31 ottobre 2008, Milano - Sede AiCARR
IL RECUPERO DEGLI EDIFICI ESISTENTI. THE REFURBISHMENT OF EXISTING BUILDINGS

Introduzione

L’idea di un workshop sulle problematiche del recupero degli edifici esistenti nacque da un incontro a Parigi nel mese di giugno 2008 fra delegati dell’IIR (l’Istituto Internazionale del Freddo) e della REHVA (la Federazione delle Associazioni Europee che si occupano di climatizzazione).  Questa possibilità venne recepita con entusiasmo da AICARR che si fece carico di organizzare lo workshop invitando relatori della tre associazioni.

Di fatto la sola possibilità di una riduzione importante dei fabbisogni energetici degli edifici dipende da importanti interventi sul parco edilizio esistente dal momento che in Italia la realizzazione di edifici nuovi pesa solo per lo 0,5% annuo. Soltanto il recupero dell’esistente con miglioramento delle caratteristiche energetiche può dare qualche possibilità di rispettare l’obiettivo ambizioso di una riduzione del 20% al 2020 come indicato dall’Unione Europea.

La partecipazione allo workshop venne riservata ai soli relatori con ciascuno dei quali venne concordato un tema specifico.

Il workshop ha avuto luogo nella sede dell’AICARR con 11 relatori. Moderatore della giornata è stato il prof. Renato Lazzarin, Presidente dell’AICARR. Egli ha anzitutto introdotto le tematiche della giornata, ricordando la genesi dell’evento, dovuto ad una proposta originaria del prof. Peter Novak , anch’egli invitato allo Workshop ma impossibilitato a partecipare per un impegno dell’ultima ora. Nell’introduzione a più riprese è stata sottolineata la fondamentale importanza di operare adeguati rinnovamenti sugli edifici esistenti.

Il primo relatore è stato il prof. Francis Allard, Presidente della REHVA con la relazione Direttive Europee e altre attività per una migliore prestazione energetica degli edifici. La sua relazione ha descritto il documento relativo alla riduzione del 20% dei gas serra, al 20% di incremento di efficienza energetica e al 20% di contributo delle energie rinnovabili al totale consumo energetico (il ben noto 20-20-20 entro il 2020).  La sua relazione si è soffermata sulle 5 importanti direttive:

·        Cogenerazione (aumento del 18%);

·        EPBD (Energy Performance of Buildings Directive);

·        ESD (Energy Services Directive);

·        EUP (Energy Using Products Directive;

·        Direttiva sull’uso dell’energia da fonti rinnovabili.

Molti dettagli sono stati poi forniti relativamente a documenti del tipo Ecoboiler e su vari progetti europei.

La seconda relazione è stata tenuta dal prof. Vincenzo Fracastoro del Politecnico di Torino (coautore Matteo Serraino): Valutazione del potenziale di risparmio energetico nel retrofit degli edifici sul scala regionale o nazionale. 

Prima di tutto è stata proposta una distribuzione statistica degli edifici, classificandoli secondo la domanda di riscaldamento e tentando di correlare il volume degli edifici con il fattore di forma (S/V), l’età dell’edificio e il fabbisogno energetico. E’ stato poi presentato un esempio di quest’analisi e dei suoi risultati per la Regione Piemonte. L’efficienza stagionale è stata correlata con gli obblighi imposti dalle leggi relative al risparmio energetico prodotte in Italia nei vari periodi ed è stata fornita una stima in funzione degli investimenti.

La terza relazione è stata presentata dal prof. Branislav Todorovic a parte dell’IIR, Università di Belgrado, Direttore della rivista internazionale Energy & Buildings: Retrofitting degli edifici a livello di un’intera città: pianificazione, benefici, l’esempio di Belgrado. La relazione è stata un complemento molto utile della precedente dal momento che la trattazione ha riguardato un’accurata analisi degli edifici di differenti zone di una grande città come Belgrado, studiando la domanda di riscaldamento espressa in termini di potenza specifica in condizioni di progetto. Sono stati presi in considerazione vari miglioramenti di tipo passivo relativi a finestre e ad isolamento, stimando il possibile impatto di investimenti diversi.

E’ stata poi la volta del prof. Zoltan Magyar dell’Università di Pecs (Ungheria) e Vice Presidente della REHVA. Ha presentato la relazione dal titolo: Recupero energetico di edifici appartenenti a famiglie a basso reddito.

Sono stati presentati i risultati di una ricerca riguardante 4 differenti paesi: Olanda, Lituania, Grecia ed Ungheria, vale a dire 4 climi completamente differenti con un’attenzione particolare ai profili energetici, sociali degli occupanti e al potenziale di misure di efficienza energetica. Di particolare interesse la situazione della Lituania dove i palazzi, costruiti in epoca sovietica sono in pessime condizioni, dimodochè molte famiglie spendono oltre il 50% del proprio reddito nel riscaldamento.

Il prof. Livio Mazzarella del Politecnico di Milano ha poi parlato di Certificazione energetica degli edifici. Uno degli scopi del lavoro era quello di considerare differenti modalità di raccolta dati e di livello di dettaglio, valutando i possibili costi e rispettivi vantaggi. E’ stato poi presentato un esempio completo di certificazione condotto secondo la normativa della Regione Lombardia su di un edificio del Politecnico di Milano.

Per Lundqvist, professore al Royal Institute of Technology di Stoccolma e Presidente della Commissione E2 dell’IIR (Pompe di calore) ha poi presentato appunto le potenzialità delle pompe di calore nel recupero degli edifici in Svezia (Le pompe di calore nel rinnovo degli edifici esistenti). In Svezia il mercato delle pompe di calore ha avuto un incremento impressionante in questi anni. Si installa un’ampia varietà di pompe di calore: si va dalle piccole pompe (sotto 1-5 kW) per applicazioni di riscaldamento dell’acqua sanitaria alle pompe di calore di grande capacità (oltre 100 kW) per i condomini e per le applicazioni commerciali fino alle gigantesche macchine (oltre i 10 MW) del teleriscaldamento.

La prof. Marjia Todorovic, Direttore del Programma Nazionale delle Fonti Rinnovabili in Serbia, ha dedicato il suo intervento (Simulazione delle prestazioni dinamiche degli edifici per un economicamente efficace rinnovo di edifici di abitazione urbana e rurale con integrazione solare) alla possibile integrazione dell’energia solare nel rinnovo di edifici sia di tipo urbano che rurale. Ha sottolineato l’importanza della simulazione dinamica con la finalità di prevedere la domanda energetica di un edificio non solo per il riscaldamento ma anche per il raffrescamento e l’illuminazione. La conoscenza dei livelli di radiazione solare e delle velocità del vento consente di scegliere a ragion veduta l’utilizzazione delle fonti rinnovabili, usando non solo moduli fotovoltaici e solari termici, ma anche aerogeneratori e sistemi passivi come il green roof.

Il prof. Livio De Santoli dell’Università di Roma La Sapienza ha dedicato il suo intervento (Ingegneria dell’ambiente interno in edifici di pregio artistico) ai problemi degli edifici di interesse storico culturale, analizzando la possibilità di avere un uso efficiente dell’energia negli edifici antichi, diffusi ovunque in Italia ma spesso con modestissime caratteristiche di isolamento. E’ stata presentata una Guida REHVA in corso di pubblicazione relativa a queste tematiche con l’indicazione della migliore scelta dei parametri interni e dei criteri per il migliore impiego dell’energia.

Il prof. Marco Masoero del Politecnico di Torino ha esaminato i problemi manutentivi e di analisi energetica dei sistemi di climatizzazione (Manutenzione ed analisi energetica dei sistemi di climatizzation – Implementazione dell’art. 9 dell’EPDB), presentando dei casi di studio di edifici di diverso anno di costruzione nella regione Piemonte, valutati secondo le procedure sviluppate nei programmi  Harmonac e Auditac della Comunità Europea.

Il prof. Renato Lazzarin e l’ing. Filippo Busato della Sede di Vicenza dell’Università di Padova hanno presentato un caso di specie di auditing energetica su di un impianto (Rinnovo dell’impianto di condizionamento di un edificio commerciale: un caso di specie). Si è qui proposta l’analisi energetica di un importante edificio commerciale. L’analisi ha dimostrato un’esagerata domanda di energia elettrica per pompe e ventilatori dell’edificio. Il dimensionamento risicato di tubi e condotti ha dato luogo a perdite di carico più che doppie rispetto ai valori specifici suggeriti per applicazioni analoghe. Mentre non risultava più possibile sostituire in maniera adatta tubazioni e condotti dell’aria, l’eliminazione del sistema di modulazione della portata d’aria  mediante serrande, usando invece motori a velocità variabile per i ventilatori ha consentito un investimento con un tempo di recupero di soli 15 mesi. Sono poi forniti altri suggerimenti relativi al possibile recupero termico con scambiatori a batterie accoppiate (round around coils) e l’uso di una caldaia a condensazione al posto del costoso teleriscaldamento.

L’ultima relazione dello workshop è stata svolta da Majia Virta, Vice Presidente di REHVA, sul tema della ristrutturazione dell’impianto di ventilazione (La ristrutturazione dell’impianto di ventilazione nel rispetto dell’Indice di Qualità dell’Aria (IAQ) e dell’efficienza energetica).

Dopo aver considerato l’importanza delle ventilazione per ottenere un ambiente confortevole e salubre, sono stati passati in rassegna i più importanti difetti dell’impianto di ventilazione con conseguenti spifferi d’aria o di aria considerata “viziata”. Il tutto sottolinea l’importanza di un corretto bilanciamento dell’impianto. Vi sono molte tecniche per ottenere risparmio energetico nella ventilazione meccanica. Fra queste il raffreddamento notturno, le strutture di raffreddamento, il raffreddamento evaporativo, il raffreddamento da terreno e da acqua. Nella relazione è stato analizzato con molto dettaglio il raffreddamento usando travi fredde.

Ogni relazione è stata seguita da un’intensa discussione che ha consentito di chiarire vari aspetti delle differenti tecniche. Si progetta di sviluppare le relazioni di maggiore interesse e di presentarle in pubblico in occasione della prossima Conferenza Internazionale dell’AICARR a Roma (Tivoli 2009).

Come subito annunciato i relatori sono stati invitati a redigere una versione scritta delle loro presentazioni. Siamo ora in grado di rendere disponibili i diversi contributi che si possono in tal modo scaricare liberamente dal sito di AICARR con le uniche eccezioni delle relazioni dei prof. Magyar e Mazzarella che non sono ancora pervenute.

Siamo grati agli Autori per il loro prezioso lavoro e per aver partecipato a questa importante iniziativa di disseminazione delle conoscenze tecniche.

The Refurbishment of Existing Buildings - Presentation

The idea of a workshop on the refurbishment of existing buildings was discussed during a meeting in Paris between delegates of IIR and REHVA last June. The possibility was enthusiastically accepted by AICARR (the Italian Association of Air Conditioning Heating and Refrigerating) that organised the workshop inviting delegates designated by the three associations.

Really the only possibility of a strong reduction of the energy needs of buildings depends on important interventions on the existing bulk of buildings. In Italy the building estate increases at about 0.5% each year. Only refurbishing many of the existing buildings can allow to approach the ambitious target of a 20% reduction within 2020 posed by the EU commission.

The participation at the workshop was reserved only to lecturers to each of whom was assigned a specific topic.

The workshop took place at the headquarters of AICARR in Milan with 11 lectures. Chairman of the event was prof. Renato Lazzarin, AICARR President. He introduced briefly the day, recalling the genesis of the workshop, due particularly to a first proposal of prof. Peter Novak, who was invited but could not be present for a last moment commitment. The necessity of a thorough renovation of the existing buildings was repeatedly underlined in the introduction.

The first speaker was Francis Allard, REHVA President who dealt with the European directives and other activities for better energy performance of buildings.  He described the document of the European Commission regarding  the 20% reduction of the greenhouse gases, 20% increase of energy efficiency and 20% of renewable energies on the total energy consumption. He reported then on the 5 important energy directives:

·        Cogeneration (18% increase);

·        EPBD (Energy Performance of Buildings Directive);

·        ESD (Energy Services Directive);

·        EUP (Energy Using Products Directive);

·        Directive on the promotion on the use of energy from renewable sources.

Many details were given to documents such as Ecoboiler and on the various  supporting EU projects.

The second report was given by prof. Gianvincenzo Fracastoro (Turin Polytechnic) – coauthor Matteo Serraino: The evalutation of Energy Savings Potential of Building Retrofit at  Region or National Scale.

First of all a statistical distribution of buildings was studied classifying them according to heating demand, trying to correlate the volume of a building with the shape index (S/V), the building age and the thermal needs. An example of the analysis and results was presented for the Piemonte region. The seasonal efficiency was correlated with the obligations imposed by the laws on energy savings issued in Italy in various periods and an estimate was given of possible savings as a function of investments.

The third report was presented by prof. Branislav Todorovic, from the part of IIR, University of Belgrade, Editor in Chief of Energy & Buildings: Retrofitting of Buildings at the Level of Entire Town: Planning, Benefits, the Example of Belgrade.

This report was a very useful complement to the previous lecture as it dealt with an accurate analysis of the buildings of the different areas of a large city as Belgrade, analysing the heating demand expressed as the specific power at maximum load. Various passive improvements were considered regarding windows and insulation, estimating the possible impact of different investments.

Then prof. Zoltan Magyar (University of Pécs – REHVA VicePresident)  took the floor, speaking of Energy Refurbishment in Low Income housing. 

He presented the results of a research regarding 4 different countries: The Netherlands, Latvia, Greece and Hungary, then 4 completely different climates with a particular attention to energy profiles, social profiles of occupants, potential of energy  efficiency measures. Of particular interest the situation of Latvia where the blocks of apartments, built in Soviet time, are in really bad conditions so that many families spend more than the 50% income for building heating.

Prof. Livio Mazzarella of Milan Polytechnics referred on Energy Certification of Buildings. One of the purposes was to consider different ways and details of data collection, evaluating the possible costs and advantage of the various approaches. A full example of certification according to the laws of Lombardia region was proposed regarding an educational building of the Polytechnics.

Per Lundqvist, professor at the Royal Institute of Technology of Stockholm and President of E2 IIR Commission (Heat Pumps) presented just the potentials of heat pumps in the refurbishment in Sweden (The heat pump on the refurbishment of existing buildings). There the heat pump market has had a tremendous increase in these years. A large variety of heat pumps are installed: from the small pumps (under 1-5 kW) for domestic hot water to the high capacity (100 kW) for multifamily houses and commercial applications to the huge machinery (higher than 10 MW) for district heating.

Prof. Marjia Todorovic, Director of National Program of Renewable Energy Sources in Serbia devoted her lecture (Building Dynamic Performance Simulation for Cost-Effective Solar Integrated Refurbishment of Urban and Rural Residential Buildings) to the possible integration of solar energy on the refurbishment both of urban and rural residential buildings. She emphasised the important role of dynamic simulation to predict the energy request of a building not only for heating but also for cooling and lighting. The information on solar level radiation and wind allow a good selection of renewable energy utilisation, using not only PV and solar thermal panels, but also wind turbines and passive systems such as a green roof.

Prof. Livio De Santoli, Rome University La Sapienza devoted his intervention (Indoor Environment Engineering in Cultural Heritage) to the problems of cultural heritage buildings, that is how to have an efficient use of energy in ancient artistic buildings, very widespread everywhere in Italy and usual with very poor insulation characteristics. A REHVA Guide that will be soon published was illustrated with the most suitable selection of inside parameters and of the criteria for the best use of energy.

Prof. Marco Masoero of Turin Polytechnic examined the problems of inspection and energy auditing of HVAC systems (Inspection and energy auditing of HVAC systems (Implementation of article 9 of EPBD) presenting case studies of buildings of different ages in Piemonte region and evaluated according the procedures of Harmonac and Auditac produced in the frame of European programmes of inspection.

A real application of refurbishment was considered by prof. Renato Lazzarin and Ph. D. Filippo Busato of Padua University, Vicenza Branch (The refurbishment of the air conditioning of a commercial building: a case history). An energy auditing of an important commercial building was proposed. The analysis evidenced a huge demand of electricity for fans and pumps in the building. A poor sizing of tubes and ducts gave rise to pressure drop more than double with respect to the specific suggested drops for similar application. Whereas it was not more possible to change suitably tubes and ducts, eliminating the choking system to modulate the air flow rate and using variable speed drives for the fans gave a possible payback of only 15 months. Other suggestions were produced concerning the heat recovery by round around coils and the use of condensing boiler instead of the very expensive district heating.

The last report of the workshop was given by Majia Virta, RHEVA VicePresident, whose topics was the Refurbishment of Ventilation (Refurbishment of Ventilation in Respect of IAQ and Energy Efficiency). Starting from the importance of ventilation for a comfortable and healthy ambient, the most important defects of ventilation were described giving rise to air draughts or to a air considered stuffy. This emphasises the importance of a correct balancing of air flows.

Many ways are available to produce energy saving in mechanical ventilation. Among them night cooling, slab cooling, evaporative cooling, ground and water cooling. The use of chilled beams were carefully analysed.

Every report was followed by an intense discussion that allowed to enlighten many aspects of the different techniques. The final idea was to develop the most interesting reports in order to propose them in public during the next AICARR International Conference in Rome (Tivoli 2009). 

As announced the lecturers were invited to produce a written version of their presentation so that when ready the papers could be downloaded at the site of AICARR (www.aicarr.it). The most of the Authors have sent their contribution and with the only exceptions of Prof. Magyar and Mazzarella you can freely download here the various papers.

We are grateful to the Authors for their precious work and for participating to this dissemination undertaking.