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Progettazione di sistemi edilizi e realizzazione di edifici a basso consumo e passivi Consulenza e progettazione di sistemi e impianti alternativi con utilizzo di fonti rinnovabili Diagnosi, perizie, asseverazioni di efficienza energetica Redazione di pratiche di Qualificazione Energetica per gli sgravi fiscali del 55% e di Certificazione Energetica per la compravendita degli immobili

RELAZIONE TECNICA DI VERIFICA ED ANALISI CASA PASSIVA STRIATTO MARIANO COMENSE (CO)

PHZ s.r.l. - Sede legale ed uffici 15076 OVADA (AL) ­ Strada Roccagrimalda, 15 ­ Telefono/Fax 0143 822593 Capitale sociale ! 10.000 i.v. ­ Codice Fiscale/Partita I.V.A. 02211880063 - e-mail: [email protected]

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INDICE 1. Premessa. 2. Verifica del rischio di formazione di condensa. 3. Verifica dei valori della trasmittanza periodica e dello sfasamento temporale dell'onda termica delle superfici opache orizzontali e verticali (condizioni comfort estivo). 4. Calcolo del fabbisogno energetico per il riscaldamento invernale secondo il PHPP. 5. Comfort estivo e schermature supplementari. 6. Utilizzo di serramenti Internorm. 7. Emissioni di CO2 e Impronta Ecologica.

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1. Premessa. Il programma PHPP (PassivHaus Program Project del Passivhaus Institut di Darmstadt), ideato e svilippato dallo staff tecnico del Prof. Wolfgang Feist, costituisce attualmente lo strumento principale del processo che ha come scopo la progettazione di una casa passiva. La sua colonna portante è fornita dalla norma UNI EN 832 - Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento Edifici residenziali. Per l'analisi delle diverse ipotesi energetiche si è adoperato il PHPP nella versione italiana. Si fa presente che i valori calcolati risentono di alcune inevitabili tolleranze/approssimazioni, quali ad esempio quelle derivanti dalla necessità di ricavare alcune quote plano-altimetriche avendo come riferimento solo disegni in scala 1:100. Per esigenza di programma, inoltre, trattandosi di un progetto già esecutivo, con componenti opachi di tipologie molteplici e spesso assai differenti, in alcuni casi è stato necessario raggruppare componenti tra loro simili e attribuire ad esse un valore medio calcolato. Questa procedura non ha alterato in alcun modo i risultati finali. Si è evitato poi di approfondire calcoli (corrente elettrica, corrente ausiliaria, impianto, rendimenti impianto, altro) che non sembrano ancora, alla fase attuale, completamente definiti, o di cui non si hanno dati a disposizione. Ai fini di un'analisi essenzialmente comparativa, questi fattori sono stati ritenuti non influenti. Nelle tabelle conclusive dell'analisi eseguita, si sono riportati i valori del fabbisogno energetico per il riscaldamento invernale QH calcolati con la procedura annuale del PassivHaus Program Project. Ciò premesso, si ritiene che il grado di incertezza raggiunto nelle soluzioni, compreso quello proprio dei programmi di calcolo, non superi il ±10%.

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2. Verifica del rischio di formazione di condensa.

Condensa interstiziale. E' stata eseguita la valutazione del rischio di Condensa interstiziale col metodo di Glaser (UNI EN ISO 13788) su tutte le strutture opache del progetto. Sono state verificate tutte le sezioni stratigrafiche e in nessuna zona di esse la pressione parziale del vapore raggiunge la pressione di saturazione. Pur con le approssimazioni insite in un metodo semplificato come quello di Glaser, si può quindi affermare che, come nella pressoché totalità dei casi di sistema edilizio con forte isolamento esterno (cappotto) realizzato con materiali a bassa conducibilità termica, anche nel caso dell'Edificio Passivo di Mariano Comense la possibilità di formazione di condensa interstiziale nelle murature è nulla.

Condensa superficiale. Per quanto riguarda la Condensa superficiale, si è verificato che la temperatura delle superfici interne non scende mai al di sotto della temperatura di rugiada. Inoltre, come in qualsiasi edificio passivo, non essendoci né ponti termici (naturalmente la posa degli infissi deve essere eseguita a regola d'arte) né spazi dell'abitazione con limitata circolazione d'aria, non esistono punti deboli esposti al rischio di insorgenza del fenomeno.

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3. Verifica dei valori della trasmittanza periodica e dello sfasamento temporale dell'onda termica delle superfici opache orizzontali e verticali (condizioni comfort estivo). La Trasmittanza termica periodica Y (= U!fd) è il prodotto tra il fattore di attenuazione [adimensionale] fd (rapporto tra l'ampiezza del flusso termico uscente e quello entrante in un componente dell'involucro edilizio) e la trasmittanza termica stazionaria U [W!m-2!°C-1]. Y rappresenta un buon parametro di controllo dei carichi termici provenienti dall'esterno. Secondo la proposta delle Linee Guida Nazionali (attuazione del D.Lgs. 311/06) il valore massimo di Y verrà fissato a 0,12 W!m-2!°C-1 e andrà a sostituire il limite sulla massa superficiale dei componenti edilizi per il contenimento dei consumi estivi (230 kg!m-2 per zone in cui la radiazione solare sul piano orizzontale è superiore a 290 W!m-2, secondo comma 9, allegato I, D.Lgs. 311/06). Nel caso in oggetto, il calcolo di Y (eseguito secondo la UNI EN ISO 13786) ha evidenziato come nel componente edilizio più critico (tetto) Y realizzi un valore (0,010 W!m-2!°C-1) dodici volte inferiore di quello massimo proposto dalle Linee Guida Nazionali. Lo Sfasamento temporale dell'onda termica !" [h] (tempo che il picco massimo della temperatura esterna impiega ad attraversare completamente un componente edilizio), anch'esso calcolato secondo la UNI EN ISO 13786, risulta pari a oltre ventiquattro ore proprio nel componente di maggior criticità (tetto). Si evidenzia quindi un'eccezionale condizione di inerzia termica (Tab. 1). In presenza di fd =0,1, ciò indica che questa parte di guscio è praticamente impermeabile alla variazione della temperatura esterna. Tab. 1 Tetto Y [W!m-2!°C-1] !" [h] 0,010 24,4 Parete 1 0,008 15,8 Parete 2 (ventilata) 0,009 15,8

Ipotizzando inoltre, come è in progetto, l'utilizzo estivo del free-cooling notturno, è importante che il valore di !" sia uguale o maggiore dell'intervallo temporale tra la massima e la minima temperatura esterna (12/14 h), come effettivamente si è verificato nel caso in oggetto.

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4. Calcolo del fabbisogno energetico per il riscaldamento invernale secondo il PHPP. Come sopra detto, il calcolo del fabbisogno energetico per il riscaldamento (con conseguente determinazione dell'indice energetico QH) è stato eseguito utilizzando il PHPP - PassivHaus Program Project del Passivhaus Institut di Darmstadt - nella versione italiana, utilizzando i dati di progetto forniti dal Committente della Casa Passiva in oggetto, quindi con le caratteristiche dell'involucro (sia per le stratigrafie delle componenti opache che per i dati tecnici delle componenti trasparenti) estratte dalla modellizzazione preparata dal Politecnico di Milano e confermate dal PHPP. Non essendo i dati climatici di Mariano Comense disponibili nell'archivio del programma, lo stesso è stato elaborato simulando la localizzazione dell'edificio in tre condizioni climatiche differenti ma tutte prossime a quella di Mariano Comense, e cioè (v. Tab. 2): a) b) c) Como (per minore distanza dal sito in oggetto e Latitudine prossima) Bergamo (per quasi identica Altitudine s.l.m.m. e quasi identica Latitudine) Brescia (per Latitudine prossima e GradiGiorno sostanzialmente coincidenti) Tab. 2 Zona Gradi Climatica Giorno E 2427 E 2228 E 2533 E 2410 E 2404

Comune Mariano Comense Como Bergamo Brescia Milano

Provincia CO CO BG BS MI

Altitudine Latitudine [m s.l.m.m.] Nord 252 45°42!0" 201 45°49"0# 249 45°41!42" 149 45°32"0# 122 45°27"50#

Non si è considerata la localizzazione a Milano, stimando che la differenza di latitudine avrebbe portato a una valutazione degli apporti solari con un grado di imprecisione sensibilmente maggiore rispetto alle altre tre località disponibili nel programma di calcolo (v. Tabb. 3 e 4). E' stata verificata invece la sostanziale omogeneità dei risultati nelle altre tre localizzazioni, sia senza sistema di Ventilazione Meccanica Controllata (Tab. 3), che con VMC con recupero di energia (Tab. 4). La stessa Tab. 4 riporta anche i valori raggiungibili con scambiatore interrato complementare terra-aria (posto #S.I.=0,33).

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Comune Como Bergamo Brescia Milano

Tab. 3 Senza VMC QH [kWh!m-2!a-1] 23,7 23,3 23,6 26,1

#SCAMB.VMC=0,90 Como Bergamo Brescia Milano senza S.I. 10,3 10,1 10,0 12,0 con S.I. 9,8 9,7 9,6 11,5

Tab. 4 Con VMC QH [kWh!m-2!a-1] #SCAMB.VMC=0,93 senza S.I. 9,9 9,8 9,6 11,6 con S.I. 9,6 9,4 9,3 11,2

#SCAMB.VMC=0,96 senza S.I. con S.I. 9,5 9,3 9,4 9,2 9,2 9,0 11,1 10,9

Per lo sviluppo successivo dell'analisi si considera la presenza di impianto VMC, con recuperatore di energia termica con rendimento 96%, e assenza di scambiatore interrato.

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5. Comfort estivo e schermature supplementari. La misura del comfort estivo è basata sulla percentuale di ore in cui la temperatura interna supera un valore limite di comfort fissato convenzionalmente dal Passivhaus Institut di Darmstadt a 26°C per il clima mediterraneo. Minore è tale percentuale e maggiore è il comfort. La condizione di comfort estivo viene stabilita per h$max$10% (pari a circa 2,5 ore al giorno). Nel caso in oggetto, tale limite viene raggiunto provvedendo a schermature supplementari delle superfici trasparenti (oltre agli ombreggiamenti progettuali). Si riportano in Tab. 5, 6, 7 per ciascuna delle tre località di studio, tre differenti condizioni di schermatura della vetrata principale a sud-ovest e la corrispondente schermatura media che è necessario procurare alle rimanenti finestre per soddisfare la condizione di comfort. Tab. 5 Como Schermatura vetrata sud-ovest Schermatura media rimanenti finestre 98% Assente 73% 50% 48% 100% Tab. 6 Bergamo Schermatura vetrata sud-ovest Schermatura media rimanenti finestre 100% 7% 78% 50% 54% 100% Tab. 7 Brescia Schermatura vetrata sud-ovest Schermatura media rimanenti finestre 100% 43% 87% 70% 72% 100% Per lo sviluppo successivo dell'analisi e le conseguenti ipotesi energetiche, sempre supponendo la presenza di impianto VMC, si è assunta la condizione di Bergamo come quella più significativa e più affine al sito in oggetto.

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Si noti come non sia possibile raggiungere la condizione di comfort estivo senza una parziale schermatura anche delle finestre ai lati nord-est, nord-ovest, sudest. Infatti, con totale schermatura della vetrata sud-ovest, è ugualmente necessario operare (in misura del 7%) anche sulle restanti finestre. La condizione h$max$10% può essere anche realizzabile con una percentuale di schermatura (69%) uguale per tutte le componenti trasparenti. Si noti anche come, a completa schermatura delle finestre a nord-est, nordovest, sud-est, non sia ancora possibile raggiungere la condizione di comfort se non schermando in parte (54%) anche la vetrata sud-ovest (è caso pratico positivo: mostra l'utilizzo ­ sia pure parziale ­ della vetrata sud-ovest durante la giornata, in piena estate, con completa condizione di comfort, tenendo in ombra le finestre degli altri locali). Il Grafico 1 configura la condizione costante h$=10%. La curva rappresenta la % di schermatura che occorre assegnare alla vetrata grande in funzione della % media di schermatura delle rimanenti finestre dell'edificio (asse delle ascisse). Grafico 1

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6. Utilizzo di serramenti Internorm. Ipotizzando l'utilizzo di n. 6 finestre Internorm Edition mm 1.667x3.000 a formare la grande vetrata a sud-ovest e finestre Varion4 per il resto dell'edificio (ad eccezione della posizione F1, 6 pezzi Dimension+, UWmedio=0,933 W!m-2!°C-1), con le seguenti caratteristiche: Edition: Vetro triplo 3-fach Light 4b/12Kr/4/12Kr/b4 ­ Ug=0,5 ­ g=50% Telaio Uf 0,87 Varion4: Vetro triplo 3-fach Light 4b/12Kr/4/12Kr/b4 ­ Ug=0,6 ­ g=50% Sistema oscurante in vetrocamera Telaio Uf 0,89 è possibile raggiungere QH = 7,0 kWh!m-2!a-1 (20,3 kWh!m-2!a-1 senza VMC). Il maggior apporto di energia solare andrà compensato, in regime estivo, con un grado di schermatura appena più alto (circa 3%) rispetto al caso precedente (v. Tab. 8). Tab. 8 Schermatura vetrata sud-ovest Schermatura media rimanenti finestre 100% 28% 87% 50% 55% 100% La condizione h$max$10% può essere anche realizzabile con una percentuale di schermatura (72%) uguale per tutte le componenti trasparenti. Anche in questo caso, a completa schermatura delle finestre nord-est, nordovest, sud-est, non è ancora possibile raggiungere la condizione di comfort se non schermando in parte (55% contro il 54% del caso precedente) anche la vetrata sud-ovest (Grafico 2). Costituendo una variabile difficilmente quantificabile perché strettamente legata alle condizioni giornaliere, non si tiene conto in questa sede dell'ulteriore apporto positivo dovuto alla diminuzione (circa 8%) del valore della trasmittanza termica degli infissi a nord-est, nord-ovest, sud-est ottenuto con la plissé abbassata durante i periodi di schermatura temporanea estiva.

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Grafico 2

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7. Emissioni di CO2 e Impronta Ecologica. L'Impronta Ecologica è uno strumento statistico studiato per valutare l'impatto ambientale dei consumi. L'energia viene convertita in tonnellate di CO2, e il calcolo viene effettuato considerando la quantità di alberi necessari per assorbire le tonnellate di CO2 emesse. Ogni albero assorbe, per crescere, 7 kg di CO2 ogni anno o anche più, a seconda dell'area geografica, della specie, dell'età. Un ettaro di foresta tropicale può assorbire dalle 10 alle 15 tonnellate di carbonio. Per una foresta temperata (per esempio i pioppi della Valpadana) la capacità si riduce a un valore tra 5 e 8 (mediamente 6,5); una pineta norvegese, infine, difficilmente supera le 4 tonnellate. L'impronta ecologica dell'Italia è di 4,2 ettari per persona. Se dividiamo il numero della popolazione per la superficie di territorio disponibile si ottiene una capacità biologica di 1,3 ettari a persona. Si ha così un deficit ecologico di -2,9 ettari per persona. Cioè ci servono altre due Italie per soddisfare i nostri livelli di consumo e conseguente produzione di CO2. In Tab. 9 si riporta il deficit ecologico di alcuni Paesi. Tab. 9 Impronta Stati Uniti Australia Cina India 10,3 9,4 1,4 1,0 Disponibilità 6,7 12,9 0,6 0,5 Deficit -3,6 +3,5 -0,8 -0,5

Il rapporto S/V della Casa Passiva di Mariano Comense e la fascia climatica di appartenenza impongono l'obbligo di rispettare un indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale massimo di 75,2 kWh!m-2!a-1 (Regione Lombardia - D.g.r. 26 giugno 2007 - n. 8/5018), contro quello, inferiore a 10 kWh!m-2!a-1, che verrà effettivamente raggiunto.

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Il risparmio di consumi per il riscaldamento che l'indice energetico della Casa Passiva di Mariano Comense realizzerà avrà come diretta conseguenza l'abbattimento · · della CO2 scaricata in atmosfera dell'Impronta Ecologica.

In funzione delle diverse ipotesi progettuali, si riportano in Tab. 10 i dati più significativi. Tab. 10

Superficie netta riscaldata [m2] QH [kWh·m-2·a-1] Spesa annua riscaldamento [%] Emissioni annue CO2 in atmosfera [kg·a-1] Emissioni specifiche annue CO2 in atmosfera [kg·m-2·a-1] Impronta Ecologica (Foresta in Val Padana a compensazione) [ha] (=m2)

Casi

A 75,2 B 23,3 267 C 9,4 D 7,0 Benefici climatici realizzati

1.255 389 157 117

4.598 1.425 575 428 -4.170

17,2 5,3 2,2 1,6 -15,6

0,71 0,22 0,09 0,07 -0,64

7.074 2.192 884 658 -6.416

A) Edificio costruito nel rispetto delle vigenti Leggi in Regione Lombardia. B) Come da progetto, senza Ventilazione Meccanica Controllata con recupero di energia. C) Come da progetto, con VMC. D) Con Infissi Internorm. Nell'ipotesi D, la Casa Passiva di Mariano Comense risparmierà a 6.416 m2 di bosco il lavoro di risanamento atmosferico necessario per compensare la CO2 che sarebbe stata emessa in più limitandosi a ottemperare semplicemente agli obblighi di legge. Si segnala che, nel caso di edifici con grandi superfici vetrate e con fabbisogno di energia per il riscaldamento molto minore di 15 kWh!m-2!a-1, come appunto nel caso in esame, il programma PHPP propone di seguire per il calcolo di QH la procedura mensile, basata sui fabbisogni di calore per ogni singolo mese. Così operando (caso E), si ricavano i valori ulteriormente più bassi riportati in Tab. 11.

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Tab. 11

Superficie netta riscaldata [m2] QH [kWh·m-2·a-1] Spesa annua riscaldamento [%] Emissioni annue CO2 in atmosfera [kg·a-1] Emissioni specifiche annue CO2 in atmosfera [kg·m-2·a-1] Impronta Ecologica (Foresta in Val Padana a compensazione) [ha] (=m2)

Caso

E 267 6,7 Benefici climatici realizzati

112

410 -4.188

1,5 -15,7

0,06 -0,64

630 -6.444

Novi Ligure, 12 gennaio 2009

Il Tecnico Ing. Rodolfo Solaroli

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