Architettura ipogea: Cos'è, storia e vantaggi della costruzione sottoterra Contenuti L’architettura ipogea non è solo una tecnica costruttiva antica, ma...
Caratteristiche degli edifici nZEB e loro regolamentazione
Contenuti
Cosa sono gli nZEB
Nel 2010 la direttiva europea EPBD 2010/31/EU introduce il concetto di “nearly Zero Energy Building”, ovvero quello di un edificio dalle alte prestazioni energetiche il cui basso consumo è coperto in modo significativo da fonti di energia rinnovabili. Tale direttiva è stata recepita in Italia tramite la legge 90/2013, e tutti gli edifici di nuova costruzione o soggetti a ristrutturazione importante, tanto pubblici (dal 2019) come privati (dal 2021), ne devono rispettare i requisiti minimi.
Quali sono le caratteristiche di un nZEB
Le caratteristiche che devono rispettare gli edifici nZEB sono definite nel Decreto Ministeriale del 26 giugno 2015 e nel Decreto Legislativo 28/2011.
Nel DM 26/06/2015 sono contenute le disposizioni riguardo alle verifiche di legge che limitano:
- Il coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione Ht
- L’area solare equivalente estiva Asol,est/ Asup utile
- L’indice di prestazione termica utile per riscaldamento e raffrescamento EPH,nd,limite, EPC,nd,limite e EPgl,tot,limite
- L’efficienza media stagionale degli impianti
- La massa termica superficiale Ms e la trasmittanza periodica Yie
Tali limiti variano a seconda della zona climatica in cui ci troviamo e della destinazione d’uso dell’edificio.
Il D. Lgs 28/2011 (aggiornato dal D. Lgs 199/2021), invece, contiene le disposizioni riguardo all’impiego di fonti di energia rinnovabile. A partire dal 13 giugno 2023 gli edifici nZEB dovranno rispettare contemporaneamente due condizioni:
- La copertura del 60% del fabbisogno per l’acqua calda sanitaria
- La copertura del 60% del fabbisogno per riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria
Viene inoltre limitata la potenza minima da installare in funzione della superficie dell’immobile.
Fasi principali della progettazione di edifici nZEB
Come abbiamo visto, progettare o costruire un edificio nZEB significa rispettare i limiti previsti dal DM 26/06/2015 e dal D. Lgs 28/2011. Tuttavia, in molte occasioni ciò può non essere sinonimo di progettazione efficiente a livello energetico, principalmente per due motivi:
- La parte energetica e di impatto ambientale non viene affrontata in fasi preliminari del progetto
- I software di calcolo utilizzati per le verifiche di legge non eseguono una simulazione termodinamica, bensí semi-stazionaria, con calcoli mensili e approssimazioni importanti specie per il periodo estivo
Per una progettazione energetica efficiente sarà opportuno, in quest’ordine:
- Progettare cercando di minimizzare i fabbisogni energetici
- Optare per sistemi HVAC efficienti
- Coprire i consumi con fonti di energia rinnovabili
Riduzione dei fabbisogni energetici
Il fabbisogno energetico rappresenta il consumo ideale e teorico di un edificio senza considerare le perdite di sistema e con una efficienza del generatore uguale a 1 (per 1 kWh di energia prodotta si consuma 1 kWh). Ridurre il fabbisogno energetico significa quindi indirettamente ridurre anche i consumi energetici, e per farlo è preferibile analizzare la sensibilità dell’edificio rispetto alle diverse variabili progettuali fin dalle fasi preliminari, come ad esempio:
- Fattori climatici
- Soleggiamento
- Forma e orientazione dell’edificio
- Disposizione e dimensione delle aperture
- Qualità dell’involucro (trasmittanza, fattore solare, inerzia, permeabilità all’aria)
- Schermature solari
- Ventilazione naturale
Sistemi HVAC efficienti
Una volta minimizzati i fabbisogni energetici si può procedere al dimensionamento degli impianti e alla scelta del sistema di climatizzazione più adeguato ed efficiente. La tecnologia maggiormente utilizzata al giorno d’oggi per i suoi elevati rendimenti è la pompa di calore, mentre la tendenza è impiegare sempre meno generatori a combustione.
Nelle Passivhaus, l’energia per il riscaldamento e per il raffrescamento viene generalmente apportata attraverso la ventilazione minima, tramite resistenze elettriche o generatori a pompa di calore connessi all’unità di ventilazione. In questo caso la potenza è limitata in funzione del salto termico e della portata d’aria, e l’impiego di un sistema di ventilazione meccanica a doppio flusso permette inoltre l’incorporazione di un recuperatore di calore.
Il massimo dell’efficienza si ottiene tuttavia progettando un edificio in grado di garantire le condizioni di comfort igrotermico in modo totalmente passivo, potendo così prescindere da un sistema HVAC.
Architettura ed energia. Dalla preistoria all'emergenza climatica
Barnabas Calder
Anno: 2022
Attraverso questa storia dell'architettura Calder ci mostra come fin dall'antichità l'architettura sia dipesa dalla capacità delle società di produrre energia: dai ripari primordiali dei cacciatori-raccoglitori alle piramidi egizie, dai Greci e Persiani all'Impero Romano e alla dinastia Song, dalla rivoluzione industriale ottocentesca ai giorni nostri.
Il surplus crescente di cibo ha infatti permesso, storicamente, un'indipendenza e specializzazione crescenti della forza lavoro, con edifici monumentali eretti per celebrare e ostentare il potere e le capacità dei sovrani di quelle che inevitabilmente si convertirono in società fortemente gerarchizzate. Una storia dell'architettura inedita e interessante, che non ti lascerà indifferente!
Utilizzo di fonti di energia rinnovabili
L’ultimo step consiste nell’utilizzare fonti di energia rinnovabile per coprire il consumo energetico “residuale” dell’edificio. Va precisato infatti che l’uso di sistemi efficienti implica già l’approfittamento di fonti rinnovabili come ad esempio l’aria nel caso di pompe di calore aria-aria o aria-acqua, o il terreno nel caso di pompe geotermiche. In questo caso è dunque il consumo elettrico del compressore quello che andiamo a coprire con i sistemi sopra citati.
La tecnologia più diffusa per questo scopo è attualmente quella fotovoltaica, mentre un’alternativa meno usata a causa della scarsa prevedibilità del vento è costituita dai micro-generatori eolici.
Sfide nella realizzazione di edifici nZEB
Poiché le verifiche nZEB sono obbligatorie per legge, la realizzazione di un edificio a consumo quasi zero non suppone un costo iniziale maggiore. Ciò che comporta un investimento iniziale più alto è l’approccio integrato e l’analisi del funzionamento energetico fin dalle fasi preliminari di progetto, che consente, d’altro canto, una maggiore flessibilità rispetto a eventuali cambi da apportare e la minimizzazione dei rischi nelle fasi finali del progetto.
Nearly Zero vs Net Zero Energy Building
Il concetto di nZEB viene spesso associato o confuso con quello di NZEB (Net Zero Energy Building). La differenza risiede non solo nella copertura dei consumi energetici con fonti rinnovabili (parziale nel primo caso, integrale o con bilancio positivo nel secondo), ma anche nel fatto che il concetto di NZEB è in realtà molto più ampio e considera (o dovrebbe considerare) anche l’impatto ambientale associato ai materiali da costruzione, spesso trascurato negli nZEB.
Sebbene infatti il consumo energetico degli edifici sia limitato attraverso le normativa e le verifiche di legge sopra citate, il carbonio incorporato, che rappresenta l’insieme delle emissioni di gas serra associate al ciclo di vita dei materiali, ovvero all’energia impiegata nel loro processo di estrazione, trasporto, produzione, manutenzione e smaltimento, tende negli edifici nZEB a sorpassare quello operativo diventando di fatto il consumo principale.
Possiamo quindi definire un NZEB con la seguente formula:
Σ e1 * Ws,i – Σ e1 * Ws,i = E – S ≥ 0
Dove:
e = energia esportata
S = energia apportata
w = fattore di conversione in funzione della fonte energetica
E = energia ponderata esportata
S = energia ponderata apportata
Un esempio di applicazione di questo approccio integrale lo possiamo trovare nella scuola danese di Feldballe, dove strategie per la riduzione dei consumi operazionali come una buona illuminazione e una ventilazione naturale, unite all’uso della paglia come materiale isolante e sistema costruttivo portante, hanno permesso la realizzazione di un edificio “carbon-neutral”.
FAQS
Qual è la differenza tra un edificio nZEB e una casa passiva?
Un edificio nZEB è un edificio che rispetta i requisiti minimi imposti dal DM 26/06/2015 e dal D. Lgs 28/2011 quanto a limitazione dei consumi e impiego di fonti di energia rinnovabili. Una casa passiva è invece un edificio progettato per raggiungere le condizioni di comfort senza l’ausilio di sistemi di climatizzazione.
Quanto consuma una casa nZEB
Il consumo reale di un edificio deve essere analizzato ad hoc e generalmente si discosta dai valori calcolati per le verifiche di legge. Poiché il fabbisogno energetico dipende da molteplici fattori (clima, uso, forma, orientazione, isolamento, comportamento degli inquilini ecc..), non è possibile determinare un valore generico.
Quanto costa una casa nZEB
La realizzazione di un edificio nZEB non suppone un investimento maggiore in quanto le verifiche sono obbligatorie per legge.
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