L’obiettivo generale dell’attività del 2001, avviata nel 2000, è costituito dalla determinazione di scenari di diffusione delle elettrotecnologie ritenute più promettenti nel settore della climatizzazione degli edifici. Lo studio svolto nel 2000, è illustrato nei rapporti CESI SFR-A0/028352 [1] e SFR-A0/043242 [2]. Gli obiettivi specifici dell’attività del 2001 sono i seguenti: 1) Costruire una base razionale di analisi della potenzialità di diffusione dell’elettrotecnologia risultata più promettente nello studio svolto lo scorso anno (pompa di calore) per il settore residenziale, in relazione: – alle caratteristiche quantitative e qualitative del parco immobiliare residenziale italiano (età costruttiva degli edifici, dimensioni, modalità d’uso) suddividendole per aree climatiche rappresentative del territorio nazionale – alle principali tipologie impiantistiche esistenti e fonti energetiche impiegate – ad ipotesi di evoluzione al 2006 – alla individuazione ed alla caratterizzazione di indicatori di convenienza ambientale, energetica, ed economica rispetto ad impianti di tipo convenzionale (caldaie) che influenzano la diffusione di soluzioni a pompa di calore nel settore residenziale. 2) Determinare scenari di diffusione al 2006 di impianti di climatizzazione a pompa di calore e gli effetti derivanti dagli scenari così determinati in termini di energia primaria, impatto ambientale (emissioni locali e globali) ed economici (costi per gli utenti). Attività svolta nel primo semestre 2001 Le attività illustrate nel presente rapporto, svolte nel primo semestre del 2001, sono relative al conseguimento del primo obiettivo e sono così articolate: Analisi del parco edilizio residenziale italiano – Individuazione delle fonti disponibili per l’analisi del parco edilizio residenziale italiano e quantificazione allo stato attuale e con proiezione al 2006 delle unità immobiliari complessive. L’analisi è stata effettuata utilizzando dati ISTAT (censimento 1991 e annuario statistico 1997), indicatori trimestrali dell’edilizia e altre informazioni reperite nella rete internet. – Suddivisione del parco edilizio attuale e del parco edilizio stimato per il 2006 in zone climatiche omogenee in relazione al riscaldamento invernale. A tale scopo, sono state tenute a riferimento le

Zone Climatiche stabilite dalla legge 10/91 e dal decreto 412/93, le quali, pur non costituendo insiemi omogenei sotto il profilo geografico, sono state ritenute più congruenti con gli obiettivi dello studio. – Per ogni area climatica si è proceduto alle seguenti ulteriori suddivisioni: alloggi occupati e non occupati, dimensioni dell’unità immobiliare (monofamiliare, piccolo, medio e grande edificio), riscaldati e non riscaldati, età di costruzione, tipologie di impianto (autonomo, centralizzato, ecc.). – Stima del numero di impianti termici. È stata effettuata un’indagine con riferimento al mercato degli impianti di riscaldamento convenzionali per stimare il numero di impianti che potranno essere realizzati in edifici di prossima costruzione e in edifici esistenti (in sostituzione dei vecchi impianti). È stata inoltre svolta una indagine sulla consistenza della diffusione di condizionatori e di pompe di calore. – Ripartizione delle principali fonti energetiche utilizzate per riscaldamento. Risultati principali Partendo dal dato del censimento 1991 (complessivamente 24.7 milioni di alloggi tra occupati e non occupati), al 2001 vengono stimati circa 26.8 milioni di alloggi con un incremento di circa l’8% stimato per il periodo 1991-2001; per il 2006 è stato stimato un ulteriore incremento del 4%, ed un numero totale di alloggi pari a 27.8 milioni. La suddivisione per zone climatiche al 2006 ha dato i seguenti risultati: – Zona A/B 2 milioni – Zona C 5.4 milioni – Zona D 7 milioni – Zona E/F 13.4 milioni TOTALE 27.8 milioni Gli alloggi occupati, che vengono considerati ad uso residenziale stabile, risultano circa l’80 % del totale. Gli alloggi riscaldati e occupati risultano pari a circa il 90 % del totale degli alloggi occupati. Gli alloggi occupati sono così suddivisi per le fasce di età costruttiva: – antecedente al 1945: ≈25 % del totale 2001 – periodo 1946-1971: ≈40 % del totale 2001 – successivo al 1971: ≈35 % del totale 2001 Gli impianti di nuova realizzazione sono stati stimati in circa 700.000 impianti/anno, comprensivi delle installazioni in nuovi alloggi e della sostituzione di vecchi impianti.

Circa la diffusione di condizionatori e pompe di calore, i dati disponibili sono meno articolati ed hanno permesso, per il momento, solo una stima delle unità di condizionamento vendute ogni anno nel settore domestico (circa 400.000) e la percentuale di ripartizione tra Nord e Sud. Le fonti energetiche sono costituite dal metano, gasolio, GPL, energia elettrica. Nelle nuove abitazioni il metano copre l’86 %, il gasolio il 10 %, l’energia elettrica il 3 %, con forti disomogeneità territoriali dovute allo sviluppo della rete di distribuzione del metano. Definizione di Indicatori di Convenienza Gli indicatori di convenienza sono costituiti da coefficienti numerici, calcolati con formulazioni matematiche semplificate, che tengono in considerazione i vari aspetti che possono favorire od ostacolare la diffusione di impianti a pompa di calore per il riscaldamento invernale rispetto ad impianti convenzionali a combustione. Vengono proposti i seguenti indicatori, il cui range di variazione è compreso tra 0 e 1: – Indicatore ambientale. A determinare il valore di questo indicatore contribuiscono: �¾ Le emissioni di gas serra (CO 2 ) e di inquinanti (SO 2 , NO x ) prodotte dalle due tipologie di impianto (pompa di calore, caldaia) in relazione alle prestazioni dell’impianto e alla fonti energetiche utilizzate (energia elettrica, metano, gasolio). �¾ Il luogo di emissione (nel luogo di utilizzo per gli impianti a combustione, nelle centrali di produzione di energia elettrica per la pompa di calore). L’indicatore è posto = 0 per impianti le cui emissioni siano superiori a quelle di una caldaia a gasolio in pessime condizioni (rendimento complessivo di impianto = 50 %, emissioni in centro urbano); l’indicatore è = 1 quando le emissioni sono 5 volte inferiori rispetto alle condizioni sopra enunciate. – Indicatore energetico. Il suo valore è determinato in funzione dell’energia primaria (TEP) richiesta dalle due tipologie di impianto (pompa di calore, caldaia), determinata, a sua volta, in relazione alle prestazioni degli impianti ed alle fonti energetiche utilizzate (energia elettrica, metano, gasolio). L’indicatore è = 0 quando l’energia primaria richiesta corrisponde a quella di un impianto di riscaldamento con resistenze elettriche (massimo consumo di energia primaria); l’indicatore è = 1 per richiesta di energia primaria corrispondente ad un impianto a pompa di calore con COP = 5 (caso ritenuto come limite minimo di consumo di energia primaria). – Indicatore di convenienza economica. Esso esprime il livello di convenienza economica da parte dell’utente, di impianti a pompa di calore rispetto ad impianti convenzionali a combustione; il suo valore è basato sulle due seguenti componenti: �¾ Entità del tempo di ritorno dell’investimento di impianti a pompa di calore, espresso come rapporto tra gli extra-costi di impianti a pompa di calore ed il risparmio sui costi di esercizio per il riscaldamento invernale rispetto ad impianti a combustione.

�¾ Esigenza di condizionamento estivo tipica delle diverse zone climatiche considerate, espressa in funzione della media delle temperature massime interne giornaliere. Tale aspetto assume una forte rilevanza in quanto la pompa di calore si giustifica, in gran parte dei casi, solo se richiesto anche il condizionamento estivo. Il livello di convenienza determinato considerando la sola componente economica è considerato uguale a 0 quando il tempo di ritorno degli extra-costi dell’impianto a pompa di calore è superiore a quello massimo stabilito (a titolo indicativo si indicano 6 anni come tempo di ritorno massimo per un’utenza con buona predisposizione all’investimento); viene tendenzialmente raggiunto il valore di 1 quando il tempo di ritorno si approssima a 0 (p. e. per extra-costi estremamente ridotti). Per quanto riguarda la consistenza della richiesta di condizionamento estivo è stato assunto che l’indicatore assume un valore minimo corrispondente al 0.1 quando la media delle massime temperature interne giornaliere in quella determinata zona climatica è inferiore a 28 °C; l’indicatore è = 1 quando la media delle massime temperature interne giornaliere è maggiore di 33 °C. – Indicatore globale. Gli indicatori specifici verranno pesati e correlati tra loro secondo modalità che saranno definite nell’attività del secondo semestre, allo scopo di ottenere un unico indicatore globale che consideri i vari aspetti presi in esame. Per i valori di emissioni per unità di energia prodotta, rendimento del parco di produzione dell’energia elettrica sono state adottate il Rapporto ambientale ENEL 1999, la circolare MICA 219/f del 1992, rapporti EPA (Environmental Protection Agency). Per le tariffe elettriche e dei combustibili sono stati adottati i valori riportati sul sito internet ENEL, mentre per i combustibili sono stati utilizzati valori medi nazionali. Qualora dovessero emergere elementi nuovi o correzioni da apportare, tali valori potranno essere modificati. Esempi numerici indicativi A titolo di esempio vengono riportati valori indicativi degli indicatori specifici: Indicatore ambientale (I amb ): – pompe di calore con COP medio stagionale pari a 2.6: I amb ≅ 0.68 – caldaia a metano con rendimento medio del 70%: I amb ≅ 0.61 Indicatore energetico (I en ): – pompe di calore con COP medio stagionale pari a 2.6: I en ≅ 0.77 – caldaia a metano con rendimento medio del 70%: I en ≅ 0.66 Indicatore di convenienza economica (Iec): Per applicazioni di impianti a pompa di calore che comportino: – un tempo di ritorno di tre anni, – assumendo cinque anni come limite massimo di accettabilità del tempo di ritorno, – una forte esigenza di condizionamento estivo (Kraf = 0.8)

l’indicatore di convenienza economica Iec = 0.32. Attività prevista nel secondo semestre Per il secondo semestre del 2001 è previsto il seguente programma di lavoro, relativo al conseguimento del secondo obiettivo: – Definizione delle relazioni numeriche necessarie al calcolo dell’indicatore globale. – Selezione di un numero di moduli abitativi tali da rappresentare in forma sufficientemente esaustiva le caratteristiche dell’edilizia residenziale del territorio nazionale, tenendo a riferimento i risultati dell’analisi svolta nel primo semestre 2001. – Quantificazione con metodo analitico dei fabbisogni termici, dei consumi di energia dovuti al riscaldamento per ognuno dei moduli abitativi selezionati. Per ogni modulo verrà considerata la suddivisione in zone climatiche e le soluzioni impiantistiche poste a confronto (pompa di calore e convenzionale). Per la determinazione dei fabbisogni termici e dei consumi di energia verrà applicato il modello matematico di simulazione TÆRMICA, impiegato nello studio svolto lo scorso anno [2]. – Calcolo degli indicatori specifici e dell’indicatore globale per ognuno dei moduli abitativi selezionati. – Determinazione di due scenari realistici di diffusione di impianti a pompa di calore corrispondenti ad un arco di tempo di 5 anni (numero di impianti per zona climatica e per l’intero territorio). – Per ognuno degli scenari di diffusione di impianti a pompa di calore verranno determinati: �¾ L’incremento dei consumi complessivi di energia elettrica dovuti all’impiego di pompe di calore �¾ Il risparmio di combustibile fossile derivante dalla diffusione di impianti a pompa di calore �¾ La differenza tra: – l’energia primaria utilizzata, – le emissioni di gas serra (CO 2 ), – le emissioni di inquinanti in sito, – le emissioni di inquinanti su scala globali, per quanto riguarda gli impianti a pompa di calore e quelli convenzionali di riferimento (a combustione). I vantaggi economici complessivi per l’utenza