Il portale delle costruzioni in acciaio in Italia

Analisi energetica e LCA di un sistema costruttivo in profili sottili formati a freddo

I sistemi costruttivi in light steel frame permettono la massima integrabilità con tutti i sistemi di coibentazione termica e acustica forniti dal mondo dell’edilizia "a secco". Il prodotto di questa interazione è un sistema stratificato complesso in cui ciascuno strato assolve ad una specifica funzione.

La scelta dei materiali e la loro giustapposizione è tuttavia determinante al fine del raggiungimento di alti standard energetici. Di seguito si riporta la ricerca (*) effettuata su un modulo abitativo tipo, realizzato con struttura leggera in profili sottili di acciaio formato a freddo. E’ stata effettuata un'analisi energetica per conoscerne il comportamento durante tutto l’arco dell’anno e un'analisi LCA per valutare l’impatto ambientale di questo innovativo sistema di costruzione stratificato “a secco”.
 

L'analisi energetica di un sistema "a secco" con struttura in light steel frame


Il modulo, caratterizzato da una copertura piana, ha dimensioni in pianta di 5m x 10m ed è disposto su due livelli. E’ stata posta particolare attenzione all’esposizione rispetto al sito ipotizzato per le analisi e alla dotazione degli ombreggiamenti necessari per garantire un’adeguata protezione delle superfici vetrate nei confronti della radiazione solare.
 
steelMAX - Caso studio
Vista prospettica e pianta piano terra del modulo analizzato

Steelmax - chiusure verticali opache
Pacchetto delle chiusure verticali opache

Steelmax - pacchetto della chiusura orizzontale di copertura
Pacchetto della chiusura orizzontale di copertura

steelmax - pacchetto della chiusura orizzontale di base
Pacchetto della chiusura orizzontale di base

L’analisi dei ponti termici effettuata con un software agli elementi finiti ha evidenziato l’assenza di dispersione termica anche in corrispondenza dei punti di interconnessione nodale tra chiusure verticali e chiusure orizzontali sia in pianta che in alzato. I risultati hanno rilevato anche la mancanza di formazione di fenomeni di condensa superficiale all’interno dei locali.
 
steelmax - analisi dei ponti termici
L'analisi dei ponti termici nelle zone di connessione in alzato tra chiusure verticali ed orizzontali

Ipotizzando di collocare il modulo nel comune di Trento è stata effettuata una analisi energetica in regime stazionario. Per fare questo è stato utilizzato il software (**) comunemente utilizzato per le certificazioni energetiche, in accordo con il DPR del 2 aprile 2009, n.59 e la UNI TS 11300-2. Il software esegue una modellazione energetica dell’edificio in regime stazionario, cioè simulando il comportamento in base alle medie mensili stabilite dalla UNI 10349.

I risultati variano in funzione delle scelte impiantistiche e della tipologia di serramenti. Considerando per il Caso 1 un impianto di riscaldamento a pannelli radianti con caldaia a condensazione, un impianto a pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria, un impianto a pannelli fotovoltaici con potenza di picco di 1 kWp e infine dei serramenti in PVC con triplo vetro extrachiaro e basso emissivo con trasmittanza dichiarata di 0.6 W/m²K, l’indice EPg ricavato è di 18.73 kWh/m² anno.

Se a queste dotazioni si abbina un sistema di ventilazione meccanica, Caso 2, con recupero di calore l’indice EPg calcolato è di 14.46 kWh/m² anno, inferiore ai 15 kWh/m² anno che rappresenta la soglia per un edificio passivo.
 
steelmax - grafico prestazioni energetiche
Attestato di qualificazione per il modulo tipo Caso 2

L’analisi in regime dinamico
ha come obiettivo quello di valutare l’andamento delle temperature, interne al modulo, durante il periodo estivo. Per fare questo è stato modellato l’edificio con degli specifici software (***). Il periodo estivo di riferimento va dal 1 maggio al 30 settembre. Considerando una ventilazione naturale dei locali nelle ore più fresche della giornata e la presenza di veneziane esterne per l’oscuramento delle superfici vetrate esposte alla luce solare, ipotizzando di collocare il modulo a Trento, a Roma e a Palermo l’andamento delle temperature interne al modulo (vedi immagine sottostante) fanno si che le ore di discomfort siano estremamente limitate ed ampliamente all’interno del range previsto dalla Norma UNI 15251. Prevedendo sistemi di ventilazione meccanica oppure di oscuramento programmato le ore di discomfort possono essere ridotte a zero.

 

L'analisi LCA di un sistema "a secco" con struttura in light steel frame


L’analisi LCA (****) (Life Cycle Assessment) è uno strumento molto utile in quanto permette in fase di progettazione dell’edificio di operare delle scelte volte a ridurre l’impatto ambientale delle singole componenti e di conseguenza dell’intera costruzione. Essa permette di operare un confronto tra soluzioni alternative oppure tra uno standard e le varie alternative per raggiungerlo.

Un esempio pratico è la definizione dei pacchetti di parete, la scelta del materiale isolante può essere una variabile determinante nella valutazione dell’indice di impatto ambientale di una chiusura verticale. Utilizzando ad esempio isolanti di origine naturale rispetto ad isolanti di origine minerale il valore dell’indice di impatto ambientale si riduce notevolmente (vedi immagine sottostante), ma allo stesso tempo questo valore diminuisce anche se considero uno spessore ridotto di isolante. Questo per dire che anzitutto bisogna stabilire il livello prestazionale di riferimento, successivamente a parità di valore è possibile ricercare e confrontare soluzioni diverse in funzione del livello di sostenibilità.
 
steelmax - analisi LCA
L'analisi LCA della chiusura verticale

Steelmax - soluzioni di chiusura verticale analizzate

L'istogramma di confronto tra le due soluzioni di chiusura verticale analizzate

Globalmente il modulo analizzato nel suo insieme raggiunge un valore dell'indice OI3KON pari a 23599. 
 

(*) COGI srl - Profilo steelMAX®, produttore di profili sottili in acciaio formati a freddo ha avviato una collaborazione con l’Università degli Studi di Trento per approfondire questa tematica. Per maggiori informazioni: http://www.steelmax.it/analisi-di-modulo-eco-sostenibile.html 
(**) EC700 Vers. 4.0.0 di Edilclima
(***) DesignBuilder, interfaccia del programma di calcolo EnergyPlus
(****) L'analisi LCA è stata effettuata con il software ECOSOFT 4.0 che utilizza la banca dati IBO

 

Prodotti e Soluzioni