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L'ottimizzazione delle prestazioni energetiche ed ambientali dell'edificio deriva dunque dall'ottimizzazione delle singole parti e dalla loro reciproca interazione. L'applicazione dell'integrative design al progetto dell'involucro edilizio richiede nuovi approcci, strumenti e logiche di verifica della qualità del processo. L'intervento, a partire dalla definizione del concetto di costruzione sostenibile, presenta una proposta metodologica per il progetto dell'involucro edilizio ad elevate prestazioni all'interno di un processo integrato
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UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE
PRESTAZIONI
Elisa SiromboArchitetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C Politecnico di Torino, Dipartimento di [email protected]
Bari, 30 settembre 2014
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20142
COME SI CARATTERIZZA L’INVOLUCRO EDILIZIO NELLA COSTRUZIONE SOSTENIBILE? QUALI I CARATTERI?
QUALE APPROCCIO ALLA PROGETTAZIONE??? SOMMARIO
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20143
La progettazione e costruzione di un edificio sostenibile è un processo che Rende minimo il consumo di risorse naturali lungo l’intero ciclo di vita Rende minime le emissioni che impattano negativamente sugli ambienti confinati in cui viviamo e sull’atmosfera del pianeta Rende minimo lo scarico di rifiuti solidi e effluenti liquidi Rende minimo l’impatto negativo sugli ecosistemi locali Rende massima la qualità degli ambienti confinati
LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
ASHRAE Green Guide (2006)
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20144
LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
Berardi, Clarifyng the new interpretation of the concept of sustainable building, Sustainable Cities and society 8 (2013)
La costruzione sostenibile implica: •un aumento della domanda di edifici sicuri, flessibili e dall’elevato valore economico e di mercato;•la riduzione degli impatti ambientali attraverso l’inclusione del contesto sociale, ambientale ed economico nel progetto;•il rispetto del benessere per l’uomo, la soddisfazione degli occupanti; •la promozione dei valori di equità sociale, di incremento della qualità estetica e della conservazione dei valori culturali.
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20145
LA SOSTENBILITA’ E UN APPROCCIO LIFE CYCLE THINKING
La definizione delle strategie di sostenibilità energetico-ambientale per il progetto di nuovi edifici e per il recupero degli esistenti richiede l'allargamento del confine di analisi a tutte le fasi del ciclo vita di un edificio.
Approccio “from cradle to grave”, dalla culla alla tomba.
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20146
I protocolli di certificazione della sostenibilità ambientale offrono strumenti per la misura oggettiva del livello di sostenibilità degli edifici attraverso un approccio olistico
STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20147
I CONTENUTI DELLA SOSTENIBILITA’
SITO ACQUA ENERGIA
MATERIALI IEQ PROCESSO / LIFE CYCLE ANALISY
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20148In pratica strumenti di certificazione della sostenibilità per misurare
CATEGORIEA. Qualità del sitoB. Consumo di risorseC. Carichi AmbientaliD. Qualità ambientale indoorE. Qualità del servizio
STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/20149
AREE TEMATICHE•Sostenibilità del sito•Gestione dell’acqua•Energia ed atmosfera•Materiali e risorse•Qualità ambientale interna•Innovazione nella progettazione •Priorità regionali
STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201410
L’INVOLUCRO EDILIZIO
L’involucro edilizio è quella superficie che separa lo spazio interno condizionato dall’ambiente esterno non controllato. Rappresenta dunque la superficie di contorno e separazione attraverso cui l’edifico può scambiare massa ed energia.
(ref. Building Energy Codes Resource Center)
Evoluzione del concetto di involucro edilizioDa barriera/scudo protettivo………………...................……a involucro adattativo (Responsive Facade)
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201411
UNA MAPPA DEI REQUISITI DELL’ INVOLUCRO EDILIZIO
SICUREZZAresistenza ai carichi statici (peso proprio)resistenza meccanica ai carichi verticali resistenza meccanica a carichi orizzontaliresistenza meccanica ai carichi sospesiresistenza meccanica ai sovraccarichi permanenti direttamente applicati resistenza meccanica ai sovraccarichi accidentali (urti)resistenza al fuocoreazione al fuocoresistenza alle deformazioniresistenza alle intrusionisicurezza alle esplosionisicurezza al contatto
BENESSEREasetticitàpermeabilità all'ariatenuta all'acqua / tenuta all'ariaassenza dell’emissione di odori sgradevoliassenza di emissione di sostanze nociveisolamento termico controllo della temperatura superficialecontrollo delle condensazioni superficialicontrollo dell'inerzia termicacontrollo delle condensazioni interstizialicontrollo della radiazione luminosa / ultravioletta / infrarossacontrollo della radiazione solareisolamento acustico / assorbimento acusticoassorbimento / riflessione luminosa
ASPETTOassenza di difetti superficialiplanaritàomogeneità di colore e brillantezza
FRUIBILITA'attrezzabilitàattitudine all’integrazione impiantistica
GESTIONEmantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di agenti chimicimantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di attacchi biologicimantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di gelo/disgelo, irraggiamento, calore, acqua piovanamantenimento delle prestazioni sotto l'effetto di nebbia, atmosfera industriale, venti di sabbia e polverimanutenibilitàaffidabilitàpulibilitàcontenimento dei consumi energeticiresistenza alle intrusioni
SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTEcostruibilitàriparabilitàsostituibilità recuperabilitàriciclabilitàcontrollo del contenuto energetico intrinsecosostenibilità dei materiali da costruzione
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201412
IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO
ENERGIA INGLOBATASOSTENIBILITA’ MATERIALIB.4.1 Riutilizzo delle strutture esistentiB.4.6 Materiali riciclati/recuperatiB.4.7 Materiali da fonti rinnovabiliB.4.8 Materiali localiB.4.9 Materiali locali per finitureB.4.10 Materiali riciclabili e smontabiliB.4.11 Materiali biosostenibili
ENERGIA OPERATIVA
B.1.2 Energia primaria per il riscaldamentoB.6.1 Energia netta per il riscaldamentoB.6.2 Energia netta per il raffrescamentoB.6.3 Trasmittanza termica dell’involucro edilizioB.6.4 Controllo della radiazione solareB.6.5 Inerzia termica dell’edificio
D.4.1 Illuminazione naturaleD.5.6. Qualità acustica dell’edificio
LIFE CYCLE COST, MANUTENZIONE, ETCE.6.1 Mantenimento delle prestazioni dell’involucro edilizio
QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201413
Blengini, Di Carlo, Fiorenza, Zavaglia, Valutazione della sostenibilità ambientale di una casa a basso consumo energetico con metodologia LCA, 2007
L’OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA, FRA «OPERATIVE ENERGY» E «EMBODIED ENERGY»
IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201414
L’ottimizzazione del progetto di architettura per la riduzione del consumo di energia
operativa o «operative energy»
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201415
Se l’obiettivo di oggi è lo Zero Energy Building si pongono dunque diverse problematiche di tipo progettuale circa la
valutazione integrata delle prestazioni di involucro secondo un approccio “total energy”, che affronti l’ottimizzazione
delle soluzioni tecnologiche rispetto sia al contenimento della domanda energetica totale dell’edificio sia agli
aspetti legati al comfort ambientale interno.
RIDURRE IL CONSUMO DI «OPERATIVE ENERGY»
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201416
Il rapporto WINDOW TO WALL RATIO secondo un approccio «Total Energy»
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201417
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatichehttp://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5
FRANCOFORTE
Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201418
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatichehttp://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5
FRANCOFORTE
Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201419
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatichehttp://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5
ATENE
Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201420
Definizione del concept di involucro attraverso un approccio bioclimatico
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
Analisi della carta psicometrica per l'identificazione delle strategie bioclimatichehttp://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/ - Climate Consultant 5.5
ATENE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201421
Sistema di rating LEED® - Evoluzioni, metodologie e strumenti per il progetto
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Interior Designer
Lighting Designer
Ingegnere Meccanico
Materiali e colori di finitura interni (pareti, controsoffitto, pavimento)
Indice di riflessione luminosa
Da cui dipende il coefficiente di utilizzazione
Numero di lampade installate
Minori costi di installazione e manutenzione lampade
Minor consumo energia elettrica nella vita utile dell’edificio
Potenziale riduzione potenza sistema HVAC minori costi energetici
Dimensionamento del sistema HVAC
Densità di potenza luminosa installata (W/m2)
“..Over the past twelve years, we have asked somewhere on the order of 3,000 electrical and lighting engineers this question: “When was the last time you had a conversation with your architect to find out, before designing the lighting system, the actual light reflectance values of the surfaces in the space?” We usually are met with shrugging shoulders, or the response is “never.”
Then we ask: “Okay, then, since you are not using actual reflectance values when you enter the coefficient of utilization table, what reflectance values do you typically use for ceilings, walls, and floors?”
In all but a few cases we hear—almost like a mantra—the same response: “80, 50, 20.”
7group (Author), Bill Reed (Author), S. Rick Fedrizzi (Foreword)The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability,
Processo non integrato
Processo integrato
UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE
Progettazione dell’involucro per l’ottimizzazione del sistema edificio-impianto
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201422
L’ottimizzazione del progetto per la riduzione del consumo di energia inglobata nella
costruzione o «embodied energy»
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201423
RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»
LCA (Life Cycle Assessment)
Metodo che quantifica tutte le sostanze in ingresso (materie prime, risorse materiali ed energetiche) e in uscita (rifiuti solidi, emissioni in aria, acqua e suolo) e tutti gli impatti ambientali generati (conosciuti) lungo tutte le fasi del ciclo vita di un prodotto
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201424
RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»
Embodied Energy
– Initial Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante le fasi di estrazione delle materie prime, produzione dei materiali/component, trasporto in cantiere e costruzione
– Recurring Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante la fase operativa per la manutenzione, sostituzione, restauro di materiali/componenti
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201425
Analisi LCA from cradle to gate.
Queste analisi costituiscono la base per le certificazioni ambientali di prodotto di tipo III secondo lo standard ISO 14020 (Environmental Product Declaration o EPD) che forniscono informazioni credibili, rilevanti e comparabili.
RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»
Database: www.environdec.com
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201426
Materiali isolanti e prestazioni ambientali
RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201427
L’ottimizzazione del progetto per la riduzione del consumo di risorse naturali non
rinnovabili e risorse energetiche (riduzione dell’embodied energy)
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201428
Selezionare i materiali da costruzione attraverso il tradizionale approccio qualitativo promosso finora dai principali strumenti di valutazione della sostenibilità ambientale.Per approccio qualitativo si intende un metodo di valutazione dell’ecocompatibilità rispetto a categorie qualitative quali la riciclabilità, il contenuto di riciclato, la provenienza locale, la provenienza da fonte rinnovabile, la provenienza «naturale».
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201429
CONTENUTO DI RICICLATO
FinalitàAumentare l’uso di prodotti da costruzione che contengono materiali a contenuto di riciclato. I prodotti con contenuto di riciclato riducono l’uso di materiale vergine, riducendo pertanto gli impatti derivanti dall’estrazione e dalla lavorazione, e i volumi di rifiuti solidi.
RequisitoSelezionare prodotti da costruzione con contenuto di riciclato. Si distingue tra riciclato post-consumo, costituito da materiali che non possono essere più utilizzati per il loro scopo originale, e riciclato pre-consumo, costituito da scarti del processo di fabbricazione (ISO 14020).(% totale calcolata su base volume, massa, costo)
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201430
MATERIALI RIUTILIZZATI O DI RECUPERO
FinalitàRiutilizzare materiali e prodotti da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuti, diminuendo in questo modo gli impatti ambientali associati all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.
RequisitoUtilizzare materiali riutilizzati preesistenti sul sito, materiali che non sono in grado di espletare la loro funzione originaria e devono essere installati per usi diversi o in diversa posizione (es. una porta riadattata e riutilizzata come bancone) oppure materiali che continuano a svolgere loro funzione originale (es. telai di porte), materiali di recupero provenienti da un altro sito (mattoni di recupero, legname strutturale, pietra, ecc.)
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201431
MATERIALI RICICLABILI
FinalitàRiutilizzare materiali e prodotti da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuti, diminuendo in questo modo gli impatti ambientali associati all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.
RequisitoGarantire la smontabilità delle strutture edilizie per un recupero/riciclo selettivo dei materiali costituenti a fine vita
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201432
MATERIALI LOCALI
FinalitàIncrementare l’utilizzo di prodotti e materiali che siano estratti e lavorati a distanza limitata, sostenendo in tal modo l’uso di risorse locali e riducendo gli impatti sull’ambiente derivanti dal trasporto.
RequisitoSelezionare prodotti estratti, lavorati e prodotti ad una distanza limitata rispetto al sito di costruzione (150, 250, 300, 1050 km, ..)
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201433
MATERIALI DA FONTI RINNOVABILI
FinalitàRidurre l’uso e lo sfruttamento delle materie prime e dei materiali a lungo ciclo di rinnovamento, sostituendoli con materiali rapidamente rinnovabili
RequisitoSelezionare materiali con ridotti cicli di crescita e raccolta
RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201434
L’ottimizzazione del progetto per il controllo delle condizioni di comfort ambientale
interno
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201435
MATERIALI BASSOEMISSIVI PER LE FINITURE INTERNE
FinalitàRidurre all’interno dell’edificio i contaminanti che risultano odorosi, irritanti e/o nocivi per il comfort ed il benessere dell’utenza.Minimizzare l’esposizione a sostanze nocive sulla salute degli occupanti incentivando l’utilizzo di materiali da costruzione a basse emissioni di Composti Organici Volatili.
RequisitoSelezionare prodotti bassoemissivi.Riferirsi ai limiti di legge in materia (Direttiva 2004/42/CE recepita dal Dlgs 161/2006) o linee guida più restrittive. Installare prodotti certificati per pavimentazioni, primers, adesivi, etc
MIGLIORARE LA QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201436
Data la complessità delle sfide ambientali future, diventa importante:
•Adottare un approccio esigenziale-prestazionale nella progettazione del sistema edificio-impianto, involucro edilizio compreso
•Adottare un approccio comparativo nella progettazione prestazionale dell’involucro edilizio, nella selezione della migliore tecnologie edilizie, nella scelta dei materiali, etc.
•Valutare le prestazioni dei componenti di involucro edilizio correlandole alla progettazione ambientale, funzionale, architettonica ed economica alla scala dell’edificio, promuovendo così il concetto di costruzione sostenibile
•Adottare un approccio integrato, ricordando che l’ottimizzazione prestazionale del componente in sé non garantisce l’ottimizzazione del sistema edificio-impianto nel suo complesso.
CONCLUSIONI
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI30/09/201437
keywords: integrazione
Verso l’integrative design, un processo olistico che promuove l’analisi delle correlazioni esistenti fra tutti i sistemi dell’edificio per un’effettiva riduzione dell’impatto ambientale del costruito, dei costi di costruzione e costi di gestione.
7group, Bill Reed, S. Rick Fedrizzi (Foreword by), The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability, 2009
CONCLUSIONI
UN APPROCCIO SOSTENIBILE AL PROGETTO DELL’INVOLUCRO EDILIZIO AD ELEVATE PRESTAZIONI
Elisa SiromboArchitetto, Esperto Protocollo Itaca, LEED AP BD+C
Politecnico di Torino, Dipartimento di [email protected]
Grazie per l’attenzione