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Training Events, Perugia 06.11.2015 nZEB renovation for Mediterranean schools Il progetto in pillole Il Progetto ZEMedS (Zero Energy MEDiterranean Schools) ha una durata di 3 anni ed è cofinanziato dalla Commissione Europea attraverso il Programma Energia Intelligente per l’Europa (IEE). Il Progetto promuove la riconversione degli edifici scolastici del Mediterraneo così da renderli a energia quasi zero (nearly ZeroEnergy Buildings - nZEB). L’obiettivo generale di ZEMedS è aumentare la consapevolezza e il know-how sui principi del nZEB e fornire supporto a numerose iniziative di riconversione energetica delle scuole del Mediterraneo Partners 1.ASCAMM Fondazione Privata (ES ) Coordinatore 2.ANCI TOSCANA - Associazione Nazionale dei Comuni Italiani, regione Toscana (IT) 3.Dipartimento dell’Educazione della Catalogna (ES) 4.Eurosportello Confesercenti (IT) 5.FUNDITEC (ES) - Fondazione per lo sviluppo, l’innovazione e la tecnologia (ES) 6.Gefosat (FR) 7.Agenzia locale per l’energia di Montpellier (FR) 8.Comune di Peristeri (GR) 9.National and Kapodistrian University of Athens (GR) 10.Provincia di Ancona (IT) Quadro normativo europeo Tre direttive guidano lo sforzo pubblico per la ristrutturazione e l'efficienza energetica degli edifici: Direttiva sul rendimento energetico degli edifici (EPBD): La EPBD prevede diversi requisiti, tra cui la necessità che gli edifici pubblici siano a energia quasi zero entro il 2019 e tutti i nuovi edifici entro il 2021. La direttiva EPBD impone inoltre agli Stati membri di fissare dei requisiti minimi di rendimento energetico per i nuovi edifici e gli edifici oggetto di ristrutturazione, al fine di raggiungere livelli ottimali di costo Direttiva sull'efficienza energetica (EED): La EED contiene una serie di misure obbligatorie volte a offrire un risparmio energetico in tutti i settori e prescrive agli Stati membri di stabilire una strategia a lungo termine per la mobilitazione degli investimenti nella ristrutturazione di edifici residenziali e commerciali Direttiva sulle energie rinnovabili (RED): La RED è un atto legislativo di guida sulla diffusione delle energie rinnovabili, sulle soluzioni per gli edifici e sulla loro integrazione nelle infrastrutture energetiche locali Quadro normativo europeo La definizione migliore di NZEB disponibile a livello di UE è menzionata nella Direttiva sul rendimento energetico nell'edilizia (EPBD), all'articolo 2: un edificio che ha una "prestazione energetica molto bassa. La quasi zero o molto bassa quantità di energia necessaria dovrebbe essere coperta in misura molto significativa da fonti rinnovabili, compresa l'energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze" La stessa direttiva stabilisce che «gli Stati membri entro il 31 dicembre 2020 dovranno assicurare che tutti i nuovi edifici siano a energia quasi zero, e che dopo il 31 Dicembre 2018 i nuovi edifici occupati e di proprietà di autorità pubbliche siano a energia quasi pari a zero" Inoltre gli Stati membri dovranno "elaborare piani nazionali destinati ad aumentare il numero di edifici quasi zero-energia" e "seguendo l'esempio principale del settore pubblico, sviluppare politiche e adottare misure quali la fissazione di obiettivi al fine di stimolare la trasformazione di edifici ristrutturati in edifici a zero-energia" Italia: quadro nazionale Quadro legislativo: • la Legge n. 90, 3 ago 2013 adotta la Direttiva EPBD 2010/31/UE e introduce il concetto di edifici NZEB. Tuttavia, mancano ancora diversi decreti, tra cui il decreto che definisce la metodologia di calcolo della prestazione energetica degli edifici (allegato 1 della direttiva 2010/31 / UE - EPBD) • Il piano italiano NREAP 2010 afferma che per i nuovi edifici e le ristrutturazioni importanti esistenti, il 50% del consumo di energia previsto per acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffreddamento deve essere coperto da fonti rinnovabili. Ci sarà un graduale aumento di tale percentuale fino al 2017 15 Luglio 2015 pubblicati in gazzetta i nuovi DECRETI ATTUATIVI della Legge 90/2013, in vigore il 01 Ottobre 2015 • Decreto 26 giugno 2015 – DM requisiti minimi • Decreto 26 giugno2015 – Certificazione energetica (nuovo APE) • Decreto 26 giugno2015 – Relazione tecnica Attività e Risultati Attesi Toolkits Case Studies • Sviluppo di strumenti per il supporto tecnico e finanziario per la riconversione energetica nZEB delle scuole del Mediterraneo • Sviluppo e analisi di 10 casi studio con approfondimenti sulle soluzioni adottate per la riconversione energetica Guidelines for Specifications • Sviluppo di 5 bandi per gare d’appalto, che potranno essere volontariamente adottati, da parte di almeno 5 autorità pubbliche in 4 paesi del Mediterraneo Support to new initiatives • Supporto di 40 nuove iniziative di riconversione di edifici scolastici del Mediterraneo secondo i principi nZEB Training • Organizzazione di 60 eventi di formazione e 5 di capacity building. 1 Toolkits 8 Cosa è un Toolkit? • • Strumento a disposizione degli stakeholder per l’informazione e l’applicazioni deitem Presentazione di 334 Slides disponibile a: • • http://www.zemeds.eu/it/strumenti http://www.zemeds.eu/school-toolkits Perchè realizzare un Toolkit? • Perché il toolkit individua e unifica le varie definizioni utilizzate per individuare l'acronimo Nzeb (edifici a impatto quasi zero) identificando i principali ostacoli e restrizioni che ne impediscono l'applicazione, analizzando possibili scenari d'impatto in ambito sociale, ambientale ed economico. • Perché in tema di risparmio energetico non esiste una soluzione universale, ma molteplici buone pratiche da valutare a seconda dei casi. Da qui la necessità di presentare tecniche e metodi di costruzione in tema di edifici Nzeb in relazione alle necessità specifiche di ogni scuola, regione e nazione. • Perchè non esiste un meccanismo di finanziamento che copra interamente interventi destinati alla costruzione/recupero di edifici secondo standard Nzeb. Il toolkit identifica quindi fondi reperibili in campo nazionale e internazionale che consentano di finanziare strumenti per realizzare le azioni di rinnovamento secondo le linee guida Nzeb, e individua alcuni suggerimenti che possano aiutare i decision-makers nella stesura dei futuri budget individuando voci di spesa dedicate ai suddetti fondi. Il toolkit è stato realizzato per offrire una guida per Istituzioni pubbliche, Decision Makers, e professionisti che necessitano informazioni per implementare iniziative tese al restauro e rinnovamento di edifici scolastici seocondo gli standard Nzeb La struttura dei Toolkits Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziamenti Definizione di nZEB in ZEMedS Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Attualmente (agosto 2014), non esiste una definizione ufficiale per quanto riguarda NZEB applicabile agli edifici esistenti. Energia primaria da fonti energetiche non rinnovabili coperte da energie rinnovabili Consumo finale di energia (tutti gli usi eccetto DHW & cucina) Surriscaldamento limitato a Qualità ambientale interna (IEQ) garantita 0 kWh/m².year (annual balance) CFE ≤ 25 kWh/m².year 40 hours over 28ºC annually CO2 ≤ 1000 ppm Soluzioni Costi Finanziament i 2 Case Studies 1 Casi di Studio Gli strumenti sviluppati nel corso del progetto saranno applicati a 10 casi di studio, all’interno dei quali saranno presentati, in maniera molto dettagliata, le soluzioni per la ristrutturazione, ad impatto vicino allo zero, delle scuole. I casi di studio saranno costituiti da scuole esistenti che non rispettano gli standard minimi dal punto di vista energetico e necessitano di una ristrutturazione. L’idea alla base del progetto è quella di valutare l’impatto, l’applicabilità, i costi, i tempi relativi alla ristrutturazione ad impatto vicino allo zero di queste scuole. 3 Guidelines for Technical Specifications 1 Linee guida per Bandi e Capitolati • • • E’ in corso lo sviluppo di Linee Guida per i capitolati e bandi di Gara Queste linee guida verranno presentate nell’evento generale di fine anno Includono: • Stato dell’arte sulla normativa appalti • Definizione della strategia di implementazione • Requisiti chiari per tutta la fase di implementazione • Piani per il raggiungimento delle prestazioni previste • Metodi e criteri per garantire la coerenza tra le vaire fasi implementative 4 Support to new initiatives 1 Supporto a nuove iniziative NZEB Il progetto promuoverà attivamente l’implementazione degli strumenti tecnici e finanziari per la ristrutturazione ad impatto vicino allo zero degli edifici scolastici nei paesi coinvolti. • Presentazione dell’approccio, strategie e soluzioni • Diagnosi energetica di massima del caso • Definizione di un possibile piano di misure da adottare per raggiungere l’obiettivo nZEB. Supporto a nuove iniziative NZEB ALEM: Local Energy Agency of Montpellier GEFOSAT: Energy Consultants ENERGY ADVISORS for 31 cities, 400k inhabitants ENSE: Educational Department of Catalunya Region MANAGES 2335 public schools and 1339 private schools ANCI toscana: National Association of Italtian Municipalities of Tuscany SUPPORT for 250 municipalities ProvAN: Province of Ancona MANAGES 43 secondary schools IMPLEMENTATION BRIDGE for 49 municipalities PERISTERI: Municipality of Peristeri COORDINATES 145 schools (owned by school building organizations) Supporto a nuove iniziative NZEB • • Esiste un database che sarà presto on-line dei potenziali candidati NZEB In ogni Regione sono stati contattati alcune enti pubblici e selezionati alcuni progetti da supportare 46 candidati nelle Marche 8 progetti in fase di selezione 5 Training 2 Eventi formative e Capacity Building Ogni regione proporrà: • 12 seminari formativi (Giugno – Ottobre 2015) • 1 evento Capacity Building (3-4 Dicembre 2015) Attività e Risultati Attesi Toolkits Case Studies • Sviluppo di strumenti per il supporto tecnico e finanziario per la riconversione energetica nZEB delle scuole del Mediterraneo • Sviluppo e analisi di 10 casi studio con approfondimenti sulle soluzioni adottate per la riconversione energetica Guidelines for Specifications • Sviluppo di 5 bandi per gare d’appalto, che potranno essere volontariamente adottati, da parte di almeno 5 autorità pubbliche in 4 paesi del Mediterraneo Support to new initiatives • Supporto di 40 nuove iniziative di riconversione di edifici scolastici del Mediterraneo secondo i principi nZEB Training • Organizzazione di 60 eventi di formazione e 5 di capacity building. 1 Toolkits 2 La struttura dei Toolkits Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziamenti Definizione di nZEB in ZEMedS Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Attualmente (agosto 2014), non esiste una definizione ufficiale per quanto riguarda NZEB applicabile agli edifici esistenti. Energia primaria da fonti energetiche non rinnovabili coperte da energie rinnovabili Consumo finale di energia (tutti gli usi eccetto DHW & cucina) Surriscaldamento limitato a Qualità ambientale interna (IEQ) garantita 0 kWh/m².year (annual balance) CFE ≤ 25 kWh/m².year 40 hours over 28ºC annually CO2 ≤ 1000 ppm Soluzioni Costi Finanziament i Scuole nZEB: requisiti Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Renewable energy balance (Fonti energetiche alternative-fossil fuels) Obiettivi e Benefici Net-zero line 25 kWh/m2/y NZEB energy balance range Finanziament i Final energy consumption Requisiti metodologici Obiettivi e Benefici Esecuzione di una "simulazione termica dinamica" • convalidare il consumo finale di energia previsto (che indica il consumo ad utilizzo) Strategie Tecniche • • convalidare l’obiettivo del comfort estivo aiutare i decisori ad ottimizzare il progetto (miglior compromesso tra isolamento, comfort estivo e luce naturale) Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i Calcolo di altri consumi energetici • stimare il consumo di acqua calda sanitaria • stimare il consumo in cucina • stimare il consumo specifico di energia elettrica a seconda delle apparecchiature • identificare la maggior parte delle apparecchiature che consumano energia Studio sulle fonti di energia rinnovabile • valutare il potenziale energetico locale • determinare la fattibilità tecnico-economica • considerare, quando necessario, le Fonti energetiche alternative nelle vicinanze o le smart grids Motivazioni Definizione di nZEB Benefici Approccio ZEMedS Definizione di nZEB in ZEMedS Criteri chiave per nZEB nelle scuole Med Scuole nZEB: requisiti Requisiti metodologici Casi speciali Osservazioni Requisiti metodologici Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Misurare la tenuta dell’aria dell'edificio • Prima dei lavori, individuare i punti deboli esistenti • Dopo i lavori, convalidare l'implementazione in base alle esigenze specifiche dei progetti e applicare misure correttive Monitoraggio dei lavori • misurare il consumo reale per uso • misurare le condizioni interne per valutare le esigenze di comfort e di salute • adottare misure correttive o nuove azioni per migliorare l'utilizzo dell'edificio • sostenere il piano di comunicazione che coinvolge gli utenti Finanziament i Definizione di nZEB in ZEMedS Criteri chiave per nZEB nelle scuole Med Scuole nZEB: requisiti Requisiti metodologici Casi speciali Osservazioni Motivazioni Definizione di nZEB Benefici Approccio ZEMedS Criteri chiave per nZEB nelle scuole MED Obiettivi e Benefici Strategie tecniche Strategie operative Architettura locale Soluzioni Costi Domanda molto bassa di riscaldamen to Educazione per le future generazioni Evitare il surriscaldam ento Scuole NZEB Finanziament i Sensibilizzaz ione Garanzia di IEQ Fornitura di energia rinnovabile Approccio ZEMedS: Un altro modello Obiettivi e Benefici Quando una ristrutturazione ha un obiettivo NZEB, è necessario un cambiamento di modello. Gli Strategie Tecniche Lungo termine attuali approcci per aumentare l'efficienza • Economia locale • Bassa dipendenza energetica • Impatto ambientale • Cambiamenti climatici • Alti risparmi • Basse emissioni di CO2 • Ambiente più salutare • Prestazioni degli studenti energetica delle scuole non sono più adeguati, perché il potenziale di Strategie Operative risparmio energetico è limitato. Inoltre, molti altri criteri, cioè qualità dell'aria interna, sono Soluzioni tradizionalmente non considerati all'inizio della fase di progettazione. Il nuovo modello deve essere basato Costi su un approccio olistico e prendere in energetiche, ma anche altri criteri (ad esempio il costo globale, le condizioni interne, le questioni ambientali). Le attuali ristrutturazioni a breve termine trascurano molti aspetti rispetto ad approcci orientati a lungo termine. Verso nZEB Risorse energetiche rinnovabili Breve termine considerazione non solo le questioni Finanziament i Un nuovo modello •Basso risparmio •Alte emissioni CO2 •Delocalizzazione •Alta dipendenza energetica Key aspects short-term vs. long-term oriented approach Questioni chiave Questioni chiave Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche QUESTIONI CHIAVE PER REGIONI MEDITERRANEE • Scegliere la strategia giusta di ventilazione • Basarsi su una serie di tecniche di raffreddamento passivo • Strategie Operative Soluzioni La domanda di riscaldamento è la più alta domanda di energia, anche nelle regioni MED • Alto potenziale di energia solare • L’abbondante luce naturale deve essere ben gestita QUESTIONI CHIAVE PER GLI EDIFICI SCOLASTICI Costi Finanziament i Un nuovo modello • La qualità ambientale degli spazi interni deve essere assicurata • Il periodo di ristrutturazione deve essere rigorosamente pianificato durante le vacanze • Alti guadagni termici interni • Il comportamento degli utenti è fondamentale sia per garantire l’obiettivo energetico sia per formare le generazioni future Verso nZEB Risorse energetiche rinnovabili Questioni chiave Consumo iniziale nelle scuole Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i Da dove viene il consumo? Cosa consuma di più? Riscaldamento, raffreddamento, illuminazione ... ci sono altri importanti usi energetici? Azione necessaria: ENERGY AUDIT È necessario avere una buona conoscenza dell'uso dell’energia e dei consumi negli edifici scolastici per affrontare un processo di rinnovamento con obiettivi di alta efficienza energetica. • metodologie nazionali • Revisori locali REPERTORIO • EN 16247-1: 2012 audit energetici - Parte 1: Requisiti generali • ZEMedS – Modello per la valutazione energetica • Workshop su audit e la gestione energetica (CE) • Criteri di un audit energetico: • Rappresentativo • Affidabile • Basato su misurazioni e dati operativi tracciabili • Costruito quando possibile sul LCCA (Life Cycle Cost Analysis) invece dello SPP (Simple Payback Period) Comfort e Utenti Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i Quali sono i problemi attuali negli ambienti interni? Ci sono anche alte concentrazioni di alcuni inquinanti? Da dove vengono? Qual è il tasso di ventilazione? Ci sono incontri in programma per raccogliere le opinioni degli utenti (troppo caldo, troppo freddo, problemi di abbagliamento, rumore, ecc ...)? Azione necessaria: AUDIT IEQ • Nessuno standard di riferimento è attualmente disponibile per un IEQ (Indoor Environmental Quality) di audit. • Un audit IEQ dovrebbe includere: • comfort (temperatura, umidità relativa, illuminazione, rumore, odori ...) • tasso di ventilazione • gas ed emissioni (COV, CO, CO2, NOX, SO2, O3, formaldeide, radon) • particelle, batteri, funghi e fibre in sospensione • campi elettrici ed elettromagnetici, elettricità statica Vedere la sezione IEQ in questo Toolkit IEQ course for students (Green Education Foundation-USA) IEQ related to HVAC (checklist) Diagnostica degli edifici Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche La scuola deve essere valutata per quanto riguarda il livello di costruzione, la pianificazione urbana e dei programmi educativi. Informazioni sulla situazione attuale e sui futuri programmi può essere necessaria per sviluppare un progetto di ristrutturazione NZEB. Azione necessaria: DIAGNOSI DELL’EDIFICIO Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i C'è una storia tecnica dell'edificio? Interventi, manutenzione, aggiornamento di energia, altre opere già fatte, ...? La costruzione è conforme a tutte le normative vigenti? Accessibilità, terremoto, amianto, piombo, ...? Ci sono problemi strutturali a cui la ristrutturazione potrà rispondere? Umidità, rumore, ...? Secondo i piani educativi, cosa può influenzare un rinnovamento? Qual è la comunità scolastica coinvolta in questo particolare edificio? Punti chiave del processo di rinnovamento Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Secondo Effinergie (associazione francese), i punti generali per una ristrutturazione a bassa energia sono i seguenti 7. Nell'ambito delle scuole del Mediterraneo, 3 di questi sono evidenziati. Strategie Operative Soluzioni Diagnostic a/Situazio ne attuale Pianifica zione Design Consulenza delle imprese Lavori Ricezione delle opere Costi Finanziament i Attenzione special per le scuole MED Uso e mantenimen to Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Punti chiavi del processo di rinnovamento Approccio NZEB Quando si progetta una scuola Zero Energy, la riduzione della domanda di energia deve essere affrontata contemporaneamente alla valutazione delle risorse energetiche rinnovabili locali (Fonti energetiche alternative potenziali). Design Team integrato Strategie Operative Domanda energetica Fonti energetiche alternative Domanda energetica Soluzioni Costi Fonti energetiche alternative Buone abitudini Geotermica Necessita del sistema Biomassa Perdite della copertura Solare Strumenti di design e risorse Design e clima Rinnovamento profondo vs rinnovamento step-by-step Finanziament i Attuazione e Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici follow up Potenziali fonti energetiche alternative Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i Le fonti energetiche rinnovabili sul posto o vicine possono coprire il fabbisogno energetico della futura scuola rinnovata? Azione necessaria: VALUTAZIONE ENERGETICHE ALTERNATIVE DELLE POTENZIALI FONTI Ci sono delle fonti energetiche alternative esistenti o previste nel quartiere? L'edificio ha un’esposizione solare (presenza di ombra futura, esistente o potenziale)? Caldaia a biomassa: È fattibile? Il sito può essere rifornito con il legno (accesso camion, disponibilità di legno nelle immediate vicinanze, spazio per la caldaia e per il legno di riserva ...)? È utilizzabile l'energia geotermica (terreno favorevole, acqua di mare / lago ...)? Si tratta di una regione ventosa? Ci sono a disposizione mappe dei venti? L'edificio è situato in una zona aperta? Aprroccio mediterraneo Approccio NZEB Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche L’attuale consumo energetico delle scuole è lontano dagli obiettivi nZEB. In più, le condizioni interne non sono adeguate. L’approccio nZEB è ambizioso. Vuole combinare obiettivi di consumo energetico pari a zero agli attuali standard di ambiente interno. Strategie Operative Design Team integrato Strumenti di design e risorse Soluzioni Design e clima Primary Energy Costi IEQ Rinnovamento profondo vs rinnovamento step-by-step Finanziament i Current Regulation NZEB Implementation Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici and follow up Verso scuole nZEB salutari Approccio NZEB Obiettivi e Benefici THERMAL Strategie Tecniche Strategie Operative Design ELECTRICITY riscaldamen to riscaldamen to DHW DHW cucina cucina Thermal RES OR Electrical RES Extra RES riscaldamen to DHW cucina Soluzioni Team integrato Strumenti di design e risorse PV/wind Design e clima Costi Riduzione domanda Fornitura RES Finanziament i Ora Migliore IEQ Rinnovamento profondo vs rinnovamento step-by-step nZEB Implementation Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici and follow up Rinnovamento profondo & step-by-step Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Deep renovation 100 80 Strategie Operative Soluzioni RES 60 Others 40 Catering 20 Lighting DHW 0 -20 % % Heating Costi -40 Finanziament i Fonte: Tipica percentuale di consumo energetico in scuole catalane, 2004 (ICAEN) e nuovi consumi proposti secondo un rinnovamento profondo step-by-step (esempio teorico) Rinnovamento profondo step-by-step Obiettivi e Benefici Implementation Plan – Example 1 Strategie Tecniche Strategie Operative Ora Soluzioni Costi Finanziament i STEP 1: Finestre, Ventilazione, Illuminazione, Investimenti, LCC STEP 2: Facciata, Tetto, Ombra, Ponti termici, Cortile scolastico, Investimenti, LCC NZEB: Sistemi di riscaldamento, Fonti energetiche alternative, Investimenti, LCC Energy Steps Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Le seguenti operazioni sono utili per affrontare la sfida energetica nelle scuole MED. Sono disposte in base alla priorità, al fine di raggiungere l'obiettivo finale NZEB e di sviluppare in primo luogo alcuni risparmi per contribuire a finanziare i lavori. Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i ORA Sistemi di efficienza energetic a Energie rinnovabili NZEB Sistemi di efficienza energetica Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Sfide e approccio Una volta che la domanda di energia della scuola è stato ridotta, è il momento di integrare i sistemi ad alta efficienza energetica. I sistemi alimentati da energie rinnovabili devono essere la prima opzione. Quando questi non sono possibili, si possono utilizzare i combustibili fossili, tenendo presente che gli altri sistemi che lavorano con le energie rinnovabili dovrebbero compensare questo consumo. I sistemi comprendono una vasta gamma di attrezzature e apparecchi, molti di loro spesso funzionanti con l'elettricità: Energy Steps 1. Uso e gestione 2. Riduzione della domanda 3. Sistemi di efficienza energetica Soluzioni Ventilazion e Costi Riscalda mento Raffredd amento attivo Illuminaz ione Cucina DHW Elettrodom estici 4. Energie rinnovabili 5. Sistemi oerativi per gli edifici Finanziament i Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools Energie rinnovabili Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Sfide e approccio L’approvvigionamento da fonti energetiche alternative deve essere studiato in modo da scegliere la fonte di energia più adatta (IES) per ciascun caso. Possono essere identificate diverse possibilità in un primo momento e devono essere soppesate tenendo conto di diversi criteri (disponibilità, risorse locali, carattere di rinnovabilità, fattibilità, costi di investimento, di manutenzione, domanda di energia della scuola). Nelle regioni mediterranee, l'energia solare ha un alto potenziale. Tuttavia, in alcuni casi non viene utilizzata. Costi Energy Steps 1. Uso e gestione Fotovoltaico 3. Sistemi di efficienza energetica Solare Termico La biomassa, l’energia geotermica o eolica possono offrire buone alternative se sono disponibili localmente. Biomassa Finanziament i Situazione attuale Design nZEB IEQ 2. Riduzione della domanda Strategia energetica MED 4. Energie rinnovabili Eolica Cortili scolastici 5. Sistemi oerativi per gli edifici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools Energy Steps Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Le seguenti operazioni sono utili per affrontare la sfida energetica nelle scuole MED. Sono disposte in base alla priorità, al fine di raggiungere l'obiettivo finale NZEB e di sviluppare in primo luogo alcuni risparmi per contribuire a finanziare i lavori. Attenzione! Se cominciamo con misure a basso costo, il risparmio può essere investito nei passaggi seguenti Soluzioni Costi Finanziament i ORA Uso e gestione Sistemi di efficienza energetic a Energie rinnovabili NZEB Uso e gestione (low cost) Obiettivi e Benefici Situazione attuale e buona conoscenza delle strutture: piani, rapporti di manutenzione, bollette (opere e energia), opzioni di abbonamento tariffarie, potere contrattuale ... Strategie Tecniche Sfide e approccio Energy Steps Controllare: temperature nominali, libro caldaia con operazioni di manutenzione reali e fatturazione ... Monitoraggio Registrare (sulla bacheca ad esempio) le fatture e dichiarazioni personali, il feedback degli utenti sul comfort ... Gestire Strategie Operative Ventilazione (ridurre il consumo di riscaldamento, assicurare IAQ, comfort estivo) e illuminazione (uso luce diurna quando possibile, assicurare lo spegnimento della luce) Soluzioni Costi Attrezzature low cost: piano di acquisto di un apparecchio ++, isolamento circuiti di riscaldamento, attrezzature per il risparmio di acqua, ... Finanziament i Situazione attuale Design nZEB Consapevolezza degli utenti e coinvolgimento sulla gestione: apertura di finestre, spegnimento di elettrodomestici, ecc ... Formazione del personale di manutenzione se necessario Regolare e programmare riscaldamento e raffreddamento IEQ Confronta consumo effettivo di energia rappresentato dal proprietario dell'edificio con gli importi fatturati Avvisi di eventuali malfunzionamenti o deviazioni quanto prima Regolare contratti di manutenzione per reali esigenze di approvvigionamento energetico e, la frequenza di manutenzione delle attrezzature ... Strategia energetica MED Cortili scolastici 1. Uso e gestione 2. Riduzione della domanda 3. Sistemi di efficienza energetica 4. Energie rinnovabili 5. Sistemi oerativi per gli edifici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools Energy Steps Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Le seguenti operazioni sono utili per affrontare la sfida energetica nelle scuole MED. Sono disposte in base alla priorità, al fine di raggiungere l'obiettivo finale NZEB e di sviluppare in primo luogo alcuni risparmi per contribuire a finanziare i lavori. Strategie Operative Soluzioni Costi ORA Uso e gestione Riduzione della domanda Sistemi di efficienza energetic a Finanziament i AIUTO! Di solito non è considerato in ristrutturazioni energetiche a breve termine Energie rinnovabili NZEB Riduzione della domanda Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Sfide e approccio Ristrutturare l'involucro edilizio in modo olistico (considerando aperture, pareti, tetto, cantina e ponti termici) è un fattore chiave che deve essere affrontato prima di investire in nuovi sistemi energetici efficienti (cioè caldaie), che possono diventare troppo grandi rispetto alla nuova riduzione della domanda. Bisogna fare attenzione alle tecniche di riscaldamento passivo nelle scuole MED, perché possono portare ad un aumento del fabbisogno di raffreddamento. Strategie di riscaldamento e raffreddamento passive devono essere affrontate allo stesso tempo, al fine di assicurare le migliori decisioni in ciascun caso. Energy Steps 1. Uso e gestione 2. Riduzione della domanda 3. Sistemi di efficienza energetica Soluzioni Riscaldam ento passivo Costi Raffredda mento passivo Cucina efficiente Efficiente DHW Gestione luce diurna 4. Energie rinnovabili 5. Sistemi oerativi per gli edifici Finanziament i Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools Energy Steps Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Le seguenti operazioni sono utili per affrontare la sfida energetica nelle scuole MED. Sono disposte in base alla priorità, al fine di raggiungere l'obiettivo finale NZEB e di sviluppare in primo luogo alcuni risparmi per contribuire a finanziare i lavori. Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i ORA Uso e gestione Riduzione della domanda Sistemi di efficienza energetic a Energie rinnovabili Sistemi di gestione degli edifici NZEB SMART Strategie Operative per gli Edifici Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i Il BMS (Building Management System) viene utilizzato per gestire la domanda di energia. Si tratta di un sistema di controllo computerizzato installato negli edifici che controlla e monitora apparecchiature meccaniche ed elettriche dell'edificio, come il riscaldamento, il raffreddamento, la ventilazione, l’illuminazione, ecc. La EN 15232 "Prestazioni energetiche degli edifici - Impatto dell’Automazione, Controllo e Gestione degli Edifici" descrive i metodi per valutare l'influenza della building automation e della gestione tecnica dell'edificio sul consumo energetico degli edifici e stima che per le scuole, l'introduzione di BACS può dare risparmi fino al 40% di energia termica e fino al 20% di energia elettrica. Sono disponibili diverse opzioni sul mercato, dai sistemi complessi a quelli più semplici. L'obiettivo è quello di avere una visione d'insieme della costruzione e sapere cosa sta succedendo in termini di condizioni di esercizio (attrezzature, controllo di ritorno), di misurazioni (temperatura, tempi di funzionamento, numero di fallimenti) e allarmi (guasto, arresto anomalo, di misura superiore una soglia). (Vedere soluzione S38) Benefici di BMS Buon controllo delle condizioni di comfort interne Una risposta efficace ai reclami HVAC correlati: il comfort migliorato degli utenti Un controllo efficace e stima dei consumi energetici La diagnosi precoce di problemi L'uso efficace di personale addetto alla manutenzione (calendarizzazione della manutenzione) Il Progetto VERYschool ha sviluppato uno strumento di gestione dell’energia utile per gli edifici scolastici. Situazione attuale Design nZEB IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici Sfide e approccio Energy Steps 1. Uso e gestione 2. Riduzione della domanda 3. Sistemi di efficienza energetica 4. Energie rinnovabili 5. Sistemi oerativi per gli edifici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools SMART Strategie Operative per gli Edifici Obiettivi e Benefici Apparecchiature (riscaldamento, raffreddamento, ventilazione, illuminazione, …) Valvole, potenza, tapparelle elettriche, luci … Strategie Tecniche Energy Steps Controllo 1. Uso e gestione Miglioramenti Programmazione Riduzione Strategie Operative Sfide e approccio Parametri Comfort (T°C, umidità, CO2, illuminazione …) Soluzioni Sensori Costi Monitoraggio Fonti energetiche alternative Design nZEB 3. Sistemi di efficienza energetica 5. Sistemi oerativi per gli edifici Ottimizzare la copertura della domanda Situazione attuale 2. Riduzione della domanda 4. Energie rinnovabili Contatori di energia Consumi di energia Finanziament i Rilevamento dei problemi ALLARMI IEQ Strategia energetica MED Cortili scolastici Criteri necessari per le scuole nZEB nZEB schools Toolkit: Solutions Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche USO S01. Energy manager/team S02. Regolare la temperatura S03. Impegno degli utenti INVOLUCRO Strategie Operative Soluzioni Costi Finanziament i S04. Ombra S05. Cambio finestre S06. Isolamento esterno del tetto S07. Isolamento interno del tetto S08. Isolamento del sottotetto S09. Tetto green S10. Tetto e facciate freddi S11. Isolamento esterno della facciata S12. Isolamento interno della facciata S13. Isolamento della cavità del muro S14. Ponti termici S15. Riduzione delle infiltrazioni d’aria S19. Scambio di calore Terra-Aria S20. Gestione della luce naturale S21. Miglioramento dell’illuminazione artificiale S22. Miglioramento del Sistema di illuminazione S23. Best Sostituti della migliore classe enrgetica S24. Cucina efficiente FORNITURA DI ENERGIA S25. Fotovoltaico S26. Solare termico per acqua calda sanitaria e riscaldamento S27. Fonti energetiche alternative a pompa di calore S28. Turbine eoliche S29. Biomassa/energia del legno CONTROLLO E GESTIONE IMPIANTI S30. BMS - Building Management System S16. Controllo della ventilazione naturale S17. La ventilazione meccanica S18. Attivazione della massa termica ESTERNI S31. Ambiente esterno S.22 Miglioramento del sistema di illuminazione Panoramica Obiettivi e Benefici USO Strategie Tecniche Strategie operative INVOLUCRO Soluzioni SISTEMI SEMPLICE SOSTITUZIONE DELLA LAMPADINA – PLUG&PLAY RIMOZIONE DELLA ZAVORRA La sostituzione del tubo fluorescente con tubi a LED richiede di "risolvere il problema zavorra". In realtà, i tubi fluorescenti hanno bisogno di zavorra per il funzionamento (un alto voltaggio per iniziare e per regolare la quantità di potenza) e i LED no (basta usare un driver). Tuttavia, la rimozione di zavorra è costosa, in quanto richiede lavori elettrici, e questo è il motivo per cui la sostituzione del tubo fluorescente non è molto comune. Fortunatamente, ora il mercato ha introdotto prodotti con un driver integrato che opera sul reattore esistente, il che significa che il tubo del LED può semplicemente sostituire il tubo fluorescente senza rimuovere la zavorra. Sebbene richieda lavori elettrici, la rimozione della zavorra ha diversi vantaggi: - Assenza di potenza sprecata nel reattore, - Riduzione dei costi di manutenzione a lungo termine, - Possibilità dell’opzione di oscuramento. Finanzia menti Costi FONITUR A DI ENERGIA CONTROLLO E GESTIONE ESTERNI SOSTITUZIONE DELL’INTERO APPARECCHIO Prodotti equivalenti devono avere simili distribuzioni di luce per garantire che i lumen prodotti siano diretti dove sono necessari. Le caratteristiche fotometriche di una fonte di illuminazione dipendono altamente dal dispositivo. Per questo motivo, in alcuni casi, la sostituzione dell'intero dispositivo può essere la soluzione più efficiente. Nelle Scuole MED L’ammontare del risparmio relativo alla sostituzione delle lampade fluorescenti dipende in gran parte dal metodo scelto. Tuttavia, la maggior parte dei vantaggi del LED sono conosciuti: • Non contengono Mercurio – A differenza dei tubi fluorescenti i LED non contengono mercurio. Questo li rende più sicuri per l’ambiente e non ci sono tasse di riciclaggio; • Regolabile –Molti LED hanno piena capacità di oscuramento, mentre le lampade fluorescenti compatte hanno alti costi per ridurre la luminosità e lo fanno male; • Illuminazione Direzionale – I LED offrono luce direzionale (l’illuminazione esattamente dove ne hai bisogno). Dall’altro lato, I tubi fluorescenti danno un’illuminazione multi-direzionale, che comporta la perdita di luce nel dispositivo e in altri spazi inutili; • Buon funzionamento con i controlli - le luci fluorescenti tendono a bruciare più velocemente quando integrati con sensori di presenza o altri controlli. Al contrario, i LED funzionano perfettamente con sistemi di controllo, in quanto la loro vita non è influenzata dalla loro accensione/spegnimento.; • Qualità della luce - I LED di oggi producono luce in un colore simile alla fluorescenza, ma non hanno problemi di tremolio che possono insorgere con il fluorescente; • Durata della vita - La vita media di un LED T8 è di 50.000 ore, rispetto alle sole 30.000 ore per una media T8 LFL. Una cosa da tenere a mente, però, è che ora ci sono le lampade fluorescenti lineari T8 che durano fino a 84 mila ore. Tools Green Public Procurement Indoor Lighting - Technical Background Report European Lighting Industry S.30 BMS Building Management System (Sistema di gestione degli edifici) Obiettivi e Benefici Panoramica USO Strategie Tecniche Strategie operative INVOLUCRO Soluzioni SISTEMI Finanzia menti Costi FONITUR A DI ENERGIA CONTROLLO E GESTIONE ESTERNI Secondo lo European Building Automation and Controls Association (eu.bac), circa il 20% dell'energia consumata dagli edifici è sprecato e nei 27 paesi dell'Unione Europea solo uno su cinque edifici ha il BEMS, e un gran numero di edifici non residenziali non ne ha nessuno. Per la domanda di tecnologie di automazione dell'edificio è previsto l'aumento di nuovi vincoli di regolazione perché è più energeticamente efficiente, in confronto con altre soluzioni aggiornate (ad esempio aumentando l'isolamento, la sostituzione delle finestre, ecc). Infatti i BEMS sono misure efficaci, che richiedono bassi costi e con un rapido ritorno sull'investimento. Grandi benefici, sia in termini di risparmio energetico che economico, possono essere raggiunti attraverso una gestione ottimale dell'energia dell'edificio. Nelle Scuole MED Da edifici quasi-passivi a edifici attivi Grandi risparmi possono essere raggiunti anche con l'introduzione di un sistema di controllo automatizzato nelle scuole, che in remoto gestisce non solo i sistemi, ma anche la componenti edilizi: un sistema di monitoraggio in grado di osservare ciò che sta accadendo - soprattutto le soluzioni non efficienti (ad esempio una finestra lasciata aperta in inverno mentre gli studenti si spostano in un laboratorio per la prossima ora) - e attivare immediatamente un cambiamento (ad esempio chiusura automatica della finestra). Innanzitutto, un sistema automatizzato costituito, in cui sia una rete di sensori (che controlla in tempo reale lo stato), sia un sistema di controllo (che identifica e attiva un criterio di controllo), devono essere integrati. Inoltre, una serie di componenti per l'edilizia e le tecnologie in grado di svolgere azioni di risposta rapida (ad esempio finestre automatizzate, sfiati naturali automatizzati, schermi automatizzati per le radiazioni solari) possono essere inclusi nella scuola. La sfida è quella di individuare un insieme di elementi costruttivi e componenti tecnologiche che possano essere installati facilmente ed economicamente. Da controllo automatizzato a “controllo condiviso” Nelle scuole, come in tutti gli edifici pubblici con un alto tasso di occupazione, l'integrazione di un sistema di controllo automatizzato può rivelare molte possibili inefficienze (in termini di comfort e/o energia) a causa del contrasto tra il controllore automatico e le azioni umane. Pertanto è necessario prevedere un sistema di controllo condiviso dove gli esseri umani hanno continua interazione e comunicazione con il sistema di automazione. In questo sistema gli occupanti sono i decisori finali, ma sono consapevoli della migliore strategia di risparmio energetico (per esempio l'apertura della finestra contraria al consiglio del sistema). Molte soluzioni possono essere identificate utilizzando un dispositivo end-user intelligente (smart display). Il potenziale della comunicazione interattiva tra il sistema di controllo e l'utente scuola deve essere sfruttato. Strumenti eu.bac Position Paper - Proposal for a Directive on energy efficiency EN 15232 Energy performance of buildings – Impact of Edifici Automation, Controls and Edifici Management ISO 50001:2011 – Energy Management System Example 1- Can2Go Example 2 - Siemens Toolkit: Schemi di finanziamenti Obiettivi e Benefici H2020 Strategie Tecniche ERDF ELENA UE level Strategie Operative Other EU Funding Soluzioni mechanisms National/Region al level (incl. Structural Fund) ERDF Preferential Loan Costi Finanziament i Private funding Guarantee Energy Performance contracting with owner finance Energy Performance contracting with ESCO finance 2 Case Studies 5 Casi di Studio Gli strumenti sviluppati nel corso del progetto saranno applicati a 10 casi di studio, all’interno dei quali saranno presentati, in maniera molto dettagliata, le soluzioni per la ristrutturazione, ad impatto vicino allo zero, delle scuole. I casi di studio saranno costituiti da scuole esistenti che non rispettano gli standard minimi dal punto di vista energetico e necessitano di una ristrutturazione. L’idea alla base del progetto è quella di valutare l’impatto, l’applicabilità, i costi, i tempi relativi alla ristrutturazione ad impatto vicino allo zero di queste scuole. Casi di Studio: metodologia • Simulazioni dinamiche della prestazione energetica degli edifici DIFFICOLTA’ di simulare condizioni d’uso reali e variabili e sistemi di gestione automatici • Approccio «conservativo» per dimostrare la possibilità Tutto tra Riduzione della Domanda, Sistemi di Efficientamento e Energie Rinnovabili ORA Uso e gestione Riduzione della domanda Sistemi di efficienza energetic a Energie rinnovabili Sistemi di gestione degli edifici NZEB Case study: ITC Benincasa, Ancona, Italy The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EASME nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained therein. August 2015 61 General data ITC Benincasa, Ancona, Italy Name of the school Type of school ITC Benincasa, Ancona, Italy High Secondary School (14-19 years old) Number of pupils 580 Location Ancona, Italy Owner public Year of construction 1975-1977 Last energy update in 2009. 62 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Renovation needs Building use The consumption of the school is very high. The conservation state is good, except for the windows, which are old, not safe and not efficient. The seismic compliance with current compelling legislative is being checked. Schedule of standard use: 07h to 14h from Monady to Saturday. Schedule of reduced use: 14h to 19h for some classrooms/laboratories in ground level and first level. Gymnasiums are managed by external sport association from 16h to 23h. Utilization rate Building surroundings Standard use of 217 school days a year, 7 hours a day. 17 % average use. No nearby buildings that create shadows. 63 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Walls Roofs Brickwall with wall cavity. No insulation. U = 1.17 W/m2K (excluding thermal bridges). Insulated terrace roof. U = 0.42 W/m2K (excluding thermal bridges). Windows Single-glazed windows with aluminum frames with thermal bridge. U = 5.7 W/m2K. No shading systems. Groundfloors Groundfloor consists of a hollow block. No insulation. U = 0.90 W/m2K (excluding thermal bridges). Existing of thermal bridges as result of no insulation or no continuity of the wall cavity: 64 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy 65 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Heating and cooling: Variant Refrigerant Airflow air conditioning system (12 kW) involves 10 rooms, with a total of 16 terminal units. It consists in a heat pump outdoor unit, located in the terrace at level 1, and a network of furthermore 2 autonomous air conditioner (1660 W) are installed in two rooms at level 1: in the server room and in the teacher room. 66 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Ventilation: Lighting: No mechanical ventilation; ventilation by opening windows (classrooms). Mainly, T8 FL 58W/840 x1 (75 units), T8 FL 58W/840 x2 (201 units) and metal halid 400W/645 (40 units). 67 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Appliances: DHW: 26 computer equipment; computer equipment (tower PC of 100 W and monitor of 40 W) 21 interactive projector of 340 W in almost all classrooms. 7 B/W laser printer and 9 color laser printer of 380 W. 2 copiers of 1500 W distributed in offices. Natural gas bolier for the domestic hot water (84 kW). DHW is used mainly in toilets, especially the ones related to the gymnasium and in the bar. Cooking: Little bar at lebel 1 2 electric oven of 800 W 4 refrigerator of 750 W 1 coffee machine of 4700 W 68 Current situation ITC Benincasa, Ancona, Italy Current final energy consumption kWh/m2 conditioned area (from bills, metering etc.): Total of energy consumption: 785,778 kWh/y Running cost: Water: no data Maintenance: no data 69 nZEB renovation ITC Benincasa, Ancona, Italy First step: 3 proposals in fenestration renovation and solar protection installation (variant A, B and C) and mechanical ventilation with heat recovery Second step: 3 proposals (variant A, B and C) in exterior walls Variant A Uwindows and doors 1.8 Step 1 Solar protection Step 2 6mm/16mm(AIR)/6 mm le (<0.04) aluminium window frame (with thermal break) . Ug=1.64 Uf= 2.2 Variant B 1.5 Mobile slats 6mm/16mm(ARGO )/6mm le (<0.04) aluminium window frame (with thermal break) . Ug=1.34 Uf= 2.2 Variant C 1.4 Mobile slats 6mm/16mm(ARGO )/6mm le (<0.04) wooden window frame. Ug=1.34 Uf= 1.8 Mobile slats Mechanical Ventilation Ventilation system with heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person, 70% heat recovery Uroof current (U roof 0.42) Uwall Ugroundfloor 0.4 Ventilated facade with insulation system 0.3 Ventilated facade with insulation system current (U groundfloor 0.9) 0.2 Ventilated facade with insulation system 70 nZEB renovation ITC Benincasa, Ancona, Italy Third step: lighting replacement in classrooms (no saving observed in offices) and PV system installation to cover heating, lighting, ventilation and DHW Variant A Step3 Variant B Variant C Lighting replacing T8 tubes for LED tubes in classrooms 6.3 W/m2 Heating system & DHW current Cooling system current PV system 69 kWp / 20 kWh/m2 66 kWp / 19 kWh/m2 62 kWp / 18 kWh/m2 71 nZEB renovation ITC Benincasa, Ancona, Italy Energy simulations: Building simulation softwares DesignBuilder v.4 and EnergyPlus Weather files and main parameters for energy simulations: Weather data provided of Ancona in EnergyPlus weather format. Setpoint temperature for heating: 20ºC. Setpoint for cooling 26ºC. Thermal bridges considered in building envelope of existing building. Occupancy: classrooms (0,44 per/m2), offices (0,21 per/m2), corridors (0 per/m2), wc (0 per/m2), dinning room (1 per/m2). Mechanical ventilation when occupancy at 6,5 l/s person. Infiltration rate of 30 m3/h m2 at 50 Pa when simulating the exisiting building and 6 m3/h m2 at 50 Pa when simulating the building with window renovation. Natural ventilation for opened windows (5 ACH) 1 hour during break time and half an hour during cleaning tasks. Considered 22 taps with 0.5 l/min of DHW, used mainly in toilets, especially the ones related to the gymnasium and in the bar. Total buiilding area 4981 m2, conditioned area 4813 m2. 72 nZEB renovation results ITC Benincasa, Ancona, Italy 46 50 FINAL ENERGY: kWh/m2 40 VARIANT A 30 ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) 32 25 25 29 28 20 20 14 15 18 18 18 11 10 10 5 0 Total ZEMedS Var A (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery : 45 kWh/m² in final energy Lighting, 18 Ventilatio n, 2 Var A (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery : 32 kWh/m² in final energy Heating, 26 Lighting, 18 Cooling, 0 Ventilatio n, 2 93 Var A (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV : 25 kWh/m² in final energy Ventilatio n, 2 Heating, 13 Cooling, 0 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, cooling, lighting, DHW, appliances) (data from bill) 79 62 57 50 0 -100 Var A (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV 184 100 -50 Var A (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery Lighting, 10 150 PRIMARY ENERGY: Lighting Heating, 12 Cooling, 0 200 Heating, cooling & ventilation Var A (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery Existing building -34 -16 -63 -30 fenestration fenestration fenestration current regulation & solar protection & solar protection & solar protection D.Lgs. 311/06 & MVHR & MVHR & ext. & MVHR & ext. walls Walls & lighting & PV Primary Energy for non renewable energy kWhpe/m².y (heating, cooling, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y (from simulation) Predicted RES production in kWhpe/m².y (data from simulation) 73 nZEB renovation results ITC Benincasa, Ancona, Italy 50 FINAL ENERGY: 44 ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) kWh/m2 40 VARIANT B 30 25 29 29 27 22 Var B (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery 20 20 18 18 18 11 12 11 10 10 5 0 Total ZEMedS Var B (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery : 44 kWh/m² in final energy Lighting, 18 Heating, cooling & ventilation Var B (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery : 29 kWh/m² in final energy Heating, 24 Lighting, 18 Lighting, 10 Ventilatio n, 2 91 Cooling, 0 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, cooling, lighting, DHW, appliances) (data from bill) 76 59 57 50 0 -100 Ventilatio n, 2 184 100 -50 Heating, 10 Cooling, 0 150 PRIMARY ENERGY: Var B (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV Var B (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV : 22 kWh/m² in final energy Heating, 9 Coolin Ventilatio g, 0 n, 2 200 Lighting Var B (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery Existing building -16 -58 -28 -34 fenestration fenestration fenestration current regulation & solar protection & solar protection & solar protection D.Lgs. 311/06 & MVHR & MVHR & ext. & MVHR & ext. walls Walls & lighting & PV Primary Energy for non renewable energy kWhpe/m².y (heating, cooling, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y (from simulation) Predicted RES production in kWhpe/m².y (data from simulation) 74 nZEB renovation results ITC Benincasa, Ancona, Italy 50 FINAL ENERGY: 44 ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) kWh/m2 40 VARIANT C 30 25 29 27 27 20 20 20 10 10 11 10 18 18 18 10 5 0 Total ZEMedS Var C (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery : 44 kWh/m² in final energy Lighting, 18 Ventilatio n, 2 Heating, cooling & ventilation Var C (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery : 27 kWh/m² in final energy Heating, 24 Ventilatio n, 2 Lighting, 10 Cooling, 0 Ventilatio n, 2 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, cooling, lighting, DHW, appliances) (data from bill) 74 57 57 50 0 -100 Var C (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV : 20 kWh/m² in final energy Heating, 8 Cooling, 0 Lighting, 18 91 100 -50 Var C (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery & lighting & PV 184 150 PRIMARY ENERGY: Var C (fenestration & solar protection & ext. walls) & mechanical vent with heat recovery Heating, 7 Cooling, 0 200 Lighting Var C (fenestration & solar protection) & mechanical vent with heat recovery -56 -27 Existing building -34 -16 fenestration fenestration fenestration current regulation & solar protection & solar protection & solar protection D.Lgs. 311/06 & MVHR & MVHR & ext. & MVHR & ext. walls Walls & lighting & PV Primary Energy for non renewable energy kWhpe/m².y (heating, cooling, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y (from simulation) Predicted RES production in kWhpe/m².y (data from simulation) 75 nZEB renovation ITC Benincasa, Ancona, Italy Paybacks for the renovation implemented all at once (step 1 + step 2 + step 3) and implemented under current regulation: Expected Expected Overall Overall cost Investmen Overall Cost of savings in savings in cost of gas of electricity t maintenance replacement gas electricity €/year €/year in € cost €/year in € variant A (fenestration & solar protection & ext. wall) & MVHR & lighting & PV variant B (fenestration & solar protection & ext. wall) & MVHR & lighting & PV variant C (fenestration & solar protection & ext. wall) & MVHR & lighting & PV current regulation D.Lgs. 311/06 (fenestration & solar protection & ext. Wall & int. roof) & FV 70% 67% 15540 8911 Items to be replaced 1662873 73% 67% 14195 8911 1700957 74% 67% 13314 8911 1775539 72% 61% 14514 10526 1069893 Payback (years) 22 1713 83636 lighting LED tubes (15-20 years lifetime) /inversors PV (15 years lifetime) 22 23 1070 3120 inversors PV (15 years lifetime) 15 Total payback in all variants is 22-23 years. For current regulation, 15 years. Overall maintenance yearly percentage of the total cost of the investment All construction costs (prices at 2014) in the renovation scenarios include 13% of overall costs over the execution cost of material and 6% of industrial profit over the execution cost of materials. Assembling, disassembling and daily amortization of scaffold are included in wall insulation costs. VAT included. 76 nZEB renovation ITC Benincasa, Ancona, Italy 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 40 80 120 160 200 Existing building variant A variant B variant C current regulation (fenestration (fenestration (fenestration D.Lgs. 311/06 & solar protection & solar protection & solar protection (fenestration & & ext. wall) & & ext. wall) & & ext. wall) & solar protection & MVHR & lighting MVHR & lighting MVHR & lighting ext. Wall & int. & PV & PV & PV roof) & FV Maintenance costs €/m2 year Comfort Global costs en €/m² In graphics, global cost of renovation all at once and global cost of renovation under current regulation: Energy price (electricity) €/m2 year Energy price (gas) €/m2 year Cost of replacement €/m2 Investment €/m2 Comfort (average of numbers of hours > 28ºC) east façade Comfort (average of numbers of hours > 28ºC) west façade Classrooms used during summertime reduce overheating hours 28ºC in less than 40 hours. For renovation under current legislation, overheating hours are above 40 hours and air quality is not garanteed as there is not controlled ventilation. Case study: ITC EINSTEIN High School, Ancona, Italy The sole responsibility for the content of this publication lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EASME nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained therein. August 2015 78 General data ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Name of the School Type of school ITC EINSTEIN High School High School Number of students Owner public 436 Location Municipality of Loreto, Italy Year of construction 1966 79 Current Situation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Renovation needs High Priority: energy efficiency and building facade safety. Building use Schedule for High school: Standard Use: From 9th of September till 14th of June Reduce Use: From 15th of June till 12th of August From 19th of August till 6th of September 2nd, 3rd, 4th of January 12th, 16th of April 23rd, 24th, 27th, 30th , 31st of December Standard Use: Monday till Thursday: 08:00 to 14:00 and Friday: 08:00 to 18:00 Reduce Use: Monday till Friday: 07:00 to 08:00 Wednesday: 14:00 to 18:00 Friday: 14:00 to 15:00 80 Current Situation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Building envelope: Walls Brick Wall U = 0.4 W/m².K Building envelope: Roof Roof with insulation and waterproofing U = 1.6 W/m².K Building envelope: Groundfloor Ground floor consists of concrete U = 3.9 W/m².K Building envelope: Windows Single-glazed windows with wooden frames Uw = 6 W/m².K 81 Current Situation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Airtightness: Heating/Cooling: Ventilation: No measurements 2 natural gas boilers. A secondary system, fed by a separated boiler (cargomax 31) placed on the terrace roof (first level) provide heating to the gymnasium, through two wall mounted air heaters. All the other spaces of the school are heated through radiators, fed by the two boilers placed in the thermal central. At the ground floor, the distribution is not embedded in the walls/floors as in the other floors, but pipes are hung to the ceiling, in the corridors and in the classrooms, often not insulated. No mechanical Ventilation Ventilation by opening windows 82 Current Situation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Lighting: Appliances: DHW: Cooking: Mainly, fluorescent tubes controlled by users Lab: PC, Projector, Printer Office: PC, Printer, Copy Machine Gym: PC, Refrigerator, Dryer DHW is present just in the Gym, managed through the CARGOMAX 31 boiler No cooking 83 Current Situation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Current final energy consumption kWh/m2 conditioned area (from bills, metering etc.): electrici ty kWh/m 2 y, 12 natural gas kWh/m2 y, 193 Total of energy consumption (bills 2010-2013): 614,949 kWh/year, 205 kWh/year m2 conditioned area Running cost: electricit y €/y , 8148 natural gas €/y , 65202 Energy (bills 2010-2013): 65,202 €/year (natural gas), 8,148 €/year (electricity). VAT included. Water: no data Maintenance: no data 84 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy First step: 3 proposals (variant A, B and C) in envelope renovation: from less insulated to more insulated. Variant A Uwindows and exterior doors Step 1 1.8 Solar protection Variant B 1.5 Variant C 1.4 Interior Curtains Uroof 0.3 0.22 0.15 Uwall 0.4 0.3 0.2 Ugroundfloor current Replacement of existing single glazing for: Variant A: low-e double glazing, 16mm(air) and wooden frame (with thermal break) . Ug=1.6 Uf= 2.2 Variant B: low-e double glazing, 16mm(argon) and wooden frame (with thermal break) . Ug=1.3 Uf= 2.2 Variant C: low-e double glazing, 16mm(argon) and wooden frame . Ug=1.3 Uf= 2.2 Variant A: 3cm roof tiles with cool material coating and 4cm EPS attached Variant B: 3cm roof tiles with cool material coating and 7cm EPS attached Variant C 3cm roof tiles with cool material coating and 14cm EPS attached Variant A: External wall insulation 6cm EPS & plaster with cool coating Variant B: External wall insulation 10cm EPS & plaster with cool coating Variant C: External wall insulation 12cm EPS & plaster with cool coating - 85 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Second step: 3 proposals for each variant A, B and C: Step 2.1: Renovation of heating and DHW system + installation of PV system + use of natural ventilation Step 2.2: Renovation of heating and DHW system + installation of PV system + use of mechanical ventilation without heat recovery Step 2.3: Renovation of heating and DHW system + installation of PV system + use of mechanical ventilation with heat recovery Natural Ventilation Step 2.1 Heating system Condensing boilers Cooling system no cooling system PV system Mechanical Ventilation Step 2.2 30m2 PV panels Ventilation systems without heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person Heating system Condensing boilers Cooling system no cooling system PV system Mechanical Ventilation Step 2.3 Windows open sceanrio ( 0,008 m3/sec/person) Heating system Cooling system PV system 30m2 PV panels Ventilation systems with heat recovery (control when occupancy) 6.5 l/s person, 70% heat recovery Condensing boilers no cooling system 30m2 PV panels 86 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy kWh/m2 FINAL ENERGY: VARIANT A 160 140 120 100 80 60 40 20 0 134 Lighting, 5 100 75 66 62 20 Heating, cooling & ventilation step 1 & step 2.2 : 105 kWh/m² in final energy Ventilatio n, 0 National Regulation 70 step 1 & step 2.1 25 Total ZEMedS step 1 & step 2.1 : 66 kWh/m² in final energy ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) 129 105 Lighting, 5 Ventilatio n, 0 5 5 5 5 5 step 1 & step 2.2 Lighting step 1 & step 2.3 step 1 & step 2.3 : 75 kWh/m² in final energy Lighting, 5 Ventilatio n, 0 Cooling, 0 Cooling, 0 Cooling, 0 Heating, 100 Heating, 62 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, lighting, DHW, appliances) data from bills 193 118 step 1 & step 2.1 step 1 -38 -119 88 -57 -87 -42 step 1 & step 2.3 79 -79 step 1 & step 2.2 86 Existing building PRIMARY ENERGY: 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 Heating, 70 Primary energy for non renewable energy consumption kWhpe/m².y (heating, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y covering heating, vent. , lighting, DHW (data from simulation) Predicted RES production Primary energy in kWhpe/m².y covering heating, vent. , lighting and DHW (data from simulation) 87 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy kWh/m2 FINAL ENERGY: VARIANT B 160 140 120 100 80 60 40 20 0 134 104 65 100 74 20 Lighting, 5 Ventilatio n, 0 Heating, 60 Cooling, 0 Ventilatio n, 0 5 5 5 5 5 step 1 & step 2.2 Lighting step 1 & step 2.3 step 1 & step 2.3 : 74 kWh/m² in final energy Lighting, 5 Ventilatio n, 0 Cooling, 0 Heating, 99 Cooling, 0 Heating, 69 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, lighting, DHW, appliances) data from bills 193 step 1 & step 2.1 step 1 -77 -37 -117 -56 87 -87 -42 step 1 & step 2.3 117 78 step 1 & step 2.2 84 Existing building PRIMARY ENERGY: Heating, cooling & ventilation step 1 & step 2.2 : 104 kWh/m² in final energy Lighting, 5 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 60 National Regulation 69 step 1 & step 2.1 25 Total ZEMedS step 1 & step 2.1 : 65 kWh/m² in final energy ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) 129 Primary energy for non renewable energy consumption kWhpe/m².y (heating, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y covering heating, vent. , lighting, DHW (data from simulation) Predicted RES production Primary energy in kWhpe/m².y covering heating, vent. , lighting and DHW (data from simulation) 88 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy kWh/m2 FINAL ENERGY: VARIANT C 160 140 120 100 80 60 40 20 0 134 104 64 99 73 59 25 Heating, cooling & ventilation step 1 & step 2.2 : 104 kWh/m² in final energy Lighting, 5 Lighting, 5 National Regulation 68 step 1 & step 2.1 20 Total ZEMedS step 1 & step 2.1 : 64 kWh/m² in final energy ZEMedS requirements (heating, cooling, vent. & lighting) 129 Ventilatio n, 0 Ventilatio n, 0 5 5 5 5 5 step 1 & step 2.2 Lighting step 1 & step 2.3 step 1 & step 2.3 : 73 kWh/m² in final energy Lighting, 5 Ventilatio n, 0 Cooling, 0 Cooling, 0 Heating,Cooling, 0 Heating, 99 59 Primary energy of existing building kWhpe/m².y (heating, lighting, DHW, appliances) data from bills 193 117 76 -117 -56 step 1 & step 2.2 step 1 & step 2.1 step 1 -77 -37 86 -85 -41 step 1 & step 2.3 81 Existing building PRIMARY ENERGY: 250 200 150 100 50 0 -50 -100 -150 Heating, 68 Primary energy for non renewable energy consumption kWhpe/m².y (heating, ventilation, lighting and DHW) (data from simulation) Primary Energy predicted by RES kWh/m2 y covering heating, vent. , lighting, DHW (data from simulation) Predicted RES production Primary energy in kWhpe/m².y covering heating, vent. , lighting and DHW (data from simulation) 89 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy Paybacks for the renovation implemented all at once (step 1 + steps 2): Expected savings in gas Overall Expected Overall cost Overall cost maintenanc Cost of savings in of gas of electricity Investment e replacement electrcicity €/year €/year in € cost €/year in € step 1+ step 2.1 (var A) 58% 33% 27.147 € 5.445 € 1.021.073 € 5.494 € 179.091 € step 1+ step 2.1 (var B) 59% 33% 26.445 € 5.445 € 1.074.899 € 5.494 € 178.751 € step 1+ step 2.1 (var C) 60% 33% 25.999 € 5.445 € 1.200.139 € 5.494 € 178.751 € step 1+ step 2.2 (var A) 35% 33% 42.443 € 5.445 € 1.234.910 € 6.563 € 186.061 € step 1+ step 2.2 (var B) 35% 33% 42.105 € 5.445 € 1.288.737 € 6.563 € 185.721 € step 1+ step 2.2 (var C) 36% 33% 41.896 € 5.445 € 1.413.976 € 6.563 € 185.721 € step 1+ step 2.3 (var A) 53% 33% 30.621 € 5.445 € 1.230.435 € 6.545 € 180.621 € step 1+ step 2.3 (var B) 54% 33% 29.995 € 5.445 € 1.287.262 € 6.545 € 180.621 € step 1+ step 2.3 (var C) 54% 33% 29.681 € 5.445 € 1.409.501 € 6.545 € 180.281 € Items to be replaced gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) gas boiler (15 years)/inversors PV (15 years lifetime) Payback (years) 12 12 13 21 22 23 15 15 16 Total paybacks in variants with natural ventilation are around 12-13 years. Total paybacks in variants with mechanical ventilation are around 21-23 years. Total paybacks in variants with mechanical ventilation with heat recovery are around 15-16 years. Overall maintenance yearly percentage of the total cost of the investment All construction costs (prices at 2014) in the renovation scenarios include 13% of overall costs over the execution cost of material and 6% of industrial profit over the execution cost of materials. Assembling, disassembling and daily amortization of scaffold are included in wall insulation costs. VAT included. 90 NZEB Renovation ITC EINSTEIN High School, Municipality of Loreto, Italy In graphics, global cost of renovation all at once for step 1+ step 2.3: 0 5 800 € Maintenance costs €/m2 year 10 15 600 € 20 400 € 25 200 € 0€ Confort Global costs en €/m² 1,000 € Energy price (electricity) €/m2 year Energy price (diesel) €/m2 year Cost of replacement €/m2 30 Investment €/m2 35 Confort (numbers of hours > 28ºC) 40 Existing building step 1+ step 2.1 (var A) step 1+ step 2.1 (var B) step 1+ step 2.1 (var C) The replacement of the gas boilers have been considered in the cost of replacement of the existing building. There is no information of the costs in maintenance concerning the existing building. Number of hours of overheating over 28ºC for renovated buildings are expected to be zero. Energy Steps Obiettivi e Benefici Strategie Tecniche Strategie Operative Le seguenti operazioni sono utili per affrontare la sfida energetica nelle scuole MED. Sono disposte in base alla priorità, al fine di raggiungere l'obiettivo finale NZEB e di sviluppare in primo luogo alcuni risparmi per contribuire a finanziare i lavori. Attenzione! Se cominciamo con misure a basso costo, il risparmio può essere investito nei passaggi seguenti Soluzioni Costi ORA Uso e gestione Riduzione della domanda Sistemi di efficienza energetic a Finanziament i AIUTO! Di solito non è considerato in ristrutturazioni energetiche a breve termine Energie rinnovabili Sistemi di gestione degli edifici NZEB ZEMedS Renovation Steps Diagnostic • Identificare processi energetici in atto e misure possibili NZEB Plan • Predisporre un piano A LUNGO TERMINE di iniziative e interventi Low Cost Measures • Verificare la possibiliità di modificare abitudini e impostazioni impianti senza inficiare comfort EE + RES Measures • Progettazione e realizzazione interventi di efficientamento e integrazione rinnovabili Continuous Management • Monitoraggio e Gestione nel tempo 5 Grazie per l’attenzione Provincia di Ancona [email protected] Ing. Roberta Ansuini Dott.ssa Anna Laura Lacerra [email protected] 9