Risparmio energetico e classificazione energetica: risultati di analisi su edifici-tipo ed influenza degli elementi d’involucro

Sovradimensionare l’isolamento termico dell’involucro per ottenere il massimo contenimento dei consumi energetici durante l’inverno può non essere la soluzione ottimale del problema. È necessario infatti considerare anche il comportamento estivo dell’edificio, oltre al comfort termo-igrometrico degli ambienti abitativi che determina la qualità di vita degli occupanti.

I risultati delle analisi effettuate secondo la metodologia prevista dai vigenti DD.MM. 26/06/2015 – “Requisiti minimi” e “Certificazione energetica” – dimostrano come sia possibile realizzare edifici energeticamente efficienti e in Classe A4, senza ricorrere all’iper-isolamento dell’involucro.

1. Premessa

Garantire una progettazione efficiente dal punto di vista energetico è sempre più fondamentale, e ciò non può esulare dalle prescrizioni normative di cui il progettista deve tener conto e che al tempo stesso costituiscono un adeguato supporto alla progettazione stessa.

Risulta pertanto determinante comprendere il reale impatto dei nuovi Decreti attuativi del D.Lgs. 192/2005 sulle prestazioni richieste al fabbricato (involucro) e quindi anche alle pareti opache verticali, componenti nei quali trovano utilizzo i sistemi costruttivi in muratura POROTON^®.

Con tali presupposti, il Consorzio POROTON^® Italia ha svolto una serie di analisi su edifici-tipo ad uso residenziale di nuova costruzione, effettuando calcoli e verifiche sui diversi parametri che interessano sia l’involucro che l’impiantistica dell’edificio.

2. Riferimenti normativi

I riferimenti normativi sono stabiliti dai nuovi Decreti attuativi del D.Lgs. 192/2005 e successive modifiche/integrazioni:

• D.M. 26.6.2015 sui “Requisiti minimi degli edifici”
• D.M. 26.6.2015 sulle “Linee guida per la certificazione energetica”
• D.M. 26.6.2015 sulla “Relazione tecnica di progetto”

I nuovi decreti hanno introdotto alcune modifiche sostanziali rispetto al precedente quadro normativo.

In primo luogo, i limiti di prestazione energetica non sono più imposti in base alla zona climatica ed al rapporto di forma S/V, ma sono determinati mediante il calcolo del fabbisogno energetico dell’edificio di riferimento. L’approccio da prescrittivo è diventato prestazionale: non è necessario che l’edificio reale soddisfi ogni singolo parametro caratteristico dell’edificio di riferimento, ma è essenziale che la combinazione delle caratteristiche energetiche scelte dal progettista consenta di determinare un fabbisogno di energia primaria totale inferiore a quello calcolato per l’edificio di riferimento.

In secondo luogo vi è una variazione del numero di servizi da considerare ai fini del calcolo della prestazione energetica. Il valore di energia primaria è stato sostituito dall’indice di prestazione energetica globale (EP_gl), ossia la quantità di energia necessaria annualmente a soddisfare tutte le esigenze connesse ad un uso standard dell’edificio residenziale, data dalla somma degli indici di prestazione energetica per riscaldamento (EP_H), raffrescamento (EP_C), produzione acqua calda sanitaria (EP_W) ed eventuale ventilazione (EP_V).

EP_gl = EP_H + EP_C + EP_W + EP_V [kWh/m²a]

Per quanto riguarda i requisiti e le verifiche richiesti dal D.M. Requisiti Minimi per edifici residenziali di nuova costruzione, può essere fatta una distinzione fra requisiti e verifiche “generali” e requisiti e verifiche “specifiche”.

Requisiti e verifiche generali:

• Coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente (H’_T [W/m²K])
• Area solare equivalente estiva per unità di superficie utile (A_sol,est/A_{sup utile})
• Limitazione del fabbisogno energetico per climatizzazione estiva e controllo della temperatura interna degli ambienti
• Trasmittanza di determinate tipologie di strutture edilizie
• Obbligo di integrazione da fonti rinnovabili
• Obbligo di esecuzione di verifiche igrometriche secondo la UNI EN ISO 13788

Requisiti e verifiche specifiche:

• Indice di prestazione termica utile per riscaldamento (EP_H,nd)
• Indice di prestazione termica utile per il raffrescamento (EP_C,nd)
• Indice di prestazione energetica globale totale (EP_gl,tot)
• Efficienze medie stagionali degli impianti di riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria (η_H, η_C, η_W)

3. Analisi parametriche svolte

Sono state svolte una serie di analisi per la determinazione della prestazione energetica di edifici-tipo, tenendo conto anche dell’obbligatoria integrazione impiantistica con fonti rinnovabili (pannelli solari termici e fotovoltaico) e della modellazione dell’edificio, ai fini della determinazione del fabbisogno di energia primaria e degli indici di prestazione energetica.

Sono state analizzate tre tipologie edilizie, rappresentative della maggior parte delle costruzioni
nazionali:

• edificio monofamiliare
• edificio bifamiliare
• condominio

Gli edifici-tipo qui trattati – monofamiliare e bifamiliare, a destinazione d’uso residenziale e di nuova costruzione – sono stati ipotizzati svilupparsi su un unico piano e con una copertura piana.

Caratteristiche dell’involucro

Relativamente alle caratteristiche dell’involucro, sono stati svolti dei casi studio analizzando i seguenti parametri:

• Strutture opache verticali – sono state considerate diverse soluzioni costruttive con livelli di trasmittanza termica diversificati, rilevando che la realizzazione di un involucro “iper-isolato” caratterizzato da trasmittanze molto basse, non rappresenta un vantaggio dal punto di vista economico, a maggior ragione in relazione a metodologie di calcolo che non tengono conto dei benefici derivanti dall’inerzia termica nei bilanci energetici. Anzi, l’iper-isolamento risulta in diversi casi svantaggioso anche dal punto di vista del comfort e della salubrità degli ambienti interni, oltre che inefficace per il contenimento dei consumi per il raffrescamento estivo.
• Strutture opache orizzontali – nei casi studio, gli spessori degli strati di isolante sono stati calibrati in base alla zona climatica ed ai requisiti di volta in volta considerati, mantenendosi in linea con i valori di riferimento indicati dal D.M. Requisiti Minimi.
• Ponti termici – è stato verificato che per tutte le soluzioni considerate fosse garantita l’assoluta assenza del rischio di formazione di muffe, cosa che implica in automatico un’ottima correzione del ponte termico dal punto di vista del flusso di calore.
• Chiusure tecniche trasparenti e opache e cassonetti – anche per le chiusure tecniche trasparenti, sono state scelte soluzioni tali da raggiungere valori di trasmittanza in linea con quelli indicati dal D.M. Requisiti Minimi per l’edificio di riferimento relativamente all’anno 2015.

Configurazione impiantistica

Per quanto riguarda la parte impiantistica, l’edificio-tipo è stato dotato di impianti collocati all’interno dell’ambiente climatizzato e finalizzati ai seguenti servizi energetici: climatizzazione invernale, produzione di acqua calda sanitaria e climatizzazione estiva.

4. Risultati

Per ognuna delle analisi svolte sui 10 casi studio relativi all’edificio monofamiliare e sui corrispondenti 10 casi studio per l’edificio bifamiliare, è stato verificato il soddisfacimento di tutti i requisiti e verifiche di legge stabiliti dal Decreto “Requisiti Minimi”.

Gli edifici analizzati sono stati infine classificati secondo la classificazione energetica vigente, risultando in tutti i casi studio affrontati in classe A4.

I risultati delle analisi svolte sono stati esposti attraverso i parametri termici ed energetici più significativi:

• indici di prestazione termica per riscaldamento e raffrescamento (EP_H,nd e EP_C,nd), che forniscono informazioni sul fabbricato (involucro)
• indice di prestazione energetica globale totale (EP_gl,tot), descrittore della prestazione dell’edificio (involucro + impianti)

È stata analizzata la variazione di località e di zona climatica, in particolare:

• Variazione di località nella stessa zona climatica E (casi studio 0 e 1)
• Variazione di località e di zona climatica (casi studio 2, 3, 4)

Inoltre è stata esaminata la variazione delle caratteristiche d’involucro nella stessa località (zona climatica E):

• Variazione delle caratteristiche delle pareti verticali opache (casi studio 5, 6, 7)
• Variazione delle caratteristiche d’involucro: edificio NZEB e iperisolato (casi studio 8, 9, 10)

Infine è stata valutata l’influenza della variazione dell’orientamento degli edifici.

5. Certificazione energetica

Per quanto riguarda la certificazione energetica, tutte le varianti analizzate sono risultate in classe A4 con prestazione energetica invernale ed estiva dell’involucro di media o alta qualità.

6. Conclusioni

Le nuove disposizioni legislative spingono verso la costruzione di involucri edilizi sempre più performanti, al fine di garantire il raggiungimento dei livelli prestazionali richiesti all’intero fabbricato in termini di isolamento termico, ma contemporaneamente abbinati al soddisfacimento dei requisiti acustici, strutturali e di comfort abitativo, assicurando un’adeguata limitazione del fabbisogno energetico dell’edificio.

È fondamentale quindi concepire l’edificio nel suo complesso, attraverso la cosiddetta “progettazione integrata”, studiando e scegliendo le soluzioni costruttive da utilizzare in un’ottica più ampia, anziché considerare il solo parametro “trasmittanza termica” come principale elemento di giudizio.

L’impostazione della metodologia di verifica di tipo prestazionale richiede che la combinazione delle caratteristiche energetiche consenta di determinare un fabbisogno di energia primaria totale inferiore a quello calcolato per l’edificio di riferimento. Il progettista si trova a disporre pertanto di una più ampia libertà d’azione sulla definizione sia delle proprietà dell’involucro che delle caratteristiche impiantistiche.