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Quali soluzioni vanno realizzate per ridurre i costi di edifici NZEB?
Se ne è occupato il progetto CoNZEBs (Solution sets for the Cost reduction of new Nearly Zero-Energy Buildings), finanziato dalla comunità europea nell’ambito di una call del programma Horizon 2020.
Un tema è di grande importanza, visto che tutti i nuovi edifici pubblici devono essere NZBE dallo scorso gennaio; un requisito che sarà esteso a tutti i nuovi edifici a partire dal 2021, nonostante gli ultimi studi disponibili dimostrino che il costo di questi edifici sia ancora superiore rispetto a quelli realizzati applicando i requisiti minimi di legge.
CoNZEBs, iniziato nel giugno 2017 con chiusura a novembre 2019, ha visto la partecipazione di gruppi di ricerca e housing company della Germania, che ha coordinato l’azione con l’Istituto per la Fisica delle Costruzioni del Fraunhofer Institute, Danimarca, Italia e Slovenia.
Il progetto è articolato in otto work package, che, oltre alla gestione e alla disseminazione dei risultati, hanno approfondito i seguenti argomenti tecnico-scientifici:
- analisi di benchmarking sui costi attuali per edifici multifamiliari realizzati secondo criteri NEB e di requisiti minimi;
- esperienza degli utenti finali che vivono in edifici ad alte prestazioni energetiche;
- individuazione di soluzioni per la riduzione dei costi nel processo di progettazione e realizzazione dell’edificio;
- traguardare soluzioni innovative per gli edifici del futuro, con prestazioni superiori rispetto agli NZEB.
Oltre a quelle già citate, le attività più significative hanno riguardato l’individuazione di pacchetti tecnologici low-cost, per involucro, impianti e fonti rinnovabili, e la conseguente analisi del ciclo di vita degli edifici in termini economici e ambientali.
Si ritiene opportuno far notare che i costi oggetto di queste analisi studio sono stati quelli esclusivamente legati al costo dei materiali e della manodopera, senza tener conto di altre voci di costo (spese generali, assicurazioni, oneri di urbanizzazione, ecc).
Metodologia ed edificio di riferimento
Durante la prima fase del progetto sono stati raccolti dati relativi al costo di edifici multifamiliari NZEB in Italia, in alcuni casi gli edifici erano stati realizzati precedentemente all’emanazione della normativa di riferimento e ci si è quindi assicurati che tali edifici rispettassero già i requisiti richiesti ex-ante.
I dati raccolti, pur non avendo rilevanza statistica, visto l’esiguo numero disponibile (14 in tutto), hanno evidenziato un costo di costruzione di circa 1600 €/m2 di superficie utile.
Per le analisi tecnico-economiche da preparare per l’Italia si è deciso di utilizzare un edificio reale, piuttosto che uno teorico di riferimento, in modo da avere un computo metrico su cui eseguire analisi dettagliate.
Tra i vari selezionati, si è scelto l’edificio San Giusto, caso esemplare di edilizia sociale realizzato da Edilizia Pubblica Pratese su progetto di RES Architetture.
L’edificio aveva costo di costruzione allineato con la media nazionale precedentemente individuata e caratteristiche tipologiche ricorrenti negli edifici multifamiliari nazionali. San Giusto si sviluppa su quattro piani, con 29 appartamenti di dimensioni variabili da 45 a 95 metri quadrati, con cantine e un centro civico a piano terra, oltre ad un giardino comune (vedi immagine in alto).
Le principali caratteristiche costruttive sono:
- Elevato isolamento termico con struttura a cappotto e trasmittanza termica decisamente inferiore rispetto a limiti di legge
- Serramenti in alluminio a taglio termico con vetro-camera basso emissivo e argon in intercapedine
- Sistema a pompa di calore per la climatizzazione invernale con pavimento scaldante
- Caldaia a condensazione con accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria
- Impianto fotovoltaico da 25 kWp
- Pannelli solari per produzione di acqua calda sanitaria (65 m2)
La ventilazione è naturale, mentre un’attenta progettazione delle aperture trasparenti, delle schermature solari e dell’inserimento dell’edificio nel contesto microclimatico urbano ha evitato l’installazione di un sistema di climatizzazione estiva, in quanto le condizioni di comfort sarebbero comunque garantite grazie ad un’accorta interazione tra l’utente e lo spazio costruito.
Per le analisi tecnico-economiche si è provveduto ad un aggiustamento dell’edificio, ossia costi e prestazioni dei vari componenti sono stati calibrati sulle prestazioni minime di un NZEB secondo il quadro normativo. L’edificio è stato idealmente localizzato a Torino e a Roma, città considerate come riferimento per clima continentale e mediterraneo.
I risultati sull’edificio ideale
Da un’attenta analisi del progetto un primo risultato significativo è i costi in qualche modo afferenti alla prestazione energetica dell’edificio corrispondono a circa il 25% dei costi totali di costruzione. Questo implica che riduzioni anche significative di costi legati all’energia avranno comunque un impatto marginale sui costi complessivi di costruzione.
La riduzione dei costi di realizzazione, a partire dall’edificio esistente, è stata analizzata proponendo degli scenari costruttivi alternativi, valutati sia in termini di costi di investimento sia in termini di impatti ambientali ed economici nell’arco dell’intero ciclo di vita utile del fabbricato (30 anni).
Dal punto di vista delle soluzioni tecnologiche sono state esaminate due varianti: utilizzo di blocchi di cemento autoclavato (senza isolamento addizionale) e di finestre monoblocco.
Dal punto di vista della generazione di calore invece sono stati proposti tre filoni di soluzioni: a prevalenza termica, in cui la caldaia fornisce sia acqua calda sanitaria che riscaldamento; a prevalenza elettrica, in cui è la pompa di calore il principale generatore, ed infine ad assenza di generazione (soluzione attualmente non conforme alla norma), in cui i radiatori elettrici forniscono direttamente il riscaldamento. In ogni scenario inoltre sono stati sostituiti i pannelli radianti con radiatori (comuni o a bassa temperatura) e sono state di volta in volta rimodulate le quantità di pannelli fotovoltaici e collettori solari.
Nel caso di Torino, oltre alle soluzioni citate, sono state valutate altre due varianti: uso combinato dei collettori solari sia per il riscaldamento che per l’acqua calda sanitaria; sostituzione del sistema MVHR con un sistema a ventilazione meccanica di sola estrazione (MEV).
Di seguito si riportano alcuni risultati significativi, relativi alla città di Torino, in cui sono state valutate 5 varianti al caso NZEB base. Nella tabella sotto sono mostrate le caratteristiche delle 5 soluzioni alternative.
Due dei 5 scenari conservano la stessa trasmittanza del caso base (scenario 1 e 3), mentre gli altri tre scenari presentano un involucro con valori di trasmittanza termica inferiori al requisito di legge.
L’obiettivo del lavoro è stato raggiunto: ogni scenario presenta costi di investimento finale inferiori rispetto all’NZEB di base. Attraverso l’analisi di questi risultati tuttavia non è possibile identificare lo scenario più performante da tutti i punti di vista in quanto se in termini di costi energetici e di manutenzione lo scenario 2 sembrerebbe il migliore, dal punto di vista dell’investimento iniziale il più conveniente è lo scenario 3.
Sono state effettuate quindi valutazioni in termini di impatti ambientali e di costi nel ciclo di vita dell’edificio (LCA e LCC).
Per l’analisi LCA sono state prese in considerazione due fasi: Produzione ed Esercizio; i parametri ambientali analizzati sono:
- Il consumo di energia primaria non rinnovabile (NR-PE), in kWh/m²
- Global warming potential (GWP), ovvero i kg di CO2-equivalente
Il parametro economico preso in esame per l’analisi LCC è il valore attuale netto (NPV) espresso come:
Totale NPV = Investimenti –Risparmi energetici + Manutenzione + Sostituzione tecnologie
I risultati ottenuti dagli scenari alternativi sono espressi in relazione all’edificio NZEB di riferimento: i valori negativi, rappresentati dalle barre di colore verde, costituiscono dunque una riduzione sia degli impatti ambientali che di quelli economici (costi inferiori nell’arco del ciclo di vita), i valori positivi, rappresentati dalle barre di colore rosso, costituiscono invece un aumento degli impatti ambientali ed economici (costi superiori nell’arco del ciclo di vita).
Nel grafico sotto sono mostrati i risultati dei costi di investimento e LCC di tutte le soluzioni alternative in comparazione con l’NZEB tipico. I risultati mostrano che l’obiettivo del lavoro è stato raggiunto in quanto tutte le soluzioni mostrano un risparmio in termini di valore attuale netto in 30 anni rispetto al caso base NZEB.
La variante più conveniente è la SS2, con un risparmio in 30 anni di 103 €/m2; dal punto di vista dei costi di investimento, invece, il pacchetto di soluzioni più economico è l’SS4, che permette di risparmiare fino a 65 €/m2 se comparato con l’NZEB tipico.
Nella figura successiva sono mostrati i risultati dell’LCA. Si può notare come lo scenario SS1 permetta il più alto risparmio di emissioni (33,3 kg di CO2-equivalente) e di energia primaria non rinnovabile (302,2 kWh/m²) in 30 anni rispetto all’NZEB tipico.
L’SS4 e l’SS5 nonostante garantiscano una riduzione nei consumi di energia primaria, producano un incremento di emissioni rispetto al caso base.
Tutti i risultati di CoNZEBs sono disponibili sul sito del progetto www.conzebs.eu, dal quale è possibile scaricare liberamente tutti i report di progetto.
Photo credits: RES Architetture
