Un database per il risanamento energetico

Un gruppo internazionale di ricercatori coordinati dall’Istituto per le energie rinnovabili di EURAC Research, ha studiato negli ultimi tre anni le migliori combinazioni di misure d’intervento sull’involucro e di sistemi di generazione e distribuzione dell’energia per riscaldamento, raffreddamento e produzione di acqua calda sanitaria. Scopo di questo studio, nell’ambito del progetto europeo iNSPiRe, è quello di ridurre il consumo di energia primaria degli edifici residenziali a meno di 50 kWh/m2a, ovvero circa 1/4 dello standard attuale.

Sebbene il risanamento degli edifici rappresenti un passaggio-chiave per la riduzione delle emissioni di CO2 in Europa, la frammentazione della proprietà e del settore industriale del riscaldamento e raffrescamento, e la mancanza di dati strutturati rende difficoltoso raggiungere un impatto su vasta scala.

Il progetto iNSPiRe ha cercato di fornire dati sistematici in merito alla composizione del parco residenziale costruito, alle soluzioni che meglio si adattano al risanamento di tipologie costruttive tipiche di climi diversi.

I dati così ottenuti permettono non solo di tracciare un quadro approfondito dei consumi, ma forniscono anche indicazioni importanti per la scelta delle tecnologie da adottare in fase di progettazione e di calcolare la convenienza di una ristrutturazione.

La prima fase di ricerca ha visto i partner del progetto impegnati ad identificare le tipologie più comuni in Europa tenendo conto delle caratteristiche costruttive, epoca di costruzione e delle condizioni climatiche. Sono stati così prese in considerazione 7 diverse zone climatiche (Figura 1): Stoccolma (clima nordico), Danzica (nord continentale), Londra (oceanico), Stoccarda (continentale), Lione (sud continentale), Roma (mediterraneo) e Madrid (clima del sud, secco).

Figura 1 – Gradi giorno base 12°C e trasmittanza termica delle parti per diversi periodi costruttivi e zone climatiche

Come tipologie costruttive di riferimento sono stati considerati case monofamiliari e condomini di diversa volumetria.

Una volta individuate le tipologie costruttive e le zone climatiche, il lavoro è proseguito con l’individuazione delle misure di risanamento per la riduzione dei consumi energetici. In questa fase è stata condotta una massiccia campagna di simulazione numerica per verificare le migliori combinazioni di involucro abbinate a sistemi di produzione del caldo e del freddo.

In prima battuta, per ognuno dei climi e delle tipologie costruttive, si sono considerate soluzioni di involucro che portano a livelli di fabbisogno energetico per il riscaldamento di 70, 45, 25 e 15 kWh/m2a. Queste corrispondono ovviamente a spessori di isolamento via via maggiori e a nuove finestre installate con una migliore prestazione termica. Impianti di ventilazione meccanica sono inoltre considerati in relazione alle due soluzioni con livello energetico più basso.

Ad ognuna delle soluzioni di involucro, sono stati associati quattro impianti di riscaldamento e condizionamento estivo: un impianto con una caldaia a condensazione funzionante a gas metano, una caldaia a pellet, una pompa di calore aria-acqua e una pompa di calore acqua-acqua collegata a sonde geotermiche.

Lo studio mostra ad esempio come il livello di energia primaria di 50 kWh/m2a non può essere raggiunto se si utilizza una caldaia a gas: questa tecnologia permettere di spingersi a consumi di energia primaria fino a circa 100-150 kWh/m2a. Anche utilizzando impianti più avanzati, questo limite difficilmente si raggiunge senza l’utilizzo di tecnologie che permettono di integrare una quantità di energia rinnovabile estremamente significativo. A questo proposito, impianti a pompa di calore coadiuvati da tecnologie solari e impianti a pellet costituiscono casi vantaggiosi.

Oltre alle prestazioni energetiche sono stati anche valutati costi di investimento, manutenzione e conduzione degli impianti per tutte le soluzioni analizzate.

Figura 2 – Consumi di energia elettrica per il funzionamento di un impianto a pompa di calore e per la ventilazione meccanica in una casa monofamiliare risanata

Figura 3 – Costi di investimento iniziali e annualizzati per una casa monofamiliare su un orizzonte di temporale di trent’anni. 

La seconda fase del progetto si è infine concentrata sull’ottimizzazione di questi interventi con il gruppo di lavoro impegnato a testare le soluzioni pratiche di risanamento in due condomini situati rispettivamente a Stoccarda e a Madrid. I risultati verranno infine discussi in occasione del meeting finale di progetto che si terrà a Bruxelles i prossimi 15 e 16 settembre al quale prenderanno parte tutti e 24 i partner coinvolti.

Sul sito web del progetto è messo gratuitamente a disposizione di progettisti e architetti un database contenente tutte le soluzioni analizzate.

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