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Effetto serra antropico ed edifici a energia quasi zero

In questo nuovo approfondimento il Professor Guido Caposio affronta due temi strettamente correlati tra loro: l’effetto serra antropico (e gli obiettivi degli accordi internazionali in merito) e gli edifici a energia quasi zero (nZEB), indicandone i requisiti prestazioni minimi. Completa il testo un case study “torinese” di attuazione della politica comunitaria in materia di prestazione energetica degli edifici.

L'effetto serra antropico e gli obiettivi degli accordi internazionali

Nel dicembre 2015 a Parigi, in occasione della Conferenza sul clima ed energia tra gli Stati membri della Convenzione quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici (UNFCCC) di cui l’Unione Europea è stata tra i promotori e il primo firmatario, fu stipulato un accordo internazionale.

L’ accordo, per la prima volta, impegnava tutti i Paesi sottoscrittori (nel corso degli anni 197 paesi hanno aderito all’Accordo di Parigi) tra cui Unione Europea, Cina, Stati Uniti, India, Russia, Giappone, a perseguire, nel decennio 2030-2050, una serie di obiettivi, principalmente legati all’effetto serra, relativamente a conseguenze sul clima.

Figura 1


L’effetto serra (Fig.1) è un fenomeno naturale assimilabile a quello che avviene nelle serre, ossia il mantenimento del calore ambientale.

Nell’ irraggiamento solare una frazione di radiazioni che raggiunge la superficie terrestre viene riemessa verso lo spazio sotto forma di raggi infrarossi, ovvero di energia termica.

I gas serra presenti nell’atmosfera (anidride carbonica, metano, ossido nitroso, ozono e clorofluorocarburi) riflettono gran parte di questi raggi nuovamente sulla terra.

In tal modo (irraggiamento solare + energia termica riflessa) viene mantenuta la temperatura di superficie terrestre che è mediamente pari a 15 °C. In assenza dei gas serra la temperatura presumibile sarebbe di circa −18 °C.

Con la combustione delle risorse fossili (carbone, petrolio, gas) viene immessa nell'atmosfera una quantità aggiuntiva di gas serra (32 Md di tonnellate, nel 2017, di CO2).

Il surplus di gas serra potenzia l'effetto di riflessione, con maggior irraggiamento di raggi infrarossi sulla terra e conseguente innalzamento della temperatura media.

Nell'ultimo secolo vi è stata una crescita di +0,76°C (Fig.2).

Il fenomeno è denominato effetto serra antropico o antropogenico. Come conseguenze del surplus di gas serra si generano:

  • scioglimento dei ghiacciai,
  • innalzamento del livello del mare,
  • cambiamenti climatici,
  • ondate di calore,
  • periodi di siccità e aumento delle zone desertiche,
  • aumento dei fenomeni naturali estremi come alluvioni, tempeste, uragani e incendi.


Secondo le previsioni degli scienziati, nel XXI secolo la temperatura media del pianeta potrebbe crescere di +2°C.

Figura 2


Già per il 2030, tra i principali traguardi dell’Accordo di Parigi, erano previsti:

  • la diminuzione di una quota minima del 40% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990;
  • il raggiungimento di una quota minima del 32% di energie rinnovabili;
  • l’aumento minimo del 32,5% del livello di efficienza energetica.

L’ Accordo di Parigi aveva la finalità di perseguire come risultato principale il limite ben al di sotto dei 2 gradi Celsius del riscaldamento medio globale rispetto al periodo preindustriale, puntando a un aumento massimo della temperatura pari a 1,5 gradi Celsius.

Inoltre mirava a orientare i flussi finanziari privati e statali verso investimenti promotori di basse emissioni di gas serra e a migliorare la capacità di adattamento ai cambiamenti climatici.

Nel dicembre 2018 si è tenuta a Katowice, in Polonia, la Cop24 (24esima Conferenza delle parti della Convenzione ONU sui cambiamenti climatici UNFCCC).

I rappresentati di oltre 190 paesi si sono confrontanti con l’obiettivo di adottare un regolamento per l’attuazione dell’Accordo di Parigi con lo scopo di raggiungere nei tempi gli obiettivi previsti.
A Katowice è stato adottato il cosiddetto libro delle regole (Rulebook) che raccoglie gli elementi tecnici necessari per attivare l’esecuzione operativa delle disposizioni dell’Accordo di Parigi.

Nell’ ottobre - novembre 2021 si è tenuta a Glasgow, in Inghilterra, la Cop26.

Oltre 190 leader mondiali e rappresentanti di governo, si sono riuniti per due settimane, per adottare misure di contenimento e, se possibile, invertire il processo di surriscaldamento globale e il conseguente cambiamento climatico.

Tra le decisioni di maggiore rilievo contenute nel Patto di Glasgow si evidenzia l’individuazione di nuovi obiettivi minimi di decarbonizzazione:

  • un taglio del 45% delle emissioni di anidride carbonica rispetto al 2010, da attuarsi entro il 2030;
  • il raggiungimento di zero emissioni nette intorno alla metà del secolo. Tale indicazione temporale generica (la cosiddetta Carbon Neutrality a livello globale) è stata voluta da Cina, Russia e India, indisponibili all’assunzione di detto impegno entro il 2050.

A Glasgow sono state approvate regole di attuazione fondamentali per la collaborazione bilaterale e multilaterale ai fini della realizzazione degli obiettivi climatici nazionali.


Gli edifici a Energia quasi Zero

Per le finalità dell’accordo sul clima di Parigi, mirate al raggiungimento di obiettivi di efficienza energetica, si è attivata l’esigenza di creare edifici a energia quasi zero (nZEB) con la loro diffusione nell’ambito edilizio.

Sono nate le direttive Europee EPBD (Energy Performance of Building Directive), ossia le principali politiche comunitarie in materia di prestazione energetica degli edifici.

Tali direttive regolano in generale:

  • i criteri generali per il calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici;
  • i requisiti di efficienza da rispettare per edifici di nuova costruzione o per la ristrutturazione degli edifici esistenti.

La definizione di Nearly Zero Energy Building (nZEB) è stata introdotta dalla direttiva Europea EPBD 2002/91/UE seguita da successivi aggiornamenti del 2010/31UE e del 2018/844UE.

Secondo l’art. 2, par. 2 della EPBD del 2010, per edificio a energia quasi zero si intende un edificio ad altissima prestazione energetica, determinata conformemente all’allegato I.

Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze.

La definizione delle direttive europee comprende dunque anche la produzione di energia da fonti rinnovabili prodotta nelle vicinanze (Nearly). Peraltro il concetto di vicinanza è richiamato anche dal D. Lgs. n. 28 del 3-3-2011, All. 3, par. 1, lett. c

La definizione di prestazione energetica di un edificio a energia quasi zero, riportata dall’allegato I comma 1, indica che tale prestazione è determinata sulla base della quantità di energia, reale o calcolata, consumata annualmente per soddisfare le varie esigenze legate ad un uso normale dell’edificio e corrisponde al fabbisogno energetico per il riscaldamento e il rinfrescamento (energia necessaria per evitare un surriscaldamento) che consente di mantenere la temperatura desiderata dell’edificio e coprire il fabbisogno di acqua calda nel settore domestico.

Ai fini della valutazione della prestazione energetica gli edifici devono essere classificati adeguatamente secondo le seguenti categorie:

  • a) abitazioni monofamiliari di diverso tipo;
  • b) condomini (di appartamenti);
  • c) uffici;
  • d) strutture scolastiche;
  • e) ospedali;
  • f) alberghi e ristoranti;
  • g) impianti sportivi;
  • h) esercizi commerciali per la vendita all’ingrosso o al dettaglio;
  • i) altri tipi di fabbricati impieganti energia.

La prima direttiva Europea EPBD del 2002:

  • ha definito l'obiettivo, ossia la promozione del miglioramento del rendimento energetico degli edifici nella Comunità, tenendo conto delle condizioni locali e climatiche esterne, nonché delle prescrizioni per quanto riguarda il clima degli ambienti interni e l'efficacia sotto il profilo dei costi.
  • ha introdotto la Certificazione Energetica degli edifici (inizialmente ACE l’Attestato di Certificazione Energetica, dal 2013 APE Attestato di Prestazione Energetica 1. ) e l’adozione di una metodologia per il calcolo del rendimento energetico integrato degli edifici. Agli Stati membri era delegata la definizione della metodologia del calcolo del rendimento energetico degli edifici sulla base del quadro generale di cui all'allegato della direttiva. La metodologia viene stabilita a livello nazionale o regionale.
  • ha indicato i Criteri generali per i requisiti minimi di efficienza per gli edifici di nuova costruzione o ristrutturazioni di edifici di grandi metrature oltre i 1000 mq.

1. L’APE è un documento rilasciato da un soggetto accreditato denominato certificatore energetico che attesta la prestazione e la classe energetica di un immobile con una scala di dieci lettere da A4 (punteggio 10 consumo massimo inferiore o uguale a 0,40 Ep - efficienza energetica migliore) a G (punteggio 1 consumo massimo non si specificato; consumo minimo inferiore o uguale a 3,50 Ep). Attraverso l’APE si determinano le caratteristiche quali il fabbisogno energetico dell’edificio, la qualità energetica del fabbricato, le emissioni di anidride carbonica e l’impiego di fonti rinnovabili di energia, che incidono sui costi di gestione e sull’impatto ambientale dell’immobile.


La seconda direttiva Europea EPBD del 2010 ha inserito aggiornamenti relativi a:

  • il quadro comune generale della metodologia per il calcolo della prestazione energetica integrata degli edifici e delle unità immobiliari;
  • l’applicazione di requisiti minimi alla prestazione energetica di edifici e unità immobiliari di nuova costruzione;
  • l’applicazione di requisiti minimi alla prestazione energetica.


La terza direttiva Europea EPBD del 2018 indica che :

  • nella strategia di ristrutturazione a lungo termine ogni Stato membro fissa una tabella di marcia con misure e indicatori di progresso misurabili stabiliti a livello nazionale in vista dell’obiettivo di lungo termine per il 2050 di ridurre le emissioni di gas a effetto serra nell’Unione dell’80-95 % rispetto al 1990; ciò al fine di garantire un parco immobiliare nazionale ad alta efficienza energetica e decarbonizzato e di facilitare la trasformazione efficace in termini di costi degli edifici esistenti in edifici a energia quasi zero.
    La tabella di marcia include tappe indicative per il 2030, il 2040 e il 2050 e specifica il modo in cui esse contribuiscono al conseguimento degli obiettivi di efficienza energetica dell’Unione conformemente alla direttiva 2012/27/UE.

La politica comunitaria in materia di prestazione energetica degli edifici è stata recepita in Italia con D.L. 63/2013, convertito in Legge n. 90/2013.

L’Art. 4-bis. (Edifici ad energia quasi zero) della Legge recita:

1. A partire dal 31 dicembre 2018, gli edifici di nuova costruzione occupati da pubbliche amministrazioni e di proprietà di queste ultime, ivi compresi gli edifici scolastici, devono essere edifici a energia quasi zero. Dal 1° gennaio 2021 la predetta disposizione è estesa a tutti gli edifici di nuova costruzione.

L’edificio a energia quasi zero è definito come un edificio ad altissima prestazione energetica in cui il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo è coperto in misura significativa da energia da fonti rinnovabili, prodotta in situ (Fig.3).

Figura 3


La prestazione energetica degli edifici è determinata sulla base della quantità di energia necessaria annualmente per soddisfare le esigenze legate a un uso standard dell’edificio.

Figura 4


Tale prestazione, nel settore residenziale, corrisponde al fabbisogno energetico annuale globale, in energia primaria, per:

  • il riscaldamento,
  • il raffrescamento,
  • la ventilazione,
  • la produzione di acqua calda sanitaria.

Nel settore non residenziale il fabbisogno energetico aggiuntivo è anche per

  • l’illuminazione,
  • gli impianti ascensori
  • le scale mobili.

Le caratteristiche di un edificio a energia quasi zero in Italia sono state stabilite dal D.M. 26 giugno 2015 Requisiti minimi degli edifici del Ministero dello Sviluppo Economico, Allegato 1 comma 3.

Tale Decreto, definendo lo Strumento nazionale di riferimento, richiama principalmente per i criteri e le metodologie di calcolo le norme tecniche nazionali (la serie delle UNI/TS 11300), predisposte in conformità allo sviluppo delle norme EN a supporto della Direttiva 2010/31/UE.

Le ulteriori metodologie di calcolo, finalizzate alla redazione dell’attestato di prestazione energetica, sono riportate nelle Linee guida nazionali di cui al decreto del Ministro dello sviluppo economico, 26 giugno 2009 e nei successivi aggiornamenti previsti dall’articolo 6, comma 12, del decreto legislativo.

Sono nZEB gli edifici di nuova costruzione o esistenti, che rispettino contemporaneamente :

  • i requisiti prestazionali indicati dal decreto stesso (Fig.4),
  • gli obblighi di integrazione delle fonti di energia rinnovabile previsti dal D. Lgs. 28/2011 Tale decreto sancisce l'obbligo di integrazione per la copertura dei consumi di calore, di elettricità e per il raffrescamento.


I requisiti prestazionali minimi nZEB, in aggiunta al limite complessivo sul consumo di energia, sono:

  1. il coefficiente medio globale di scambio termico (H’T),
  2. l’area solare equivalente estiva per unità di superficie utile (Asol,est/Asup utile),
  3. l’indice di prestazione termica per il riscaldamento e per il raffrescamento (EPH,nd EPC,nd),
  4. l’indice di prestazione energetica globale dell’edificio (EPgl,tot).

Si introduce, poi, il confronto dei valori calcolati degli ultimi tre indici di prestazione (indici EP) dell’edificio reale, con quelli di un edificio di riferimento (Fig. 5), rispetto ai quali devono essere inferiori.

Con edificio di riferimento o target si intende un edificio identico in termini di geometria (sagoma, volumi, superficie calpestabile, superfici degli elementi costruttivi e dei componenti), orientamento, ubicazione territoriale, destinazione d’uso e situazione al contorno e avente caratteristiche termiche e parametri energetici predeterminati conformemente all’Appendice A dell’Allegato 1 del D.M. 26 giugno 2015.


Figura 5


I parametri energetici predeterminati del fabbricato dell’edificio di riferimento e altri parametri per le verifiche di legge riguardano:

- il fabbricato

  • trasmittanza termica U delle strutture;
  • valore del fattore di trasmissione solare totale per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud;

- gli impianti tecnici (Fig. 6)

  • servizi di climatizzazione invernale, climatizzazione estiva, acqua calda sanitaria e produzione di energia elettrica in situ;
  • fabbisogni energetici di illuminazione e di ventilazione;

- altri parametri

  • coefficiente medio globale di scambio termico;
  • area solare equivalente estiva

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Si ringrazia l'Ordine degli Ingegneri di Torino per la gentile collaborazione.

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Guido Caposio

Professore Associato - Dipartimento di Ambiente, Territorio e Infrastrutture - Politecnico di Torino

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