Il LCA Life Cycle Assessment per il LEED v4: integrazione tra energia inglobata e performance energetica in un edificio terziario

Fig. 1 : Modello semplificato dell’edificio analizzato.

AUTHOR: Ing. Marco Bolletta

TUTORS: Ing. Alessandro Zichi

INTERNSHIP: DEERNS

MASTER: Master in  “Edifici e Infrastrutture Sostenibili” a.a 2018/19

Oggi il mondo sta affrontando seri problemi che stanno portando a conseguenze importanti e serie: riscaldamento globale, esaurimento dello strato di ozono, accumulo di rifiuti, ecc.

Il clima è cambiato, dati recenti sull’aumento della temperatura e gli ultimi eventi meteorologici estremi ne sono la prova. L’urgente necessità di mitigare i problemi indesiderati causati dallo stile di vita moderno porta alla ricerca di misure volte a salvare il nostro ambiente e il nostro mondo.

Il settore dell’edilizia è in tutto il mondo uno dei principali responsabili del consumo di energia e delle emissioni di inquinanti nell’atmosfera.

Il settore delle costruzioni contribuisce al 23% dell’inquinamento atmosferico, al 50% dei gas del cambiamento climatico, al 40% dell’inquinamento dell’acqua potabile e al 50% dei rifiuti di discarica. Secondo il Green Building Council degli Stati Uniti (USGBC), l’industria delle costruzioni rappresenta il 40% del consumo mondiale di energia, con stime che entro il 2030 le emissioni degli edifici commerciali cresceranno dell’1,8%. Inoltre, come affermato da una ricerca di Kleiwerks, le attività di costruzione consumano “metà di tutte le risorse” estratte dalla natura e rappresentano un sesto del consumo globale di acqua dolce, un quarto del consumo di legno e un quarto dei rifiuti globali.

Tra gli strumenti implementati negli ultimi anni per mitigare l’impatto del settore edile sul cambiamento climatico, un ruolo importante è svolto dalle tecniche di studio che forniscono ai progettisti informazioni sulle alternative sostenibili durante la fase di progettazione, come la valutazione del ciclo di vita. Importanza rilevante viene acquisita anche dalle certificazioni di sostenibilità per i materiali da costruzione (come EPD) e per gli edifici (attraverso sistemi di classificazione come LEED o BREEAM).

La valutazione del ciclo di vita degli edifici adottata per certificare con LEED e BREEAM, è sempre più spesso svolta con l’approccio del LCA (Life Cycle Assessment); Questo strumento consente di fornire al team di progetto informazioni aggiuntive su alternative più sostenibili per i materiali da costruzione, affrontando le emissioni causate dai materiali stessi dalla loro estrazione al loro smaltimento.

A tal fine si è proceduto con la valutazione di diversi impatti ambientali causati dai materiali da costruzione durante il loro ciclo di vita (dalla culla alla tomba) e dal consumo energetico operativo, realizzando un LCA completo. L’analisi di sostenibilità ambientale è stata affiancata ad una analisi di sostenibilità ambientale ed economica (LCC).; Il metodo quantitativo viene utilizzato per valutare sistematicamente l’impatto di ciascun materiale o processo.

Il LCA è una tecnica per valutare vari aspetti associati allo sviluppo di un prodotto e al suo potenziale impatto per tutta la vita di un prodotto dall’acquisizione, dalla lavorazione, dalla fabbricazione, dall’uso e infine dallo smaltimento delle materie prime. Questo approccio viene talvolta chiamato “dalla culla alla tomba”. Andando ancora oltre, “cradle to cradle” sottolinea il riciclaggio e il riutilizzo alla fine della vita piuttosto che lo smaltimento.

Il concetto di studi sul ciclo di vita si è sviluppato nel corso degli anni, negli anni ’70 e ’80, gli studi sul ciclo di vita si sono concentrati sulla quantificazione dell’energia e dei materiali utilizzati e dei rifiuti rilasciati nell’ambiente durante il ciclo di vita. Il quadro metodologico LCA comprende quattro fasi:

– Definizione degli obiettivi e dell’ambito: questa fase stabilisce l’unità funzionale, i confini del sistema e i criteri di qualità per i dati di inventario

– Analisi dell’inventario del ciclo di vita: questa fase riguarda la raccolta e la sintesi di informazioni su materiali fisici e flussi di energia in varie fasi del ciclo di vita del prodotto.

– Valutazione dell’impatto del ciclo di vita: questa fase assegna a ciascun impatto ambientale del materiale e del flusso di energia diverse categorie di impatto ambientale. Il fattore di caratterizzazione viene utilizzato per calcolare il contributo di ciascuno dei componenti per diversi indicatori ambientali (emissioni di gas serra, riduzione dello strato di ozono, ecc …)

– Interpretazione del ciclo di vita: l’ultima fase riguarda l’interpretazione dei risultati sia dall’analisi dell’inventario del ciclo di vita sia dalla valutazione dell’impatto del ciclo di vita. Questa fase include l’identificazione di problemi significativi e la valutazione dei risultati.

Il caso studio analizzato, consta in un edificio terziario di tre piani con una slp di 8000mq circa.

Le strutture portanti sono realizzate in calcestruzzo;

Il Sistema di climatizzazione è costituito da un impianto a fan-coil per il riscaldamento e ad aria dal Direct Outside Air System (DOAS) con ruote termiche. La produzione del caldo e del freddo avviene tramite  gli scambiatori di calore collegati alle pompe di calore reversibili.

L’edificio è dotato di 14 ascensori.

L’edificio è inoltre dotato di un sistema fotovoltaico situato sul tetto, che rappresenta il 3,73% del consumo energetico dell’edificio (il risparmio totale di energia fotovoltaica è stimato a 65’698 kWh / anno).

 

Dall’analisi di LCA sull’intero ciclo di vita, l’energia inglobata è pari al 20,6% del totale, che è un ottimo risultato nei confronti di edifici di media qualità, in cui nonostante I consumi energetici siano più alti, l’energia inglobata arriva al 45-50%.

Da questa analisi risulta che lo strumento del LCA è fondamentale sia a supporto dei produttori di materiali da costruzione che per i progettisti per la scelta delle strategie tecnologiche edili che impiantistiche

Fig.2: Grafico del report per ogni “Life Cycle Stage” dell’edificio analizzato:  -A1-A3: Production Stage -A4-A5: Construction Stage -B1-B5: Maintenance and Replacement -	B6: Operational Energy Use -	B7: Operational Water Use -	C1-C4: Deconstruction

Fig.2: Grafico del report per ogni “Life Cycle Stage” dell’edificio analizzato:
– A1-A3: Production Stage
– A4-A5: Construction Stage
– B1-B5: Maintenance and Replacement
– B6: Operational Energy Use
– B7: Operational Water Use
– C1-C4: Deconstruction

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