La riqualificazione energetica dell’edilizia residenziale

Rosa Caponetto, Giuseppe Margani, Vincenzo Sapienza

Around 86% of the Italian residential stock has been built before 1990, i.e. before the enforcement of the first effective and comprehensive regulation about the reduction of energy consumption. As a consequence, this stock is highly energy-consuming and needs retrofitting actions in order to increase its energy efficiency.
The present study focuses on the energy retrofit of apartment blocks built in Italy between 1950 and 1990, since they represent a significant share of the current residential stock (nearly 60%) and they are generally well-suited for recladding interventions that allow increasing the thermal resistance of the building envelope as well as the installation of PV panels on façades. To this purpose, three apartment buildings located in southern Italy (Catania) have been selected as case study in order to evaluate the energy demand before and after the energy retrofit intervention, as well as the cost of the intervention and the payback time of the investment.
The retrofitting measures adopted are: external insulation of the building envelope, including windows; installation of a modular façade system, consisting of PV and cladding panels; replacement of the old heating systems with air-water reversible heat pumps; installation of solar thermal collectors on roofs. The above mentioned measures allow reaching a payback time ranging around 12 years, which will be reduced up to 7-9 years if taking advantage of the fiscal incentives currently available in Italy.

Secondo il bilancio energetico nazionale del 2013 l’Italia, come la maggior parte dei paesi industrializzati, copre oltre i tre quarti del proprio fabbisogno energetico mediante l’utilizzo di combustibili fossili. Circa il 40% di questo fabbisogno è dovuto al settore residenziale e terziario e due terzi di quest’ultimo alla climatizzazione estiva e invernale. Di conseguenza, ogni azione mirata alla riduzione della domanda di energia in questo settore rappresenta senza dubbio una priorità, per i vantaggi connessi sia all’aspetto ambientale che al risparmio energetico.
Non a caso la EPBD (Energy Performance of Buildings Directive) ha promosso, negli ultimi 10 anni, diverse misure per il contenimento dei consumi energetici dei nuovi immobili in diversi paesi europei, imponendo la realizzazione di edifici ad energia quasi zero (nearly Zero Energy Building, ovvero net-ZEB) a partire dal 2019 per il pubblico e dal 2021 per il privato. Tuttavia, attualmente le nuove costruzioni incrementano l’attuale patrimonio immobiliare di appena l’1-1,5% ogni anno, mentre il tasso di demolizione si aggira intorno al 0,2-0,5%. Sulla base di questi dati, oltre l’85% dello stock immobiliare al 2030 sarà già stato realizzato.

Questi dati suggeriscono quindi la necessità di puntare soprattutto sulla riqualificazione dell’edilizia esistente, che può potenzialmente portare alla diminuzione, entro il 2050, di oltre il 70% il fabbisogno energetico del settore residenziale e di quasi il 20% la domanda di energia finale. Si tratta di numeri senza dubbio significativi, che possono ulteriormente crescere in un paese come l’Italia, nel quale l’86% del patrimonio edilizio è stato realizzato prima del 1991, ossia prima dell’entrata in vigore della prima legge sul contenimento dei consumi energetici, di una certa incisività (L.N. 10/1991). Pertanto la massima parte di tale patrimonio è oggi caratterizzata da una performance energetica notevolmente inferiore rispetto ai limiti imposti dalla normativa corrente, con consumi che si attestano tra 140 e 220 kWh/m²a.

Sulla base di tale premessa, la riqualificazione energetica dell’edilizia ante 1991 rappresenta, sia Italia che in Europa, un obiettivo fondamentale ed indifferibile.
Oggi esistono due modalità principali per condurre tale riqualificazione e, ove possibile, per raggiungere lo standard net-ZEB indicato dalla EPDB:
1. ridurre i consumi energetici;
2. produrre energia in sito mediante fonti rinnovabili.
La prima strategia viene generalmente perseguita incrementando la resistenza termica dell’involucro edilizio e l’efficienza degli impianti di climatizzazione.
La seconda esigenza viene frequentemente soddisfatta installando pannelli solari, che oggi rappresentano una delle soluzioni più vantaggiose per la produzione in loco di energia, specialmente nell’Europa centrale e meridionale, dove gli impianti solari risultano più produttivi. Relativamente alla seconda esigenza va osservato che negli edifici isolati di piccole dimensioni il tetto offre generalmente una superficie adeguata per installare un numero di pannelli solari sufficiente a raggiungere lo standard net-ZEB, mentre nei blocchi residenziali multipiano la superficie disponibile in copertura per l’istallazione di impianti per la produzione di energia rinnovabile non è generalmente sufficiente. Di conseguenza, per questo tipo edilizio occorre riconsiderare le facciate come dei componenti multifunzionali che integrano componenti per la captazione dell’energia solare.

In considerazione delle difficoltà di perseguire tale fine ideando soluzioni architettoniche adeguate, la ricerca si propone di valutare le potenzialità tecniche ed economiche dell’integrazione dei pannelli fotovoltaici (Building Integrated PV, ovvero BIPV) nelle facciate di edifici multipiano recenti, in particolare di quelli realizzati tra il 1950 ed il 1990, che in Italia rappresentano circa il 60% dell’attuale stock ed ospitano una percentuale significativa della popolazione.
L’integrazione di pannelli PV in facciata costituisce una pratica certamente nota, ma diffusa soprattutto per nuovi edifici altamente rappresentativi, soprattutto di tipo commerciale e terziario, con costi spesso elevati e, conseguentemente, con un basso potenziale di replicabilità. Questo studio, pertanto, mira ad investigare nello specifico le potenzialità del BIPV nella riqualificazione dell’edilizia residenziale, con particolare riguardo al contenimento dei costi.

A tal fine, sono stati selezionati tre casi studio rappresentati da edifici residenziali in linea, realizzati all’inizio degli anni Ottanta del Novecento a Catania.
Le case in linea rappresentano, infatti, il tipo edilizio più comune tra quelli costruiti nei centri urbani italiani nel periodo considerato (1950-1990); pertanto i risultati possono essere agevolmente estesi a un elevato numero di edifici analoghi in clima mediterraneo.
Va inoltre osservato che l’edilizia del 1950-1990 non è solo energivora, ma spesso presenta uno stato di conservazione e un’immagine architettonica modesta, a causa di carenze in fase di progettazione, esecuzione e manutenzione. In tal senso la riqualificazione energetica costituisce un’interessante opportunità sia per ridurre i consumi, sia per migliorare l’immagine architettonica e urbana…

Obiettivi della ricerca
Come già anticipato, l’obiettivo della ricerca consiste nello sviluppo di una tecnologia economica ed efficiente per la riqualificazione energetica di edifici multipiano in linea di recente costruzione, in clima Mediterraneo, raggiungendo possibilmente lo standard net-ZEB. La strategia progettuale adottata è quella del recladding, termine con cui viene indicato il rivestimento esterno di una facciata esistente. Nel caso specifico i pannelli di rivestimento vengono alternati a moduli per la produzione di energia rinnovabile, integrati quindi nell’involucro verticale. Il sistema consente pertanto di migliorare le prestazioni dell’involucro (in termini di trasmittanza e di produzione energetica) in funzione delle condizioni di uso e delle condizioni al contorno.
Come si vedrà, per la categoria di edifici individuata, esistono varie criticità progettuali, di non immediata soluzione, per le quali la ricerca suggerisce un possibile approccio. (…)

⇒ l’approfondimento continua sul numero 38 de ilProgettoSostenibile