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Livelli ottimali di costo per i requisiti di prestazione energetica degli edifici

La Direttiva Europea 2010/31/UE (EPBD recast) ha introdotto, a livello nazionale, un meccanismo di analisi comparativa con il proposito di determinare livelli ottimali di costo da utilizzare come metro per la formulazione di prescrizioni energetiche in ambito edilizio (EPBD recast art. 4.1 e 5).

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Energia e Dintorni - Marzo 2013

Pubblicato
da Dario Tortora
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Estratto del testo
Attività CTI 30 Introduzione
La Direttiva Europea 2010/31/UE (EPBD recast) ha
introdotto, a livel o nazionale, un meccanismo di ana-
lisi comparativa con il proposito di determinare livel i
ottimali di costo da utilizzare come metro per la formu-
lazione di prescrizioni energetiche in ambito edilizio
(EPBD recast art. 4.1 e 5).
Dato il grado di rilevanza del ''argomento, il 31 gen-
naio scorso il Ministero del o Sviluppo Economico, in
collaborazione con ENEA e ECOFYS, ha organizzato
un Workshop di presentazione della ''Cost Optimal
Methodology', cui ha partecipato anche il CTI con l''in-
tervento del prof. Vincenzo Corrado, coordinatore del
GL 102 e del a d.ssa Paduos del Politecnico di Torino. metodologia di calcolo
dei livelli ottimali di costo
Il livel o ottimale in funzione dei costi è definito come
''il livel o di prestazione energetica che conduce al co-
sto più basso durante il ciclo di vita economico stimato
del ''edificio', tenendo conto dei costi di investimento
legati al ''energia, dei costi di manutenzione e di fun-
zionamento (compresi i costi e i risparmi energetici, la
tipologia edilizia interessata e gli utili derivanti dal a
produzione di energia) e degli eventuali costi di smal-
timento. In figura 1 si confrontano i risparmi energetici
con i costi di instal azione e manutenzione in funzione del livel o di efficienza energetica, in modo da indivi-
duare un interval o di convenienza economica e una
configurazione ottimale in termini di costi.
La EPBD recast richiede agli Stati Membri di riferire in
merito al confronto tra i requisiti minimi di prestazione
energetica e quel i calcolati in funzione del livel o otti-
male di costo. ' la Commissione medesima a fornire il
quadro metodologico comparativo al a base di tali ela-
borazioni da parte dei vari Stati Membri (EPBD recast,
art 5 e Al egato II ).
Il 21 marzo 2012 è stato pubblicato il Regolamento
delegato (UE) N. 244/2012 del a Commissione del 16
gennaio 2012, che istituisce un quadro metodologico
comparativo per il calcolo dei livel i ottimali in funzione
dei costi per i requisiti minimi di prestazione energetica
degli edifici e degli elementi edilizi. Il 19 aprile 2012 è
seguita la pubblicazione del e Linee Guida, che inclu-
dono informazioni volte ad aiutare gli Stati Membri ad
applicare la metodologia a livel o nazionale e consen-
tire loro di:
' definire edifici di riferimento (sia residenziali che del
terziario, sia esistenti che nuovi), rappresentativi del
parco edilizio per funzionalità e condizioni climatiche;
' definire le misure di efficienza energetica da valutarsi
per gli edifici di riferimento; questi interventi possono
essere estesi al ''intero edificio o considerare solo un
elemento o una combinazione di più elementi di esso;
' sul a base del e metodologie di calcolo specificate
nel e norme tecniche europee (CEN), valutare il fab-
bisogno di energia finale e primaria degli edifici di
riferimento prima e dopo l''applicazione del e misure di
efficienza energetica;
' calcolare i costi del e misure di efficienza energetica
applicate agli edifici di riferimento nel corso del previ-
sto ciclo di vita economica, tenendo conto dei costi di
investimento, di manutenzione e di esercizio, gli utili
dal a produzione di energia e i costi di smaltimento.
Utilizzando la metodologia comune, gli Stati Membri Livelli ottimali di costo per i requisiti di
prestazione energetica degli edifici
Il CTI Informa 31 identificano i livel i di costo ottimali per i requisiti minimi
di prestazione energetica, per edifici nuovi od esistenti,
o per parti di esso, e confrontano i risultati di questi
calcoli con i requisiti minimi di rendimento energetico in
vigore. Gli Stati Membri presentano le loro relazioni al-
la Commissione ad interval i regolari di massimo cinque
anni. Se il risultato del ''analisi comparativa effettuata
mostra che i requisiti minimi di prestazione energetica
in vigore sono molto meno efficienti di quel i scaturiti
dall''analisi dei livelli di costo ottimale (scarto supe-
riore al 15%), lo Stato Membro deve motivare questa
differenza oppure elaborare un piano che definisca le
misure appropriate da introdurre nel a legislazione na-
zionale per ridurre significativamente il divario. La situazione italiana
A livello italiano presso il Ministero dello Sviluppo
Economico è stato istituito un gruppo di lavoro tecnico
formato da CTI (Comitato Termotecnico Italiano Energia
e Ambiente), ENEA (Agenzia nazionale per le nuove
tecnologie, l''energia e lo sviluppo economico sostenibi-
le) ed RSE (Ricerca Sistema Energetico), per l''attuazione
del a Direttiva 31/2010/EU. Sul a base di quanto stabili-
to dal a Commissione Europea, tale gruppo di lavoro si
sta adoperando per la definizione e l''applicazione del a
metodologia comparativa da applicare ad edifici di ri-
ferimento su scala nazionale, al fine del ''ottenimento dei
suddetti ''cost-optimal levels'. Edifici di riferimento
Ai fini della metodologia comparativa, gli edifici di
riferimento possono essere reali - esempi di edifici
più diffusi al ''interno di una data categoria - oppure
virtuali (archetipi), vale a dire rappresentativi di una
data categoria ma non realmente esistenti. Secondo le
Linee Guida relative al Regolamento delegato (UE) N.
244/2012, si possono utilizzare le due diverse modalità
a seconda del tipo di categoria di edificio e adattare
anche cataloghi di banche dati esistenti degli edifici di
riferimento, ispirandosi a lavori già realizzati, come ad
esempio TABULA (Typology approach for building stock
energy assessment).
Per ciascuna del e seguenti categorie vanno individuati
almeno un edificio di riferimento per i nuovi edifici e due per quel i esistenti:
' abitazioni monofamiliari;
' condomini di appartamenti/multifamiliari;
' edifici uso uffici;
' altre categorie di edifici non residenziali per i quali
esistono requisiti minimi specifici di rendimento (vedi
elenco nel ''al egato I punto 5 del a direttiva 2010/31/
UE).
Al ''interno del gruppo di lavoro italiano si è optato per
la definizione di edifici virtuali (uno nuovo e due esi-
stenti di diverse epoche), situati in due zone climatiche FIGURA 1 - Convenienza economica e
ottimizzazione dei costi nella progettazione
energetica degli edifici
FIGURA 2 - matrice degli edifici oggetto
dell''applicazione della metodologia comparativa
al caso italiano
Attività CTI 32 (B ed E, ai sensi del D.P.R. 412/93), per quattro tipolo-
gie edilizie (abitazione monofamiliare, piccolo condo-
minio, grande condominio, edificio ad uso ufficio), per
un totale di 24 edifici di riferimento.
Si farà riferimento al progetto TABULA per gli edifici
residenziali esistenti, mentre per gli edifici residenziali
nuovi e gli edifici ad ufficio si utilizzeranno tipologie
definite da ENEA. La classificazione dei sistemi im-
piantistici è effettuata sul a base dei dati del ''indagine
CRESME per ENEA in funzione del a tipologia di ali-
mentazione, del sistema di emissione del ''aria e del si-
stema di regolazione del a temperatura per gli impianti
di riscaldamento, mentre per quel i di climatizzazione
estiva si è considerata la tipologia di impianto e il si-
stema di regolazione. In figura 2 si riporta la matrice
degli edifici residenziali esistenti scelti come oggetto
della valutazione. misure di efficienza energetica
In base al a direttiva 2010/31/UE e al regolamento,
gli Stati Membri sono tenuti a definire le misure di ef-
ficienza energetica (EEM) da applicare agli edifici di
riferimento. Le misure soggette al calcolo riguardano i
sistemi di fornitura energetica decentrati, la cogenera-
zione, il teleriscaldamento e il teleraffreddamento e le
pompe di calore; inoltre misure basate sul ''energia da
fonti rinnovabili.
Al fine di prendere in considerazione l''interazione tra
le differenti misure (ad esempio isolamento del ''involu-
cro che incide sul a potenza e le dimensioni dei sistemi
impiantistici) le misure dovrebbero essere combinate
in pacchetti di misure e/o varianti, per creare sinergie
volte ad ottenere risultati migliori (in termini di costi e
prestazioni energetiche) rispetto a quel i ottenibili con
misure singole.
L''elenco degli interventi di riqualificazione energetica
considerati al ''interno del a metodologia comparativa
sono stati suddivisi in diverse categorie, a seconda del-
la tipologia edilizia di volta in volta considerata: edifici
residenziali esistenti, edifici residenziali nuovi, edifici
ad uso ufficio esistenti, edifici ad uso ufficio nuovi. A
titolo di esempio si riportano in Tabel a 1 gli interventi
considerati per la categoria ''edifici residenziali esi-
stenti'.
In merito a ciascuna categoria, per ogni intervento
considerato si utilizzerà una scala di valori su più livel i
(fino a 5), dei quali il secondo rappresenta la conformi- FIGURA 3 - La procedura di ottimizzazione misura di efficienza energetica Parametro Simbolo Isolamento termico delle parete perimetrali Trasmittanza termica (W/m2K) U p Isolamento termico della copertura Trasmittanza termica (W/m2K) U r Isolamento termico del pavimento Trasmittanza termica (W/m2K) U f Isolamento termico dell''involucro trasparente Trasmittanza termica (W/m2K) U w Sistemi di schermatura solare Fattore solare del sistema finestra g Macchina frigorifera ad alta efficienza Indice di efficienza energetica in condizioni di progetto EER Sistemi solari termici Percentuale di copertura dei consumi di ACS con impianti solari termici %SOL Sistemi fotovoltaico Percentuale di copertura dei consumi (di energia primaria) con impianti fotovoltaici %PV Sistemi ad alta efficienza per la produzione di ACS Rendimento del sistema al 100% del carico ηgn,Pn,W Generatore termico ad alta efficienza Rendimento di generazione ηgn Sistema intelligente di regolazione Rendimento di regolazione e controllo ηctr tABELLA 1 - Esempio di misure di efficienza energetica per edifici residenziali esistenti Il CTI Informa 33 tà al e attuali prescrizioni energetiche in vigore, il primo
è peggiorativo, gli altri migliorativi. Se si prende per
esempio in considerazione un intervento di riqualifica-
zione energetica del ''involucro edilizio, il primo livel o
considera una soluzione peggiore dei limiti di legge,
il secondo livel o quel o previsto dal ''Al egato C del D.
Lgs. 311/06, i successivi livel i considerano soluzioni
migliorative. Per l''applicazione del a procedura di otti-
mizzazione dei costi è necessario quindi definire:
' le misure di efficienza energetica;
' le opzioni di risparmio energetico;
' i costi degli interventi. Calcolo dei costi
Il calcolo dei costi avviene secondo la UNI EN 15459,
che fornisce un metodo di calcolo degli aspetti eco-
nomici legati al ''applicazione degli impianti di riscal-
damento e di altri impianti tecnici che influenzano i
consumi di energia del ''edificio. Secondo la UNI EN
15459 occorre prendere in considerazione le seguenti
categorie di costo:
' iniziali d''investimento;
' annuali correnti (energetici, di manutenzione, di eser-
cizio, aggiunti);
' straordinari di sostituzione (di componenti e sistemi).
Per applicare la metodologia comparativa è necessario
utilizzare banche dati contenenti i costi degli interventi
e i costi energetici. metodologia di calcolo
L''obiettivo del a procedura di calcolo è quel o di deter-
minare il fabbisogno globale annuo di energia in termi-
ni di energia primaria, includendo i seguenti servizi: ri-
scaldamento, raffrescamento, ventilazione, acqua calda
e il uminazione. Possono essere inclusi l''energia elettrica
per gli elettrodomestici e i carichi per presa di corrente,
ma non si tratta di una disposizione obbligatoria.
Si raccomanda agli Stati Membri di utilizzare le norme
CEN per i calcoli del a prestazione energetica. La nor-
ma UNI EN 15603:2008 fornisce uno schema generale
per il calcolo energetico; tale procedura comprende le
seguenti fasi:
1) calcolo del fabbisogno netto di energia termica per
soddisfare i requisiti degli utenti. Ad esempio, in inverno il fabbisogno energetico è calcolato come dispersione
di energia termica per trasmissione attraverso l''involu-
cro e per ventilazione meno i guadagni interni (da ap-
parecchiature, sistemi di il uminazione e occupazione) e
i guadagni «naturali» di energia (riscaldamento solare
passivo);
2) sottrazione del ''energia termica da sorgenti rinnova-
bili generata e utilizzata in situ (ad esempio, da col et-
tori solari);
3) calcolo del consumo di energia per ciascun uso finale
(riscaldamento e raffreddamento di ambienti, acqua
calda, il uminazione, ventilazione) e per ciascun vettore
di energia (elettricità, combustibili), tenendo conto del e
caratteristiche (efficacia stagionale) della produzione,
del a distribuzione, del e emissioni e dei sistemi di con-
trollo; FIGURA 4 - Percorso di ottimizzazione per due
differenti scenari iniziali di efficienza energetica
FIGURA 5 - Costi attualizzati dei successivi ottimi
parziali in un processo di ottimizzazione
Attività CTI 34 4) sottrazione dal consumo di elettricità del ''energia
termica da sorgenti rinnovabili generata e utilizzata in
situ (ad esempio, da pannel i fotovoltaici);
5) calcolo del ''energia fornita per ciascun vettore di
energia come somma dei consumi di energia (non co-
perta dal ''energia da fonti rinnovabili);
6) calcolo del ''energia primaria associata al ''energia
fornita (delivered) e al ''energia esportata verso il mer-
cato (exported), generata da sorgenti rinnovabili o da
cogeneratori in situ;
7) calcolo del ''energia primaria netta come differenza
tra quel a associata al ''energia fornita e quel a associa-
ta al ''energia esportata.
A livel o nazionale il calcolo del fabbisogno di energia
degli edifici di riferimento è condotto mediante le spe-
cifiche tecniche UNI/TS 11300. Procedura di ottimizzazione
Una volta definito il fabbisogno energetico degli edifici
di riferimento si procede, mediante un calcolo iterativo,
al a definizione del pacchetto di interventi che garanti-
sce per quel a specifica categoria edilizia il livel o otti-
male di costo, corrispondente cioè al massimo valore
attuale netto del ''investimento.
La metodologia di ottimizzazione adottata considera
opzioni discrete di efficienza energetica (per esempio,
differenti livel i di isolamento termico), applicate una
per volta al fine di ottenere per ogni passo del calcolo
un nuovo parziale ''edificio ottimizzato'.
Si assume come punto di partenza del calcolo iterativo
di ottimizzazione un pacchetto di riferimento di opzioni energetiche efficienti; il valore attuale di ciascuna serie
di opzioni energetiche efficienti è definita rispetto al set
di riferimento.
In figura 3 si riporta un quadro riassuntivo del a proce-
dura di ottimizzazione adottata. Esempio di applicazione della metodologia
Nel e successive figure si riportano alcuni risultati otte-
nuti a seguito del ''applicazione del a procedura di otti-
mizzazione al caso studio ''edificio piccolo condominio
esistente, 1946-1976' secondo la figura 2.
La figura 4 mostra il percorso di ottimizzazione tramite
''ottimi parziali' per due differenti scenari di partenza:
il percorso di sinistra è ottenuto partendo da un basso
livello di efficienza energetica globale dell''edificio,
mentre per lo scenario di destra si sono utilizzati i mas-
simi livel i di efficienza energetica per ogni parametro
prestazionale costituente il pacchetto di misure EEM
considerato. I risultati mostrano come indipendente-
mente dal pacchetto, più o meno prestante, dal quale si
avvia la procedura di ottimizzazione, i risultati conver-
gono al medesimo valore di costo globale, con scarsi
scostamenti in termini di corrispondente fabbisogno di
energia primaria.
La figura 5 mostra i costi attualizzati (distinti per costo
del ''energia, costo d''investimento iniziale e costi ope-
rativi e di manutenzione) dei sei ottimi parziali ottenuti
dal processo di ottimizzazione, per lo scenario di de-
stra di figura 4. Il sesto ottimo parziale corrisponde al
livel o ottimale finale.
Applicando differenti scenari iniziali al processo di
ottimizzazione, si ottiene quanto riportato in figura 6: i
punti più bassi corrispondono al o scenario per il quale
si ottiene il minore costo globale (circa 300 euro/m2),
mentre i corrispettivi valori di energia primaria costi-
tuiscono un ''interval o ottimale', che in questo caso
specifico varia tra 40 e 47 kWh/m2 anno. Vincenzo Corrado - Coordinatore GL 102 Simona Paduos - Politecnico di Torino FIGURA 6 - Range del livello
ottimale in funzione dei costi


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