AUTORE: arch. IDA TROFA
TUTOR: ing. ALESSANDRO ZICHI
MASTER II LIVELLO: “SUSTAINABILITY AND ENERGY MANAGEMENT IN CONSTRUCTION WORKS”
Il lavoro di tesi vuole presentare l’adeguamento del progetto definitivo, approvato nel mese di novembre 2010, alla situazione normativa attuale e illustra gli obiettivi, le metodologie e le scelte progettuali adottate per l’Efficientamento Energetico di “Villa della Bellavista”, un tempo sede degli uffici comunali del Comune di Casamicciola Terme. L’obbiettivo è rispondere al “Programma Operativo Interregionale Energie Rinnovabili e Risparmio Energetico 2007-2013 (POI Energia)”, asse II attività 2.2. La finalità dell’intervento di cui si è analizzato l’humus è contribuire alla valorizzazione di uno degli edifici pubblici più e belli e caratteristici dell’Isola d’Ischia, un tempo sede del “Museo Civico di Casamicciola Terme” e degli uffici dell’Amministrazione comunale, mediante opere radicali di efficientamento, al fine di migliorare notevolmente le prestazioni energetiche dell’edificio, con il conseguimento della classe energetica “A”. Raggiungendo così, oltre ad un cospicuo risparmio in bolletta, anche un elevato valore simbolico e dimostrativo del lavoro prospettato. L’efficienza energetica non comporta solo un risparmio economico: grazie alla minore produzione di sostanze inquinanti viene posta anche una maggiore attenzione verso l’ambiente, aspetto che negli ultimi anni sia diventato sempre più importante, in particolare a seguito dell’accordo di Parigi del 2015. Ancora il 2020 è stato l’anno dell’Economia Circolare, un modello che sta prendendo sempre più piede tra i Paesi dell’Unione Europea, decisi ad attuare una nuova agenda di misure ad hoc per salvaguardare il pianeta. L’Economia Circolare, definita come la quarta rivoluzione industriale assieme all’Industry 4.0, prevede cinque principi fondamentali per la definizione di una nuova economia rigenerativa. Il primo principio è quello di far passare il prodotto come servizio, non a caso il secondo principio fondamentale è ovviamente l’utilizzo di materiali sostenibili ed innovativi, poi via via tutto il resto. Il tema dell’efficienza energetica è sempre più sentito a livello europeo. Dal punto di vista economico, si tratta di uno strumento sia per rafforzare la sicurezza dell’approvvigionamento di energia che per ridurre le emissioni di gas a effetto serra e di altri inquinanti. Per queste ragioni la Commissione negli ultimi anni ha alzato progressivamente l’asticella in questo campo ponendo obiettivi sempre più ambiziosi da raggiungere in tempi relativamente brevi. Nel delineare gli approcci dei principali soggetti coinvolti, in particolare, definisce il ruolo del settore pubblico, per il quale viene previsto un obbligo specifico di riduzione annua dei consumi dell’1,7% e di rinnovo sotto il profilo energetico (ogni anno) di almeno il 3% della superficie totale degli edifici di proprietà della pubblica amministrazione a tutti i livelli. La Commissione europea, che pone l’obiettivo di raddoppiare i tassi di ristrutturazione nei prossimi dieci anni e incentivare lavori di riqualificazione che producano una maggiore efficienza e una riduzione delle emissioni di gas serra.
Alla luce di tutto ciò ho deciso di proporre a supporto del concetto il progetto della Villa comunale.
Classe energetica F
L’attuale classe energetica della struttura è pari a “F”. Al fine di migliorare notevolmente le prestazioni energetiche dell’edificio, con il conseguimento della classe energetica “A”, sono previsti i seguenti interventi:
• Isolamento termico delle strutture opache verticali e orizzontali mediante apposizione di pannelli isolanti in sughero sulla superficie esterna (cappotto termico), ad eccezione del solaio di copertura, dove si procederà all’isolamento dell’intradosso.
• Sostituzione degli attuali infissi con modelli nuovi in alluminio a doppio taglio termico, vetrocamera con deposito basso emissivo e gas argon.
• Sostituzione delle attuali plafoniere obsolete con nuovi apparecchi illuminanti a LED con ottica ottimizzata per il lavoro in ufficio.
• Sostituzione degli attuali corpi illuminanti per l’illuminazione esterna, sia dell’edificio sia del giardino, con un moderno impianto a LED policromo a controllo remoto.
• Sostituzione degli attuali impianti di riscaldamento e raffrescamento, costituite da due macchine separate rispettivamente a gasolio ed energia elettrica, con un unico impianto a pompa di calore ad alta efficienza, munito di recuperatore di calore.
Il denominatore comune delle scelte progettuali proposte è quello di utilizzare quanto più possibile materiale naturale ecocompatibile; da qui la scelta del sughero a grana fine ad alta densità per i pannelli isolanti.
Rispetto al progetto originario del 2010 sostanziali modifiche sono, ovviamente, intervenute in tutti i settori interessanti il presente lavoro: normativo, economico e tecnico, oltre a una diversa situazione dell’edificio.
Gli obiettivi progettuali da perseguire sono:
• Migliorare le prestazioni energetiche dell’edificio, passando dall’attuale classe energetica F alla classe A.
• Rinnovare completamente l’illuminazione esterna dell’edificio con un nuovo impianto d’illuminazione a LED RGBW, più efficiente dal punto di vista energetico e in grado di esaltarne maggiormente le caratteristiche architettoniche, realizzando spettacolari scenografie illuminotecniche.
• Rinnovare completamente l’illuminazione degli ambienti interni al fine di realizzare un notevole risparmio energetico e un netto miglioramento del comfort visivo rispetto all’attuale impianto.
• Rinnovare completamente gli impianti di riscaldamento e climatizzazione estiva con un unico nuovo impianto integrato, maggiormente efficiente dal punto di vista energetico e in grado di migliorare notevolmente il comfort termoigrometrico degli ambienti interni.
Illuminazione esterna edifico con nuovo impianto illuminazione a LED RGBW
Le risposte fornite mostrato che La soluzione proposta rappresenta a oggi l’espressione più all’avanguardia in termini tecnologici degli impianti. I risultati indicano che la transizione e la sicurezza energetica sono due esigenze che possono trovare l’equilibrio grazie a un fattore sempre più fondamentale l’efficienza energetica. Questa permette di sfruttare l’energia in modo razionale, riducendo gli sprechi e ottenendo lo stesso risultato grazie a un minore impiego di risorse e una conseguente riduzione dei costi di esercizio. Su questa base è evidente che a tale proposito diventa sempre più importante la sensibilizzazione verso un percorso sostenibile di efficientamento energetico, reso però difficoltoso da numerosi ostacoli.
Secondo i recenti studi UE, gli edifici sono responsabili di circa il 40% del consumo energetico dell’Ue e del 36% delle emissioni di gas serra derivanti dall’energia, ma solo l’1% viene sottoposto a una ristrutturazione che ne migliori le prestazioni da questo punto di vista ogni anno. Se venisse seguito questo programma, entro il 2030, 35 milioni di edifici potrebbero essere ristrutturati e fino a 160.000 nuovi posti di lavoro verdi creati nel settore delle costruzioni.
L’obiettivo dell’elaborato di tesi è stato di mettere in evidenza il ruolo dell’efficienza energetica per la Pubblica Amministrazione, parte fondamentale del tessuto economico italiano. Esse hanno risentito particolarmente delle conseguenze del contesto geopolitiche e sociosanitario degli ultimi anni. L’emergenza Covid, il conflitto tra Russia e Ucraina hanno fortemente influenzato l’attuale panorama energetico, ponendo ulteriori difficoltà al processo di decarbonizzazione necessario a contrastare l’emergenza climatica. In particolare, è stato messo in luce la vulnerabilità dell’attuale mix energetico mondiale. L’Italia ha risentito particolarmente della volatilità dei mercati energetici.
Così la transizione energetica può rappresentare una grossa sfida.Dalle analisi effettuate sono emerse sia le opportunità che le criticità legate al percorso di efficientamento energetico: da una parte la riduzione dei consumi energetici e dei costi annessi rappresenta un fattore di fondamentale importanza per la competitività delle Pubbliche amministrazioni anche in termini di spesa, in un’ottica di transizione energetica; d’altra parte, questo percorso risulta necessario ma messo fortemente a rischio da barriere economico-finanziarie, strutturali e di competenza e conoscenza delle pratiche di gestione energetica.
FOR INTERNATIONAL STUDENTS
The thesis work aims to present the adaptation of the final project, approved in November 2010, to the current regulatory situation and illustrates the objectives, methodologies and design choices adopted for the Energy Efficiency Adjustment of “Villa della Bellavista”, once the seat of the municipal offices of the Municipality of Casamicciola Terme. The objective is to respond to the “Programma Operativo Interregionale Energie Rinnovabili e Risparmio Energetico 2007-2013 (POI Energia)”, axis II activity 2.2. The purpose of the intervention is to contribute to the enhancement of one of the most beautiful and characteristic public buildings on the island of Ischia, once home to the “Museo Civico di Casamicciola Terme” and the offices of the municipal administration, through radical works of efficiency improvement, in order to significantly improve the building’s energy performance, with the achievement of energy class ‘A’. Thus achieving, in addition to substantial savings on energy bills, a high symbolic and demonstrative value of the work envisaged. Energy efficiency does not just mean saving money: thanks to the lower production of pollutants, greater attention is also paid to the environment, an aspect that has become increasingly important in recent years, particularly following the 2015 Paris Agreement. Again, 2020 was the year of the Circular Economy, a model that is gaining ground among the countries of the European Union, which are determined to implement a new agenda of ad hoc measures to safeguard the planet. The Circular Economy, defined as the fourth industrial revolution together with Industry 4.0, includes five basic principles for the definition of a new regenerative economy. The first principle is to pass the product as a service, not by chance the second fundamental principle is obviously the use of sustainable and innovative materials, then everything else. The topic of energy efficiency is becoming increasingly important at European level. From an economic point of view, it is a tool both to strengthen the security of energy supply and to reduce emissions of greenhouse gases and other pollutants.
For these reasons, the Commission has in recent years progressively raised the bar in this field by setting increasingly ambitious targets to be achieved in a relatively short time. In outlining the approaches of the main actors involved, in particular, it defines the role of the public sector, for which a specific obligation is set to reduce consumption by 1.7 per cent per year and to renovate in energy terms (every year) at least 3 per cent of the total surface area of buildings owned by the public administration at all levels. The European Commission’s goal is to double renovation rates over the next ten years and to incentivise renovation work that produces greater efficiency and a reduction in greenhouse gas emissions.
In light of this, I decided to propose the design of the Municipal Villa to support the concept.
The structure’s current energy class is ‘F’. In order to significantly improve the building’s energy performance, with the achievement of energy class ‘A’, the following interventions are planned
• Thermal insulation of the vertical and horizontal opaque structures through the application of cork insulation panels on the external surface (thermal coat), with the exception of the roof slab, where the intrados will be insulated.
• Replacement of the current window and door frames with new models in aluminium with double thermal break, double-glazing with low emissivity deposition and argon gas.
• Replacement of the current obsolete ceiling lights with new LED lighting fixtures with optics optimised for office work.
• Replacement of the existing outdoor lighting fixtures, both for the building and the garden, with a modern remote-controlled polychrome LED system.
• Replacement of the current heating and cooling systems, consisting of two separate machines running on oil and electricity respectively, with a single high-efficiency heat pump system equipped with a heat recovery unit.
The common denominator of the proposed design choices is to use as much eco-friendly natural material as possible; hence the choice of fine-grained, high-density cork for the insulation panels.
Compared to the original 2010 project, substantial changes have, of course, occurred in all areas of interest in this work: regulatory, economic and technical, as well as a different situation of the building.
The project objectives to be pursued are:
• To improve the building’s energy performance from the current energy class F to class A.
Completely renovate the building’s exterior lighting with a new RGBW LED lighting system, more energy efficient and able to enhance the architectural features, creating spectacular lighting scenes.
• Completely renovate the indoor lighting in order to achieve significant energy savings and a marked improvement in visual comfort compared to the current system.
• Completely renovate the heating and summer air-conditioning systems with a single new integrated system, more energy efficient and able to significantly improve the thermo-hygrometric comfort of the interior spaces.
The answers showed that the proposed solution represents the most advanced expression in terms of plant technology to date. The results indicate that transition and energy security are two needs that can be balanced by an increasingly fundamental factor: energy efficiency. This allows energy to be used rationally, reducing waste and achieving the same result through a lower use of resources and a consequent reduction in operating costs. On this basis, it is clear that raising awareness of a sustainable path to energy efficiency is
becoming increasingly important, but is made difficult by numerous obstacles.
According to recent EU studies, buildings are responsible for about 40 per cent of the EU’s energy consumption and 36 per cent of greenhouse gas emissions from energy, but only 1 per cent undergo renovation to improve their performance in this respect each year. If this programme were followed, by 2030, 35 million buildings could be renovated and up to 160,000 new green jobs created in the construction sector.
The aim of this thesis was to highlight the role of energy efficiency for public administrations, a fundamental part of Italy’s economic fabric. They have been particularly affected by the geopolitical and socio-political context of recent years. The Covid emergency and the conflict between Russia and Ukraine have strongly influenced the current energy landscape, posing further difficulties to the decarbonisation process needed to counter the climate emergency. In particular, the vulnerability of the current global energy mix was highlighted. Italy has been particularly affected by the volatility of energy markets.
Thus, the energy transition can represent a major challenge.From the analyses carried out, both the opportunities and the criticalities connected to the path of energy efficiency have emerged: on the one hand, the reduction of energy consumption and related costs represents a factor of fundamental importance for the competitiveness of public administrations, also in terms of expenditure, with a view to energy transition; on the other hand, this path is necessary but strongly jeopardised by economic-financial and structural barriers and by the lack of competence and knowledge of energy management practices.