4. 1. Introduzione
• “La riqualificazione del patrimonio edilizio residenziale
pubblico è una grande occasione per cambiare e
sviluppare le nostre città”.
• “Pezzi delle nostre città possono essere recuperati
procedendo alla sostituzioni di immobili e interi
quartieri, esempi di profondo degrado urbano,
demolendoli e ricostruendoli secondo criteri di qualità”.
5. 1. Introduzione
• “Per riqualificare il patrimonio edilizio abbiamo bisogno
di alloggi ad alta efficienza energetica ed antisismici,
altrimenti, tra l’altro, ne pagheremo le conseguenze
con sanzioni che nel giro di pochi anni potrebbero
arrivare dall’Unione Europea”.
• “L’orizzonte che abbiamo davanti è ricco di
opportunità”.
6. 1. Introduzione
Unione Europea
IL SETTORE DELL’EDILIZIA
Responsabile del
35 % delle
emissioni totali
di gas serra
Nel mercato delle
Responsabile
costruzioni l’edilizia
del 40 % dei
è il primo settore
consumi
economico con circa
energetici
l’80 % del fatturato
totali
7. 1. Introduzione
Efficienza energetica degli edifici
Per passare dalla “casa che consuma” alla “casa che
risparmia” sono necessari:
massimo isolamento termico
massimo isolamento acustico
basse emissioni in atmosfera
sfruttamento delle risorse rinnovabili
massimo isolamento delle superfici finestrate
alto livello di comfort abitativo
recupero dell’acqua piovana
consumi energetici contenuti
8. 1. Introduzione
Efficienza energetica degli edifici
E’ necessario passare
dall’ottica dell’edificio
come consumatore di
energia a quella
dell’edificio come
produttore di energia
10. 1. Introduzione
Efficienza energetica degli edifici
Aree chiave per affrontare le sfide della ricerca
Nuovi edifici capaci di generare l’energia
necessaria per il loro funzionamento o anche
Ristrutturazione di di diventare produttori di energia
edifici esistenti
E2B
Distretti/
Comunità
Aspetti trasversali
(tecnologici)
Aspetti trasversali
(organizzativi)
11. 1. Introduzione
R&S Prodotti da Costruzione
Sviluppo di ceramici innovativi, progettati su
misura per contribuire significativamente alla
sostenibilità degli edifici nell’arco del loro ciclo
di vita: costruzione, gestione e dismissione
12. 1. Introduzione
Per offrire nuove opportunità al comparto
la ricerca dovrebbe sviluppare prodotti
innovativi muovendosi su due filoni:
sostenibilità
funzionalizzazione
14. 1. Introduzione
Sostenibilità
Un obiettivo volontario fin dagli anni ’70
Un requisito fondamentale e obbligatorio delle
costruzioni:
secondo il nuovo Regolamento per i Prodotti da
Costruzione (CPR) 305/2011 della UE [che andrà ad
abrogare la Direttiva per i Prodotti da Costruzione
89/106 della CEE ]
secondo le nuove norme o progetti di norma (EN
15643, prEN 15978, etc.) allo studio del CEN/TC 350 -
Sustainability of Construction Works
15. 1. Introduzione
Cosa s’intende per funzionalizzazione?
Conferire NUOVE FUNZIONI ai componenti
oltre a quelle che intrinsecamente già possiedono
€
Prodotto Standard Prodotto innovativo
a più alto valore aggiunto
16. 1. Introduzione
Perché funzionalizzare?
• Per diversificare l’attuale produzione ed andare incontro
alla richiesta sempre più pressante di prodotti ad alto
contenuto tecnologico
• Per sviluppare materiali ceramici in linea con il concetto
di edilizia sostenibile
• Per introdurre innovazione radicale che permetta anche
di occupare e presidiare nuovi segmenti di mercato
17. 1. Introduzione
In che modo funzionalizzare?
• Funzionalizzazione di una superficie: ingegnerizzazione di
nuove superfici e sviluppo di nuovi prodotti
• Funzionalizzazione della massa: applicazioni per il
risparmio energetico nella gestione degli edifici
19. 2. Le piastrelle ceramiche
Sostenibilità
La sostenibilità è un obiettivo da perseguire perché
costituisce un fattore di competitività per le aziende
italiane produttrici di piastrelle ceramiche
20. 2. Le piastrelle ceramiche
Piastrelle ceramiche e sostenibilità
L’industria italiana delle piastrelle di ceramica, impegnata
da anni sul fronte della SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE, ha
raggiunto in tal senso risultati ragguardevoli testimoniati
dalle molteplici CERTIFICAZIONI AMBIENTALI OTTENUTE:
Certificazione dei SISTEMI di GESTIONE AMBIENTALE
Marchi AMBIENTALI di PRODOTTO
Contributo alla certificazione energetico-ambientale
LEED degli edifici
21. 2. Le piastrelle ceramiche
Piastrelle ceramiche e sostenibilità
Le piastrelle in ceramica sono:
1. Adattabili
2. Igieniche
3. Convenienti
4. Durature
5. Risparmio energetico
6. Non tossiche
7. Riciclabili
8. Riciclate
9. Resistenti
10.Responsabili
22. 2. Le piastrelle ceramiche
Piastrelle funzionalizzate
«Piastrelle che producono energia, catturano gli inquinanti
o trattengono e rilasciano calore, per ottimizzare la
temperatura interna degli edifici. Il futuro sta nella
ceramica "funzionalizzata", come la chiamano al Centro
Ceramico di Bologna, l'istituto di ricerca del distretto»
22 settembre 2010 elenacomelli.nova100.ilsole24ore.com
23. 2. Le piastrelle ceramiche
Raccolta e trasformazione di energia: approccio tecnico
Riporto
Piastrella PV
Piastrella di
ceramica
Funzionalizzazione di piastrella di ceramica mediante applicazione
diretta di un riporto fotovoltaico sulla superficie di esercizio:
Usando tecniche di applicazione per quanto possibile integrabili
nel processo produttivo ceramico
Senza significative rinunce nelle prestazioni tecniche ed
architettoniche delle piastrellature
Piastrella fotovoltaica = Modulo fotovoltaico
24. 2. Le piastrelle ceramiche
Soluzioni tecniche a livello di laboratorio
• back contact
• strati fotoattivi
• front contact
• strato isolante e protettivo
Riporto
protettivo Front
contact
Riporto
fotovoltaico
Back contact
Supporto
ceramico
Connettore
25. 2. Le piastrelle ceramiche
Come si presenta – evoluzione rispetto al
prototipo 10x10 cm
• Dimensioni
• Substrati
ceramici
• Spessori
• Lay-out
• Efficienza
• Criticità
26. 2. Le piastrelle ceramiche
Fotocatalisi: principio e approccio tecnico
Il processo della FOTOCATALISI si attiva grazie all'azione combinata
della LUCE (solare o artificiale) e dell’ARIA che innescano un forte
processo ossidativo il quale porta alla decomposizione degli
inquinanti e alla loro trasformazione in sostanze innocue.
VOC, NOx, BTEX,
CO2, H2O, NO2 batteri, muffe, …
TiO2
Supporto ceramico
27. 2. Le piastrelle ceramiche
Fotocatalisi: determinazione dell’attività fotocatalitica
in fase liquida
degradazione di Indaco carminio
quantificata da indice di fotodegradazione, η [%]
in fase gas
•
degradazione di NOx (UNI 11247-07)
quantificata da attività fotocatalitica, AF [m/h]
degradazione di BTEX (UNI U87003032)
quantificata da attività fotocatalitica, Acat [m/h]
degradazione di formaldeide
quantificata da attività fotocatalitica in [μg/(h·m²)]
28. 2. Le piastrelle ceramiche
Resistenza alla crescita batterica
Misurata sulla base della sopravvivenza di batteri [S, %], sulla superficie
dei campioni ceramici sotto irraggiamento
Esempi di batteri utilizzati
Escherichia coli Listeria monocytogenes
Salmonella enteriditis
29. 2. Le piastrelle ceramiche
Autopulibilità: alcuni esempi in natura
30. 2. Le piastrelle ceramiche
Autopulibilità: principio e approccio tecnico
31. 2. Le piastrelle ceramiche
Proprietà meccaniche: durezza e resistenza all’incisione
(a) (b)
Microfotografie relative all’incisione sul campione:
(a)fine dell’incisione, (b)ingrandimento dell’area cerchiata in cui le cricche
evidenziate dalle frecce, si propagano a partire dal solco d’incisione.
La presenza di nano ossidi migliora le prestazioni superficiali del
gres porcellanato in termini di durezza e resistenza all’incisione.
I risultati positivi ottenuti sono resi possibili non solo alla presenza
delle nanopolveri utilizzate, ma anche alla buona interazione
dello strato nanostrutturato con il substrato ceramico silicatico.
32. 2. Le piastrelle ceramiche
Termocromismo
Fenomeno per cui si ha una variazione di colore per
effetto della variazione di temperatura
Rivestimento ceramico Rivestimento
tradizionale materiale
termocromico
Supporto
Supporto
ceramico
ceramico
34. 3. I Laterizi
Come funzionalizzare?
Funzionalizzazione della superficie:
applicazioni all’esterno dell’edificio
Funzionalizzazione della massa: elementi
strutturali (eventualmente anche all’esterno)
35. 3. I Laterizi
Funzionalizzazione
•della superficie
funzionalità estetica
funzionalità energetica
funzionalità ambientale
•della massa
isolamento termico
isolamento acustico
funzionalità strutturale
37. 3. I Laterizi
Riciclo materiali di recupero da altri processi
Utilizzo di SAND MATRIX® nel settore dei laterizi (vedi L’Industria
dei Laterizi – luglio/agosto 2010)
IMPASTI
STANDARD MATRIX
Umidità di estrusione (%) 16 19
Ritiro in essiccazione (%) 5,0 4,5
RF essiccato (N/mm2) 7,6 5,8
Ritiro in cottura (%) 5,0 4,5
Perdita in peso in cottura (%) 15,2 14,5
RF cotto (N/mm2) 12,0 11,7
Resistenza al punzonamento (kN)
2,5 2,5
Requisito di legge: > 1,5 kN
38. 3. I Laterizi
Funzionalizzazione della superficie
Micrografia SEM della superficie del campione su cui è stata spruzzata la
barbottina contenente TiO2 e sinterizzato a 900°C: le particelle subsfe-
riche più chiare sono costituite da titania, indicate dalle frecce bianche.
39. 3. I Laterizi
Alcune delle ricerche in corso
INDUSTRIA 2015 “Made in Italy” – Progetto ITALICI
Sviluppo di laterizi con superiori proprietà termiche e
con superfici funzionalizzate
POR regione EMILIA-ROMAGNA
Sviluppo e messa a punto di innovativi elementi in
laterizio alleggeriti
40. 3. I Laterizi
Alcune delle ricerche in corso
POR regione UMBRIA
Impasto per realizzare un prodotto con le fattezze del
cotto fatto a mano
POR regione EMILIA-ROMAGNA
Controllo della plasticità di impasti ceramici per l’estru-
sione di laterizi: ricerca & sviluppo di strumentazione, ap-
parecchiatura e messa a punto della metodica di misura.
42. 4. La certificazione LEED®
Pubblicato in aprile 2010
Protocollo di certificazione
LEED NC 2009 Italia
documento di riferimento per la
Valutazione dei
Crediti LEED
43. 4. La certificazione LEED®
Il Protocollo LEED® NC 2009 Italia
valuta
7 Aree Tematiche
SS Sostenibilità del Sito
GA Gestione delle Acque
EA Energia e Atmosfera
MR Materiali e Risorse
QI Qualità ambientale Interna
IP Innovazione nella Progettazione
PR Priorità Regionale
44. 4. La certificazione LEED®
Attribuzione del
PUNTEGGIO
Sommando i Crediti
conseguiti all’interno di ciascuna delle
n.7 aree tematiche,
si ottiene uno specifico livello di certificazione,
che attesta la prestazione raggiunta dall’edificio
in termini di sostenibilità ambientale.
La certificazione LEED NC 2009 Italia si articola in:
Certificazione Base (Certified: 40÷49)
Certificazione Argento (Silver: 50÷59)
Certificazione Oro (Gold: 60÷79)
Certificazione Platino (Platinum: 80÷110)
45. 4. La certificazione LEED®
AREE TEMATICHE
alle quali possono fornire un contributo i
MATERIALI CERAMICI
Sostenibilità del Sito; SS-Crediti 7.1-7.2
Energia e Atmosfera; EA-Credito 1
Materiali e Risorse; MR-Crediti 1.1/1.2 / 2 / 3 / 4 / 5
Qualità ambientale Interna; QI-Credito 4.3
Innovazione nella Progettazione; IP-Crediti 1.1÷1.5
Priorità Regionale; PR-Crediti 1.1÷1.4
46. 4. La certificazione LEED®
Effetto Isola di Calore SS Sostenibilità
- SS Credito 7.1 (Superfici esterne); contribuisce ad 1 punto del Sito
- SS Credito 7.2 (Tetto e coperture); contribuisce ad 1 punto
Obiettivo:
Ridurre l’effetto isola di calore (differenza di gradiente termico tra le aree
urbane e le aree non urbane) per ridurre al minimo l’impatto sul microclima e
sull’habitat. Il parametro utilizzato per valutare il contributo dei materiali
all’effetto isola di calore è:
l’Indice di Riflettanza Solare (SRI)
Superfici esterne (marciapiedi, parcheggi, ecc.): SRI ≥ 29
Tetto a bassa pendenza: SRI ≥ 78
Tetto ad elevata pendenza: SRI ≥ 29
E’ richiesta la determinazione del SRI
da parte di Laboratori accreditati
47. 4. La certificazione LEED®
EA Energia e
Performance Energetica Minima Atmosfera
- Credito EA 1 (Ottimizzazione delle prestazioni energetiche); contr. da 1 a 19 punti
Obiettivo:
Raggiungere livelli di performance energetica dell’edificio, superiori ai valori
minimi richiesti dalla legislazione vigente, per ridurre gli impatti associati
all’uso eccessivo di energia.
LATERIZI
materiali a bassa conducibilità termica
Essi contribuiscono al raggiungimento del credito in funzione del valore di
conducibilità termica (ed altre proprietà) che possiedono; le quali dipendono:
1. dalla composizione del materiale
2. dalla struttura porosa del materiale
3. dalla conformazione geometrica
4. …. ??? …
48. 4. La certificazione LEED®
Innovazione nella Progettazione IP Innovazione
- IP/ID Crediti 1 - 5 (sul totale dell’edificio); nella Progettazione
contribuisce da 1 a 5 punti
Obiettivo:
Fornire ai progettisti l’opportunità di ricevere punti aggiuntivi per performance
eccezionali, e/o innovative, che superino i requisiti fissati dal sistema di
valutazione LEED.
PIASTRELLE di CERAMICA
possono contribuire:
- nel superare il 30% di Contenuto di Materiale Riciclato (sull’intero edificio)
- nel superare il 40% di Contenuto di Materiale Riciclato (sull’intero edificio)
- Innovazione: Piastrelle a superficie funzionalizzata
(fotovoltaica, fotocatalitica, antibatterica, ecc.)
- Innovazione: Piastrelle a marchio ECOLABEL
(criteri di assegnazione Dec. 2009/607/CE requisiti che
identificano prodotti ad elevate performance ambientali)
49. 4. La certificazione LEED®
E’ possibile quindi affermare che i
materiali ceramici
possono fornire un
CONTRIBUTO SIGNIFICATIVO
alla
certificazione LEED degli edifici
finalizzata ad una
Progettazione
Ambientalmente Sostenibile
