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Garantire il comfort riducendo i consumi energetici e i costi degli edifici

Pannello sandwich, Isolamento termico

Garantire il comfort riducendo i consumi energetici e i costi degli edifici

25 giu, 2019

10 modi per ridurre i consumi e i costi di un edificio

La realizzazione di edifici a basso consumo energetico e limitati costi di gestione  si ottiene a partire da una buona progettazione.

Giusto orientamento, forma compatta, involucro ben isolato e impermeabile sono i primi aspetti da considerare per aumentare l’efficienza energetica di un manufatto edilizio.

Vediamo su quali altri si può intervenire per ridurre gli sprechi e di conseguenza i costi di mantenimento, anche in fase di riqualificazione energetica di un edificio esistente.

I consumi energetici degli edifici

Secondo l’ENEA, l’Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile, in Italia il 40% del totale consumo di energia è destinato agli edifici.

Di questa parte, ben il 70% rappresenta i consumi degli edifici residenziali (qui trovi alcuni dati statistici).

Questa energia viene utilizzata per: 

  • 10,6%  illuminazione 
  • 16,9% apparecchi elettrici
  • dal 70% al 75% climatizzazione dell’abitazione, riscaldamento e raffrescamento, in funzione dall’andamento delle temperature stagionali.

Questa alta percentuale è determinata anche dal grado di dispersione termica dell’involucro degli edifici e dalla bassa efficienza degli impianti.

Ecco quindi che, per ridurre i consumi energetici e di conseguenza ottenere una riduzione delle emissioni di anidride carbonica, occorre progettare bene e costruire meglio.

In questo modo si riesce a  garantire il comfort termo-igrometrico e quindi soddisfare determinati requisiti prestazionali, senza impattare sui consumi energetici.

Tecnologie per l’efficienza energetica

Le tecnologie che consentono di aumentare il risparmio energetico degli edifici a uso civile sono legate a tre aspetti principali:

  1. involucro, coibentazione e climatizzazione:
  2. impianti ad alta efficienza, progetto integrato edificio-impianti, utilizzo di elettrodomestici e illuminazione a basso consumo energetico, utilizzo di energia proveniente da fonti rinnovabili;
  3. ict/automazione, building automation.

Nel caso di nuove costruzioni è possibile anche sfruttare le condizioni morfologiche del sito per contenere il fabbisogno energetico degli edifici.

L’involucro edilizio

In un edificio che consuma poca energia, è più facile mantenere buone condizioni climatiche. 

Quindi, il primo elemento su cui costruire l’efficienza energetica di un fabbricato è proprio l’involucro edilizio.

Nel caso di una ristrutturazione, prima di procedere con qualunque intervento, è necessario anche eseguire una accurata diagnosi energetica, per capire le fonti della dispersione termica e valutare l’impatto di ognuna di queste.

Il consumo energetico nelle utenze domestiche è dovuto in gran parte al riscaldamento/raffrescamento degli ambienti, come abbiamo accennato, quindi l’isolamento termico è un intervento che già da solo consente di risparmiare energia e di conseguenza denaro, in modo sensibile. 

La tecnologia offre soluzioni anche economiche per ottenere l’isolamento di pareti verticali, tetti, basamenti,  sia dal freddo che dal caldo.

In questa tabella, fonte ENEA, sono espressi in modo sintetico vantaggi e costi dei vari tipi di intervento.

Come si vede, quello più efficace è l’isolamento del tetto, perché è la parte di un edificio più colpita dall’irraggiamento solare ed è la più soggetta a dispersioni termiche, dal momento che il calore tende a salire verso l’alto.

Una soluzione che permette di risolvere il problema della dispersione è il tetto ventilato, realizzato con la creazione di una intercapedine tra le tegole e lo strato isolante sottostante.

Impermeabilità dell’involucro

Per avere un edificio con bassi consumi, è necessario effettuare dei controlli e intervenire anche sulle eventuali infiltrazioni d’aria.

Gli spifferi causano dissipazione energetica, riducono il comfort interno a causa delle correnti d’aria percepite, peggiorano l’isolamento acustico.

La tenuta è un indicatore che misura l’ermeticità dell’involucro edilizio ed è un requisito fondamentale per le prestazioni energetiche

Può essere efficacemente verificata con un Blower Door Test.  

Inventato negli anni Settanta, questo test è rapido da eseguire, non distruttivo e poco invasivo. Inoltre presenta risultati molto attendibili.

Si procede in questo modo: si sigillano tutte le aperture dell’involucro e con l’aiuto di un ventilatore incassato in una porta, si crea una differenza di pressione tra interno ed esterno.

Così, si riescono a rilevare eventuali punti di infiltrazione all’aria e scoprirne le cause. Inoltre, si valuta il flusso di ricambio dell’aria.

Serramenti

Le finestre illuminano gli ambienti con la luce naturale, determinando il benessere di chi utilizza lo spazio, inoltre captano l’apporto termico del sole e costituiscono così una voce positiva nel bilancio energetico dell’edificio.

Di contro però, in inverno, sono causa di dispersione del calore, perché la loro trasmittanza è nettamente maggiore a quella di una parete.

Per questo motivo, la progettazione delle componenti trasparenti in un edificio a basso consumo energetico rappresenta una fase delicata, in cui bilanciare la necessità di ricevere le radiazioni solari e sfruttarne i benefici per ridurre il ricorso al riscaldamento durante i mesi freddi, con l’esigenza di evitare il surriscaldamento degli ambienti nei mesi estivi. 

Tuttavia, i serramenti sono oggetti complessi, per cui la loro prestazione in termini di risparmio energetico dipende da diversi fattori, sia costruttivi che di posa. 

Un’errata messa in opera del serramento, infatti, può determinare ponti termici nella giunzione con le pareti  con conseguenti dispersioni energetiche.

Le finestre usate negli edifici a basso consumo hanno una trasmittanza ridotta (U < 1,8 W/m2K) e una trasparenza che fa penetrare > 0,55 % della luce incidente.

Schermature solari

Le schermature svolgono un importante ruolo in architettura, perché evitano il surriscaldamento quando l’irraggiamento solare è massimo, ma non impediscono la captazione degli apporti del sole in inverno.

Per svolgere queste funzioni, devono ombreggiare le finestre quando c’è troppo sole mentre, quando la luce solare è inferiore, devono rifletterla, migliorando così l’illuminazione naturale nella profondità dei locali senza abbagliamenti.

La loro efficacia dipende dal tipo, dalla posizione e dalla adattabilità alle diverse condizioni di luminosità.

Per evitare il surriscaldamento, è preferibile scegliere schermature esterne.

Sul mercato ci sono soluzioni fisse o mobili, che rispondono ai più svariati criteri estetici e funzionali.

Ventilazione controllata

La ventilazione controllata è certamente un impianto che consuma energia primaria, ma fornisce due vantaggi che è necessario considerare per l’efficienza energetica degli edifici.

Il primo: il ricambio di aria viene gestito in modo preciso e calibrato a seconda delle effettive necessità. Inoltre, l’aria in entrata viene pulita da eventuali agenti inquinanti attraverso degli appositi filtri.

Il secondo: i sistemi di ventilazione meccanica controllata consentono anche di recuperare la temperatura dell’aria in uscita, se abbinati a uno scambiatore.

Risultano quindi particolarmente efficaci negli edifici di nuova costruzione, in cui l’involucro e i serramenti non consentano una effettiva ventilazione.

Scambiatori di calore

Come abbiamo accennato, i sistemi di ventilazione meccanica controllata possono essere collegati a scambiatori di calore.

Questo assicura il recupero del calore dell’aria in uscita, che viene trasferito  all’aria fresca in entrata in inverno e ne alza la temperatura. 

In estate invece, lo scambiatore raffredda l’aria calda in entrata, riducendo il divario tra le due temperature interna ed esterna.

L’espulsione all’esterno dell’aria esausta comporta un consumo energetico, che viene ammortizzato da un buon risultato in termini di recupero.

Affinché lo scambiatore offra buone prestazioni, è necessario che abbia un rendimento di almeno il 60%.

In commercio, esistono sistemi di scambio  che possono recuperare fino al 95% del calore.

Riscaldamento naturale

La produzione del calore necessario a raggiungere il comfort abitativo anche nella stagione fredda può essere affidata a una caldaia a condensazione, a una pompa di calore o a un collettore solare.

Tuttavia esistono altre tipologie impiantistiche, che non sono ancora molto utilizzate e che presentano dei vantaggi.

L’energia geotermica, per esempio, è una fonte rinnovabile che sfrutta la temperatura della crosta terrestre per la climatizzazione degli edifici.

Il terreno diventa il serbatoio termico a cui attingere per alzare o abbassare la temperatura interna agli edifici.

Questo è possibile perché, durante il periodo invernale, il terreno, che ha una temperatura costante maggiore rispetto a quella dell’aria esterna, cede calore all’impianto di riscaldamento dotato di pompa, che quindi dovrà lavorare a un regime inferiore per riscaldare gli ambienti interni. 

Durante il periodo estivo, invece, il ciclo risulta invertito: il calore accumulato negli ambienti interni viene estratto e ceduto al terreno.

Sole, acqua calda sanitaria e riscaldamento

La principale fonte energetica di alimentazione degli impianti di riscaldamento dell’abitazione e dell’acqua è il metano, utilizzato da oltre il 70% delle famiglie.

In Italia, il solare termico per il riscaldamento degli ambienti non viene ancora preso in considerazione e anche per la produzione di ACS, acqua calda sanitaria, la percentuale di utilizzo di questi impianti è molto bassa.

Eppure, è la fonte che ha il minor impatto ambientale. Inoltre, i pannelli solari sono la tecnologia più semplice ed economica per  produrre acqua calda sanitaria e per contribuire al riscaldamento, riducendo notevolmente i consumi energetici.

Infatti, il calore solare può essere usato anche per l’integrazione al riscaldamento degli edifici e si rivela molto efficace grazie alla diffusione dei sistemi a bassa temperatura, come per esempio quello a pavimento.

Una ulteriore opportunità di utilizzo del solare termico è rappresentato dal raffrescamento.

Il solar cooling abbina i pannelli solari termici con una macchina frigorifera. Questo  consente di sfruttare la coincidenza tra il massimo irraggiamento solare e il picco del fabbisogno di raffrescamento.

Elettricità e pannelli fotovoltaici

Anche quando un edificio è efficiente, può essere necessario integrare le fonti di energia.

Un grande contributo, in questo senso, può venire dagli impianti fotovoltaici, che possono o no essere connessi alla rete elettrica nazionale.

I pannelli fotovoltaici generano corrente continua che, dopo essere stata trasformata in corrente alternata da un inverter, è disponibile all’uso e allo scambio con la società erogatrice di energia elettrica.

Per funzionare, l’impianto fotovoltaico consuma una piccola quantità di energia primaria, ampiamente ripagata da quella generata.

Domotica

La domotica è una disciplina che permette di automatizzare e rendere quindi più efficiente l’utilizzo degli impianti installati negli edifici, migliorando allo stesso tempo, il comfort di chi li abita.

Integra la tecnologia informatica e telematica per controllare le condizioni ambientali esterne e le differenti modalità di utilizzo dei singoli ambienti, ottenendo una sensibile riduzione di costi.

L’impianto domotico può:

  • mantenere determinate condizioni di umidità in differenti scenari di vita quotidiana;
  • controllare l’apertura/chiusura dei sistemi di schermatura solare per regolare le radiazioni solari e l’illuminamento degli ambienti;
  • Intervenire sui carichi e sulla gestione dei consumi per il riscaldamento e raffrescamento;
  • presidiare la ventilazione meccanica;
  • governare e automatizzare i sistemi solari termici e fotovoltaici.

Tutti i sistemi e gli interventi che si possono mettere in campo per ridurre i consumi e i costi di un edificio, per essere davvero efficaci, devono essere progettati ed eseguiti a regola d’arte

Inoltre, per mantenere bassi i consumi energetici nel tempo, è necessario provvedere costantemente alla corretta manutenzione di tutti gli impianti.

Scritto da

Marta Lupi - R & D Engineer
Marta Lupi - R & D Engineer

Marta Lupi, ingegnere dei materiali e R&D Project Manager di Isopan, si occupa di progetti di ricerca volti ad individuare nuove soluzioni di prodotto e processo. Lavora a stretto contatto con Università, centri di ricerca e partner strategici per l’innovazione.

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