Nearly Zero Energy Buildings in Italia

Quando l’architettura incontra la sostenibilità ambientale, lo studio del ciclo di vita dell’edificio è il primo passo strategico che i progettisti possono intraprendere, utilizzando strumenti, criteri e soluzioni armonizzate al raggiungimento di elevate prestazioni ambientali. L’attenzione verso la performance energetica degli edifici è di fondamentale importanza per raggiungere gli obiettivi europei che prevedono la decarbonizzazione quasi completa del parco immobiliare entro l’anno 2050; questo può avvenire attraverso la realizzazione di Nearly Zero Energy Buildings (NZEB), edifici ad elevate prestazioni il cui fabbisogno energetico è quasi nullo, grazie all’uso di materiali performanti e ad energia prodotta da fonti rinnovabili.
Due edifici, realizzati in Italia, sono presi in analisi per evidenziare come l’uso strategico di differenti sistemi costruttivi possa rivelarsi uno strumento importante per la realizzazione di abitazioni ad alta efficienza energetica con emissioni ambientali “quasi zero” durante la fase di uso.

Prestazione energetica in edilizia e NZEB
L’Unione Europea ha promosso importanti programmi e direttive per implementare il rendimento energetico degli edifici e la loro efficienza (2002/91/CE, 2006/32/CE, 2010/31/UE, 2012/27/UE, COM(2014)0520, COM(2015)0574, COM(2016)0860); importante è la direttiva 2010/31/UE relativa alla prestazione energetica in edilizia (EPBD), la quale introduce per la prima volta gli edifici ad energia quasi zero (Nearly Zero Energy Buildings – NZEB). Al fine di raggiungere gli accordi siglati al COP di Parigi 2015, in Europa si stabiliscono una serie di misure (Clean energy for All Europeans) descritte nella Direttiva 2018/44/2018 EU. La Direttiva pone nuovi obiettivi agli stati membri dell’Unione Europea, come la strategia comune di arrivare alla realizzazione di un parco immobiliare decarbonizzato e ad alta efficienza energetica, trasformando gli edifici esistenti in edifici a energia quasi zero entro il 2050.
La ristrutturazione dell’ambiente costruito interessa l’Italia, poiché il parco edifici italiano ad uso residenziale è stato principalmente realizzato a partire dal secondo dopoguerra; infatti, circa il 16% della popolazione abita in fabbricati costruiti prima degli anni ’60, il 22% abita in fabbricati realizzati tra gli anni ’60 e ’70, mentre il 20% risiede in fabbricati costruiti dopo gli anni ’70.
Il raggiungimento di un livello di efficienza energetica degli edifici sempre più alto è obiettivo nazionale previsto dalla Strategia Energetica Nazionale (SEN). Infatti, il DL 63/2013 ha previsto che tutti i nuovi edifici siano edifici ad energia quasi zero, a partire dal gennaio 2019 per il settore pubblico, e dal 2021 per tutti gli altri settori.
La realizzazione di nuovi edifici e i processi di ristrutturazione comportano l’individuazione di nuovi approcci da parte dei progettisti e di nuove azioni (in particolare politiche) volte a stimolare l’efficienza del patrimonio costruito. Gli NZEB, siano essi di nuova costruzione o derivanti da opere di ristrutturazione, sono edifici caratterizzati da requisiti tecnici precisi (CM 26/6/2015) riguardanti: il coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente, i rendimenti dell’impianto di climatizzazione invernale ed estiva, la produzione di acqua calda sanitaria, l’indice di prestazione energetica per la climatizzazione invernale ed estiva e l’indice di prestazione energetica globale – espresso in energia primaria non rinnovabile ed energia primaria totale.
Ad oggi in Italia si stima la realizzazione di circa 650-850 unità immobiliari classificate come NZEB, di cui circa il 93% appartiene alla categoria residenziale. La localizzazione di edifici ad energia quasi zero è limitata principalmente in tre regioni, Trentino-Alto Adige, Lombardia e Veneto, seguite da Emilia-Romagna, Lazio e Piemonte.

LPzR Architetti Associati, edificio K19B, Milano. Foto: Carola Merello.
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Un esempio di edificio NZEB di nuova costruzione è l’edificio K19B, realizzato all’interno del complesso immobiliare “Quartiere Piave” a Milano, dallo studio LPzR.
L’edificio appare come un continuum di superfici che diventano ora tetto, ora parete, ravvivate da grandi rettangoli bianchi che interagiscono con i vuoti generati dalle finestre.

LPzR Architetti Associati, edificio K19B, Milano. Foto: Carola Merello.
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Le geometrie sono ottenute attraverso un processo di addizione e sottrazione di volumi, evidenziate dai cromatismi contrastanti: il corpo centrale dell’edificio, di colore grigio neutro, in corrispondenza delle sottrazioni diventa legno, mentre nelle addizioni il colore bianco caratterizza le ampie logge in aggetto. Il complesso gioco di incastri si percepisce anche all’interno del volume, attraverso l’organizzazione di appartamenti disposti più livelli, dotati di loggia, terrazzo o patio.

LPzR Architetti Associati, edificio K19B, Milano. Piante e sezioni.
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L’edificio è in parte realizzato con materiali naturali, tra i quali spiccano la pietra piasentina del Friuli del rivestimento esterno e il legno di larice oliato. Il progetto presenta un sistema costruttivo misto: la struttura portante è realizzata in calcestruzzo armato, mentre un sistema leggero caratterizza l’involucro esterno e i sistemi di partizione interni verticali. In un’ottica life-cycle, la tecnologia a secco dell’involucro, realizzato con pannelli isolanti in lana di roccia interposti in lastre di gesso-fibra ad alta densità, è ottimale alla riduzione degli impatti ambientali legati al futuro smantellamento dell’edificio e a possibili operazioni di manutenzione.

LPzR Architetti Associati, edificio K19B, Milano. Dettagli costruttivi.
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Inoltre, la geometria dell’edificio – che aiuta a minimizzare le perdite di calore – e le tecnologie impiantistiche installate (es: sistema geotermico, pannelli fotovoltaici) aiutano l’edificio K19B a raggiungere più facilmente il traguardo Nearly Zero Energy, combinando architettura, tecnologia e buone prestazioni ambientali.

Le Case Passive
Al fine di traguardare i livelli di sostenibilità ambientale fissati dalle normative nazionali ed europee, in Italia hanno preso piede i protocolli di certificazione PassivHaus (Germania), il quale fissa il raggiungimento di una soglia energetica non superiore a 15 kWh/m2anno, e CasaClima (Bolzano).
Le prestazioni energetiche di una Casa Passiva sono stabilite fin dalle prime fasi della progettazione architettonica, quando il progettista elabora la miglior soluzione costruttiva tenendo conto dell’ombreggiamento (ottimizzazione dell’irraggiamento solare, limitato nei mesi estivi e massimizzato nei mesi invernali), delle prestazioni dell’involucro (tenuta all’aria, isolamento, assenza di ponti termici), delle caratteristiche tecniche degli infissi e degli impianti (impianto di ventilazione interna con recupero di calore e bypass estivo).
Le prestazioni energetiche sono fissate da soglie precise, come l’indice del fabbisogno energetico per riscaldamento e raffrescamento pari a 15,4 kWh/m2a, la temperatura superficiale interna massima di 29°C e la tenuta all’aria uguale o inferiore a 0,64 h-1. Inoltre, durante la progettazione di una Casa Passiva, il progettista deve focalizzare l’attenzione su cinque componenti principali: l’involucro termico, i serramenti esterni, i ponti termici, la tenuta all’aria e l’impianto di ventilazione.
Sono questi gli aspetti su cui si è concentrata la ristrutturazione di un edificio certificato PassivHaus, mostrando la possibilità di raggiungere prestazioni energetiche di una Casa Passiva/NZEB non solo negli interventi di nuova costruzione, ma anche in operazioni di ristrutturazione di edifici posti in aggregati urbani storici.

Piraccini + Potente Architettura, Casa Studio PassivHaus, Cesena. Foto: Daniele Domenicali.
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Realizzata nel 2018 a Cesena da Piraccini + Potente Architettura, la Casa Studio PassivHaus nasce dalla ristrutturazione di un edificio esistente attraverso l’applicazione dei requisiti del protocollo PassivHaus, per la prima volta applicato a un edificio (prima in stato di abbandono) inserito in un aggregato edilizio esistente. Il progetto ospita lo studio professionale dei progettisti (posto al piano terra e in parte nel piano interrato) e la sua residenza (piani primo e secondo fuori terra).

Piraccini + Potente Architettura, Casa Studio PassivHaus, Cesena. Foto: Daniele Domenicali.
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L’edificio presenta una struttura mista di legno (legno lamellare e XLAM), acciaio, muratura e cemento armato, la quale dialoga con l’involucro esterno caratterizzato da elevate prestazioni energetiche che consentono il riscaldamento degli ambienti interni solo grazie all’assorbimento dei raggi solari, del corpo umano e degli elettrodomestici.

Piraccini + Potente Architettura, Casa Studio PassivHaus, Cesena. Piante e sezioni.
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La Casa Studio è dotata di un impianto di ventilazione meccanica controllata, capace di trasferire il calore dell’aria espulsa nell’aria pulita prelevata dall’esterno. Inoltre, il non utilizzo di fonti energetiche tradizionali legate ai combustibili fossili comporta l’emissione di emissioni quasi zero in atmosfera durante la fase di uso dell’edificio.

Piraccini + Potente Architettura, Casa Studio PassivHaus, Cesena. Sezione tecnologica e dettagli assonometrici.
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L’edificio produce più energia di quella che consuma: rientra infatti nella classe energetica “A4 edificio ad energica quasi zero”, con un EPgl,nrn pari a 12,88 kWh/ m2anno, il quale comprende i consumi di climatizzazione, acqua calda sanitaria e ventilazione meccanica controllata. Inoltre, l’edificio ha un fabbisogno termico annuo per riscaldamento pari a 9 kWh/m2anno e un fabbisogno frigorifero e di deumidificazione pari a 7 kWh/m2a (il fabbisogno è pertanto inferiore ai 15 kWh/m2anno richiesti dallo standard Passivhaus).

Sostenibilità ambientale
Gli impianti termici degli edifici residenziali sono i responsabili di circa il 50-70% delle emissioni di CO2 equivalente (eq) nei mesi invernali nelle città italiane; al contrario, un edificio NZEB, o Passivo, consuma circa il 90% di energia in meno rispetto a un edificio convenzionale del parco immobiliare nazionale. Le elevate prestazioni energetiche in fase di uso comportano una drastica riduzione delle emissioni di CO2 eq in atmosfera: infatti, un edificio ad energia quasi zero consuma circa 3 kgCO2eq/m2a, a cui si aggiunge la riduzione di altre categorie di impatto ambientale legate all’uso di combustibili fossili, grazie all’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili (es: solare o geotermico).
Le esperienze europee derivanti dalla progettazione di NZEB mettono in luce l’importanza della collaborazione interdisciplinare dei componenti all’interno del team di progetto; l’interdisciplinarità è infatti necessaria per abbattere barriere tra diversi campi e per condividere le specifiche conoscenze. Solo in questo modo è possibile programmare (e raggiungere) la sostenibilità ambientale dell’edificio fin dalla prima fase della progettazione. Si rende pertanto necessario considerare gli impatti ambientali legati alle differenti fasi del ciclo di vita di un edificio, considerando non solo le emissioni in atmosfera legate alla fase di uso, ma anche ai materiali costruttivi (produzione e sostituzione dei materiali sono responsabili del 55% circa delle emissioni di gas serra, ndr), compiendo scelte ottimali per il presente e la vita utile dell’edificio.