Impianti e sistemi per la riqualificazione energetica green degli edifici

di Alberto Montibelli, ingegnere consulenza tecnica per Giacomini Group

La riqualificazione energetica green degli edifici è un approccio fondamentale volto a ridurre il consumo 
energetico degli edifici esistenti per limitare l'impatto sull’ambiente e richiede l'implementazione di strategie e tecnologie i cui elementi chiave sono oggetto del presente articolo.

"Green"

La necessità di adottare il “paradigma green” nell’ambito della riqualificazione energetica degli edifici
è in stretta relazione agli obiettivi che l’Unione Europea si è posta nel quadro delle azioni per il clima e delle politiche strategiche in materia di energia per raggiungere l'obiettivo di una società ad emissioni zero entro il 2050.
D’altronde è ampiamente riconosciuto che il settore delle costruzioni rappresenta la chiave per dare impulso al processo di decarbonizzazione attraverso l'uso efficiente dell'energia, avvalendosi di soluzioni sostenibili per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici. In quest’ottica, il raggiungimento della neutralità climatica entro il 2050 richiede un tasso annuo di ristrutturazione pari al 3%, con ristrutturazioni importanti che rappresentano il 70% del totale.

Allo stato attuale si deve prendere atto del fatto che, all’interno dell’Unione Europea, proprio gli edifici sono:

• responsabili per il 40% dell’energia complessivamente consumata
• producono per il 36% delle emissioni di gas serra connesse all’utilizzo di energia
• non sono efficienti dal punto di vista energetico per il 75% dell'intero patrimonio immobiliare 
• ci si attende che almeno l’85% di essi sarà ancora presente nel 2050

Il percorso di avvicinamento al target del 2050 è guidato dalla direttiva nota come EPBD (Energy Performance of Buildings Directive), la quale mira ad abbandonare i combustibili fossili negli edifici entro il 2035 e, con particolare riferimento al settore residenziale, a raggiungere obiettivi prestazionali minimi rappresentati dalla classe energetica “E” entro il 2030 e “D” entro il 2033.

Le azioni con cui intervenire per rispondere a queste richieste sono sostanzialmente tre:

• aumentare l’efficienza dei sistemi che utilizzano l’energia
• aumentare la quantità di energia ottenuta da fonti rinnovabili
• ridurre il fabbisogno energetico

È evidente che stabilire fino a quale grado spingere ciascuna di queste azioni richiede un notevole livello di esperienza e competenza interdisciplinare ai progettisti addetti ai lavori.

Basta riflettere sulla marcata differenza di condizioni climatiche tra nord, centro e sud dell’Italia, sulla varia natura del patrimonio edilizio italiano, composto da migliaia di differenti centri storici e moltissimi edifici di alto valore artistico, nonché sulla necessità di conciliare la gestione dei cantieri con tempi di realizzazione che siano ragionevolmente brevi e adottino soluzioni cost-optimal, per intuire che il traguardo rappresentato dalla classe energetica “D“ può essere convenientemente raggiunto puntando prevalentemente sulla riqualificazione impiantistica che sfrutta l’integrazione ottimale di generatori a pompa di calore e terminali di emissione radianti abbinati a sistemi di ventilazione meccanica controllata. In aggiunta, questa strategia offre il pregio di essere efficace rispetto all’obiettivo di abbandonare i combustibili fossili e di spostarsi verso la piena integrazione con impianti di produzione di energia elettrica da fotovoltaico, promuovendo la sostenibilità complessiva dell'edificio e della gestione dell'energia.

In altre parole, l’approccio “all-electric” costituisce un’eccellente risorsa per il “paradigma green”.

In base allo schema proposto, la messa in atto di un piano di riqualificazione energetica green attraverso il paradigma all-electric si articola secondo canoni base ben definiti:

• sostituzione degli impianti esistenti - tipicamente caldaia abbinata a radiatori ad alta temperatura – con un sistema basato sulla generazione con pompa di calore (aria-acqua, geotermica sono le tecnologie più promettenti) e sull’emissione con sistemi radianti a bassa inerzia termica (pavimento a basso spessore oppure soffitto in cartogesso)
• impiego di un sistema di ventilazione meccanica controllata
• installazione di un impianto fotovoltaico in grado di coprire il 60% dei consumi energetici

Con questo approccio si conseguono immediatamente i risultati più importanti: efficienza di produzione ed emissione dell’energia, velocità di risposta, controllo della qualità dell’aria a protezione della salute degli occupanti, aumento dell’energia prodotta senza l’uso di combustibili fossili.

Il sistema base così concepito si presta inoltre ad un’agile estensione funzionale per ottenere, oltre al riscaldamento, anche la disponibilità del raffrescamento – sempre più necessaria date le condizioni climatiche estive progressivamente più severe di anno in anno: pompa di calore e sistema radiante rappresentano oggi la soluzione migliore per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici col minimo consumo di energia e il massimo comfort degli occupanti, d’altra parte il sistema VMC è facilmente integrabile con i dispositivi per la deumidificazione estiva degli ambienti.Gli interventi di ristrutturazione sono gioco forza soggetti a un rilevante numero di vincoli, imposti dal fatto che ci si trova ad operare in contesti in cui gli spazi disponibili sono ridotti. Se da questo punto di vista l’installazione di un soffitto radiante generalmente non richiede di superare grosse difficoltà di natura architettonica (figura 2), l’installazione di un pavimento radiante può favorevolmente contare sulle soluzioni che sono state ingegnerizzate negli anni più recenti: punto di riferimento in questo segmento dei sistemi radianti sono i sistemi a basso spessore Spider e Spider Slim di Giacomini (entrambi disponibili nelle versioni classificate come sistemi di tipo I e J dalla UNI EN 1264-1:2021), che da un lato offrono l’importante vantaggio di essere installabili con una prassi del tutto simile a quella dei sistemi radianti tradizionali, mentre dall’altro richiedono ingombri minimi e sono caratterizzati da bassa inerzia termica, requisito estremamente apprezzato e sempre più richiesto nelle costruzioni ben coibentate, dove è particolarmente sentita l’esigenza di poter contare sulla velocità di risposta del sistema per sfruttare al meglio gli apporti gratuiti di calore (figura 3).