Riqualificazione energetica degli edifici scolastici : progettazione, modellazione e analisi dei risultati

The following thesis discusses the study of the renovation and retrofitting of school buildings, focusing on the reduction in the consumption of energy. Only in Italy, there are more than 44'000 school buildings that represent 40% of the public building heritage. Unfortunately, because of many restricted legal requirements, such as the energy efficiency law or the fire safety law, the great part of buildings built before 1975 is inadequate. This is one of the reasons why, respecting the EPBD recast 2010/31/EU Directive, all the public authority buildings have to reach a high energetic standard from 2018, and all new buildings have to respect it from 2020. As a consequence, according to the EPBD Directive, new buildings become a Nearly Zero-Energy Building (nZEB), that precisely means that they are powered by renewable energy sources. In Italy the D.L. 63/2013, then turned into law 90/2013, implements the European Directive 2010/31/CE that is used to calculate the energy building consumptions. In the last few years, thanks to the contribution of the Italian Government and the financial participation of many local authorities, the renovation and the retrofitting of school buildings have been realized. Thanks to the analysis of the national and regional best practice intervenctions on building heritage, various possible solutions about the improvement of buildings energetic performance have been studied. In fact, through the method of dynamic simulation, this dissertation has studied the positive effects of envelope and plant energy improvement on an exsisting primary school located in Gerenzano (VA) that was built in the early 60’s. Starting with a detailed and integrated renovation project of this building, the dynamic simulation led to the determination of post-intervenctions energy consumptions. Unlike the steady-state method, the dynamic approach shows how it was possible to design a series of interventions that can lead to the implementation of an energy self-sufficient building. This is possible mainly by studing the real use of the building, by improving the evelope performance and plant efficiency, and then thanks to renewable energy sources. The analysis about the building in question also shows how the interventions are economically sustainable. Finally, an initial monitoring has contributed to verify the effectiveness of the dynamic simulation results by comparing them to the recorded bill consumptions.

Il presente elaborato tratta della riqualificazione e della messa a norma degli edifici scolastici, focalizzando l’attenzione sulla riduzione dei consumi energetici. In Italia sono più di 44'000 gli edifici scolastici censiti fino ad oggi dal Sistema Nazionale delle Anagrafi dell’Edilizia Scolastica e, in Regione Lombardia, rappresentano più del 40% del patrimonio edilizio pubblico. Tali strutture, edificate per la maggior parte prima del 1975, risultano oggi inadeguate a rispondere agli standard di sicurezza ed alle nuove esigenze in termini di comfort ed adeguatezza degli ambienti interni e di riduzione della spesa energetica. Sul tema dell’efficienza energetica negli edifici, la Direttiva EPBD recast 2010/31/EU prevede l’obbligo del raggiungimento di standard energetici elevatissimi per gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici a partire dal 31 dicembre 2018 e per tutti i nuovi edifici a partire dal 31 dicembre 2020. Tale obbligo si declina nell’introduzione del concetto di “edificio a energia quasi zero” (nZEB), definito come un edificio ad altissima prestazione energetica, il cui fabbisogno, molto basso o quasi nullo, dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia proveniente da fonti rinnovabili. Negli ultimi anni, grazie anche al positivo contributo di alcune iniziative del Governo, è stata avviata una serie di interventi volti alla ristrutturazione ed alla messa a norma degli edifici scolastici. Preliminarmente si sono quindi raccolti degli esempi di best practice attraverso i quali è stato possibile studiare su quali soluzioni tecnologiche puntare in fase di progettazione. Attraverso il metodo della simulazione in regime dinamico, nel presente documento sono stati analizzati i contributi derivanti dall’implementazione di interventi migliorativi delle performance energetiche di involucro ed impianti, scegliendo come caso di studio una scuola primaria situata a Gerenzano (VA) e costruita all’inizio degli anni ’60. A partire da un progetto dettagliato ed integrato di riqualificazione energetica dell’edificio, la simulazione dinamica ha portato alla determinazione dei consumi energetici post-intervento. A differenza del metodo di calcolo in regime quasi-stazionario, l’approccio dinamico mostra come sia stato possibile ottimizzare una serie di interventi che hanno portato alla riconversione dell’edificio analizzato da energivoro ad autosufficiente dal punto di vista energetico. Ciò è stato possibile innanzitutto grazie allo studio del reale modello d’uso dell’edificio ed al miglioramento delle prestazioni dell’involucro e dell’efficienza degli impianti, nonché allo sfruttamento, per ammortizzare la quota parte di energia consumata rimanente, delle fonti energetiche rinnovabili. Le analisi effettuate sull’edificio in esame hanno inoltre messo in mostra come gli interventi siano sostenibili anche da un punto di vista economico. Infine, un primo monitoraggio degli interventi eseguiti ha contribuito a verificare la correttezza dei risultati forniti dalla simulazione dinamica confrontandoli con quelli desunti dalle bollette energetiche.