Sviluppo di piattaforme innovative per il calcolo dell’energia incorporata nell’edilizia e di modelli per la quantificazione del potenziale Ventilative Cooling nell’edilizia

Il presente report si inserisce nell’ambito dell’accordo di Collaborazione tra ENEA e il Dipartimento di Energia, Ingegneria dell’informazione e Modelli Matematici (DEIM), per l’attività dal titolo “Sviluppo di piattaforme innovative per il calcolo dell’energia incorporata nell’edilizia e di modelli per la quantificazione del potenziale del ventilative cooling nell’edilizia”, nel contesto del Piano annuale di Realizzazione 2014 del progetto “Sviluppo di modelli per la realizzazione di interventi di efficienza energetica sul patrimonio immobiliare pubblico”. L’attività prevede due linee di ricerca interne, sviluppate, rispettivamente, nelle Parti A e B del presente report: “Sviluppo di piattaforme innovative per il calcolo dell’energia incorporata nell’edilizia” e “Sviluppo di modelli per la quantificazione del potenziale ventilative cooling nell’edilizia”. Nella Parte A, è stata svolta l’analisi delle principali metodologie di calcolo dell’energia incorporata nei materiali e nelle tecnologie energetiche, riferiti prevalentemente al sistema edificio-impianto e allo stato dell’arte sull’energia incorporata negli edifici. La prima fase dell’attività ha riguardato l’analisi degli studi disponibili in letteratura sulle metodologie per la quantificazione dell’energia incorporata, ovvero l’energia spesa durante le fasi di produzione dei materiali e dei componenti edili, di trasporto, di costruzione, di manutenzione e demolizione. Dall’analisi è risultato che le metodologie più diffuse sono le seguenti: 1. La Life Cycle Assessment (LCA); 2. L’analisi Input – Output (I – O) con estensione energetica; 3. I metodi ibridi. Inoltre, sono stati esaminati i principali riferimenti normativi in tema di sostenibilità delle costruzioni, ovvero: • UNI EN 15978: 2011 - Sostenibilità delle costruzioni. Valutazione della prestazione ambientale degli edifici. Metodi di calcolo; • UNI EN 15804:2012 - Sostenibilità delle costruzioni - Valutazione della prestazione ambientale degli edifici - Metodo di calcolo. Nella seconda fase dell’attività si è proceduto con l’analisi dello stato dell’arte sull’energia incorporata negli edifici che è strettamente connessa al ciclo di vita dei materiali e dei componenti edili adoperati. In particolare, è stato esaminato un campione di studi di letteratura da cui sono stati selezionati 9 casi studio; i casi studio sono stati identificati in riferimento a criteri di completezza dello studio effettuato (fasi del ciclo di vita incluse nei confini del sistema), di diversificazione della tipologia edilizia, di destinazione d’uso degli ambienti e caratteristiche climatiche del sito. Per ogni studio è stato analizzato il consumo di energia incorporata complessiva espressa in MJ/(m2anno) e, quando possibile, l’incidenza delle diverse fasi del ciclo di vita. Con riferimento alla seconda attività (Parte B), nel corso della prima annualità si sono sviluppate le seguenti analisi: 1) Analisi dello stato dell’arte sulla modellizzazione a livello internazionale del “ventilative cooling”, ovvero l’insieme di tecniche di ventilazione naturale, meccanica o ibrida aventi per obiettivo il raffrescamento degli ambienti indoor tramite utilizzo di aria esterna; 2) Analisi di indicatori di prestazione e applicabilità del “ventilative cooling” in funzione di opportuni parametri meteo-climatici. L’analisi dello stato dell’arte degli strumenti di modellizzazione esistenti ha considerato le seguenti tre categorie: 1. Modelli semplificati; 2. Modelli di AirFlow Network (AFN); 3. Modelli di fluidodinamica computazionale (CFD). Con riferimento agli indicatori di prestazione e applicabilità del “ventilative cooling” sono stati analizzati 4 strumenti differenti rivolti alla quantificazione del potenziale di “ventilative cooling” stimabile in una fase di “early design” sulla base delle caratteristiche meteo-climatiche del sito. Le applicazioni descritte nel report approfondiscono metodi differenti, basati esclusivamente sulle condizioni climatiche esterne, o sulla modellizzazione schematica e semplificata delle interazioni tra ambiente confinato ed esterno. Infine, sono state descritte le attività svolte dal DEIM nell’ambito dell’IEA Annex 62 – Ventilative Cooling.