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EDIFICI A ENERGIA QUAZI ZERO – VERSO IL 2020 Il futuro delle costruzioni tra decreti NZEB, edifici di riferimento,
certificazione ed efficienza energetica in area mediterranea
NZEB E SALUTE
Prof. Ing. Arch. Marco D’Orazio L’aquila, 13 maggio 2015
www.edifici2020.it
Con il patrocinio di
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EFFICIENZA ENERGETICA
RISPARMIO CONTENIMENTO DEI CONSUMI
ISOLAMENTO
DIRETTIVA SAVE
DIRETTIVA NZEB
DIRETTIVA EPBD
DIRETTIVA EPBD RECAST
DECRETO 192
DECRETO 311
DECRETO 59
NUOVO DECRETO ‘15
TENUTA
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Ma è questo l’obiettivo ?
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Tramonto a Pechino
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L’obiettivo è la salute non il risparmio
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• Le malattie croniche «non trasmissibili» costeranno al sistema sanitario mondiale nel corso dei prossimi 20 anni 30 mld € (48% del PIL mondiale dell’anno appena trascorso)
• Le malattie respiratorie rappresentano una quota rilevante (235 milioni di persone soffrono di asma, 64 milioni di persone soffrono di bronco-pneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) (il 5% delle morti totali sono riconducibili a queste patologie), Milioni di persone soffrono le conseguenze di forme lievi di BPCO, riniti allergiche e altre patologie croniche
• I fattori di rischio sono noti: Fumo, Inquinamento indoor e outdoor, Allergeni, Esposizioni occupazionali
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An «unsafe»
Forte inibizione Dei flussi termo- igrometrici
Riduzione dei Ricambi orari
Classi A3,A4
Sd 1…2..15………
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passiamo il 90% del nostro tempo in ambienti abitati
Fasce deboli
ORE
SPE
SE F
UO
RI D
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BITA
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Tenuta per risparmio energetico
Sd elevati
BARRIERA
Ciò che si produce rimane all’interno
1
2
BARRIERA
BARR
IERA
BARRIERA
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Alcune evidenze sperimentali
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EDIFICI EFFICIENTATI EDIFICI REALIZZATI SECONDO SCHEMI NZEB
EDIFICI SPERIMENTALI CON LOGICHE NZEB
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Isolamento a cappotto Interno 10 cm EPS
Finestre classe A4
Isolamento copertura 16 cm Isolante fibroso
Zona climatica E Utilizzo incentivi
Un caso di studio
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Ondata di calore
I PROBLEMI DI NATURA TERMICA
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Temperatura interna > T superfici Per tutta la fase di scarico
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Fuori confort
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UNI 13788 (ver.2004)
I PROBLEMI DI NATURA IGROMETRICA E DI IAQ
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Il confronto con il riferimento
1200
0
Zona di Torino, primi anni ‘90
Pa
1200
0
Pa
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Camera da letto
No interventi Temperatura esterna
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20 30 40 50 60 70 80 90 100
UR%
0,00
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Proportion per Bar
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Coun
tUR% ambientali
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calore
vapore
calore
vapore
PASSATO FUTURO
Innalzamento temperature superficiali in estate Diminuzione temperature superficiali in inverno Maggiore accumulo igroscopico
Accumulo igroscopico nei materiali del pacchetto interno
disaccoppiamento accoppiamento
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Innalzamento dei valori di picco delle UR% ambientali
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Rischio formazione muffe - UNI EN 13788
• 6 città • 4 zone climatiche • 4 classi di concentrazione • Valori medi mensili T e UR% esterne • Valori di trasmittanza edificio di riferimento
Temperature interne
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E’ un problema
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La pericolosità
• Classe A: funghi e loro prodotti metabolici che hanno la caratteristica di essere altamente patogeni. Per la gravità dei loro effetti sulla salute dell’uomo, non deve essere ammessa la loro presenza all’interno degli ambienti;
• Classe B: Funghi e loro prodotti metabolici che diventano patogeni se l’organismo umano viene sottoposto ad una loro esposizione per lungo tempo e che possono essere causa di reazioni allergiche;
• Classe C: Funghi che non sono pericolosi per la salute dell’uomo, ma che possono comunque causare danni alle superfici.
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1926
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NON E’ IL FATTORE PREPONDERANTE
SONO I FATTORI PRINCIPALI
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Le condizioni limite Isopleth
• LIM II • Materiali biologicamente avversi
alla crescita
• LIM I • Materiali che permettono la
crescita
• LIM 0 • Mezzo di coltura ottimale
Cresce se > di…..
Condizioni Limite per la germinazione delle spore
Sulla superficie
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Moisture Level Category of
microoorganism
High
(aw> 0.9; ERH% > 90%)
Tertiary colonizers
(hydrophilic)
Alternaria alternata; Aspergillus fumigatus;
epicoccum spp.; exophiala spp. fusarium
moniliforme; mucr plumbeus; phoma erbarum;
phialophora spp.; rhizopus spp.; stachybotrys
chartarum (s.atra); trhchoderma spp.;
ulocladium consortiale; sporobolomyces spp.
Actinobacteria
(or Actinomycetes)
Intermediate
(aw 0.8-0.9; ERH% 80-90%)
Secondary colonizers Aspergillus flavus; aspergillus versicolor;
cladosporium cladosporioides; cladosporium
sphaerospermum; mucor circinelloides; rhizopus
orzyae
Low
(aw< 0.8; ERH% < 80%)
Primary colonizers
(xerophilic)
Alternaria citri; apsergillus (eurotium)
amstelodami; aspergillus candidus; aspegillus
(eurotium) glaucus; aspergillus niger; aspergillus
penicilloides; aspergillus (eurotium) repens;
aspergillus restrictus; aspergillus versicolor;
paenicillium variatii; paenicillium
aurantiogriseum; paenicillium brevicompactum;
paenicillium chrysogenum; paenicillium
commune; paenicillium expansum; paenicillium
greseofulvum; wallemia sebi.
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Altre evidenze sperimentali
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Velocità di crescita • Scelta di 3 ceppi (colonizzatori primari)
• Aspergillus versicolor (più frequente nelle abitazioni)
• Penicillium chrysogenum • Stachybotrys chartarum.
• Scelta di diverse tipologie di rasanti e finiture (3 rasanti per cappotto, 2 finiture per interno, 2 pitture)
• Attivazione delle muffe con bagno colturale • Inoculazione su capsule petri • 15 dd in camera
climatica con UR >90% e T=23°C • Analisi della % coperta con microscopio a
fluorescenza • Analisi del rapporto tra superficie coperta e
sostanze organiche
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I risultati
• A,B rasanti per cappotto
• C,D,E Finiture da interno
• F,G Pitture
Una volta che c’è l’innesco ……
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I risultati
Cod. Mould index % di superficie coperta
Aspergillus versicolor
Penicillium chrysogenum
Stachybotrys chartarum
Aspergillus versicolor
Penicillium chrysogenum
Stachybotrys chartarum
A 3 3 2 6.9% 9.2% 1.1%
B 2 4 4 1.8% 12.4% 17.9%
C 0 3 4 0.1% 6.1% 12.1%
D 3 3 5 6.3% 9.4% 23.4%
E 4 2 3 12.4% 1.5% 5.9%
F 6 7 7 57.8% 66.1% 69.3%
G 2 0 1 3.9% 0.0% 0.8%
In soli 15 giorni
• A,B rasanti per cappotto • C,D,E Finiture da interno • F,G Pitture
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Maggiore contenuto di sostanze organiche
La compresenza di acqua e sostanze organiche nei materiali di finitura eleva il rischio
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….ma nelle abitazioni non si produce solo vapore…
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Toluene, Xylene
Benzene
Limiti a breve termine (1h)
Analisi di 240 edifici – pre e post innalzamento livelli di isolamento
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I valori limite della esposizione giornaliera (per inalazione) a benzene, toluene, m/p-xylene e o-xylene sono: BENZENE 0.1 μg/kg/giorno TOLUENE 1.2 μg/kg/giorno m/p XYLENE 0.4 μg/kg/giorno O-XYLENE 0.3 μg/kg/giorno
In parte legata Ai materiali inseriti, In parte legata alla maggiore tenuta
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Considerando la prestazione energetica quale obiettivo, si rischia di dare luogo ad ambienti che aumentano i fattori di rischi della salute È possibile compensare con sistemi impiantistici (es. VMC) ma vanno valutati il costo energetico e le necessità manutentive in relazione alle fasce di popolazione interessate E’ possibile più semplicemente ricordare i nostri modi costruttivi e la capacità di buffering (tampone) che questi hanno sempre manifestato
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calore vapore
Innalzamento temperature superficiali in estate Diminuzione temperature superficiali in inverno Maggiore accumulo igroscopico
Accumulo igroscopico nei materiali del pacchetto interno
INTERNO ESTERNO
EMPD
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L’effetto
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valutazione del comportamento igroscopico di tipo dinamico di 4
materiali porosi superadsorbenti
MATERIALE SUPERASSORBENTE
GESSO
CELLULOSA PERLITE
La valutazione sperimentale
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Fase di stabilizzazione in camera climatica: Temperatura T = 23°C
Umidità Relativa RH = 50 % Fase di esposizione ciclica: Temperatura T = 23°C
Livelli alti di RH per 8h RH = 75 % Livelli bassi di RH per 16h RH = 33 %
Misurazioni periodiche delle variazioni di peso dei provini (bilancia analitica): necessarie per ricavare il Moisture Buffering Value
Per Moisture Buffering Value (MBV) accumulo/rilascio di umidità che si ha quando il materiale è soggetto a significative oscillazioni di umidità relativa tra il 75% RH durante 8 ore e il 33% RH durante le restanti 16 ore. Il valore MBV è normalizzato rispetto alla superficie esposta [m²] e alla variazione di umidità relativa [ΔRH%].
Le modalità di prova
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1. Moisture Buffering Value (MBV)
0,0001,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,000
10,000
poliacrilato perlite cellulosa gesso dummy
Materiali
MB
V [g
/(m2*
%R
H)@
8-1
Il Mat. Superassorbente e la cellulosa risultano i migliori materiali dal punto di vista di adsorbimento di RH ad un'esposizione ciclica.
Materiale superassorbente: MBV più elevato = ~9 g/[m²*%RH] Cellulosa: MBV elevato = ~3 g/[m²*%RH] Gesso: MBV buono = ~1 g/[m²*%RH] Perlite: MBV trascurabile = 0,085 g/[m²*%RH]
CARATTERIZZAZIONE DINAMICA IN CAMERA CLIMATICA
PRIMI RISULTATI:
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Confronto del valore medio di quantità d'acqua accumulata/rilasciata progressivamente dai materiali
-1,000
-0,500
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
poliacrilato perlite cellulosa gesso dummy
Quan
tità
med
ia d
i acq
ua
accu
mul
ata/
rilas
ciat
a pr
ogre
ssiv
a
[g]
Mat. superassorb. Cellulosa, Gesso, Perlite,Dummy
acqua accumulata = ~2 g
acqua accumulata = ~0 g
ISTERESI
NO ISTERESI
Un problema: l’isteresi
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A SAFE
No perfectly thigtly
ventilation
Low assorbance
Mass storage and moisture buffering
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A SAFE ventilation
grazie