Edifici Quasi Zero Energia

Principi di termofisica e bioclimatica per la progettazione di edifici a quasi zero energia e la riqualificazione energetica degli edifici esistenti.
Aggiornato al Decreto-Legge 4 giugno 2013, n. 63
Con il D.L. n. 63/2013 vengono introdotti in Italia gli Edifici a Energia Quasi Zero, i cosiddetti NZEB (Near Zero Energy Buildings), strutture in grado di utilizzare pochissima energia per il loro funzionamento, rispondenti alla direttiva europea 2012/27/UE.

Il presente volume costituisce una guida per quei tecnici che vogliono affrontare le prossime sfide progettuali, offrendo suggerimenti ed esempi di casi esemplificativi italiani ed esteri.
La prima parte del volume prende in esame la normativa di riferimento degli EQZE ed il comportamento termofisico degli edifici. Seguono delle considerazioni generali sull'opportunità e sui i benefici legati alla costruzione degli EQZE e una esposizione sui principi della bioclimatica, attraverso un esame delle architetture vernacolari tradizionali, che già presentano soluzioni in grado di offrire un livello di benessere equivalente a quello che oggi viene richiesto.

La seconda parte del volume prende in esame le singole azioni di efficientamento energetico che possono essere condotte sull'involucro e sugli impianti di un edificio e trattata la riqualificazione energetica del costruito fornendo delle linee guida ed illustrando alcuni casi studio. Un capitolo riprende i principi di bioclimatica e di termofisica, per fornire ai tecnici delle indicazioni per la progettazione degli EQZE e un capitolo è dedicato all'integrazione architettonica dei principali impianti meccanici e di produzione di energia da fonti rinnovabili.

Il volume si conclude con un'esposizione di particolari costruttivi e casi studio, realizzati in Italia e all'estero.

L'acquisto del volume consente, attraverso il servizio G-cloud di Grafill, il download di un software per la gestione delle seguenti utilità:
- Normativa (normativa di riferimento);
- Fogli di calcolo: Calcolo relativo alla parte terza delle UNI TS 11300 (con manuale d'uso); Calcolo irradiazione; Cogenerazione (tutti i mesi); Combustione di biomasse; Dimensionamento reti tecnologiche (con manuale d'uso); Flusso solare;
- Glossario (principali termini tecnico-normativi utilizzati);
- F.A.Q. (domande e risposte sugli argomenti principali).

Requisiti minimi hardware e software
Processore da 1.00 GHz; MS Windows XP/Vista/7 (per utenti MS Windows Vista e MS Windows 7 sono necessari i privilegi di "amministratore"); 250 MB liberi sull'HDD; 256 MB di RAM per MS Windows XP; 512 MB di RAM per MS Windows Vista/7; MS Excel 2003; Adobe Reader 9; Accesso a Internet e browser Web per il download del software (supportati Firefox 4, Opera 10, Safari 5, Chrome 12, Internet Explorer 7).

Giuliano Cammarata, ingegnere, professore di Prima Fascia di Impianti Termotecnici presso la Facoltà di Ingegneria di Catania. è stato Consigliere nazionale AICARR per tre mandati. è autore di circa 200 pubblicazioni scientifiche. Ha esperienza pluridecennale sull'impiantistica termotecnica.
Massimiliano Cammarata, architetto, dottorando in Energetica, coltiva interessi per l'architettura sostenibile e la bioarchitettura. Si interessa delle influenze energetiche nell'edilizia e dell'utilizzo di energie rinnovabili.
Giovanni D'Amico, architetto, libero professionista. è consulente energetico per enti pubblici e privati. Svolge ricerche nel campo delle ristrutturazioni ecosostenibili in Italia e all'Estero.
Fabrizio Russo, architetto, libero professionista. Opera nel campo della progettazione architettonica, dell'edilizia sostenibile e della eco-innovazione per committenti pubblici e privati. è membro dell'Istituto Nazionale di Bioarchitettura.

Indice
PARTE GENERALE
INTRODUZIONE
1.1. Le problematiche energetiche
1.2. Edifici a Zero Energia
1.3. La Direttiva 2010/31/CE
1.3.1. Requisiti minimi di prestazione energetica in edifici nuovi
1.3.2. Requisiti minimi di prestazione energetica in edifici esistenti
1.3.3. Impianti tecnici nell'edilizia
1.3.4. Edifici a energia quasi zero
1.3.5. Attestato di prestazione energetica
1.3.6. Rilascio dell'attestato di prestazione energetica
1.3.7. Esperti indipendenti
1.3.8. Recepimento
1.3.9. Quadro comune generale per il calcolo della prestazione energetica degli edifici

DECRETO-LEGGE 4 GIUGNO 2013, N. 63 DI RECEPIMENTO DELLA DIRETTIVA 2010/31/CE
2.1. Ambito di applicazione
2.2. Modalità di applicazione
2.3. Edifici a Quasi Zero Energia
2.4. Attestato di prestazione energetica
2.5. Relazioni tecniche e deposito in Comune
2.6. Norme Transitorie
2.7. Sanzioni
2.8. Abrogazioni e disposizioni finali

DIRETTIVA 2012/27/UE - COMPORTAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI
4.1. Grandezze e leggi fisiche utili per la fisica degli edifici
4.1.1. Sistema termodinamico
4.1.2. Massa
4.1.3. Densità
4.1.4. Viscosità dinamica
4.1.5. Viscosità cinematica
4.1.6. Energia
4.1.7. Potenza
4.1.8. Temperatura
4.1.9. Energia interna di un corpo
4.1.10. Calore specifico
4.1.11. Capacità termica
4.1.12. Potere calorifico
4.1.13. Conducibilità termica
4.1.14. Convezione termica
4.1.15. Correlazioni adimensionali per la convezione
4.1.16. Bilancio Energetico
4.1.17. Resistenza termica
4.1.18. Ponti Termici
4.1.19. Scambi termici radiativi
4.2. Parametri climatici: gradi-giorno e temperatura esterna di progetto
4.3. Comportamento Termico dell'Involucro dell'edificio
4.3.1. Regime stazionario degli edifici
4.3.2. Transitorio termico degli edifici
4.3.3. Pareti in regime periodico stabilizzato
4.3.4. Riscaldamento e raffreddamento di un corpo
4.4. Parametri che influenzano i bilanci energetici degli edifici
4.4.1. Effetti di massa delle pareti interne
4.5. Pareti trasparenti
4.5.1. Caratteristiche ottiche dei vetri
4.5.2. Effetto Serra negli edifici
4.6. Serramenti ed Infissi
4.7. Massa termica negli edifici
4.8. Bilancio di potenza per gli edifici: carico termico
4.9. Carico termico di riscaldamento di progetto
4.10. Indice di prestazione energetica

LA SFIDA DEGLI EDIFICI A QUASI ZERO ENERGIA
5.1. Considerazioni generali
5.2. I benefici degli edifici Quasi Zero Energia
5.2.1. Sviluppo Sostenibile e riduzione delle emissioni in atmosfera di CO2
5.2.2. Ridurre, riciclare, Ristrutturare
5.2.3. Comfort Termico
5.2.4. Comfort acustico
5.3. Classificazione degli edifici
5.3.1. Requisiti di un edificio passivo

ELEMENTI DI ARCHITETTURA BIOCLIMATICA
6.1. Architettura bioclimatica
6.1.1. Principi generali di Bioarchitettura
6.1.2. Influenza del clima
6.2. Esempi di Bioclimatica nella storia dell'Architettura
6.2.1. Insediamento indiano di MESA Verde in Colorado
6.2.2. La casa romana - DOMUS Romana
6.2.3. La casa Greca antica
6.2.4. Casa medievale
6.2.5. Architettura araba
6.2.6. Le abitazioni rinascimentali
6.2.7. La masseria siciliana
6.2.8. I dammusi di Pantelleria e i trulli di Alberobello
6.3. Osservazioni sulle case Vernacolari
6.4. Tipologie costruttive e Bioclimatica
6.5. Sistemi passivi
6.5.1. Sistemi a guadagno solare diretto
6.5.2. Sistemi a guadagno solare indiretto
6.5.3. Il sistema a guadagno indiretto con assorbitore di massa trascurabile: solar-wall
6.5.4. Sistemi a guadagno termico misto: serra Solare
6.6. Sistemi di raffrescamento
6.7. Apporti termici dovuti a componenti edilizi speciali (Norma UNI 10344 - Appendice F)
6.7.1. Muro con copertura trasparente senza aperture
6.7.2. Muro con copertura trasparente e dotato di aperture verso l'ambiente interno
6.7.3. Serre solari
6.8. Sistemi attivi
6.9. Le case attive
6.9.1. Le specifiche Active House
6.9.2. Spazio minimo per l'autosufficienza

AZIONI SULL'INVOLUCRO DEGLI EDIFICI- IL RINNOVAMENTO ENERGETICO DEL COSTRUITO
7.1. Riqualificazione energetica
7.2. L'opportunità d'intervenire sul costruito
7.2. Ostacoli al rinnovamento energetico del costruito
7.3. Politiche di incentivazione per gli EQZE della Regione Piemonte
7.4. La necessità di intervenire con un approccio progettuale di tipo integrato
7.5. Linee guida per gli interventi sugli edifici esistenti
7.5.1. Coibentare l'involucro
7.5.2. Ridurre le dispersioni delle Superfici vetrate
7.5.3. Ridurre i ponti termici
7.6. Gli interventi sugli edifici storici
7.6.1. I tubi di luce
7.6.2. Le nanotecnologie
7.6.3. CASO STUDIO: ristrutturazione ed ampliamento di un edificio rurale nel Piacentino (edificio in muratura) - Arch. Michael Tribus
7.6.4. CASO STUDIO: riqualificazione energetica del Centro Servizi di Nicolosi (edificio con struttura mista) - Arch. Fabrizio Russo e Ing. Ignazio Garra
8.1. Applicazione dei criteri di Architettura Bioclimatica e scelta dei materiali
8.2. Linee guida per la progettazione degli edifici
8.2.1. Orientamento dell'edificio

PROGETTO DI EDIFICI QUASI ZERO ENERGIA
8.2.2. Assenza di elementi ombreggianti
8.2.3. Rapporto architettonico S/V
8.2.4. Distribuzione e disposizione dei locali
8.2.5. Isolamento termico
8.2.6. Assenza di ponti termici
8.2.7. Massa termica dell'edificio
8.2.8. Impermeabilità al vento
8.2.9. Finestre speciali
8.2.10. Schermatura solare
8.3. Azioni progettuali per gli Edifici Quazi Zero Energia
8.3.1. Pareti esterne
8.3.2. Facciata ventilata
8.3.3. Utilizzo di schermi esterni
8.3.4. Utilizzo di adeguate finestre
8.3.5. Pareti interne
8.3.6. Solai e coperture
8.3.7. Riduzione dei Ponti Termici
8.4. Involucri interattivi
8.5. Linee guida per l'utilizzo degli impianti meccanici
8.5.1. Calcolo dei Carichi Termici
8.5.2. Sistema di ventilazione
8.5.3. Generatori di calore
8.5.4. Produzione di acqua sanitaria
8.5.5. Illuminazione naturale
8.5.6. Illuminazione artificiale
8.5.7. Utilizzo di fonti di energia rinnovabili (FER)
8.5.8. Limitazione dell'utilizzo dell'energia elettrica
8.5.9. Riduzione dei consumi energetici per il raffrescamento estivo
8.6. Inserimento di componenti attivi esterni
8.6.1. Inserimento di collettori solari Termici
8.6.1. Inserimento di collettori fovoltaici
8.6.3. Inserimento di micro turbine eoliche
8.7. Inserimento degli impianti meccanici
8.7.1. Centrale termica
8.7.2. Sistema di ventilazione con recupero di calore
8.8. Architettura dinamica
8.9. Particolari costruttivi
8.9.1. Strutture verticali
8.9.2. Strutture orizzontali
8.9.3. Serramenti
8.10. Esempi
8.10.1. CASO STUDIO: centro servizi a San Giovanni La Punta (casa con struttura in c.a.) - Arch. Fabrizio Russo
8.10.2. CASO STUDIO: casa Magnanelli a Montescudo in classe oro nature A (casa con muratura massiccia)
8.10.3. CASO STUDIO: CSET, Centre for Sustainable Energy Technologies, Ningbo, Giappone (Edificio con struttura mista) - Arch. Mario Cucinella
8.10.4. CASO STUDIO: Casa Biquadro, Italia (casa con struttura in legno massiccio) - Arch. Fabrizio Russo e Arch. Giovanni D'Amico
8.10.5. CASO STUDIO: kingspan Lighthouse a Watford, Inghilterra (casa con struttura in legno) - Arch. Sheppard Robson
8.10.6. CASO STUDIO: CSET, Centre for Sustainable Energy Technologies, Ningbo, Giappone - Arch. Mario Cucinella
8.10.7. CASO STUDIO - casa in collina, realizzazione di una villa con struttura prefabbricata in legno - Arch. Federica Capannini
8.10.8. CASO STUDIO: casa sul Lago D'Iseo - Arch. Grabiele Gotti
8.10.9. CASO STUDIO: Milanofiori Residential Complex - OBR
8.10.10. CASO STUDIO: maison Damico - Atelier Karawitz
8.10.11. CASO STUDIO: maison Bambù - Atelier Karawitz
8.10.12. CASO STUDIO: Lenté - Atelier Karawitz
8.10.13. CASO STUDIO: VeluxLAB - Roberto Aparicio Ronda
8.10.14. CASO STUDIO: residenza Verdiana a Clusone - Giovanni Maria Facchini
8.10.15. CASO STUDIO: riqualificazione energetica della sede della comunita montana val Brembana - Studio Architettura Carminati
8.10.16. CASO STUDIO - R-House a Syracuse, NY - Della Valle Bernheimer and Architecture Research Office
8.10.17. CASO STUDIO: casa a San gregorio (CT), struttura in X-Lam - Studio Fra - Architettura ed Ecoinnovaizone

AZIONI SUGLI IMPIANTI- INTEGRAZIONE DEGLI IMPIANTI MECCANICI
9.1. La Problematica degli Impianti Meccanici
9.1.1. Gli Sviluppi Normativi in campo energetico per gli edifici
9.2. D.Lgs. n. 28/2011 (Promozione delle Fonti di Energia Rinnovabile, FER)
9.2.1. Integrazione delle Fonti di Energia Rinnovabili (FER)
9.2.2. I fattori di conversione in energia primaria
9.2.3. La Raccomandazione 09/2012 del CTI
9.2.4. Raccomandazione 14/2013 del CTI
9.2.5. Esempio di utilizzo integrato del D.Lgs. n. 28/2011 e della UNI TS11300/4
9.2.6. Energia prodotta da pompe di calore e Decisione delle CE 1 marzo 2013
9.2.7. Esempio di catalogo aggiornato di pompe di calore
9.2.8. Verifica del grado di copertura con il metodo dell'energia primaria totale
9.2.9. Uso dei Pannelli Fotovoltaici
9.2.10. Obbligo di integrazione dei pannelli fotovoltaici sui tetti
9.2.11. Conclusioni sul D.Lgs. n. 28/2011
9.3. Utilizzo di energia elettrica da rete
9.4. Integrazione energetica negli edifici con pompa di calore
9.4.1. Edificio con solo riscaldamento ACS ed illuminazione
9.4.2. Edifico con impianti di riscaldamento e raffrescamento, ACS e illuminazione
9.4.3. Condizioni per l'accettazione della rinnovabilità dell'energia
9.4.4. Calcolo dell'energia rinnovabile reale ai fini della valutazione energetica
9.5. Utilizzo delle fonti di energia rinnovabili secondo la UNI TS11300/4
9.5.1. Fabbisogni di energia primaria
9.5.2. Valutazione delle emissioni di CO2
9.6. Impianti solari
9.6.1. Specifica tecnica
9.6.2. Calcolo del coefficiente di correzione della capacità di accumulo fst
9.6.3. Fabbisogno di energia elettrica degli ausiliari
9.6.4. Perdite dell'impianto solare termico
9.6.5. Frazione solare e riduzione del fabbisogno di energia primaria
9.6.6. Esempio di calcolo
9.7. Impianti fotovoltaici
9.7.1. Specifica tecnica
9.7.2. Procedura di calcolo
9.7.3. Esempio di calcolo
9.8. Comustibile da biomasse
9.8.1. Procedura di calcolo
9.8.2. Generalità sui metodi di calcolo
9.8.3. Procedura per il calcolo delle perdite di generazione
9.8.4. Rendimenti minimi a carico nominale e intermedio calcolati secondo la Direttiva 92/42/CEE
9.8.5. Calcolo del fabbisogno di energia degli ausiliari
9.8.6. Calcolo delle perdite d'energia recuperabili
9.8.7. Energia termica recuperabile dall'energia ausiliaria elettrica
9.8.8. Sottosistemi multipli
9.8.9. Esempio di calcolo
9.9. Pompe di calore
9.9.1. Pompe di calore a compressione di vapore
9.9.2. Pompe di calore ad assorbimento
9.9.3. Classificazione delle pompe di calore in base al fluido termovettore e al pozzo freddo
9.9.4. Applicazioni della pompa di calore
9.9.5. Specifica tecnica
9.9.6. Correzione del COP o del GUE al variare delle temperature della sorgente fredda e del pozzo caldo
9.9.7. Rendimento di secondo principio
9.9.8. Fattore correttivo del COP o del GUE in base al fattore di carico CR
9.9.9. Calcolo del fattore correttivo dai dati forniti dal costruttore
9.9.10. Calcolo del fattore correttivo in base a dei modelli di calcolo di default
9.9.11. Intervalli di calcolo
9.9.12. Metodo per la determinazione dei Bin mensili
9.9.13. Procedura di calcolo
9.9.14. Pompe di calore per produzione di sola acqua calda sanitaria
9.9.15. Pompe di calore per il riscaldamento
9.9.16. Calcolo dei fabbisogni di energia
9.9.17. Esempio di calcolo
9.10. Teleriscaldamento
9.10.1. Efficienza del teleriscaldamento
9.10.2. Teleraffrescamento
9.10.3. Specifica tecnica
9.10.4. Perdite di potenza termica della sottostazione
9.11. Cogenerazione
9.11.1. Efficienza di un impianto di cogenerazione
9.11.2. Tipologie di impianti cogenerativi
9.11.3. Vantaggi della cogenerazione
9.11.4. Specifica tecnica
9.11.5. Verifica del dimensionamento dei sistemi di accumulo inerziale
9.11.6. Metodi di calcolo
9.11.7. Metodo del contributo frazionale mensile
9.11.8. Calcolo della frazione cogenerata
9.11.9. Fabbisogno di energia per la combustione
9.11.10. Metodo del profilo del giorno mensile
9.11.11. Determinazione del profilo di carico del giorno tipo mensile
9.11.12. Curve prestazionali standard
9.11.13. Esempio di calcolo
INDICE DELLE FIGURE
INDICE DELLE TABELLE