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2014 | Laboratorio del Costruire Sostenibile QUADERNO 3

Materiali biocompatibili ed ecosostenibili per il risparmio energetico e il comfort indoor

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2 Progettazione dell’involucro

Il progetto “LABORATORIO del COSTRUIRE SOSTENIBILE” intende promuovere l’innovazione e la diffusione di una nuova cultura e di nuove competenze nel settore edile, come volano per la

realizzazione di edifici che, oltre a possedere caratteristiche di basso impatto ambientale ed ele-vate prestazioni energetiche, garantiscano un elevato comfort abitativo.

Il laboratorio è pensato come una piattaforma di formazione continua, a Lucca, indirizzata ai pro-

tagonisti del Sistema Edilizia. Sono stati realizzati cicli di incontri (seminari, dimostrazioni prati-che, project work) negli anni 2013 e 2014.

I Quaderni del Laboratorio del Costruire Sostenibile, curati da Giulia Bertolucci, sono una trascri-zione delle lezioni tenute dai relatori nei 5 seminari svolti nell'edizione 2014. Gli atti, ai fini della pubblicazione sono stati elaborati con la supervisione dei docenti, che hanno inoltre fornito le

immagini utilizzate a corredo del testo.

LABORATORIO DEL COSTRUIRE SOSTENIBILE

Promosso ed organizzato da: INBAR – Istituto Nazionale di Bioarchitettura

Celsius LUCENSE

Scuola Edile Lucchese

Coordinamento Arch. Giulia Bertolucci

Arch. Giuseppe Monticelli

Progetto grafico NNAA nicola nottoli architetto

Impaginazione

LUCENSE

Con il contributo di:

LABORATORIO DEL COSTRUIRE SOSTENIBILE PIANO DEI QUADERNI 2014

QUADERNO 1. EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO

Lezione 1: Progettazione in ambito Mediterraneo

Arch. Caterina Gargari

Lezione 2: Certificazione Energetica e Ambientale

Arch. Rodolfo Collodi

QUADERNO 2. PROGETTAZIONE DELL’INVOLUCRO

Lezione 1: Materiali biocompatibili ed ecosostenibili per il risparmio energetico e il comfort indoor

Arch. Caterina Gargari

Lezione 2: Retrofitting dell'involucro di edifici esistenti

Arch. Rainer Toshikazu

QUADERNO 3. GESTIONE DELLE RISORSE

Lezione 1: Soluzioni tecniche per minimizzare l'impatto ambientale e ottimizzare il risparmio energetico

Arch. Giovanni Sasso

QUADERNO 4. RIQUALIFICAZIONE EDIFICI ESISTENTI

Lezione 1: Interventi antisismici sull'edificato esistente

Arch. Maurizio Ferrini

Lezione 2: Approccio di intervento e casi applicativi per la riqualificazione energetica e ambientale dell'esistente

Arch. Rodolfo Collodi

QUADERNO 5. INTERFACCIA EDIFICIO IMPIANTO

Lezione 1: Gestione energetica dell'edificio

Ing. Fabio Fantozzi

Lezione 2: Integrazione impiantistica e automazione

Dr. Giuseppe Fusco

2014 | Laboratorio del Costruire Sostenibile QUADERNO 2 | Progettazione dell’involucro


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LEZIONE 1 MATERIALI BIOCOMPATIBILI ED ECOSOSTENIBILI PER IL RISPARMIO ENERGETICO E IL COMFORT INDOOR Arch. Caterina Gargari

Oggi esistono numerosi modelli di calcolo per la valutazione dell’ecocompatibilità, per cui non esiste una risposta univoca alla domanda cosa si intenda per biocompatibilità e ognuno sceglie la propria interpretazione. Questo perché il concetto di biocompatibilità e quello di ecosostenibilità sono legati all’obiettivo progettuale e variano molto in rela-zione a quelle che sono le istanze iniziali della progettazione.

L’approccio che è oggi proposto come innovativo è il Life Cycle Assesment (LCA). Una metodologia scientifica, un calcolo matematico, non un concetto filosofico o un approc-cio di tipo olistico, ma una disciplina matematico-scientifica, che probabilmente ribalterà quelle che possono essere le vostre aspettative nei confronti di materiali ritenuti natura-li, sostenibili ed ecocompatibili.

L’approccio iniziale al tema condiziona in maniera determinante anche le scelte proget-tuali e il risultato del progetto. Il motivo per cui ci trattiamo questo argomento è che il settore del quale ci occupiamo è responsabile in buona parte delle emissioni di gas serra, di consumo di energie rinnovabili, di consumo risorse e di materie prime e quindi la pro-gettazione sostenibile oltre ad essere un approccio etico da sostenere, è anche una ne-cessità (per questo esistono oggi obblighi legislativi sempre più stringenti e pressanti) di contribuire alla riduzione di consumo di risorse e di energie primarie.

Le tematiche fra le quali ci muoviamo nel corso della lezione sono due, e sono due ap-procci al tema della sostenibilità leggermente diversi ma anche complementari.

Da una parte c’è il concetto di sostenibilità così come è definito dal nuovo regolamento di prodotti da costruzione entrato in vigore nel luglio 2013, dove per prodotti non si in-tendono materiali, ma tutti quei prodotti che appartengono al sistema costruzione



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(quindi sono prodotti anche gli edifici stessi) e che si applica sia alle opere che ai mate-riali ed indica quali sono i requisiti minimi che ogni prodotto/costruzione deve possede-re per poter avere libero mercato nella comunità europea.

E' quindi un approccio orientato al mercato ed è l’approccio che condiziona la attribu-zione del marchio CE che troviamo applicato su tutti i materiali.

L’altra è la direttiva sul risparmio energetico degli edifici, con tutte le sue declinazioni anche più recenti, che appunto introduce il concetto di edifici ad energia quasi zero, in-troduce il concetto di ciclo di vita, di analisi costi e benefici, quindi introduce una dimen-sione temporale della progettazione, abbracciando tutte le varie fasi del processo, non solo la progettazione e costruzione dell’edificio, ma anche il suo uso, decostruzione, fine vita e smaltimento.

Dal punto di vista del tema dell’LCA in ambito edilizio, una prima se non completa intro-duzione a questa metodologia è stata portata dalla direttiva sul risparmio energetico, che obbliga tutti i progettisti a confrontarsi con una valutazione di tipo life cycle, dell’efficacia delle soluzioni tecniche e progettuali sotto il profilo ambientale e sotto il profilo dei costi, ossia il concetto di edificio a energia quasi zero. Così come indicato dal-la normativa, l’efficienza di un edificio ad energia quasi zero, con tutti i limiti che quel “quasi zero” comporta, deve essere dimostrata sotto il punto di vista dei costi ambientali ed economici valutati nel ciclo di vita.

Quindi gli edifici, a parità di prestazione nella fase di progettazione e costruzione, pos-sono avere poi scenari di uso, di manutenzione, di fine vita e smaltimento talmente di-versi da modificarne completamente il profilo e il bilancio economico nelle fasi successi-ve alla costruzione. Per questo non si possono ritenere equivalenti dal punto di vista prestazionale sulla carta in base al disegno progettuale, ma è necessario effettuare una valutazione più ampia, in un arco temporale più lungo che si estende alla vita intera dell’edificio. Questo ci obbliga non solo a pensare ma anche a progettare quelli che sa-ranno tutti gli interventi necessari a far si che l’edificio, durante tutta la sua vita utile, mantenga inalterate le prestazioni di progetto definite, e a calcolare tutti gli investimenti economici che saranno necessari affinché queste misure possano essere messe in atto e queste prestazioni minime possano essere garantite per tutto il ciclo vita.

Il concetto di edificio a energia quasi zero è prevalentemente legato alla prestazione energetica, quindi alla scelta di soluzioni che dal punto di vista del consumo delle ener-gie portino ad un uso di risorse quanto più basso possibile. Espresso in termini non solo di energia consumata ma, nell’ottica del ciclo di vita, anche del tipo di energia di cui que-sti edifici hanno bisogno per poter essere gestiti e per poter funzionare in maniera ade-guata.

Il concetto di energia quasi zero non solo si riferisce ad un basso consumo, ma anche al-la qualità di quella piccola parte di energia che comunque è necessaria per poter gestire l’edificio.L’edificio a energia quasi zero nella valutazione costi-benefici deve avere co-me base di partenza una progettazione che miri non solo a ridurre la quantità di energia primaria consumata, ma a ottenere questa piccola parte di energia primaria, da fonti di tipo rinnovabile e che non vadano quindi ad intaccare le risorse non rinnovabili.

Il quadro normativo internazionale e nazionale all’interno del quale ci muoviamo esprime la necessità di introdurre anche un quadro metodologico di tipo comparativo con la de-finizione di un edificio tipo che sarà il nostro riferimento per tutte le progettazioni di ti-



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po energetico e di tipo ambientale, nell’ottica più ampia di questo nuovo approccio del life cycle assessment.

Passando dall’edificio al prodotto, inteso come materiale da costruzione (oggetto prima-rio della progettazione), il regolamento dei prodotti da costruzione è quello che defini-sce quelle che devono essere le caratteristiche prestazionali minime per ogni categoria di prodotto.

Il regolamento prodotti da costruzione definisce quelle che sono le caratteristiche speci-fiche di ogni materiale, cioè le informazioni che andiamo a leggere per prime sulle sche-de tecniche: le caratteristiche di resistenza, di sicurezza, di igiene, di salute, di protezio-ne acustica, di risparmio energetico e isolamento e, con l’introduzione del nuovo rego-lamento che ha sostituito la vecchia direttiva prodotti da costruzione, è stato introdotto un settimo requisito obbligatorio per tutti i materiali che riguarda l’uso sostenibile delle risorse naturali.

Il regolamento quindi definisce i requisiti minimi che ogni materiale deve garantire per essere impiegato in sicurezza nelle opere da costruzione e questo tipo di qualità del prodotto è attestata dalla marcatura CE. Questo significa, teoricamente, che dal luglio 2013, tutti i materiali che devono essere distribuiti sul mercato europeo devono essere accompagnati da un documento tecnico che ne attesti il comportamento in riferimento a tutti questi 7 requisiti essenziali. Significa, nella nostra ottica, che i produttori si devo-no porre il problema di come dimostrare e certificare che il materiale da loro prodotto risponde all’uso sostenibile delle risorse, e il progettista deve capire che cosa significa utilizzo sostenibile delle risorse naturali, per poter interpretare l’informazione che il pro-duttore fornisce nella documentazione tecnica e in riferimento all’obiettivo generale del progetto.

Di sostenibilità, di ecocompatibilità, di biocompatibilità si parla da molto tempo, sia a li-vello di edifici che a livello di prodotti, ma in realtà non c’è una definizione univoca o un accordo nazionale o europeo su cosa si intenda per materiale ecocompatibile. Come si calcola o come di valuta l’ecocompatibilità di un materiale? Ognuno ha dato la propria definizione, l'IBU in Germania ha scritto le proprie regole e ha elaborato un marchio, stessa cosa dicasi per il marchio Naturplus, l’INBAR ha il proprio marchio di ecocompati-bilità, così come il LEED ecc. Si tratta di sistemi di qualificazione, di valutazione e certifi-cazione della qualità ambientale degli edifici.

Alle diverse scale, sia a quella di prodotto cha a quella di edificio, soprattutto in risposta a specifiche esigenze di mercato, si è cercato di fornire degli strumenti finalizzati a defi-nire il concetto di sostenibilità, cosa si intende, come si calcola e si valuta. I risultati sono molteplici. Ognuno è espresso con unità di misura diverse, con forme diverse, ognuno partito da istanze, esigenze, interpretazioni diverse del concetto di sostenibilità.

La questione a livello di edificio è molto più complicata perché gli schemi di calcolo e di valutazione sono più complessi. Rilevando una confusione del mercato la direttiva per il risparmio energetico ha indicato anche la direzione verso un’armonizzazione dei sistemi di valutazione, in modo che sia possibile identificare uno strumento univoco sul quale, a livello europeo, tutti siano d’accordo e che preveda una metodologia di calcolo condivisa che porti ad un’etichettatura di prodotto che contenga informazioni chiave, interpretabi-li anche dall’utente finale, e che possano essere facilmente comparabili.



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lavoro è indicato chiaramente che il produttore è tenuto a dichiarare gli impatti ambien-tali durante la fase di produzione, costruzione, uso, fine vita, demolizione, ma non è te-nuto obbligatoriamente a dichiarare quali sono gli impatti in aria, acqua e suolo legati al-la fase di uso, di impiego in cantiere del materiale. Esiste infatti un altro gruppo di lavoro, il TC 351, che ha come obiettivo di definire un metodo di calcolo della qualità sanitaria dei materiali da costruzione. Una volta che il gruppo avrà completato il suo lavoro, la metodologia di calcolo confluirà negli standard del TC350 quindi la dichiarazione ambientale sarà completa. In questo momento però non c’è una regola che stabilisce cosa devo considerare perico-loso, e quando o come calcolo questo livello di pericolosità. Il gruppo del TC350 ha elaborato due standards legati fra di loro, uno descrittivo del ci-clo di vita del materiale da costruzione, uno descrittivo del ciclo di vita dell’edificio. En-trambi questi metodi di calcolo sono organizzati per moduli. L’LCA è un percorso modu-lare fatto di steps: il modulo 1 - produzione, modulo 2 - costruzione, modulo 3 - uso, modulo 4 - fine vita, modulo 5 - esterno al ciclo di vita del prodotto, quest'ultimo è il modulo che descrive i potenziali benefici derivanti dal riciclo e dal riutilizzo di un mate-riale al termine del suo fine vita, cioè il benefit che potenzialmente io posso ottenere ri-ciclando, recuperando energia da quel materiale al termine della sua vita utile. Una vol-ta che ho costruito e calcolato questo scenario di impatto per ognuno dei materiali che compongono l'edificio, assemblo, sulla base del computo metrico, le informazioni am-bientali calcolate con questo metodo, e definisco il profilo ambientale complessivo dell'edificio. È un metodo di calcolo assolutamente matematico con il quale calcolo lo scenario per singoli moduli di materiale, assemblo le informazioni prima per il singolo pacchetto poi per tutto l'edificio e determino il bilancio ambientale complessivo dello stesso per tutto il suo ciclo di vita. E' possibile quindi calcolare l’impatto ambientale della fase di produ-zione, di costruzione, di uso di un edificio e andare a verificare, nell’ottica costi-benefici, quali costi/impatti comporti una manutenzione di quell’edificio in opera, in termini di ci-cli di sostituzione, di conservazione, in considerazione anche dei materiali da mettere in campo per garantire all’edificio il mantenimento di quelle prestazioni iniziali progettuali; quindi quello che succede nella sola fase di produzione del prodotto può anche essere poco significativo rispetto a quello che può succedere nei 25-50-100 anni di vita dell’edificio stesso in termini di consumo di materiali, energie ecc. Avere introdotto il concetto di analisi costi-benefici nell’analisi del ciclo di vita apre uno scenario progettua-le ampissimo, ed obbliga il progettista a progettare la manutenzione e a calcolare i costi ambientali economici delle scelte progettuali fatte all’inizio espresse durante la vita utile in termini di manutenzione. L’analisi del ciclo di vita è un’analisi fortemente condizionata dallo scenario che io defini-sco in base agli obiettivi del progetto; se cambio gli obiettivi, cambio lo scenario di anali-si, il risultato finale del ciclo di vita sarà completamente diverso. Se sposto l’edificio in un contesto diverso, se cambio la tipologia di utenza che usufruisce di quell’edificio, se cambio il contesto climatico per cui lo scenario della manutenzione cambia in maniera drastica, è ovvio che il ciclo di vita di quell'edificio cambia, e se in questo scenario nel quale ho previsto step di manutenzione a 5-10-25 anni ho un utente che non realizza quelle manutenzioni, quell’edificio va in crisi, perché non manterrà più le prestazioni che io ho garantito nella fase progettuale.


Retrofitting dell'involucro di edifici esistenti

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LEZIONE 2 RETROFITTING DELL’INVOLUCRO DI EDIFICI ESISTENTI Arch. Rainer T. Winter Premessa introduttiva Prima di affrontare il tema di oggi non posso non parlare del progetto "Abitare Mediter-raneo", che vorrei utilizzare per mostrarvi cosa si intende per approccio differenziato al-la progettazione. Con le lezioni precedenti abbiamo visto che si può parlare di efficienza energetica, di eco-compatibilità, di bio-compatibilità e di sostenibilità in modo anche abbastanza preci-so, quasi matematico. Si possono fare anche delle valutazioni LCA molto complesse. Dobbiamo tenere presente che oltre a doverci formare in modo continuo, dobbiamo an-che cominciare a prevedere quanto un edificio possa svolgere il suo ruolo in modo cor-retto e prevedere anche quando avverrà una sostituzione. Penso ad esempio al libretto d'uso e manutenzione che per qualunque elettrodomestico esiste, ma non per la casa; questo vuol dire che l'utente finale, l'abitante, ha un rapporto con il suo involucro abita-tivo abbastanza neutro. Non basta arrivare a dire “abito in classe A” , ma è importante la contestualizzazione e la scelta dei materiali in contesti climatici differenti. La ricerca durata tre anni di "Abitare Mediterraneo" nasce proprio dalla volontà di diffe-renziare a livello climatico le soluzioni e individuare le componenti edilizie più idonee. Vediamo allora qual'è il nostro contesto climatico, che conosciamo bene, ma allo stesso tempo spesso non siamo capaci di caratterizzarlo. Clima Mediterraneo: mite; l'estate può essere molto calda e umida, contemporaneamen-te il livello di comfort richiesto sta progressivamente aumentando e per questo abbiamo sempre più bisogno di raffrescamento. Sembra non si possa fare più a meno della clima-tizzazione, o della ventilazione meccanica controllata; ma è veramente così? Cosa comporta pensare a un'eventuale progettazione climatica, cioè intesa per rispon-dere in modo tecnico a delle richieste di comfort. Per clima si intende la zona specifica in



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Facciamo un esempio di elemento costruttivo innovativo, evoluto, intelligente, che as-solve contemporaneamente a varie funzioni: la facciata sud del Polo Tecnologico di Luc-ca, che potrei chiamare facciata smart.

E' composta da parti opache e parti trasparenti con vari layers sovrapposti, ognuno con una funzione specifica: nelle parti opache ci sono dei pannelli fotovoltaici con una inte-grazione architettonica al 100% perché sono parte costituente dell'involucro esterno, mentre le parti trasparenti sono costituite da infissi ad alta prestazione dotati di sistema di oscuramento con persiana a scomparsa, più una zanzariera, più griglie di ventilazione. Questa soluzione è intelligente perché produce energia, permette la ventilazione, tiene fuori gli insetti, oscura e illumina. Siamo già a 5 funzioni nello stesso componente, que-sto significa che la filiera è in grado di produrre dei componenti evoluti, con un plusvalo-re forte, quando le imprese, i produttori e il progettista lavorano in sinergia. Cosa significa Retrofitting? E' una riqualificazione energetica.



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to fit = adeguare retrofit = “adeguare a ritroso” qualcosa che non è più adeguato

Parliamo di qualcosa che è stato creato, ma non ha trovato riscontro e rimane invenduto perché il mercato è saturo o il risultato non è qualitativamente in grado di soddisfare la richiesta. Per questo l'invenduto non si venderà così com'è, perché se non è prestante a livello energetico, acustico, qualitativo, non è appetibile. L'Unione Europea prevede che debba essere rinnovato, nella misura del 3% annuo, tutto quello che non rispetta almeno i requisiti minimi, ad esempio anche ciò che è stato progettato intorno al 2004/2005, comunque prima dell'entrata in vigore dei valori minimi di prestazione energetica.

Vediamo allora le proporzioni della questione: le nuove costruzioni rappresentano sol-tanto il 2% del totale, con tendenza alla diminuzione, mentre guarderemo sempre più all'esistente che corrisponde al 98% del totale e che è costituito in parte da edifici anti-chi, ma prevalentemente da edifici costruiti nel dopoguerra con poca attenzione al ri-sparmio energetico. Il parco edilizio esistente ha un profilo di fabbisogno energetico molto alto, mediamente 170 - 180 kilowattora /mq/annuo, per questo la tendenza sarà il retrofitting dell'esistente per ottenere standard energetici sempre più alti. In questa situazione ovviamente si deve anche fare opera di informazione al cittadino per far capire alla signora Maria che la casa comprata con tanti sacrifici necessita di la-vori, non perché improvvisamente qualcuno dice che non va più bene, ma perché inter-venire garantisce molteplici vantaggi in termini di impatto ambientale, di comfort e di abbattimento dei costi della bolletta. L'opera di informazione serve anche a far luce sul-la confusione, generata nel mercato, dalle classificazioni energetiche e dalla falsa con-vinzione che classe A++ significhi la massima aspirazione, anche in area mediterranea. Premesso che si può fare retrofitting iniettando, spruzzando, riempendo, applicando i materiali da dentro o da fuori per il miglioramento delle prestazioni di involucro, ciò che si deve conoscere sono i livelli di prestazione, di comfort estivo e invernale, che si vo-gliono garantire. A questo poi si aggiunge la scelta dell'impiantistica e degli altri elemen-

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Maggio 2014

Il materiale pubblicato è utilizzato a solo scopo didattico/divulgativo e non commerciale.

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