La compresenza di acqua e sostanze organiche nei materiali di finitura eleva il rischio

….ma nelle abitazioni non si produce solo vapore…

Toluene, Xylene

Benzene

Limiti a breve termine (1h)

Analisi di 240 edifici – pre e post innalzamento livelli di isolamento

I valori limite della esposizione giornaliera (per inalazione) a benzene, toluene, m/p-xylene e o-xylene sono: BENZENE 0.1 μg/kg/giorno TOLUENE 1.2 μg/kg/giorno m/p XYLENE 0.4 μg/kg/giorno O-XYLENE 0.3 μg/kg/giorno

In parte legata Ai materiali inseriti, In parte legata alla maggiore tenuta

Considerando la prestazione energetica quale obiettivo, si rischia di dare luogo ad ambienti che aumentano i fattori di rischi della salute È possibile compensare con sistemi impiantistici (es. VMC) ma vanno valutati il costo energetico e le necessità manutentive in relazione alle fasce di popolazione interessate E’ possibile più semplicemente ricordare i nostri modi costruttivi e la capacità di buffering (tampone) che questi hanno sempre manifestato

calore vapore

Innalzamento temperature superficiali in estate Diminuzione temperature superficiali in inverno Maggiore accumulo igroscopico

Accumulo igroscopico nei materiali del pacchetto interno

INTERNO ESTERNO

EMPD

L’effetto

valutazione del comportamento igroscopico di tipo dinamico di 4

materiali porosi superadsorbenti

MATERIALE SUPERASSORBENTE

GESSO

CELLULOSA PERLITE

La valutazione sperimentale

Fase di stabilizzazione in camera climatica: Temperatura T = 23°C

Umidità Relativa RH = 50 % Fase di esposizione ciclica: Temperatura T = 23°C

Livelli alti di RH per 8h RH = 75 % Livelli bassi di RH per 16h RH = 33 %

Misurazioni periodiche delle variazioni di peso dei provini (bilancia analitica): necessarie per ricavare il Moisture Buffering Value

Per Moisture Buffering Value (MBV) accumulo/rilascio di umidità che si ha quando il materiale è soggetto a significative oscillazioni di umidità relativa tra il 75% RH durante 8 ore e il 33% RH durante le restanti 16 ore. Il valore MBV è normalizzato rispetto alla superficie esposta [m²] e alla variazione di umidità relativa [ΔRH%].

Le modalità di prova

1. Moisture Buffering Value (MBV)

0,0001,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,000

10,000

poliacrilato perlite cellulosa gesso dummy

Materiali

MB

V [g

/(m2*

%R

H)@

8-1

Il Mat. Superassorbente e la cellulosa risultano i migliori materiali dal punto di vista di adsorbimento di RH ad un'esposizione ciclica.

Materiale superassorbente: MBV più elevato = ~9 g/[m²*%RH] Cellulosa: MBV elevato = ~3 g/[m²*%RH] Gesso: MBV buono = ~1 g/[m²*%RH] Perlite: MBV trascurabile = 0,085 g/[m²*%RH]

CARATTERIZZAZIONE DINAMICA IN CAMERA CLIMATICA

PRIMI RISULTATI:

Confronto del valore medio di quantità d'acqua accumulata/rilasciata progressivamente dai materiali

-1,000

-0,500

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

poliacrilato perlite cellulosa gesso dummy

Quan

tità

med

ia d

i acq

ua

accu

mul

ata/

rilas

ciat

a pr

ogre

ssiv

a

[g]

Mat. superassorb. Cellulosa, Gesso, Perlite,Dummy

acqua accumulata = ~2 g

acqua accumulata = ~0 g

ISTERESI

NO ISTERESI

Un problema: l’isteresi

A SAFE

No perfectly thigtly

ventilation

Low assorbance

Mass storage and moisture buffering

A SAFE ventilation

grazie