Involucro edilizio e sistemi trasparenti [modalità

Le chiusure trasparenti in edilizia: quadro
normativo e nuove tecnologie
Michele Zinzi
Argomenti
• Il quadro legislativo
• Il serramento come sistema energetico
• Nuove soluzioni per l’involucro trasparente
Il problema ambientale
• Fonti fossili limitate
• Cambiamenti climatici
• Riscaldamento globale
Efficienza energetica in EU
• Cambiamenti climatici hanno portato nel 2007 alla strategia comune
fino al 2020:
– ridurre i gas ad effetto serra del 20% (o del 30% in caso di accordo
internazionale);
– ridurre i consumi energetici del 20% aumentando l'efficienza energetica;
– soddisfare il 20% del fabbisogno energetico europeo con le energie rinnovabili.
• Libro Verde EU "Un quadro per le politiche dell'Energia e del Clima
all'orizzonte del 2030”
• Direttive efficienza energetica negli edifici EPBD - Directive
2002/91/EU & EPBD Recast - Directive 2010/31/EU
Il quadro legislativo
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Miglioramento delle prestazioni
energetiche degi edifici:
Legge 373/1976
Legge 10/91
Decreto 412/93
EPBD
Decreti 192/05 & 311/06
D.P.R. 59 del 2009
DM Linee Guida CE 26/06/09
Consumi finali di energia per settore (ktep)
50'000
45'000
40'000
35'000
30'000
Agricoltura e pesca
Industria
Trasporti
Servizi e residenziale
Usi non energetici
Bunkeraggi
25'000
20'000
15'000
10'000
5'000
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Standard heating consumption in residential buildings [kWh/m2 year]
250
Single family house
Valutazione della prestazione
energetica
dell’edificio, legata solamente al
fabbisogno per riscaldamento
Row house
Large apartment block
200
150
100
50
0
<1900
1901-1920
1921-1945
1946-1960
1961-1975
1976-1990
1991-2005
>2005
Il quadro legislativo
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•
Miglioramento delle prestazioni
energetiche degi edifici:
Legge 373/1976
Legge 10/91
Decreto 412/93
EPBD
Decreti 192/05 & 311/06
D.P.R. 59 del 2009
DM Linee Guida CE 26/06/09
EPBD_R
Decreto legge 63/13
Legge 90/13
Prestazione energetica:
quantita' annua di energia primaria
effettivamente consumata o che si
prevede possa essere necessaria per
soddisfare, con un uso standard
dell'immobile, i vari bisogni energetici
dell'edificio, la climatizzazione
invernale e estiva, la preparazione
dell'acqua calda per usi igienici
sanitari, la ventilazione e, per il
settore terziario, l'illuminazione, gli
impianti ascensori e scale mobili.”
EP_gl = EP_i + EP_acs + EP_e + EP_vent +EP_ill +EP_mov
Considerazioni
1. Usi energetici
2. Riqualificazione edifici esistenti
Usi termici ed elettrici nel settore residenziale [ktep]
6'000
24'000
5'800
23'000
5'600
22'000
5'400
21'000
5'200
20'000
5'000
4'800
19'000
4'600
18'000
4'400
17'000
4'200
Usi termici
Usi elettrici
16'000
4'000
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
3. NZEB
“Edificio ad altissima prestazione energetica, calcolata
conformemente alle disposizioni del presente decreto, che rispetta
i requisiti definiti al decreto di cui all'articolo 4, comma 1 (norme
tecniche di riferimento EN, UNI, CTI). Il fabbisogno energetico
molto basso o quasi nullo e' coperto in misura significativa da
energia da fonti rinnovabili, prodotta in situ”
Il ruolo dei sistemi trasparenti
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Isolare l’ambiente costruito dallo spazio esterno
Limitare le infiltrazioni d’aria
Attuare la ventilazione naturale
Aumentare i guadagni solari in inverno e limitarli in estate
Permettere l’ingresso della luce naturale risparmiando elettricità.
Permette agli occupanti di relazionarsi con il mondo esterno.
Sistema trasparente come sistema energetico
• Bilancio energetico dell’edificio secondo la normativa nazionale (UNI
TS 11300; UNI EN ISO 13790)
EPI = Q P − η I Q G = ( QT + QV ) − η I ( Q S + Q Int )
• Bilancio energetico del serramento secondo la normativa
intnazionale (ISO 18292)
EPI = Q P − η I Q G = ( QT + QV ) − η I ( Q S + Q Int )
EPI = f (U ( v , t , d ), Q ( s ), g ( v ))
EPI è anche funzione delle condizioni climatiche e dell’edificio
EXPOEDILIZIA - Roma, 21/03/2013
Classificazione energetica dei serramenti
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Definire una scala prestazionale semi-quantitativa
per la scelta dei serramenti nel settore residenziale,
in funzione di:
Zona climatica
Edifici tipo
Orientamento
Caratteristiche del serramento (U, g, Q)
EXPOEDILIZIA - Roma, 21/03/2013
Limiti del quadro attuale: conseguenze inattese (?)
Porzione ufficio – corridoio – ufficio
Orientato sull’asse est/ovest
76.6
Sw/Sp 0.50
Shading parziale interno
Tipi di vetro
τv
g
54.6
54.2
DGU
0.81
0.76
L-e
0.75
0.62
SF
0.70
0.33
90
80
70.9
70
60
50
49
40
36.3
120
palermo
roma
milano
Uc
2.8
1.4
1.4
100
80
60
36.2
31.9
30
40
23.8
20
20
10
0
0
DGU
L-e
EXPOEDILIZIA - Roma, 21/03/2013
SF
Consumi per climatizzazione estiva ed invernale
35 e 50% di superficie vetrata
La configurazione ideale del
componente trasparente è
fortemente influenzara dal clima
e dall’edificio
Nuove tecnologie per elevate prestazioni
•
•
•
Sono disponibili sul mercato materiali innovativi
Altre soluzioni sono in fase di studio o pre-commerciale
Si agisce su diverse funzioni
Super isolamento
Materiali dinamici e intelligenti
Integrazioni di rinnovabili
Sistemi di daylighting
Superisolanti: Aerogel
• Costituito da particelle di silice
ecaratterizzato da una struttura porosa
aperta trasparente costituita per almeno il
95% da vuoti - SOLID AIR
• Dimensioni dei pori 10-100 nm.
• La conduttività termica del materiale è circa
15-20 mW/mK a pressione atmosferica, con
pressione al di sotto dei 100 mbar è
possibile ottenere proprietà simili a quelle
del vuoto.
• Elevata sensibilità all’umidità ed alle
sollecitazioni di trazione.
• Può essere di tipo granulare o monolitico
(molto più complesso e costoso).
Materiali dinamici: Vetri elettrocomici
• Quando una tensione, in genere tra 1,5 e 5
Volt, è applicata tra i conduttori trasparenti
(TC), parte degli ioni presente nello strato di
accumulo (IS) attraversano la zona di
separazione (IC), in grado di condurre tali ioni,
per fermarsi nello strato elettrocromico effettivo
(EC), con la conseguente variazione di colore
del componente.
• Invertendo la tensione si inverte il processo
• 1 generazione Tv 50 ⇒ 15% (5 stati intermedi)
• 2 generazione Tv 60 ⇒ 3% (no stati intermedi)
TC IS
+
++
+
+
+
+
+
+
+
Spectral Transmittance (5 states)
1
2
3
4
5
0.4
0.2
0.0
700
wavelength
900
Ioni
+
20-30 µ m
0.6
500
IC
1100
EC TC Vetro
--
Rinnovabili integrate: PV trasparente
•
•
•
•
Moduli PV laminati o inseriti in
vetrocamera
80 / 100 W/m2
Trasparenza dettata dal passo
scelto per celle e moduli
Moduli sagomati ad ok
Light thru
•
•
•
•
•
•
View thru
Pellicole su vetro
Gel trasparenti con inserimenti in silicio
Pigmenti per colorazioni (organico)
Vernici a spray con particelle in silicio
Fino a 300 W/m2
Trasparenza modulabile fino al 30%
Sistemi trasparenti a elevata inerzia termica
• PCM modulano il flusso termico attraverso il cambio di fase
• La trasmittanza solare di un componente (4-15-4 con vetri
extrachiari e stesso PCM) è del 75% nello stato liquido e del 46%
nello stato solido. Tv superiore a 80 e 50% per i due stati.
• Il controllo solare avviene con le basse temperature!
• La trasmittanza termica è inferiore al quella del convenzionale
vetro camera, essendo la resistenza termica della paraffina
inferiore a quella dell’aria
Conclusioni
•
•
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•
•
Il quadro normativo italiano ha recepito le linee di indirizzo della UE
Gli attuali standard energetici per la parte disciplinata sono in linea con
quelli di altri paesi europei, considereando le debite correzioni climatiche
Il quadro legislativo ha favorito la penetrazione di sistemi ad elevate
prestazioni, ma è necessario che in futuro tali prestazioni riguardino tutti
gli usi energetici
Sistemi trasparenti innovativi sono in commercio (o quasi...), penalizzati
tuttavia da costi ancora molto elevati
Meccanismi di incentivazione sull’efficienza energetica potrebbero
favorire la penetrazione sul mercato
Grazie per l’attenzione!
Michele Zinzi
Tel.
06 30486256
E-Email [email protected]
Skype michele.zinzi