Diagnosi energetica strumentale

Le recenti normative europee hanno posto un’attenzione crescente verso i temi della sostenibilità ambientale e dell’efficienza energetica, che sono diventati una priorità delle politiche internazionali e nazionali. L’Unione Europea ha suggerito una serie di misure volte a migliorare l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale degli Stati membri. Tra di esse si possono citare l’adozione di meccanismi flessibili per acquisire crediti di emissioni da altre Nazioni, la sicurezza e la diversificazione dell’approvvigionamento energetico, il sostegno alle attività di ricerca, sensibilizzazione e pianificazione nei settori più energivori, quali il residenziale, il terziario, l’industriale e i trasporti.
Il settore chiave d’intervento, secondo le stime della Commissione Europea, è costituito dal comparto edilizio che assorbe mediamente il 40% del consumo di energia totale. Il problema, ovviamente, è maggiore negli edifici esistenti, che nel nostro Paese costituiscono l’85% del totale e sono dotati di elevato valore storico-artistico e di scarsa qualità energetica. Pertanto, la decisione della Commissione Europea di raggiungere un drastico taglio delle emissioni di gas ad effetto serra e di aumentare la quota di energia prodotta dalle fonti rinnovabili (Direttiva 2010/31/UE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia), se risulta una necessità nelle nuove costruzioni, negli interventi di riqualificazione edilizia deve confrontarsi con una serie di problematiche, che riguardano la difficoltà di reperimento dei dati e di adattamento delle procedure di valutazione e di simulazione energetica dei caratteri storici, materici e costruttivi del patrimonio esistente.
Per analizzare le prestazioni degli edifici esistenti si utilizza la diagnosi energetica, una “(…) procedura sistematica volta a fornire un’adeguata conoscenza del profilo di consumo di un edificio, di un gruppo di edifici, di un’attività, di un impianto industriale o di un servizio pubblico o privato, ad individuare e a quantificare le opportunità di risparmio energetico sotto il profilo costi-benefici e a riferire in merito ai risultati” (Direttiva 2006/32/CE sugli usi finali dell’energia). A livello nazionale, sono stati ribaditi i contenuti e gli aspetti peculiari della legislazione europea e stabiliti una serie di obblighi per le Pubbliche Amministrazioni che comprendono la diagnosi energetica degli edifici pubblici o a uso pubblico in caso di interventi di ristrutturazione impiantistica o di riqualificazione edilizia che riguardano almeno il 15% dell’involucro (Decreto Legislativo 30 Maggio 2008, n. 115 “Attuazione della Direttiva 2006/32/CE relativa all’efficienza energetica negli usi finali”). Nel settore privato non vi è nessun obbligo di diagnosi energetica, ma la tecnica consente di ottenere una corretta valutazione delle prestazioni energetiche di un edificio nelle reali condizioni d’uso. Pertanto, è particolarmente utile per riuscire a definire degli interventi mirati di riqualificazione energetica ed economica, che possono riguardare l’involucro edilizio, il sistema impiantistico, le fonti energetiche rinnovabili, la manutenzione e la gestione dell’immobile. Rispetto alla certificazione energetica, che consiste in una valutazione trasparente e confrontabile delle prestazioni del sistema edificio-impianto in condizioni standard, la diagnosi analizza anche le modalità di gestione e di utilizzo dell’immobile (Tabella 1).

Tabella 1: Tipologie di valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici

Operativamente, la diagnosi energetica indica un insieme sistematico di attività di rilievo, raccolta e analisi delle prestazioni e dei consumi del sistema edificio-impianto, allo scopo di individuare le cause degli sprechi e la presenza di malfunzionamenti. Una volta evidenziate le carenze del sistema, propone gli interventi di riqualificazione ambientale, energetica ed economica dell’immobile più opportuni.

In linea di massima, la procedura di diagnosi si compone quattro fasi principali:
• raccolta delle informazioni relative agli aspetti edilizi (caratteristiche geometriche dell’edificio e termofisiche dell’involucro), impiantistici (prestazioni di impianti meccanici ed elettrici) e gestionali (orari funzionamento, temperature interne, dati di consumo, …);
• simulazione del comportamento energetico dell’edificio nelle condizioni reali di utilizzo;
• individuazione degli interventi di riqualificazione più opportuni per ridurre le dispersioni termiche e le spese energetiche, per migliorare il comfort ambientale degli utenti e la classe energetica dell’edificio;
• valutazione tecnica ed economica della fattibilità degli interventi proposti.

Nel patrimonio esistente è particolarmente difficile reperire i dati richiesti da questa valutazione energetica poiché, nella maggior parte dei casi, manca il progetto originario oppure sono state fatte delle modifiche sostanziali rispetto all’assetto iniziale. Quando non sono presenti gli elaborati grafici o descrittivi del progetto, una situazione particolarmente diffusa nell’edilizia esistente, è necessario effettuare un rilievo geometrico delle dimensioni dell’edificio, delle superfici disperdenti, dei volumi interni e dello schema impiantistico. Questa fase deve essere accompagnata da un’analisi documentaria dell’evoluzione storica della struttura, atta a giustificare la presenza di determinate tecnologie, materiali, modalità di posa in opera, disomogeneità e danneggiamenti. Le informazioni relative alla gestione, allo stato di conservazione, al funzionamento impiantistico e alla presenza di degradi possono essere ottenute mediante un esame visivo. La procedura, apparentemente semplice da realizzare, prevede un’elevata competenza tecnica sui diversi sistemi edilizi e impiantistici, sul degrado e sulle inefficienze dell’edificio. Parallelamente, il monitoraggio ambientale di tipo termoigrometrico e luminoso può fornire informazioni sulle reali modalità di utilizzo da parte degli utenti, in quanto consente di monitorare l’andamento della temperatura, dell’umidità relativa e del livello di illuminamento interno nelle diverse stagioni dell’anno. Infine, le informazioni relative alle prestazioni termofisiche dell’involucro edilizio e dell’impianto possono essere supportate dall’impiego di tecniche diagnostiche strumentali non invasive, quali la termografia a raggi infrarossi, il Blower Door Test, la termoflussimetria e l’analisi sonica; o invasive, quali l’endoscopia e il carotaggio.
Le tecniche diagnostiche, opportunamente integrate con dispositivi di rilievo geometrico, elettrico, termico e ambientale, consentono di ottenere le informazioni necessarie per realizzare un’indagine precisa delle prestazioni energetiche dell’edificio nelle reali condizioni di utilizzo, di individuare preventivamente il degrado e di attuare una riqualificazione mirata.
La termografia a raggi infrarossi consente di mappare la temperatura superficiale apparente dei corpi, misurando la radiazione infrarossa emessa. La presenza di anomalie nella distribuzione termica superficiale denuncia l’esistenza di problematiche strutturali, energetiche, conservative e impiantistiche nell’edificio. Per quanto riguarda l’involucro, è possibile conoscere la tipologia strutturale, la presenza di ponti termici, la tessitura muraria delle pareti, l’uniformità stratigrafica e prestazionale dei componenti opachi e trasparenti, la posa dell’isolante, le prestazioni dei vetri speciali e la presenza di acqua o di cariche di umidità latente. Negli impianti, è particolarmente utile per verificare lo stato di isolamento termico dei generatori di calore e delle tubazioni, l’efficienza e l’uniformità dei sistemi di distribuzione e di emissione (tubazioni e terminali scaldanti). Può essere utilizzata anche per verificare il corretto funzionamento delle celle solari termiche e fotovoltaiche e, se supportata dal Blower Door Test, per quantificare le infiltrazioni d’aria provenienti dai diversi componenti edilizi (apparecchi di illuminazione, giunzioni strutturali, prese elettriche, …).

Esempio di Blower Door Test

L’analisi termoflussimetrica è utilizzata per verificare i valori di resistenza, conduttanza e trasmittanza termica dei diversi elementi costruttivi (murature, solette, basamenti, vetri ecc.). Il dato è fondamentale per calcolare le perdite per trasmissione attraverso l’involucro edilizio che, insieme alle perdite per ventilazione, costituiscono la maggiore fonte di dispersione energetica.

Esempio di analisi termoflussimetrica di una parete storica

Infine, le indagini soniche sono utilizzate per conoscere le modalità di propagazione delle onde elastiche nei corpi solidi al fine di conoscere l’omogeneità di una parete. Questa tecnica unita all’analisi termografica costituisce un valido strumento per distinguere le pareti omogenee (ad esempio in laterizio) da quelle omogenee (ad esempio miste in laterizio, sassi e pietre).

Termografia di un edificio dotato di una struttura portante in laterizio

Le analisi invasive di endoscopia e di carotaggio sono impiegate per individuare la tipologia di pareti, solette e coperture, l’isolamento del sistema di distribuzione dell’impianto termico, la presenza di infiltrazioni e perdite d’acqua. L’endoscopia è una tecnica micro-distruttiva che comporta la realizzazione di un piccolo foro trasversale rispetto alla muratura nel quale viene inserita una cannula attrezzata con una videocamera per la ripresa video e fotografica mentre il carotaggio consiste nell’estrazione di un campione cilindrico che permette di conoscere la composizione muraria della parete, le caratteristiche di resistenza meccanica e lo stato di conservazione dei materiali. Il limite delle analisi riguarda l’impossibilità di ottenere campioni integri, in quanto i materiali prelevati risultano spesso de-coesionati dalle vibrazioni indotte dal prelievo.

Carotaggio di una parete

Formazione di un fenomeno di termoforesi su una parete in cui è evidente la presenza di una struttura costruttiva in pilastri di cemento armato e di una muratura di tamponamento in laterizio

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