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UNIVERSITA’ degli STUDI di ROMA “LA SAPIENZA”FACOLTA’ DI ARCHITETTURA “VALLE GIULIA”
CORSO di LAUREA in ARCHITETTURA U.E.
LCA DEL RECUPERO SOSTENIBILE DI UN
APPARTAMENTO DEL COMPLESSO “CORVIALE”
Tesi di Laurea di: Carla D’Andrea e Nicola Monetti
Relatore: Prof. Ing. Livio De Santoli
Tutor: Ing. Paolo Neri
SCOPO DELLO STUDIO:
Quantificare il vantaggio ambientale del recupero
sostenibile di un appartamento e degli
impianti del Complesso “Corviale”
Life Cycle Assessment (LCA)
“L’LCA è un processo che permette di valutare gli impatti ambientali
associati ad un prodotto, processo o attività, attraverso l’identificazione e
la quantificazione dei consumi di materia, energia ed emissioni
nell’ambiente e l’identificazione e la valutazione delle opportunità per
diminuire questi impatti.”“SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993]
LCA LIFE CYCLE ASSESSMENT:
“ L’analisi riguarda l’intero ciclo di vita del prodotto ( “ dalla culla alla tomba ” ): dall’estrazione e trattamento delle
materie prime, alla produzione, trasporto e distribuzione del prodotto, al suo uso, riuso e manutenzione, fino al riciclo ed alla collocazione finale del
prodotto dopo l’uso. ”“SETAC” ( Society of Environmental Toxicology and Chemistry, [1993]
)
LCA LIFE CYCLE ASSESSMENT:
SCHEMA DELL’LCA (UNI ISO 14040):
CLASSIFICAZIONE
CARATTERIZZAZIONE
NORMALIZZAZIONE
VALUTAZIONE
MATERIALIPROCESSI
OBIETTIVOUNITA’ FUNZIONALE
FUNZIONE DEL SISTEMACONFINI
INVENTARIOENERGI
E
EMISSIONI
COMPETENZE: INGEGNERIA,
FISICA, BIOLOGIA, CHIMICA,
MEDICINA, ECONOMIA
PROPOSTE PER LA RIDUZIONE DEL DANNO
LA CARATTERIZZAZIONE
IL METODO ECO-INDICATOR 99:
QUALITA’ dell’ECOSISTE
MA:(PDF m2anno:
Potentially Disappeared
Fraction)
•ACIDIFICAZIONE/EUTROFIZZAZIONE• ECOTOSSICITA’• USO DEL TERRITORIO
IMPOVERIMENTO :
delle RISORSE(MJ Surplus)
•MINERALI•COMBUSTIBILI FOSSILI
SALUTE UMANA:
(DALY: Disability
Adjusted Life Years)
• SOSTANZE CANCEROGENE• MALATTIE RESPIRATORIE (SOSTANZE ORGANICHE)• MALATTIE RESPIRATORIE (SOSTANZE INORGANICHE)• CAMBIAMENTI CLIMATICI• IMPOVERIMENTO DELLO STRATO DI OZONO• RADIAZIONI IONIZZANTI
IL METODO ECO-INDICATOR 99:
PROSPETTIVA
Salute umana
Qualità dell’ecosiste
ma
Risorse
Gerarchica 40% 40% 20%
Ugualitaria 30% 50% 20%
Individualista
55% 25% 20%
LE PROSPETTIVE CULTURALI
LA PROSPETTIVA INDIVIDUALISTA: non considera l’esaurimento del combustibile fossile come un problema realepoiché non considera importante la prospettiva di lungo periodo, non dà molto peso a problemi futuri;nel caso dei minerali, invece, accetta come reale la costante diminuzione della concentrazione delle risorse.LA PROSPETTIVA UGALITARIA: ritiene che le risorse non possano essere regolate mentre i bisogni sìaccetta il concetto della sostituzione delle risorse e ritiene che fonti energetiche alternative debbano sostituire i combustibili fossiliLA PROSPETTIVA GERARCHICA: ritiene che i bisogni non possano essere regolati mentre le risorse sìritiene importante evidenziare le differenze tra le risorse per sviluppare una strategia di regolamentazione delle risorse
IL RUOLO DELLE PROSPETTIVE CULTURALI
Carcinogenic effects 1%
Respiratory effects (inorganics)
9%
Respiratory effects (organics)
0%
Climate change 20%
Radiation 0%
Ozone depletion 0%
Ecotoxicity 8%
Acidification/eutrophication
4%
Land-use 38%
Minerals 1%
Fossil 19%
IL METODO ECO-INDICATOR 99:IL CONTRIBUTO AL DANNO DELLA CATEGORIA DI IMPATTO
NELLA PROSPETTIVA UGUALITARIA:
fattori di NORMALIZZAZIONEInverso del danno subito dal cittadino
medio europeo in 1 anno
fattori DI VALUTAZIONEImportanza relativa delle categorie di
danno
IL METODO ECO-INDICATOR 99:LA NORMALIZZAZIONE
LA VALUTAZIONE
CRITERI PER LA COSTRUZIONE DELL’LCA:
Corviale 80 rec.LCA
Impianti nei
successivi 80 anni con
recupero
Corviale80
rec.impianti
LCA Consum
i nei successivi 80 anni con
recupero
Corviale80
rec.consumi
LCA Materiali
nei successi
vi 80 anni con recuper
oCorviale
80 rec.mat
eriali
LCA Impianti
nei successi
vi 80 anni
senza recuper
oCorviale
80 impianti
LCA Consum
i nei successivi 80 anni
senza recuper
oCorviale
80 consum
i
LCA Material
i nei successivi 80 anni
senza recuper
oCorviale
80 materia
li
Corviale 80
LCA degli Impianti nei
primi 20 anni
Corviale20impiantiREC
UPERO
Corviale 20LCA dei Materiali
nei primi 20 anni
Corviale20materiali
LCA dei Consumi nei primi 20 anni
Corviale20consumi
+ +
= =Corviale 100 Corviale 100 rec.
OBIETTIVO DELLO STUDIO: Obiettivo dello studio è la valutazione ambientale ed economica del ciclo di vita di un appartamento del complesso Corviale e degli impianti a suo servizio.
LE FUNZIONI DEL SISTEMA: La funzione dei nuovi materiali è quella di raggiungere condizioni di comfort all’interno dell’appartamento. La funzione degli impianti è quella di assicurare il fabbisogno di energia termica, elettrica e di acqua all’appartamento.
UNITÀ FUNZIONALE: L’unità funzionale è l’appartamento int. 638 scala A (tipologia 5Ad ) della trancia C del lotto 2, con un volume lordo di 212,910 mc, servito da una superficie radiante di 16,620 mq, considerando gli impianti a suo servizio.
CONFINI DELLO STUDIO: I confini del ciclo di vita vanno dall’estrazione delle materie prime al fine vita dei materiali al momento della demolizione. Nell’analisi vengono considerati anche i consumi degli automezzi e delle macchine necessari per la costruzione dell’edificio.
METODO PER LA VALUTAZIONE: Il metodo usato per la valutazione è l’Eco-indicator99 E/E modificato per tenere conto dell’uso dell’acqua e del costo economico. Il codice utilizzato è SimaPro5.0.
CORVIALE 20 MATERIALI
Human Health 0.0311 DALY
Ecosystem Quality 2.06E3 PDF*m2y
Resources 1.01E4 MJ Surplus
CORVIALE 20 MATERIALI
Danno totale:1,15E3
Pt
52,75% Human Health29,27% Resources17,55% Ecosystem Quality
CORVIALE 20 IMPIANTI LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0.0681 DALY
Ecosystem Quality 588 PDF*m2y
Resources 2,82E3 MJ Surplus
CORVIALE 20 IMPIANTI LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
Danno totale:284 Pt
46,5% Human Health33,33% Resources20,17% Ecosystem Quality
CORVIALE 20 CONSUMI LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0.114 DALY
Ecosystem Quality 5,56E3 PDF*m2y
Resources 1,44E5 MJ Surplus
CORVIALE 20 CONSUMI LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
Danno totale:7,59E3
Pt
29,19% Human Health63,67% Resources7,144% Ecosystem Quality
CORVIALE 20 CONSUMI LA VALUTAZIONE PER SINGLE SCORE
Il danno totale è dovuto:per il 40.48% ai consumi di energia elettrica per uso domestico per il 22.77% al consumo di gasolio per il riscaldamento nei primi 10 anni di uso per il 19.17% al consumo di gas metano per il riscaldamento nei successivi 10 anni e alla produzione di acqua calda sanitaria
CORVIALE 20 LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0,152 DALY
Ecosystem Quality 8,21E3 PDF*m2y
Resources 1,57E5 MJ Surplus
CORVIALE 20 LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
Danno totale:9,02E3
Pt
84,16% CONSUMI12,69% MATERIALI3,15% IMPIANTI
CORVIALE 20 LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY
Danno totale:9,02E3
Pt
32,73% Human Healt8,87% Ecosystem Quality58,4% Resources
CORVIALE 100 LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0,47 DALY
Ecosystem Quality 2,53E4 PDF*m2y
Resources 7,14E5 MJ Surplus
CORVIALE 100 LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
Danno totale:9,02E3
Pt
21,29% CONSUMI nei primi 20 anni72,8% CONSUMI nei successivi 80 anni3,21% MATERIALI
94,09%
PROGETTO DI MODIFICA DEL COMPLESSO “CORVIALE”•Sull’impianto di riscaldamento e produzione dell’acqua calda sanitaria:•Sostituzione dei corpi scaldanti con il pavimento radiante•Installazione di collettori solari piani
•Sull’isolamento termico:•Isolamento delle pareti:
All’esterno aggiunta di una parete a cappottoAll’esterno aggiunta di una parete ventilata sulle pareti di testataAll’interno aggiunta di uno strato di intonaco isolante sulle pareti della loggia
•Isolamento della copertura•Aperture
Sostituzione delle lastre di vetro singolo con doppi vetri basso-emissivi 4-12-4mm•Per i consumi di acqua potabile:•elementi per la riduzione dei consumi:
Riduttori di flussoSanitari a doppia mandata
•elementi per il riciclo delle acque piovane.
SCHEMA IMPIANTO COLLETTORI SOLARI
SCHEMA ISOLAMENTO PARETE
Velocità della messa
a regime moderata
Risposta inerziale moderata
Elevato isolamento Elevata capacità
termicaMessa a regime
lentaDebole escursione
termica nel funzionamento con
attenuazione notturna
Risposta inerziale massima
Massimo risparmio nel
caso di utilizzo
continuo con attenuazione
Rapidità di messa a regime
Rapidità di raffreddamento
ambientale
Rapidità di messa a regime Risposta inerziale
Massimo risparmio in
caso di utilizzo non continuativo
Basso isolamento Capacità termica
media
Risparmio nel caso di
utilizzo continuo con
debole attenuazione
SCHEMA
INVERNO ESTATE CONFRONTO
CONFRONTO LCA ISOLANTISUGHERO
PORTOGHESE
SUGHERO ITALIANO
EPS
EPS RICICLATO PER L’80%
Human Health: il cappotto con sughero italiano (0,000395 DALY) ha un vantaggio del 173.41% rispetto al cappotto con sughero portoghese e del 55.44% rispetto al cappotto con EPS.
Ecosystem Quality: il cappotto con sughero italiano presenta il minor danno con un vantaggio del 374.89% sul cappotto con sughero portoghese a causa dei trasporti (Truck 16 ETH) che producono l’emissione di NOx e NOx (as NO2) e di Zn in aria e con un vantaggio del 51.74% sul cappotto con l’EPS a causa della produzione di PS (EPS) B 250.
Resources: il cappotto con sughero italiano presenta il minor danno con un vantaggio del 454.71% sul cappotto con sughero portoghese dovuti al minor consumo di natural gas, di crude oil (ETH) e di crude oil (IDEMAT) per la riduzione dei trasporti.
SCHEMA DI RECUPERO ACQUE PIOVANE
CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC.
LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0,322 DALY 0,243 DALY
Ecosystem Quality 7,96E4 PDF*m2y 1,38E4 PDF*m2y
Resources 5,57E5 MJ Surplus 3,11E5 MJ Surplus
Costi 3,32E6€ 2,6E6€
CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC.
LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY
44,16%
24,5%
CONFRONTO CORVIALE 80 - CORVIALE 80 REC.
LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
In Human Health la categoria di impatto che presenta il massimo guadagno è Climate change (39.15%) dovuto alla riduzione dell’emissione di CO2 da 409.5t a 250t.
In Ecosystem Quality la categoria di impatto che presenta il guadagno massimo è Acidification/Eutrophication (25.04%) dovuto alla riduzione dell’emissione di SOx(as SO2) da 735kg a 525kg.
In Resources la categoria di impatto che presenta il guadagno massimo è Fossil fuels (48.8%) dovuto alla riduzione del consumo natural gas ETH da 8E4 a 1.97E4m3
CORVIALE 100 REC. LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0,395DALY
Ecosystem Quality 2,2E4 PDF*m2y
Resources 4,86E5 MJ Surplus
CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
HUMAN HEALTH
ECOSYSTEMQUALITY
RESOURCE
S
30,02%
8,39%
61,59%
Danno totale:2,55E4
Pt
29,8% CONSUMI nei primi 20 anni61,6% CONSUMI nei successivi 80 anni4,5% MATERIALI
91,4%
CORVIALE 100 REC. LA VALUTAZIONE PER SINGLE SCORE
CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC.
LA CARATTERIZZAZIONE
Human Health 0,47 DALY 0,395DALY
Ecosystem Quality 2,53E4 PDF*m2y 2,2E4 PDF*m2y
Resources 7,14E5 MJ Surplus 4,86E5 MJ Surplus
Costi 3,32E6€ 5,32E6€
CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC.
LA VALUTAZIONE PER DAMAGE CATEGORY
34,45%
16,67%
CONFRONTO CORVIALE 100 - CORVIALE 100 REC.
LA VALUTAZIONE PER IMPACT CATEGORY
In Human Health il guadagno massimo si ha in Climate change (30.69%) dovuto alla riduzione di CO2 da 527.328t a 367.809t a causa della riduzione del consumo di gas
In Ecosystem Quality il guadagno massimo si ha in Acidification/Eutrophication (15.39%) dovuto alla riduzione di NOx (as NO2) che passa da 1.27t a 1.067t e SOx (as SO2) che passa da 2.29t a 1.95t
In Resources il guadagno massimo si ha in Fossil fuels (37.9%) dovuto alla riduzione del consumo di natural gas ETH da 9.57E4m3 a 3.55E4m3 e dalla riduzione di 7.42t di crude oil ETH
CONCLUSIONI:
MODIFICHE SULL’INVOLUCRO
IL FABBISOGNO ANNUO DI ENERGIA TERMICA PER IL RISCALDAMENTO:
2.063 MJ
IL FABBISOGNO ANNUO DI ENERGIA TERMICA PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA:
11.737MJ
13800 MJ+
12865 MJ
COLLETTORI SOLARI+
4245 MJ=
=1.128
MJ11.737MJ
CONCLUSIONI:
ACQUA362.114,28 Lt
249.339,34 LtELETTRICITA’
PER ELEMENTI A SERVIZIO DEGLIIMPIANTI
811,82 kWh
236,02 kWh
GAS30.478,17 MJ
4245 MJFossil Fuel5,9E3 MJ
Surplus3,67E3 MJSurplusNatural Gas3,11E3 MJ
Surplus7,6E2 MJSurplusCO25092 kg 3073 kg
Climate Change0,00116 DALY
0,000804 DALY
Ecotoxicity8,95E3 PDFm2y
7,71E2 PDFm2yNi1,9 g 0,55 g
Minerals1,23E3 MJ Surplus
1,01E3 MJSurplusWater1,1E3 MJ
Surplus0,8E3 MJSurplus