Elisa Sirombo, Roma 23 aprile 2015

L’APPROCCIO INTEGRATO AL PROGETTO SOSTENIBILE

Elisa Sirombo Architetto, LEED AP BD+C, Esperto Protocollo Itaca Politecnico di Torino, Dipartimento di Energia [email protected]

Roma, 23 aprile 2015

E. Sirombo | L’approccio integrato al proge>o sostenibile

 SOMMARIO

•  Introduzione alla costruzione sostenibile •  I criteri influenzanE la proge>azione sostenibile dell’involucro edilizio

•  Verso un approccio integrale alla proge>azione dell’involucro edilizio

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La proge)azione e costruzione di un edificio sostenibile è un processo che

ü  Rende minimo il consumo di risorse naturali lungo l’intero ciclo di vita ü  Rende minime le emissioni che impa)ano nega8vamente sugli ambien8 confinaE in cui viviamo e sull’atmosfera del pianeta ü  Rende minimo lo scarico di rifiu8 solidi e effluenE liquidi ü  Rende minimo l’impa)o nega8vo sugli ecosistemi locali ü  Rende massima la qualità degli ambien8 confinaE

 LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

ASHRAE Green Guide (2006)

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 LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

Berardi, Clarifyng the new interpretaEon of the concept of sustainable building, Sustainable CiEes and society 8 (2013)

La costruzione sostenibile implica: ü un aumento della domanda di edifici sicuri, flessibili e dall’elevato valore economico e di mercato; ü la riduzione degli impa^ ambientali a>raverso l’inclusione del contesto sociale, ambientale ed economico nel proge)o; ü il rispe>o del benessere per l’uomo, la soddisfazione degli occupanE; ü la promozione dei valori di equità sociale, di incremento della qualità este8ca e della conservazione dei valori culturali.

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 LA SOSTENBILITA’ E UN APPROCCIO LIFE CYCLE THINKING La definizione delle strategie di sostenibilità energeEco-‐ambientale per il proge>o di nuovi edifici e per il recupero degli esistenE richiede l'allargamento del confine di analisi a tu)e le fasi del ciclo vita di un edificio. Approccio “from cradle to grave”, dalla culla alla tomba.

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I protocolli di cerEficazione della sostenibilità ambientale offrono strumenE per la misura oggeAva del livello di sostenibilità degli edifici a>raverso un approccio olisEco

 STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

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 I CONTENUTI DELLA SOSTENIBILITA’

SITO ACQUA ENERGIA

MATERIALI IEQ PROCESSO / LIFE CYCLE ANALISY

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AREE TEMATICHE •  Sostenibilità del sito •  GesEone dell’acqua •  Energia ed atmosfera •  Materiali e risorse •  Qualità ambientale interna •  Innovazione nella proge>azione •  Priorità regionali

 STRUMENTI PER LA COSTRUZIONE SOSTENIBILE

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 L’INVOLUCRO EDILIZIO

L’involucro edilizio è quella superficie che separa lo spazio interno condizionato dall’ambiente esterno non controllato. Rappresenta dunque la superficie di contorno e separazione a>raverso cui l’edifico può scambiare massa ed energia.

(ref. Building Energy Codes Resource Center)

Evoluzione del conce>o di involucro edilizio Da barriera/scudo prote^vo………………..................……a involucro ada>aEvo (Responsive Facade)

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 UNA MAPPA DEI REQUISITI DELL’ INVOLUCRO EDILIZIO

SICUREZZA resistenza ai carichi staEci (peso proprio) resistenza meccanica ai carichi verEcali resistenza meccanica a carichi orizzontali resistenza meccanica ai carichi sospesi resistenza meccanica ai sovraccarichi permanenE dire>amente applicaE resistenza meccanica ai sovraccarichi accidentali (urE) resistenza al fuoco reazione al fuoco resistenza alle deformazioni resistenza alle intrusioni sicurezza alle esplosioni sicurezza al conta>o

BENESSERE aseAcità permeabilità all'aria tenuta all'acqua / tenuta all'aria assenza dell’emissione di odori sgradevoli assenza di emissione di sostanze nocive isolamento termico controllo della temperatura superficiale controllo delle condensazioni superficiali controllo dell'inerzia termica controllo delle condensazioni inters8ziali controllo della radiazione luminosa / ultraviole)a / infrarossa controllo della radiazione solare isolamento acus8co / assorbimento acus8co assorbimento / riflessione luminosa

ASPETTO assenza di dife^ superficiali planarità omogeneità di colore e brillantezza

FRUIBILITA' a>rezzabilità a^tudine all’integrazione impianEsEca

GESTIONE mantenimento delle prestazioni so>o l'effe>o di agenE chimici mantenimento delle prestazioni so>o l'effe>o di a>acchi biologici mantenimento delle prestazioni so>o l'effe>o di gelo/disgelo, irraggiamento, calore, acqua piovana mantenimento delle prestazioni so>o l'effe>o di nebbia, atmosfera industriale, venE di sabbia e polveri manutenibilità affidabilità pulibilità contenimento dei consumi energe8ci resistenza alle intrusioni

SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE costruibilità riparabilità sosEtuibilità recuperabilità riciclabilità controllo del contenuto energeEco intrinseco sostenibilità dei materiali da costruzione

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 IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO

ENERGIA INGLOBATA SOSTENIBILITÀ MATERIALI LEED 2009 Nuove Costruzioni e Ristru>urazioni MRc 4 Contenuto di riciclato MRc5 Materiali Regionali MRc6 Materiali da fonte rinnovabili MRc 7 Legno cerEficato LEED v4 Building Design and Construction MRc Building Life Cycle Impact Reduction MRc Building Product Disclosure and Optimization – Environmental Product Declaration

ENERGIA OPERATIVA LEED 2009 Nuove Costruzioni e Ristru>urazioni EAp2 Prestazione energeEche minime EAc2 O^mizzazione delle prestazioni energeEche

QUALITA’ AMBIENTALE INTERNA LEED 2009 Nuove Costruzioni e Ristru>urazioni QIc4.1-‐4.1 Materiali bassoemissivi QIc8.1 Luce naturale e visione: Luce naturale QIc8.2 Luce naturale e visione: Visuale Esterna

PROCESSO LEED v4 Building Design and Construction EAc Enhanced Commissioning

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Blengini, Di Carlo, Fiorenza, Zavaglia, Valutazione della sostenibilità ambientale di una casa a basso consumo energetico con metodologia LCA, 2007

L’OTTIMIZZAZIONE ENERGETICA, FRA «OPERATIVE ENERGY» E «EMBODIED ENERGY»

 IL PROGETTO SOSTENIBILE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO

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L’o^mizzazione del proge>o di archite>ura per la riduzione del consumo di energia

operaEva o «operaEve energy»

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Se l’obie^vo di oggi è lo Zero Energy Building si pongono dunque diverse problemaEche di Epo proge>uale circa la valutazione integrata delle prestazioni di involucro secondo

un approccio “Total Energy”, che affronE l’o^mizzazione delle soluzioni tecnologiche rispe>o sia al contenimento della domanda energe8ca totale

dell’edificio sia agli aspe^ legaE al comfort ambientale interno.

 RIDURRE IL CONSUMO DI «OPERATIVE ENERGY»

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Il rapporto Window to Wall RaEo secondo un approccio «Total Energy»  UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE

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Goia, Haase, Perino. OpEmizing the configuraEon of a façade module for office buildings by means of integrated thermal and lighEng simulaEons in a total energy perspecEve, Applied Energy 108 (2013) 515–527

Obie^vo: Considerando un ufficio a cellula, con fissate condizioni al contorno (tecnologia edilizia, layout interno, etc.), qual è il rapporto ideale fra superficie opaca e superficie trasparente (WWR) per la minimizzazione della domanda energeEca totale in relazione a differenE esposizioni?


Il rapporto Window to Wall RaEo secondo un approccio «Total Energy»  UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE

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Goia, Haase, Perino. OpEmizing the configuraEon of a façade module for office buildings by means of integrated thermal and lighEng simulaEons in a total energy perspecEve, Applied Energy 108 (2013) 515–527


 UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE

Analisi della carta psicometrica per l'idenEficazione delle strategie bioclimaEche h>p://www.energy-‐design-‐tools.aud.ucla.edu/ -‐ Climate Consultant 5.5

FRANCOFORTE

Definizione del concept di involucro a>raverso un approccio bioclimaEco

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FRANCOFORTE


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ATENE


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Definizione del concept di involucro a>raverso un approccio bioclimaEco  UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE

ATENE

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“..Nel corso degli anni passa5, abbiamo chiesto a mol5ssimi ingegneri ele9rici e ligh5ng designer, la seguente domanda: “Quando è stata l’ul5ma volta che avete avuto una discussione con i proge?s5 archite9onici riguardo i reali valori di riflessione luminosa delle superfici interne, prima della proge9azione dell’impianto di illuminazione?” Generalmente la risposta è “mai”. La seconda domanda è: “Bene. Dunque, dato che non u5lizzate i valori reali di riflessione luminosa per la definizione del coefficiente di u5lizzazione, quali sono i valori di riferimento che u5lizzate per soffi8o, pare: e pavimento?” In quali tu? i casi, le risposta è stata: “80%, 50%, 20%” Processo non integrato

 UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE Proge>azione dell’involucro per l’o^mizzazione del sistema edificio-‐impianto

7group (Author), Bill Reed (Author), S. Rick Fedrizzi (Foreword) The IntegraEve Design Guide to Green Building: Redefining the PracEce of Sustainability,


Interior Designer Ligh8ng Designer

Ingegnere Meccanico

Materiali e colori di finitura interni (pareE, controsoffi>o, pavimento)

Indice di riflessione luminosa

Da cui dipende il coefficiente di u5lizzazione

Numero di lampade installate

Vantaggi: • Minori cos5 di installazione e manutenzione lampade • Minor consumo energia ele9rica nella vita u5le dell’edificio • Potenziale riduzione potenza sistema HVAC à minori cos5 energe5ci

Dimensionamento sistema HVAC + sistema di distribuzione

Densità di potenza luminosa installata (W/m2)

7group (Author), Bill Reed (Author), S. Rick Fedrizzi (Foreword) The IntegraEve Design Guide to Green Building: Redefining the PracEce of Sustainability,

Processo integrato

 UN CAMBIO DI PARADIGMA NELLA PROGETTAZIONE Proge>azione dell’involucro per l’o^mizzazione del sistema edificio-‐impianto


L’o^mizzazione del proge>o per la riduzione del consumo di energia inglobata nella costruzione o «embodied energy»

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 RIDURRE IL CONSUMO DI «EMBODIED ENERGY»

LCA (Life Cycle Assessment)

Metodo che quanEfica tu>e le sostanze in ingresso (materie prime, risorse materiali ed energeEche) e in uscita (rifiuE solidi, emissioni in aria, acqua e suolo) e tu^ gli impa^ ambientali generaE (conosciuE) lungo tu>e le fasi del ciclo vita di un prodo>o

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Embodied Energy

– Ini8al Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante le fasi di estrazione delle materie prime, produzione dei materiali/component, trasporto in canEere e costruzione

– Recurring Embodied Energy: energia non rinnovabile consumata durante la fase operaEva per la manutenzione, sosEtuzione, restauro di materiali/componenE

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Analisi LCA «from cradle to gate»

Queste analisi cosEtuiscono la base per le cerEficazioni ambientali di prodo>o di Epo III secondo lo standard ISO 14020 (Environmental Product Declara8on o EPD) che forniscono informazioni credibili, rilevanE e comparabili.


Database: www.environdec.com

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Materiali isolanE e prestazioni ambientali


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L’o^mizzazione del proge>o per la riduzione del consumo di risorse naturali non rinnovabili e risorse energeEche (riduzione

dell’embodied energy)

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Selezionare i materiali da costruzione a>raverso il tradizionale approccio qualita8vo promosso finora dai principali strumen8 di valutazione della sostenibilità ambientale. Per approccio qualitaEvo si intende un metodo di valutazione dell’ecocompaEbilità rispe>o a categorie qualitaEve quali la riciclabilità, il contenuto di riciclato, la provenienza locale, la provenienza da fonte rinnovabile, la provenienza «naturale».

 RIDURRE L’IMPATTO AMBIENTALE DEI MATERIALI DA COSTRUZIONE

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CONTENUTO DI RICICLATO Finalità Aumentare l ’uso d i prodo^ da costruzione che contengono materiali a contenuto di riciclato. I prodo^ con contenuto di riciclato riducono l’uso di materiale vergine, riducendo pertanto gli impa^ derivanE dall’estrazione e dalla lavorazione, e i volumi di rifiuE solidi.

Requisito Selezionare prodo^ da costruzione con contenuto di riciclato. Si disEngue tra riciclato post-‐consumo, cosEtuito da materiali che non possono essere più uElizzaE per il loro scopo originale, e riciclato pre-‐consumo, cosEtuito da scarE del processo di fabbricazione (ISO 14020). (% totale calcolata su base volume, massa, costo)


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MATERIALI RIUTILIZZATI O DI RECUPERO Finalità RiuElizzare materiali e prodo^ da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuE, diminuendo in questo modo gli impa^ ambientali associaE all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.

Requisito UElizzare materiali riuElizzaE preesistenE sul sito, materiali che non sono in grado di espletare la loro funzione originaria e devono essere installaE per usi diversi o in diversa posizione (es. una porta riada>ata e riuElizzata come bancone) oppure materiali che conEnuano a svolgere loro funzione originale (es. telai di porte), material i di recupero provenienE da un altro sito (ma>oni di recupero, legname stru>urale, pietra, ecc.)


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MATERIALI RICICLABILI Finalità RiuElizzare materiali e prodo^ da costruzione in modo da ridurre la domanda di materiali vergini e da ridurre i rifiuE, diminuendo in questo modo gli impa^ ambientali associaE all’estrazione ed ai processi di lavorazione delle materie prime.

Requisito GaranEre la smontabilità delle stru>ure edilizie per un recupero/riciclo sele^vo dei materiali cosEtuenE a fine vita


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MATERIALI LOCALI Finalità Incrementare l’uElizzo di prodoA e materiali che siano estraA e lavora8 a distanza limitata, sostenendo in tal modo l’uso di risorse locali e riducendo gli impa^ sull’ambiente derivanE dal trasporto.

Requisito Selezionare prodo^ estra^, lavoraE e prodo^ ad una distanza limitata rispe>o al sito di costruzione (150, 250, 300, 1050 km, ..)


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MATERIALI DA FONTI RINNOVABILI Finalità Ridurre l’uso e lo sfru>amento delle materie prime e dei materiali a lungo ciclo di rinnovamento, sosEtuendoli con materiali rapidamente rinnovabili

Requisito Selezionare materiali con rido^ cicli di crescita e raccolta


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Data la complessità delle sfide ambientali future, diventa importante: • Ado>are un approccio esigenziale-‐prestazionale nella proge>azione del sistema edificio-‐impianto, involucro edilizio compreso

• Ado>are un approccio compara8vo nella proge>azione prestazionale dell’involucro edilizio, nella selezione della migliore tecnologie edilizie, nella scelta dei materiali, etc.

• Valutare le prestazioni dei componenE di involucro edilizio correlandole alla proge>azione ambientale, funzionale, archite>onica ed economica alla scala dell’edificio, promuovendo così il conce>o di costruzione sostenibile

• Ado)are un approccio integrato, ricordando che l’o^mizzazione prestazionale del componente in sé non garanEsce l’o^mizzazione del sistema edificio-‐impianto nel suo complesso.

 CONCLUSIONI

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keywords: integrazione

 Verso l’integra8ve design, un processo olis8co che promuove l’analisi delle correlazioni esisten8 fra tuA i sistemi dell’edificio per un’effe^va riduzione dell’impa>o ambientale del costruito, dei cosE di costruzione e cosE di gesEone.

7group, Bill Reed, S. Rick Fedrizzi (Foreword by), The Integrative Design Guide to Green Building: Redefining the Practice of Sustainability, 2009

 CONCLUSIONI

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L’APPROCCIO INTEGRATO AL PROGETTO SOSTENIBILE

Elisa Sirombo

Archite>o, LEED AP BD+C Politecnico di Torino, DiparEmento di Energia

[email protected]

Grazie per l’a>enzione

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Elisa Sirombo, Roma 23 aprile 2015

Design

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