Come influisce e cosa succede quando si aumenta l'isolamento in un edificio
Di solito viene discusso il livello di isolamento necessario per un edificio e come può influenzare i costi, l'impatto ambientale, ecc.
In qualche In alcuni casi si sostiene che ci possa essere un “eccesso” di coibentazione e che non sia conveniente aumentarlo oltre certi valori poiché è considerato controproducente poiché o provoca un aumento del consumo di energia oppure il costo dell'investimento non è compensato dal risparmio energetico.
Questo livello di isolamento "limite" viene spesso definito isolamento "ottimale".
Cercheremo di vedere come si possa calcolare questo presunto valore "ottimale" e come in realtà il valore riscontrato con questa procedura sia in realtà poco ambizioso dal punto di vista della tutela ambientale e debba essere considerato come un valore "minimo" e non come un valore "ottimale" e molto meno "massimo".
Le Direttive europee e le normative termiche nazionali si sono finora affidate a questo criterio di costo ottimale, ma concluderemo in questo articolo che in realtà si tratta di uno scenario poco ambizioso rispetto ai criteri di tutela ambientale.
Costo "ottimale"
Per il calcolo del costo “ottimale” si calcola l'evoluzione del costo della coibentazione per l'edificio oggetto di studio (crescente con il livello di coibentazione), contestualmente si stima il costo dell'energia consumata in riscaldamento e raffrescamento durante la Ciclo di vita dell'edificio (decrescente con il livello di isolamento) infine vengono aggiunti entrambi i costi (l'investimento e l'operazione) per trovare il punto in cui il costo totale passa per un minimo e il livello di isolamento che corrisponde a questo valore di costo minimo è considera questo come il livello di isolamento "ottimale".
Questi calcoli sono piuttosto a breve termine e volatili in quanto si basano sulle tariffe del prodotto e dell'energia.
Impatto ambientale minimo
Analogamente al calcolo del costo economico, può essere effettuato un calcolo della stima degli impatti ambientali causati dall'ottenimento/installazione e deposizione dell'isolante (aumentando anche con il livello di isolamento) e correlato con gli impatti causati dall'energia consumato durante il funzionamento dell'edificio.
Questo tipo di calcolo si basa sulla Dichiarazione ambientale di prodotto (EPD) in inglese.
Ci saranno più impatti diversi, a priori ci saranno tanti livelli di isolamento che minimizzeranno l'impatto totale quanti sono i criteri da considerare, ad esempio: Effetto serra / Potenziale di riscaldamento globale (GWP), Impatto sull'energia primaria / Energia primaria ( PE), acidificazione atmosferica/potenziale di acidificazione (AP), esaurimento delle risorse abiotiche/elementi di esaurimento del potenziale abiotico (ADPe), ecc. Di conseguenza, non ci sarebbe un singolo valore di livello di isolamento "ottimale", ma piuttosto tanti criteri che si desidera minimizzare.
Case study sull'edilizia
Per illustrare l'applicazione di questi metodologie è stato considerato un edificio residenziale plurifamiliare situato a Barcellona e sono stati effettuati calcoli di domanda energetica / energia finale / costo / impatti ambientali basati su diversi livelli crescenti di isolamento.
Nell'immagine allegata l'edificio considerato è schematizzato:
Climatologia
È stata utilizzata la scheda climatica rappresentativa della città di Barcellona
Profili di utilizzo
Il calcolo è stato effettuato utilizzando i profili professionali descritti nell'allegato D del DB HE
Per le infiltrazioni d'aria e la ventilazione è stato considerato un valore costante di 0,2 rinnovi orari, integrato da 4 rinnovi orari nelle notti estive e con un flusso di ventilazione durante tutto l'anno di 4 l/s/persona (variabile a seconda dell'occupazione)
Per la protezione solare è stato previsto l'utilizzo di dispositivi mobili che offrono un fattore solare aggiuntivo di 0,3 durante i mesi estivi a condizione che l'irraggiamento solare incidente sia maggiore di 75 W/m2.
Sistemi di condizionamento
Per l'impianto di condizionamento è stato utilizzato per gli impianti di riferimento quanto prescritto dal DB HE per efficienza e vettore energetico.
Vita utile dell'edificio
In questo studio è stata considerata una vita utile di 50 anni per l'edificio.
Livelli di isolamento
Il calcolo è stato effettuato con livelli di isolamento crescenti secondo la seguente tabella:
Per analizzare i risultati è stato calcolato il volume di isolamento consumato in ogni sistema costruttivo e per l'intero edificio.
Sulle facciate è stata considerata una lana di vetro ricoperta di carta Kraft, mentre sul tetto è stato considerato uno strato di XPS.
Vetri
Per la vetratura è stato utilizzato in tutti i casi un vetro con coefficiente di trasmittanza U di 1,8 W/m2K e con carpenteria in alluminio a taglio ponte termico.
Costo unitario dell'isolamento
Per stimare il costo dell'isolamento è stato consultato il listino prezzi consigliato pubblicato da URSA per il prodotto URSA TERRA MUR P1281 nei diversi spessori ed è stato calcolato un prezzo medio per m3 di prodotto, in modo analogo è stato fatto per il prodotto URSA XPS NIII, in entrambi i casi sono state aggiunte le tasse applicabili (IVA).
| Isolamento per facciate | URSA TERRA MUR P1281 | € 87,12 / m2 |
| Copertura isolante | URSA XPS NII | 289,19 € / m3 |
Tariffe Elettriche
Per stimare il costo dell'energia è stata consultata la tariffa domestica per i privati e per il calcolo è stato considerato solo il termine energetico (direttamente imputabile al consumo) senza tener conto del termine potenza (che si paga indipendentemente dai consumi) e delle imposte direttamente sono stati inclusi anche quelli legati ai consumi energetici.
| Consumo riscaldamento | Gas naturale | € 0,0484 / kWh di Energia Finale |
| Consumo di refrigerazione | Elettricità | € 0,120 / kWh di Energia Finale |
Impatti di isolamento incorporato
Per gli impatti impliciti nel ciclo di vita degli isolanti sono state considerate le Dichiarazioni Ambientali dei Prodotti URSA (DAP/EPD) considerate ed è stato effettuato un calcolo in maniera analoga al costo economico per trovare il valore rappresentativo di ciascun prodotto per m3 di volume.
Risultati della stima finale della domanda di energia e del consumo
Attraverso la simulazione energetica utilizzando lo strumento EnergyPlus come motore di calcolo e OpenStudio come interfaccia per la modellazione del caso studio, sono state ottenute le richieste energetiche per ogni livello di isolamento.
Il calcolo della domanda è stato tradotto in consumo energetico finale utilizzando i valori di efficienza dei sistemi di riferimento.
- Si può notare che (almeno per questo edificio e nelle condizioni considerate) sia la domanda che il consumo finale di energia diminuiscono con l'aumento del livello di isolamento (m3 di isolamento installato nell'edificio) e contrariamente a quanto affermano alcuni l'aumento del livello di isolamento non è mai controproducente/“eccessivo”.
il consumo finale di energia diminuisce all'aumentare del livello di isolamento e, contrariamente a quanto sostengono alcuni, l'aumento del livello di isolamento non è mai controproducente
Risultati di costo economico ottimali
Si obbietta spesso che anche se è vero che la riduzione dei consumi energetici diminuisce sempre con l'aumentare del livello di coibentazione, da un certo punto in poi il maggior costo economico del tipo di coibentazione incorporata non viene compensato dalla diminuzione nel costo dell'isolamento meno energia consumata.
Calcoleremo quindi il costo di investimento dell'isolamento per ogni livello considerato e lo rapporteremo al minor costo dell'energia finale consumata.
- Si vede che il costo totale, somma del costo di investimento (in aumento) e del costo di esercizio (in diminuzione), presenta un minimo che in questo caso e nelle condizioni considerate è ad un livello di isolamento di 84 m3 di isolamento (100 mm di isolamento) isolamento in facciata e 80 mm isolamento sul tetto).
Risultati Impatto ambientale minimo
Effettueremo un calcolo simile a quello effettuato per il criterio economico con i diversi impatti ambientali
Effetto serra (GWP)
Energia Primaria Totale (PE)
Acidificazione atmosferica (AP)
Esaurimento delle risorse abiotiche (EDPe)
- Si vede che per tutti gli impatti ambientali (almeno all'interno dei livelli di isolamento considerati) l'evoluzione del valore di impatto non presenta un minimo, e quindi non esiste un livello di isolamento "ottimale", o meglio, il livello di isolamento ottimale coincide con il massimo e, di conseguenza, dal punto di vista della tutela ambientale, l'isolamento “massimo” dovrebbe essere promosso senza alcuna limitazione per ragioni economiche.
Dal punto di vista della tutela ambientale, va promosso il “massimo” isolamento senza alcuna limitazione per ragioni economiche.
- L'impatto globale è fortemente determinato da quello derivante dal consumo di energia, il componente incorporato dovuto agli isolanti è molto piccolo e aumenta molto debolmente.
CONCLUSIONI
- È dimostrato che aumentare il livello di isolamento non è mai "controproducente" dal punto di vista della riduzione della domanda e del consumo finale di energia.
- Se si utilizza il criterio economico, si può determinare un livello di isolamento al di sopra del quale il maggior costo dell'investimento non viene compensato dalla riduzione della bolletta energetica.
- Se vengono utilizzati criteri ambientali, aumentare l'isolamento è sempre vantaggioso per l'ambiente e non vi è alcuna giustificazione per limitare il livello di isolamento negli edifici.
- Considerare il solo criterio puramente economico comporta di non tenere conto degli impatti che il degrado ambientale comporta (economico/sociale/sanitario/…), quindi si fornisce una visione molto limitata del problema.
- La tenuta “ottimale” non dovrebbe essere quella che prevede un costo minimo, ma piuttosto quella che consente un impatto minimo su ciò che accadrà quando la richiesta di energia dell'edificio sarà zero e di conseguenza anche il consumo sarà zero.
- Gli impatti ambientali intrinseci dei prodotti isolanti sono molto ridotti e poco rilevanti rispetto a quelli del consumo energetico.
- Direttive internazionali e regolamenti statali farebbero bene a "dimenticare" il criterio di costo ottimale per concentrarsi sull'introduzione di quelli basati sull'ottenimento di impatti ambientali minimi come criterio determinante.
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