Life-cycle cost analysis
Valutazione economica del progetto Clamarch a.a. 2013/14
Docenti | prof. Stefano Stanghellini | prof. Sergio Copiello Collaboratori | arch. Valeria Ruaro | arch. Pietro Bonifaci Lezione di | arch. Valeria Ruaro – [email protected]
con esempi applicativi
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Cos’è la LCCA Perché usare la LCCA
Elementi fondamentali per l’applicazione Formule e parametri di valutazione
LCC NS SIR AIRR DPB SPB
Soluzioni ottimali per prestazioni ottimali
Schema della lezione
LCCA │ arch. Valeria Ruaro [email protected]
LCCA │ arch. Valeria Ruaro [email protected] 3
La LCCA (Life-Cycle Cost Analysis) è un metodo di valutazione economica
dei progetti, nel quale i costi derivanti dal possedere, usare, mantenere e,
infine, smaltire un certo progetto, sono considerati potenzialmente importanti
per prendere una decisione.
Esso consente di determinare il ‘costo globale’ di un certo prodotto,
considerando in suo intero ciclo di vita.
Cos’è la LCCA
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Perché usare la LCCA
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La LCCA è particolarmente adatta a valutare alternative progettuali che
soddisfano un certo livello di prestazione (comfort, qualità architettonica,
standard costruttivi, ecc.), ma che presentano differenti:
- costi di investimento, gestione, manutenzione e ristrutturazione
- cicli di vita
La LCCA è altresì utile a valutare progetti che prevedono investimenti iniziali
elevati funzionali a ridurre costi di gestione successivi.
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Elementi fondamentali per l’applicazione
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L’applicazione della LCCA richiede che siano definiti una serie di elementi
necessari alla sua applicazione:
Definire tipo di scelta e obiettivi
Definire progetto e alternative
Stabilire il periodo di studio
Individuare i costi ‘rilevanti’ ai fini della valutazione
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Definire tipo di scelta e obiettivi
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Quale tipo di decisione? Accettare o rigettare alternative progettuali
Installare pannelli solari alla copertura Installare timer ai termostati
Selezionare ‘sistemi’ ottimali/convenienti Selezionare il tipo di impianto di riscaldamento e raffreddamento (pompa di calore, riscaldamento a gas con aria condizionata, ecc.) Selezionare il tipo di tecnologia costruttiva per i muri (muratura, legno, isolamento con lana di riccia, ecc.)
Selezionare combinazioni ottimali/convenienti di sistemi indipendenti
Specificare l’efficienza di riscaldamento a gas con aria condizionata e del tipo di illuminazione Stabilire la dimensione di un riscaldamento a pannelli solari e l’efficienza nell’istallazione di infissi coibentati
Ordinare soluzioni alternative per allocare risorse
Selezionare tra diverse soluzioni che sono state proposte per ricevere finanziamenti o incentivi fiscali
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Definire progetto e alternative
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Individuare gli aspetti che hanno rilevanza sotto il profilo dei costi, e quindi:
- Identificare i vincoli di tipo fisico, funzionale o normativo che
comportano l’esclusione a priori di certe soluzioni alternative
- Identificare alternative progettuali tecnicamente valide che soddisfino
specifiche performance tecniche
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Stabilire il periodo di studio
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Per periodo di studio si intende l’arco temporale durante il quale i costi e i
benefici collegati a un certo investimento, hanno ricadute sugli interessi
dell’investitore che deve prendere la decisione.
Alternative progettuali che devono essere confrontate tra loro per prendere
una decisione, devono avere il medesimo periodo di studio.
Il periodo di studio:
- inizia al momento 0
- include il periodo di progettazione/costruzione
- include il periodo di gestione
- si conclude all’anno n stabilito al momento della valutazione
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Stabilire il periodo di studio
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momento 0
è il momento a cui tutti i costi vengono riferiti mediante l’operazione di sconto e solitamente
corrisponde con il momento in cui la decisione deve essere effettuata
periodo di progettazione/costruzione
è il periodo nell’ambito del quale vengono effettuate le operazioni di investimento iniziale, e
quindi sostenuti i costi concernenti la progettazione, la costruzione e l’espletamento di tutte le
attività per la realizzazione dell’immobile
periodo di gestione/manutenzione
è l’arco temporale che intercorre tra il momento in cui la realizzazione e completata e iniziano
ad aversi costi di gestione e manutenzione. Qualora la valutazione riguardi i soli aspetti di
manutenzione e gestione, il periodo di gestione inizia al momento 0
anno N
rappresenta l’anno conclusivo del periodo di studio. Solitamente il numero di anni considerati
nella valutazione tengono conto della vita utile del progetto o del sistema oggetto di valutazione
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Stabilire il periodo di studio
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periodo P/C periodo G/M
periodo di studio
momento 0
1 2 3 4 5 N …
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Individuare i costi ‘rilevanti’
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Non tutti i costi che riguardano un determinato progetto devono essere
necessariamente considerati nella LCCA, e vengono pertanto definiti
‘non rilevanti’.
In questa categoria ricadono:
- i costi che non variano da un’alternativa progettuale a un’altra, e che
quindi non incidono sul risultato finale
- i cosiddetti ‘costi irrecuperabili’ (sunk costs), concernenti operazioni
effettuate prima del momento 0, e che non hanno particolare rilievo per
il tipo di valutazione che si intende effettuare
- i costi di carattere fiscale o finanziario, sempre che la valutazione non sia
effettuata specificatamente per effettuare valutazioni su queste voci
- più in generale tutti quei costi che ai fini della valutazione specifica
vengono considerati ‘non rilevanti’
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Elementi fondamentali per l’applicazione / Individuare i costi ‘rilevanti’
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I costi ‘rilevanti’ si distinguono solitamente in:
- Costi di investimento (costo di progettazione, acquisto, costo di
costruzione)
- Costi di gestione (elettricità, acqua, gas, ecc.)
- Costi di manutenzione (costo di ristrutturazione e/o restauro)
Ai costi rilevanti si aggiunge il valore residuo, ovvero il valore che rimane
alla fine del periodo di studio.
Esso può essere positivo, qualora il bene mantenga un certo valore e possa,
ad esempio, essere rivenduto.
Ma può essere anche negativo, nel caso in cui il bene vada smaltito,
convertito, ecc.
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Formule e parametri di valutazione / LCC
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Formula generale
LCC = Ct(1 + r)t
N
t=0
LCC = life cycle cost
Ct = somma dei ‘costi rilevanti’
N = numero di anni del periodo di studio
𝑟 = saggio di sconto
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Formule e parametri di valutazione / LCC
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Formula applicata a progetti di edifici
LCC = Ci + Cg + Cm
(1 + r)t ± Vr
1
(1 + r)N
N
t=0
LCC = life cycle cost
Ci = costi di investimento
N = numero di anni del periodo di studio
𝑟 = saggio di sconto
Cg = costi di gestione
Cm = costi di manutenzione
t = anno in cui il costo si verifica
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Formule e parametri di valutazione / LCC
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Esempio: caso base
periodo di studio momento 0
12 20
Cg (600 euro/anno)
Cm (10.000 euro)
Vr (-10.000 euro)
0
Ci (100.000 euro)
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 20 anni
Dati di base Anno/ periodoFattore di
attualizzazioneValore attuale
Costo di investimento € 100.000 anno 0 - € 100.000
Costo di gestione € 600 annuo 13,59 € 8.154
Costo di manutenzione € 10.000 12° anno 0,62 € 6.246
Valore residuo -€ 10.000 20° anno 0,46 -€ 4.564
LCC € 109.836
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Formule e parametri di valutazione / LCC
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Esempio: alternativa
periodo di studio momento 0
12 20
Cg (200 euro/anno)
Cm (12.000 euro)
Vr (-20.000 euro)
0
Ci (108.000 euro)
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 20 anni
Dati di base Anno/ periodoFattore di
attualizzazioneValore attuale
Costo di investimento € 108.000 anno 0 - € 108.000
Costo di gestione € 200 annuo 13,59 € 2.718
Costo di manutenzione € 12.000 12° anno 0,62 € 7.495
Valore residuo -€ 20.000 20° anno 0,46 -€ 9.128
LCC € 109.085
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Formule e parametri di valutazione / NS
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NS (Net Saving) – risparmio netto
Misura la differenza tra benefici e costi attualizzati di un certo progetto.
Nell’analizzare alternative progettuali, quindi confrontate tra di loro sotto il
profilo dei costi, esso viene calcolato come differenza tra LCC del caso base
e LCC dell’alternativa progettuale.
NS = LCCcaso base − LCCalternativa
Valore attuale
(caso base)
Valore attuale
(alternativa
progettuale)
(Vacb - Vaap)
Costo di investimento € 100.000 € 108.000 -€ 8.000
Costo di gestione € 8.154 € 2.718 € 5.436
Costo di manutenzione € 6.246 € 7.495 -€ 1.249
Valore residuo -€ 4.564 -€ 9.128 € 4.564
€ 751
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Formule e parametri di valutazione / NS
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In sintesi: - un’alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base solo
quando NS è maggiore di 0
- NS è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra alternative
- NS può esse calcolato confrontando le singole categorie di costo, oppure effettuando direttamente la differenza tra LCC
- le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione
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Formule e parametri di valutazione / SIR
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SIR (Saving to investment ratio) – risparmio in rapporto all’investimento
Esprime la relazione tra quanto risparmiato in fase di gestione (operational
saving) e i costi aggiuntivi necessari all’investimento (additional invesment
costs). È quindi necessario separare le voci relative alla fase gestionale del
progetto (Cg e Cm) dai costi di investimento, considerando tra quest’ultimi
anche il valore residuo (Ci e Vr).
SIR =Os
Ai
Os = operational saving
Ai = additional investment costs
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Formule e parametri di valutazione / SIR
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Valore attuale
(caso base)
Valore attuale
(alternativa
progettuale)
(Vacb - Vaap)
Operational saving (Os)
Costo di gestione € 8.154 € 2.718 € 5.436
Costo di manutenzione € 6.246 € 7.495 -€ 1.249
Os € 4.187
Additional investment costs (Ai)
Costo di investimento € 100.000 € 108.000 € 8.000
Valore residuo -€ 4.564 -€ 9.128 -€ 4.564
Ai € 3.436
NS = Os - Ai € 751
SIR = Os/Ai 1,22 per ogni euro investito l'alternativa progettuale, rispetto al caso base, genera 1,22 euro
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Formule e parametri di valutazione / SIR
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In sintesi:
- un’alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base quando SIR
è maggiore di 1
- SIR è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra
alternative
- le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio
e stesso saggio di attualizzazione
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Formule e parametri di valutazione / AIRR
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AIRR (Adjusted Internal Rate of Return) – Tasso interno di rendimento
Esprime il rendimento annuale di un progetto entro il periodo di studio
definito. Come NS e SIR è una misura relativa e necessita pertanto del
confronto tra due alternative che presentino stesso periodo di studio e stesso
saggio di attualizzazione.
AIRR = 1 + r (SIR)1N − 1
AIRR = 1 + 4% (1,22)120 − 1 = 5,03%
Poiché AIRR = 5,03% è maggiore di 4%,
l’alternativa è più conveniente del caso base
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Formule e parametri di valutazione / AIRR
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In sintesi: - un’alternativa progettuale è conveniente rispetto al caso base quando
AIRR è maggiore di r (AIRR > r)
- AIRR è una misura relativa, quindi va utilizzata per effettuare confronto tra alternative
- le alternative vanno confrontate utilizzando il medesimo periodo di studio e stesso saggio di attualizzazione
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Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB
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SPB (Simple Payback) – tempo di ritorno dell’investimento (semplice)
Rappresenta il tempo necessario per ritornare dell’investimento iniziale, dato
un certo risparmio annuale, senza tener conto dell’effetto dello sconto
all’attualità dei valori annuali di risparmio.
DPB (Discounted Payback) – tempo di ritorno dell’investimento (scontato)
Rappresenta il tempo necessario per ritornare dell’investimento iniziale, dato
un certo risparmio annuale, tenuto conto dell’effetto dello sconto all’attualità
dei valori annuali di risparmio.
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Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB
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AnnoRisparmio
anno (Cg)
Risparmio
annuo (Cm)
Investimento
iniziale
r =0% r =4% SPB DPB
a b cd=
b+c
e=
(b+c)/(1+r)n
f g=d-f h=e-f
1 € 400 € 300 € 700 € 673 8.000€ 7.300-€ 7.327-€
2 € 400 € 300 € 1.400 € 1.320 8.000€ 6.600-€ 6.680-€
3 € 400 € 300 € 2.100 € 1.943 8.000€ 5.900-€ 6.057-€
4 € 400 € 300 € 2.800 € 2.541 8.000€ 5.200-€ 5.459-€
5 € 400 € 300 € 3.500 € 3.116 8.000€ 4.500-€ 4.884-€
6 € 400 € 300 € 4.200 € 3.669 8.000€ 3.800-€ 4.331-€
7 € 400 € 300 € 4.900 € 4.201 8.000€ 3.100-€ 3.799-€
8 € 400 € 300 € 5.600 € 4.713 8.000€ 2.400-€ 3.287-€
9 € 400 € 300 € 6.300 € 5.205 8.000€ 1.700-€ 2.795-€
10 € 400 € 300 € 7.000 € 5.678 8.000€ 1.000-€ 2.322-€
11 € 400 € 300 € 7.700 € 6.132 8.000€ 300-€ 1.868-€
12 € 400 € 300 € 8.400 € 6.570 8.000€ 400€ 1.430-€
13 € 400 € 300 € 9.100 € 6.990 8.000€ 1.100€ 1.010-€
14 € 400 € 300 € 9.800 € 7.394 8.000€ 1.800€ 606-€
15 € 400 € 300 € 10.500 € 7.783 8.000€ 2.500€ 217-€
16 € 400 € 300 € 11.200 € 8.157 8.000€ 3.200€ 157€
17 € 400 € 300 € 11.900 € 8.516 8.000€ 3.900€ 516€
18 € 400 € 300 € 12.600 € 8.862 8.000€ 4.600€ 862€
19 € 400 € 300 € 13.300 € 9.194 8.000€ 5.300€ 1.194€
20 € 400 € 300 € 14.000 € 9.513 8.000€ 6.000€ 1.513€
Risparmio cumulato Risparmio netto
caso basealternativa
progettualedifferenza
Costo di investimento € 100.000 € 108.000 € 8.000
Costo di gestione € 600 € 200 € 400
Costo di manutenzione
(annuale) € 800 € 500 € 300
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Formule e parametri di valutazione / SPB e DPB
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In sintesi: - SPB e DPB sono utili a calcolare quanti anni sono necessari per coprire
un certo investimento iniziale
- PB rappresenta un criterio per accettare o rigettare una certa soluzione, ma non è utile per escludere alternative tra loro o ordinare progetti indipendenti tra loro
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Esempio 1
27
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 20 anni
Investimento 800 euro
Consumo annuo con infissi attuali
riscaldamento 400 euro/anno
rafrescamento 150 euro/anno
Consumo annuo con infissi coibentati
riscaldamento 340 euro/anno
rafrescamento 128 euro/anno
DECISIONE: Accettare o rigettare la possibilità di istallare infissi
coibentati
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Esempio 1
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Caso base Anno/ periodoFattore di
attualizzazioneValore attuale
Costo di investimento € - - - -
Costo di gestione € 550 annuo 13,59 € 7.475
Costo di manutenzione € - - - -
Valore residuo € - - - -
LCC € 7.475
Alternativa Anno/ periodoFattore di
attualizzazioneValore attuale
Costo di investimento € 800 anno 0 - € 800
Costo di gestione € 468 annuo 13,59 € 6.353
Costo di manutenzione € - - - -
Valore residuo € - - - -
LCC € 7.153
Valore attuale
(caso base)
Valore attuale
(alternativa
progettuale)
Differenza
Costo di investimento € - € 800 -€ 800
Costo di gestione € 7.475 € 6.353 € 1.121
Costo di manutenzione € - € - € -
Valore residuo € - € - € -
NS 321€
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Esempio 1
Valore attuale
(caso base)
Valore attuale
(alternativa
progettuale)
(Vacb - Vaap)
Operational saving (Os)
Costo di gestione € 7.475 € 6.353 € 1.121
Costo di manutenzione € - € - € -
Os € 1.121
Additional investment costs (Ai)
Costo di investimento € - € 800 € 800
Valore residuo € - € - € -
Ai € 800
NS = Os - Ai = € 321
SIR = Os/Ai = 1,40
AIRR= (1+r) x (SIR)1/N = 5,77%
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Esempio 2
30
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 15 anni
Investimento: Consumo annuo:
Pompa di calore 1.000 euro Pompa di calore 669 euro/anno
Caldaia a metano 1.200 euro Caldaia a metano 1.073 euro/anno
Caldaia a gasolio 1.250 euro Caldaia a gasolio 1.560 euro/anno
Caldaia a GPL 700 euro Caldaia a GPL 1.961 euro/anno
Manutenzione:
Pompa di calore 45 euro/anno
Caldaia a metano 35 euro/anno
Caldaia a gasolio 35 euro/anno
Caldaia a GPL 35 euro/anno
DECISIONE: Selezionare ‘sistemi’ ottimali/convenienti
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Esempio 2
31
Costo di
investimento
Costo di
gestione
Costo di
manutenzione
Pompa di calore € 1.000 € 7.438 € 500
Caldaia a metano € 1.200 € 11.930 € 389
Caldaia a gasolio € 1.250 € 17.345 € 389
Caldaia a GPL € 700 € 21.803 € 389
Valore attuale
Cg + Cm Os Ai LCC NS SIR
Pompa di calore 7.939€ € 8.939
Caldaia a metano 12.319€ 4.381€ 200-€ € 13.519 -€ 4.581 -22
Caldaia a gasolio 17.734€ 9.795€ 250-€ € 18.984 -€ 10.045 -39
Caldaia a GPL 22.192€ 14.254€ 300€ € 22.892 -€ 13.954 48
Quando considero LCC, SIR diventa un parametro di valutazione secondario
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Esempio 3
32
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 25
costo iniziale
I1 € -
I2 € 5.000
I3 € 10.000
I4 € 22.000
I5 € 40.000
costo iniziale
R1 € -
R2 € 15.000
R3 € 37.000
livello prestazionale dell' involucro edilizio
livello prestazionale del sistema di
riscaldamento/raffrescamento
DECISIONE: Selezionare combinazioni ottimali/convenienti di
sistemi indipendenti
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Esempio 3
33
Costi di gestione annuali
R1 R2 R3
I1 € 1.285 € 1.124 € 1.058
I2 € 1.221 € 1.068 € 1.005
I3 € 1.163 € 1.018 € 958
I4 € 1.112 € 973 € 915
I5 € 1.067 € 933 € 878
Costi di manutenzione (annuali)
R1 R2 R3
I1 € 350 € 300 € 266
I2 € 332 € 285 € 253
I3 € 318 € 272 € 242
I4 € 306 € 262 € 233
I5 € 298 € 255 € 226
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Esempio 3
34
Costi di investimento
R1 R2 R3
I1 € - € 15.000 € 37.000
I2 € 5.000 € 20.000 € 42.000
I3 € 10.000 € 25.000 € 47.000
I4 € 22.000 € 37.000 € 59.000
I5 € 40.000 € 55.000 € 77.000
LCC
R1 R2 R3
I1 € 25.542 € 37.246 € 57.684
I2 € 29.261 € 41.137 € 61.653
I3 € 33.136 € 45.152 € 65.746
I4 € 44.152 € 56.293 € 76.934
I5 € 61.324 € 73.559 € 94.247
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In sintesi
LCC NS SIR AIRR
Accettare o rigettare alternative
progettuali
minimo
> 0
> 1
> r
Selezionare ‘sistemi’
ottimali/convenienti
minimo
maxno no
Selezionare combinazioni
ottimali/convenienti di sistemi
indipendenti
minimo LCC
combianto
max NS
combinato
no no
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Esercitazione
36
Interventi possibili
a) Sostituzione della caldaia
b) Istallazione di doppi vetri
c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia
d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria
e) Realizzazione di isolamento a cappotto
Saggio di sconto 4%
Periodo di studio 20 anni
Costi di investimento
a) Sostituzione della caldaia 3.000 euro
b) Istallazione di doppi vetri 7.000 euro
c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia 10.000 euro
d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria 5.000 euro
e) Realizzazione di isolamento a cappotto 35.000 euro
LCCA │ arch. Valeria Ruaro [email protected]
Esercitazione
37
Costi di gestione
Situazione attuale
Produzione acqua calda 800 euro/anno
Elettricità 45 euro/mese
Riscaldamento 2.400 euro/anno
a) Sostituzione della caldaia
Produzione acqua calda -20%
Elettricità -4%
Riscaldamento -20%
b) Istallazione di doppi vetri
Produzione acqua calda 0%
Elettricità -2%
Riscaldamento -10%
c) Istallazione di pannelli fotovoltaici per la produzione di energia
Produzione acqua calda -2%
Elettricità -50%
Riscaldamento -2%
d) Intallazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria
Produzione acqua calda -80%
Elettricità -20%
Riscaldamento 0%
e) Realizzazione di isolamento a cappotto
Produzione acqua calda 0%
Elettricità -5%
Riscaldamento -40%
LCCA │ arch. Valeria Ruaro [email protected]
Esercitazione
38
Quale intervento risulta più conveniente effettuare?
Se decidessi di realizzare l'intervento più conveniente,
in quanti anni rientrerei dell'investimento iniziale?
LCCA │ arch. Valeria Ruaro [email protected]
Principali riferimenti
39
Gottfried, D. (1996), “Economics of Green Buildings,”Sustainable Building Technical Manual - http://smartenergy.illinois.edu/pdf/Archive/SustainableBuildingTechManual.pdf
K. Fuller, S., & R. Petersen, S. (1996). Life-cycle costing manual for the Federal Energy Management Program -
http://fire.nist.gov/bfrlpubs/build96/PDF/b96121.pdf (2005), Guidelines for Life Cycle Cost Analysis, Stanford University (2007), Life Cycle Costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: a common methodology, Davis
Langdon Management Consulting (2013), Implementing the cost-optimal methodology in EU countries - Lesson learned from three case studies,
The Buildings Performance Institute Europe Life-cycle costing (LCC) as a contribution to sustainable construction: towards a common methodology -
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