Come riqualificare gli impianti di piccoli edifici residenziali per garantire comfort e risparmio energetico

È notizia recente che ci sia un crescente interesse per l’edificio unifamiliare. In parte, perché è uno dei target del superbonus 110%, e quindi, inevitabilmente, è stato oggetto di riflessioni su come operare per riqualificarlo. 

In parte, poiché il periodo pandemico ha riportato in auge l’idea dell’edificio-casa di proprietà, indipendente e con spazi esterni dedicati. Si tratta di una sorta di ritorno alla “città diffusa”, che si è sviluppata in Italia a cavallo degli anni Settanta-Ottanta, con una forte crescita dei piccoli edifici residenziali, in cui si concretizzava tutto il desiderio di autonomia (o autarchia?) dell’italiano medio dell’epoca.

Ora che tutto il “cementificabile” è stato realizzato, e che con fatica si può immaginare un ulteriore sviluppo di questa tipologia edilizia, si tratta di capire come si può operare per riqualificare questi edifici che ci siamo trovati in eredità dal passato: poco efficienti, poco sicuri, spesso poco confortevoli, caratterizzati da una qualità edilizia ed architettonica quantomeno discutibile (e non vado oltre…), hanno oggi la possibilità di essere oggetto di interventi radicali, potenzialmente migliorativi anche dal punto di vista estetico. E non necessariamente impattanti sul Committente dal punto di vista economico.

Il parco immobiliare residenziale italiano

Secondo ricerche dell’Eurostat, il patrimonio edilizio composto dai piccoli edifici residenziali (mono e bi familiari) nel 2017 ammontava a circa 8 milioni di edifici (trend in leggera decrescita), pari a circa un quarto del patrimonio edilizio residenziale nel suo complesso, molti dei quali costruiti prima degli anni ’90 (e quindi antecedenti le prime leggi in materia di risparmio energetico).

È inoltre interessante far notare che, anche a livello europeo, il riscaldamento è la componente più energivora dell’edilizia residenziale, a cui corrisponde circa il 64% dei consumi (seguito da produzione di ACS, 15% e apparecchiature elettriche e di illuminazione, 14%).  

Dagli anni ’90 ad oggi, sono stati fatti molti passi in avanti in materia di risparmio energetico. E questo è vero anche e soprattutto a livello normativo e legislativo: entro il 2030 è necessario ridurre i consumi di 9 Mtep rispetto al 2020 (obiettivo da ottenere principalmente operando nel settore industria e trasporti).

In Italia, è stata varata la Strategia Energetica Nazionale (SEN), in cui si evidenzia la necessità di migliorare gli attuali standard minimi per l’edilizia, nonchè le normative in materia di impianti. Al contempo, risulta fondamentale prevedere un incentivazione per intervenire sulla riqualificazione energetica: si tratta dei ben noti “Ecobonus”, molto importanti soprattutto nel caso di interventi su piccoli edifici residenziali, per i quali l’importo economico della riqualificazione è non indifferente. Mediamente, si tratta di intervenire sull’involucro degli edifici esistenti, sia opaco che trasparente, quindi sull’impianto, su cui si deve operare riducendo le potenze impiegate, migliorando la regolazione e innovando l’emissione, anche attraverso una sostituzione dei terminali.

Dando uno sguardo ai dati emersi dal progetto EPISCOPE (condotto dal gruppo di ricerca del prof. Vincenzo Corrado del Politecnico di Torino sul patrimonio edilizio piemontese), si può notare che meno del 5% degli edifici residenziali esistenti ha una trasmittanza termica dell’involucro opaco ≤ 0,4 W/m²K e che la trasmittanza termica delle componenti finestrate è ≤ 2,2 W/m²K solo nel 12% dei casi (valori prossimi ma non coincidenti con gli attuali limiti di legge, ma comunque indice di involucro abbastanza performante). I principali sistemi di generazione sono ancora oggi le caldaie standard (69% ca.) e a condensazione (18% ca), mentre i sistemi di generazione che sfruttano l’energia elettrica, come le pompe di calore, ricoprono solo l’1% dei casi. Tuttavia, quest’ultimo dato è destinato a crescere, così come dimostrato nel report ENEA, in cui si riporta che nel 2015 i consumi di energia elettrica e delle altre fonti rinnovabili sono aumentati rispettivamente di 3,0% e 3,3% rispetto al 2014.

Si ricorda però che questi sono valori medi su tutti il patrimonio residenziale: rispetto ai grandi condomini, gli edifici di piccola taglia hanno una variabilità in termini di prestazioni e consumi estremamente più alta: si passa dall’edificio di Provincia del pre ‘900, magari soggetto a piccoli interventi di riqualificazione energetica a più fasi, alla villa ZEB o passiva, in cui i consumi energetici sono ridotti all’osso. Questa grande variabilità influenza ovviamente anche la tipologia di interventi necessaria per garantire in contemporanea le condizioni di comfort interne e il contenimento dei consumi.

Progettare e riqualificare grandi edifici residenziali: quali requisiti e prestazioni lato impianto?

I grandi fabbricati residenziali rappresentano il target di tanti incentivi proposti per la riqualificazione degli edifici esistenti.  Si tratta, ad eccezione (forse) dei più recenti, di fabbricati fortemente energivori, poco confortevoli da un punto di vista acustico e termo-igrometrico, e in alcuni casi poco sicuri dal punto di vista strutturale e lato antincendio. Eppure il famigerato lockdown ci ha insegnato quanto sia importante la nostra casa, dove mediamente trascorriamo almeno 10-12 ore al giorno: dovremmo pretendere un luogo confortevole, caldo in inverno e fresco in estate, silenzioso, salubre, ben illuminato, e non costoso da gestire. E invece, molto spesso, nulla di tutto questo!  E perdi più, nella totale indifferenza di occupanti e attori del settore immobiliare!

Sorge quindi un quesito: come dovrebbe essere progettato e realizzato il grande edificio residenziale? Quali requisiti dovrebbe avere e quali prestazioni dovrebbe garantire?

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Il comfort all’interno dei piccoli edifici residenziali

Così come per tutto il mondo dell’edilizia, il comfort all’interno di un ambiente artificiale si divide in comfort termoigrometrico, acustico e visivo, i quali sono tutti interconnessi per garantire una progettazione di qualità. In questa sede si trascura il mondo dell’illuminotecnica per concentrarsi maggiormente sugli altri due aspetti.

Comfort termo-igrometrico e IAQ

Come già più volte richiamato in precedenti articoli, il comfort termoigrometrico è fondamentalmente correlato a sei diversi parametri. Innanzitutto dipende dall’attività svolta dagli occupanti e dal loro abbigliamento, ma anche da caratteristiche fisiche proprie dell’ambiente in analisi, ovvero umidità relativa, velocità dell’aria, temperatura dell’aria e temperatura media delle superfici (temperatura media radiante). Una volta definite le condizioni di comfort da garantire, è estremamente importante evitare che si creino delle situazioni di discomfort localizzato, dovuto ad esempio alla presenza di forti correnti d’aria (caso in cui si utilizzino impianti di climatizzazione ad aria o di ventilazione meccanica), variazione verticale della temperatura dell’aria superiore di 3°C, temperature superficiali troppo basse o troppo elevate, o ancora molto diverse tra le diverse superfici, o tra superficie e aria.

È poi fondamentale non dimenticare il controllo della qualità dell’aria interna (Indoor Air Quality – IAQ): molte delle malattie croniche (asma, allergie, problemi respiratori, occhi irritati, mal di testa, ecc.) sono infatti strettamente correlate alla IAQ degli ambienti che abitualmente frequentiamo (luoghi di lavoro e abitazioni). A tal proposito il Ministero della Salute ha individuato una serie di agenti di inquinamento indoor e le relative fonti, tra le quali le più diffuse sono rappresentate da: occupanti (uomo, animali), polvere e umidità. L’ASHRAE ha recentemente pubblicato delle linee guida per la riduzione del rischio di diffusione di agenti patogeni dovuta all’utilizzo di impianti ad aria (i quali possono avere sia effetti positivi, in quanto consentono un frequente e adeguato ricambio d’aria, ma anche negativi se non correttamente gestiti e manutenuti).

Comfort acustico

Per meglio approfondire il tema, è interessante richiamare la differenza tra “house” e “home”: entrambe le parole significano casa, ma con un’accezione fondamentalmente diversa. La prima è più distaccata, riferita si può dire all’ “edificio”, la seconda invece ha un carattere più emotivo e familiare, come per significare una sorta di “rifugio/tana”. Nel caso dei piccoli edifici residenziali è molto più frequente, rispetto ai grandi condomini, il nesso casa-home: si tratta infatti di ambienti fortemente personali e personalizzabili, da condividere solo con chi si ritiene opportuno, senza essere disturbati dal mondo esterno. Pertanto, è fondamentale il requisito del benessere acustico, ponte tra il mondo reale e il proprio “rifugio”.

Sebbene interessati da un minor numero di fonti di rumore (vicini di casa particolarmente rumorosi, ascensore, contesto urbano più trafficato…), è fondamentale che questo disturbo rimanga all’esterno dell’abitazione, per garantire il benessere psicofisico degli abitanti. Per tale motivo gli ambienti residenziali sono soggetti a classificazione, ai sensi della norma UNI 11367:2010, in base alla quale è fondamentale il rispetto di alcuni limiti:

• Isolamento acustico di facciata;
• Potere fonoisolante delle partizioni tra ambienti di diverse unità immobiliari;
• Livello di pressione sonora da calpestio fra ambienti di diverse unità immobiliari;
• Livello sonoro immesso in ambiente da impianti a funzionamento continuo e discontinuo.

I riferimenti legislativi in materia di inquinamento acustico ed isolamento acustico degli edifici sono: la Legge 26 ottobre 1995, n. 447 (“Legge quadro sull’inquinamento acustico”) e il D.P.C.M. 5 dicembre 1997 (“Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici”), che ne ha dato attuazione, oltre che la normativa comunitaria di riferimento.

Ottimizzazione energetica dei piccoli edifici residenziali

Quando si realizza o riqualifica un edificio, di qualunque tipologia esso sia, sono essenzialmente 3 i target da perseguire: risparmio energetico, sostenibilità, comfort interno (nei suoi diversi aspetti).

I piccoli edifici residenziali hanno una peculiarità: sono spesso visti come “prototipi” per l’applicazione di nuove tecnologie o metodologie. Ovviamente, nel caso di cattiva progettazione, si corre il rischio di incappare in gravi problematiche, interamente a carico di una o due famiglie. Diversamente si può dar luogo a edifici estremamente virtuosi e performanti: potendosi confrontare con una dimensione limitata, è più semplice gestire al meglio tutte le fasi progettuali, a partire dalla scelta del corretto orientamento, esposizione e rapporto di forma, fino ad arrivare alle più avanzate prestazioni di involucro e alle più moderne soluzioni impiantistiche. E questo vale tanto nel caso di nuovo edificio, quanto nel caso di riqualificazione dell’esistente.

Tralasciando gli aspetti come forma ed orientamento (i quali comunque hanno forti ricadute su apporti, dispersioni e consumi), e concentrandoci su recupero e riqualificazione energetica, un importante elemento da definire e considerare è l’inerzia termica dell’edificio, strettamente correlata a tipologia di involucro e al tipo di impianto. Un edificio dall’elevata inerzia termica mantiene infatti temperature più uniformi nel tempo, ma richiede più tempo per raggiungere la temperatura interna desiderata. L’involucro deve essere valutato anche in base ad un altro parametro, che è quello della trasmittanza termica: elevate trasmittanze possono generare elevate dispersioni (da coprire con la potenza impiantistica) e pareti troppo fredde (troppo calde) con conseguente troppo bassa (o alta) temperatura media radiante e rischio di discomfort locale dovuto ad asimmetria radiante.

In genere, le più comuni configurazioni impiantistiche sono composte da caldaia (tradizionale o a condensazione) più radiatori. Pur potendo comunque garantire elevati rendimenti, queste configurazioni impiantistiche non riescono a incidere sensibilmente sul valore della temperatura media radiante, e sono strettamente correlate ad una concezione che prevede l’uso di fluido termovettore a medio-alta temperatura, e combustione fossile (con conseguenti emissioni in atmosfera). La IAQ, in queste configurazioni, è spesso demandata alla sola apertura/chiusura delle finestre (aerazione o ventilazione naturale, a seconda dei casi).

Una soluzione a queste problematiche può essere rappresentata dall’utilizzo di un sistema ad altissima efficienza energetica a pannelli radianti (che vista la grande superfice radiante compensa l’abbassamento della temperatura superficiale causata dalla presenza di superfici disperdenti). I sistemi radianti, ideali in abbinamento ad una pompa di calore, sono in grado di garantire tanto la fase di raffrescamento quanto quella di riscaldamento, e prevedono normalmente la presenza di una macchina per la ventilazione meccanica con recupero di calore sull’aria di espulsione, e deumidificazione (necessaria se previsto il funzionamento del sistema radiante in raffrescamento). I sistemi radianti sono incentivati nelle riqualificazioni energetiche dal DM 26/06/2015 “Requisiti minimi”, che consente di andare in deroga alle altezze minime interne in caso di ricorso a questa tecnologia di emissione. Tuttavia, devono essere attentamente progettati: avendo una emissione inferiore rispetto ai tradizionali caloriferi, si deve verificare che garantiscano a tutti gli effetti la potenza termica necessaria per coprire le dispersioni (o gli apporti termici durante la stagione calda). L’abbinamento con le pompe di calore garantisce la possibilità di sfruttare “altri pannelli”, quelli fotovoltaici, per la copertura, anche parziale, del fabbisogno elettrico necessario al sistema di generazione.

Sistemi radianti, pompe di calore e impianti di VMC per case e appartamenti ad alte prestazioni energetiche

Quando si decide di riqualificare gli impianti di una casa o di un appartamento di piccole dimensioni, sostituendoli con i pannelli radianti, uno dei problemi più ricorrenti è il poco spazio. Quali sono le soluzioni più adatte a questo tipo d’interventi?

>>> L'intervista all'Ing. Matteo Pastore di Giacomini

Qualunque sia la configurazione scelta, nei sistemi idronici o misti un ruolo fondamentale (e anche particolarmente oneroso, durante la fase di realizzazione) è rappresentato dal bilanciamento delle portate, e conseguente regolazione della potenza emessa, per adeguare i terminali di emissione alla variabilità del carico termico richiesto. Le migliori prestazioni delle pompe di calore si hanno per temperature di mandata mediamente basse, mantenendo un COP alto, con riduzione dei consumi energetici. Se la temperatura di mandata è regolata a punto fisso, le prestazioni della pompa di calore si riducono, in quanto la macchina deve adattare il proprio funzionamento alle diverse condizioni esterne e non riesce a lavorare sempre nella condizione di massimo rendimento. Viceversa ,cercando di mantenere basse temperature di mandata per massimizzare il rendimento, si allungano i tempi di funzionamento dei circolatori: si ha così un incremento del consumo di energia elettrica necessaria ai sistemi ausiliari, ma questo problema è trascurabile perché i circolatori richiedono minore energia rispetto a quanto richiesto dalla pompa di calore.

Ulteriori margini di risparmio energetico sono consentiti dall’integrazione della domotica impiantistica: regolando e gestendo l’impianto da remoto ed in modo efficace, esso può essere fatto funzionare solo quando effettivamente serve.

Autonomo è bello

E se il principale lascito del Covid in ambito urbano fosse proprio la fuga dalle città per tornare in campagna e in provincia? L’idea, personalmente, non alletta chi, come il sottoscritto, ritiene le città la più grande invenzione dell’uomo (come disse anni addietro un mio docente, il prof. Carlo Ostorero del Politecnico di Torino). Tuttavia, se questo si dovesse verificare, sarà necessario progettare (e realizzare) il recupero funzionale, energetico e strutturale dei piccoli edifici residenziali, che tanto caratterizzano il panorama italiano. Con la speranza che nuove tecnologie e una maggior sensibilità dei progettisti ci eviti lo scempio (estetico ed energetico) che ci hanno consegnato i “ruggenti Anni Ottanta”.