La progettazione BIM e i Criteri Ambientali Minimi (CAM) per l’edilizia sono ormai i due punti di riferimento che guidano la pubblica amministrazione nel settore delle costruzioni.
Entrambi si pongono alla base dell’obiettivo comune di innovare l’intero settore delle opere pubbliche in ambito edile, dalle nuove costruzioni alla gestione del parco edilizio esistente.
Come l’edilizia pubblica innova la progettazione
Entrambi gli strumenti hanno in comune la visione globale di tutto ciò che riguarda un edificio, ovvero il suo intero ciclo di vita. Con i metodi e gli strumenti elettronici del BIM è possibile infatti gestire fin dall’inizio la programmazione e progettazione, la realizzazione, la gestione, fino alla demolizione dell’opera. Allo stesso modo i CAM contengono indicazioni in merito alla scelta dei materiali impiegati: è necessario valutare il contenuto di materia riciclata in fase di realizzazione, ma anche la possibilità di disassemblaggio e riciclo degli stessi materiali a fine vita.
Le Pubbliche Amministrazioni diventano quindi il motore trainante ma anche il banco di prova per una inevitabile trasformazione dell’intero settore edile. Il cambiamento in atto presto coinvolgerà tutti i professionisti e richiederà competenze sempre maggiori per essere competitivi nel settore. Diventa quindi fondamentale riuscire a padroneggiare gli strumenti tecnologici BIM più innovativi, che insieme all’esperienza professionale dei progettisti saranno garanzia di qualità e di responsabilità nella gestione delle risorse economiche ed ambientali.
Scopri il BIM per la progettazione
Progettazione BIM di una scuola pubblica attraverso i CAM
In questo focus verranno approfonditi i passaggi chiave per progettare un edificio di nuova costruzione in accordo ai CAM richiesti dal “Codice degli Appalti” per le opere pubbliche, utilizzando la progettazione integrata che gli strumenti Open BIM offrono ai professionisti.
Il BIM è la metodologia che ci indirizza verso la digitalizzazione dei processi di progettazione, utilizzando un unico ambiente di condivisione dei dati aperto a tutte le figure professionali coinvolte, riducendo i tempi e gli sprechi di risorse.
I CAM sono requisiti obbligatori per le gare d’appalto di edifici pubblici che orientano tutti i servizi di progettazione, i lavori di nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione verso un minor impatto ambientale e verso modelli di economia circolare.
I due temi saranno approfonditi dal punto di vista legislativo e tecnico, con l’ausilio dell’esempio pratico per la realizzazione di una scuola pubblica. Il modello BIM verrà realizzato tramite l’utilizzo di un software CAD 3D e sarà predisposto per l’esportazione in formato IFC di tutte le informazioni utili alla verifica dei CAM. Il file sarà quindi importato in TERMOLOG, il software per il progetto energetico e ACUSTILOG, il software per il progetto acustico. Grazie alla tecnologia OPEN BIM di TERMOLOG e ACUSTILOG è possibile importare ed esportare il BIM della scuola integrarando progetto energetico ed acustico.
Il BIM nel settore pubblico
Il Codice dei contratti (Dlgs n.50/2016) stabilisce all’Art. 23 che le stazioni appaltanti possono richiedere per nuove costruzioni, interventi di recupero o riqualificazioni, l’uso dei metodi e strumenti elettronici attraverso piattaforme interoperabili e file di interscambio aperti. Lo stesso articolo richiama l’introduzione da parte del Ministero delle infrastrutture e dei rasporti (MISE) di un decreto che definisca le modalità e i tempi per l’applicazione di queste direttive.
Viene così pubblicato nel gennaio 2018 il Decreto BIM (DM n.560/2017), che si riferisce direttamente alle stazioni appaltanti, alle amministrazioni concedenti e agli operatori economici, per stabilire le modalità e i tempi della progressiva introduzione della metodologia BIM nelle fasi di progettazione, costruzione e gestione delle opere pubbliche.
Con il decreto BIM si formalizza l’intento di attuare una radicale innovazione e la piena digitalizzazione dei processi nel settore dell’edilizia, a partire da quello pubblico, con tempistiche ben definite.
A partire dal 1° gennaio 2019 è scattato l’obbligo per i lavori complessi relativi a opere di importo pari o superiore a 100 milioni di euro, ma la scaletta delle scadenze è molto fitta: entro il 2025 il BIM diverrà obbligatorio per opere pubbliche di qualsiasi importo.
Cos’è il BIM?
Il BIM (Building Information Modeling) è innanzitutto una metodologia, un processo operativo nel quale vengono gestite tutte le fasi di vita di un edificio, dalla programmazione e progettazione, alla realizzazione, manutenzione fino alla sua dismissione. La gestione di questo processo avviene attraverso un modello informativo virtuale, che non è un semplice modello 3D della struttura ma un vero e proprio contenitore di informazioni relative alla geometria, alle caratteristiche fisiche, termiche e strutturali, ai costi, alla sicurezza ecc.
Un processo di questo tipo necessita naturalmente il supporto di una tecnologia adeguata che garantisca l’interoperabilità tra tutti i soggetti della filiera. La condivisione delle informazioni ad oggi è generalmente rappresentata dal formato file IFC (Industry Foundation Classes) e verrà attuata tramite piattaforme create ad hoc dalle quali tutti i dati saranno immediatamente accessibili e consultabili, così che ciascun soggetto potrà farne uso proprio ottenendo enormi vantaggi in termini di efficienza e produttività.
I CAM Edilizia
I Criteri Ambientali Minimi si collocano all’interno della politica “green” dettata dal Piano d’Azione Nazionale per gli Acquisti Verdi o GPP (Green Public Procurement) nella pubblica amministrazione. Lo scopo di questo strumento è promuovere i sistemi di produzione e consumo sostenibili previsti dalle direttive europee sull’Economia Circolare.
Per attuare queste strategie il GPP prevede che le Amministrazioni Pubbliche adottino i requisiti per tutte le fasi del processo di acquisto, nell’ottica di ridurre l’impatto ambientale e razionalizzare l’utilizzo delle risorse.
La concretizzazione di queste direttive deriva in primo luogo dal Codice degli appalti (D.lgs n.50/2016, modificato dal D.lgs n.56/2017) che introduce con l’Art. 34 l’obbligo da parte della stazione appaltante di inserire nella documentazione progettuale di gara le specifiche tecniche e le clausole contrattuali contenute nei CAM.
Il DM 11 ottobre 2017, in ottemperanza al citato art. 34, definisce nel dettaglio i CAM relativi al settore dell’edilizia per l’affidamento di servizi di progettazione e lavori per la nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione degli edifici pubblici. Nel documento sono inserite indicazioni di carattere generale per la stazione appaltante e le specifiche tecniche per i progettisti.
L’impronta innovativa che sta alla base dei CAM riguarda soprattutto la visione completa del ciclo di vita degli edifici, che diventa il pilastro sul quale si basano sia l’aggiudicazione del bando di gara che la stesura delle specifiche tecniche.
Il decreto richiama infatti il criterio dell’offerta economicamente più vantaggiosa introdotto con il codice degli appalti, che supera l’aggiudicazione del “prezzo più basso”, valida solo in via residuale. Questo principio si basa sul miglior rapporto qualità/prezzo o sulla comparazione costo/efficacia del ciclo di vita.
Il decreto distingue inoltre i CAM premianti che forniscono più punti per l’aggiudicazione nell’ottica dell’offerta economicamente più vantaggiosa, dai CAM base obbligatori per l’accesso alla gara.
Altro aspetto che richiama la centralità del ciclo di vita è l’obbligo di utilizzo di materie riciclate, che possano essere disassemblate dopo la demolizione dell’opera.
La stazione appaltante dovrà infine includere i CAM nel disciplinare tecnico di gara così come descritti nel decreto, anche se la validità dei criteri non viene meno qualora non fossero esplicitati nella formulazione del bando pubblico.
Le specifiche tecniche previste dai CAM sono approfondite durante la trattazione dell’esempio pratico di progettazione BIM dell’edificio scolastico, di seguito sono riassunti i requisiti strettamente legati all’ambito progettuale:
Specifiche tecniche dei componenti
- Disassemblabilità
- Materia recuperata e riciclata
- Criteri specifici per i componenti edilizi
Specifiche tecniche dell’edificio
- Prestazione energetica
- Approvvigionamento energetico
- Qualità ambientale interna:
- lluminazione naturale
- Aerazione naturale e ventilazione meccanica controllata
- Dispositivi di protezione solare
- Comfort acustico
- Comfort termo-igrometrico
Progettazione di una scuola pubblica attraverso i CAM
Attraverso l’esempio pratico di progettazione BIM di una scuola pubblica di nuova costruzione vengono approfonditi i temi oggetto della trattazione: la progettazione integrata con la metodologia BIM e la verifica dei Criteri Ambientali Minimi.
l requisiti del Decreto CAM vengono trattati contemporaneamente alle fasi progettuali descritte per il caso pratico, sintetizzando gli aspetti teorici, i dati di input necessari e le modalità di validazione.
Il progetto della scuola è stato realizzato creando un modello BIM che verrà poi importato tramite un file di interscambio IFC in TERMOLOG per le verifiche CAM. Il progetto energetico completato in TERMOLOG verrà infine trasferito in ACUSTILOG per analizzare i criteri legati al comfort acustico.
Progetto BIM e importazione file IFC
La modellazione BIM dell’edificio scolastico è stata effettuata mediante un software CAD 3D che consenta di condividere le informazioni esternamente tramite file in formato IFC. Particolare attenzione si è posta sulla creazione dei materiali costruttivi, di cui si sono specificate le prioprietà termo-fisiche, e alla composizione delle stratigrafie.
Conclusa la fase di realizzazione del fabbricato si procede con il passaggio del modello BIM in TERMOLOG tramite l’importazione del file di interscambio IFC. Nell’ottica di condividere le informazioni necessarie per rendere efficacie il flusso di lavoro BIM è fondamentale scegliere i parametri corretti da esportare in IFC, come Type, Materials, Properties e Quantities.
Il progetto BIM importato in TERMOLOG conserva tutti i dati necessari per procedere con l’analisi, tuttavia è sempre bene tenere presente che la valutazione prestazionale che verrà effettuata con TERMOLOG in conformità alle norme vigenti, si basa su un modello energetico. Risulta fondamentale implementare tutte le informazioni che rendono l’edificio importato dal CAD 3D in un vero e proprio progetto energetico. La maggior parte di queste informazioni sono già trasferite direttamente tramite il file IFC, altre invece dovranno essere implementate in aggiunta come per esempio i ponti termici.
CAM per i materiali costruttivi: quali scegliere?
La prima revisione che occorre fare al progetto riguarda le specifiche tecniche dei componenti edilizi che influenzano l’impatto ambientale di tutta l’opera, sia in fase di costruzione che a fine vita. Al progettista è infatti richiesto di prediligere l’utilizzo di materie riciclate, al fine di ridurre i rifiuti da demolizione e costruzione e favorire il recupero degli stessi. I parametri legati ai componenti edilizi devono essere applicati per tutte le nuove costruzioni e per tutti i materiali che sostituiscono quelli esistenti nel caso di ristrutturazioni.
Il Decreto CAM definisce nel dettaglio i requisiti comuni a tutti i componenti edilizi (DM 11 ottobre 2017, par. 2.4)
Disassemblabilità: almeno il 50% in peso dei componenti edilizi, escludendo gli impianti, deve poter essere sottoposto a fine vita a demolizione selettiva ed essere riciclabile o riutilizzabile. Di tale percentuale, almeno il 15% costituito da materiali non strutturali.
Materia recuperata o riciclata: Il contenuto di materia recuperata o riciclata nei materiali utilizzati per l’edificio, anche considerando diverse percentuali per ogni componente, deve essere pari ad almeno il 15% in peso valutato sul totale di tutti i materiali utilizzati. Di tale percentuale, almeno il 5% costituito da materiali non strutturali.
Contenuto minimo di materiale riciclato: ciascun componente edilizio deve possedere una quota minima di materiale riciclato, valutata in percentuale sul peso totale, in funzione delle categorie previste dal decreto. Nel caso in cui i materiali non ricadano nelle categorie previste, viene comunque richiesto di considerare la quota riciclata per poter arrivare al 15% di riciclato complessivo. In entrambi i casi la percentuale di materia riciclata necessita apposite certificazioni.
I CAM per la qualità ambientale interna
Prima di effettuare il calcolo prestazionale del complesso si analizza il comportamento dell’involucro per verificare le specifiche tecniche legate alla qualità ambientale interna richieste dai CAM (DM 11 Ottobre 2017, par. 2.3.5)
Illuminazione naturale
Il Decreto CAM impone che nei locali regolarmente occupati venga garantito un fattore medio di luce diurna (FLDm)maggiore del 2%. Viene inoltre consigliato di orientare le superfici delle zone giorno a sud-est, sud, sud-ovest per migliorare il comfort degli ambienti e allo stesso tempo di predisporre sistemi di schermatura solare sui componenti finestrati in modo da ridurre fenomeni di abbagliamento.
Nel modello sono stati quindi distinti gli ambienti con occupazione regolare da quelli con occupazione saltuaria, per poter verificare il requisito solo negli ambienti dove necessario:
locale regolarmente occupato
è un ambiente nel quale sia previsto almeno un occupante che svolga mediamente attività di tipo lavorativo e/o residenziale per almeno un’ora al giorno. L’analisi del Fattore di Luce Diurna Medio e del Rapporto Aero Illuminante viene condotta unicamente per ambienti con regolare occupazione.
Il valore del fattore medio di luce diurna è calcolato con la seguente formula:
Formula per il calcolo di FLDm
In cui:
τ fattore di trasmissione luminosa del vetro
Agi [m2] – area netta superficie vetrata
ε – fattore finestra
Ψ – fattore di riduzione del fattore finestra
S [m2] – area della superficie interna dell’ambiente
ρm – coefficiente medio di rinvio delle superfici interne delle pareti
Aerazione naturale e ventilazione meccanica controllata
All’interno di tutti i locali in cui sia prevista l’occupazione di persone viene prescritto che l’aerazione naturale diretta avvenga attraverso superfici apribili in rapporto a alla superficie calpestabile. È necessario verificare che il rapporto tra superfici apribili e superficie utile sia superiore a 1/8, ovvero che il rapporto aero-illuminante RAI sia superiore a 12,5%.
Il numero di ricambi d’aria previsto è contenuto nelle norme UNI 10339 e UNI 13779.
TERMOLOG esegue contemporaneamente le verifiche sul rapporto aero-illuminante per tutti i locali indicati come regolarmente occupati:
Dispositivi di protezione solare
L’ingresso della radiazione solare diretta negli ambienti attraverso le superfici trasparenti con esposizione da sud-sud est a sud-sud ovest, deve essere regolato da dispositivi di schermatura e/o ombreggiamento mobili o fissi. Tali sistemi devono garantire una prestazione di schermatura solare di classe 2 o superiore secondo quanto previsto dalla UNI EN 14502:2006. Il requisito si ritiene soddisfatto anche attraverso l’installazione di vetri selettivi o a controllo solare, senza schermature ma che garantiscano elevate prestazioni.In TERMOLOG sono state inserite le schermature mobili sui serramenti ed è stata eseguita la verifica: il valore di g gl-sh (trasmittanza solare del serramento con la schermatura) calcolato per ogni finestra non può superare lo 0,35. Il requisito è valutato dalle ore 10 alle ore 16 del 21 dicembre e del 21 giugno.
Comfort termo-igrometrico
Il benessere termo-igrometrico dell’edificio viene garantito attraverso la conformità ai requisiti previsti dalla norma UNI EN 13788 ai sensi del DM 26 giugno 2015 (DM Requisiti Minimi). I limiti previsti dalla norma prendono in considerazione anche i ponti termici associati alle strutture e gli ultimi aggiornamenti introdotti dalle FAQ del MISE.
Per il comfort termo-igrometrico si prevede quindi l’assenza:
- Di rischio di formazione di muffe, con particolare attenzione ai ponti termici negli edifici di nuova costruzione
- Di condensazioni interstiziali
FAQ 3.11 MISE (Terza serie, Dicembre 2018)
Domanda: La verifica della condensa interstiziale è positiva solo se il valore della condensa è pari a zero o vi è una quantità di condensa per la quale la verifica si ritiene ugualmente positiva? Qual è il riferimento normativo?
Risposta: Si ritiene che la condensazione interstiziale possa considerarsi assente quando siano soddisfatte le condizioni poste dalla norma (UNI EN ISO 13788), ovvero la quantità massima ammissibile e nessun residuo alla fine di un ciclo annuale.
TERMOLOG verifica l’assenza di formazione di muffa e di condensa interstiziale sulle strutture in riferimento alla UNI EN 13788 e attraverso il Modulo PONTI TERMICI FEM valuta la formazione di muffa sui ponti termici.
Concluso lo studio delle strutture di involucro si è passati dunque alla modellazione dei sistemi impiantisti presenti per completare il sistema edificio-impianto che dovrà essere calcolato.
La scuola è servita da una centrale termica ibrida per il riscaldamento, con pompa di calore e generatore a gas in cascata, integrata da un impianto solare termico. Per il servizio di ACS è prevista una pompa di calore separata, anch’essa coperta da impianto solare termico. I carichi elettrici sono invece coperti da un impianto fotovoltaico installato sulla copertura del fabbricato.
Il decreto CAM definisce i requisiti da rispettare in base al tipo di intervento, si riportano nello schema sottostante quelli richiesti in funzione del tipo di intervento:
| Requisito | Nuova costruzione Ristrutturazione importante I livello | Ristrutturazione importante II livello Riqualificazioni energetiche involucro |
|---|---|---|
| allegato 1 par.3.3 punto 2 lett. b) del D.M. 26 giugno 2015, anticipando i limiti attualmente previsti per il 2019/2021: – Verifica del coefficiente medio globale di scambio termico H’T – Verifica dell’area solare equivalente estiva Asol/eq – Verifica degli indici di prestazione EPH,nd EPC,nd EPgl,tot – Verifica delle efficienze degli impianti ηH, &etaC, ηW | X | |
| appendice B del D.M. 26 giugno 2015 tabelle 1-4, verifica dei valori minimi di trasmittanza, anticipando i limiti attualmente previsti per il 2019 | X | |
| capacità termica areica interna periodica (Cip) per le strutture opache dell’involucro esterno di almeno 40 kJ/m2K | X | X[1] |
| Temperatura operante estiva massima | X | X |
La struttura scolastica preso in esame, essendo di nuova realizzazione, dovrà rispettare i requisiti previsti dal DM 26 giugno 2015 per gli edifici NZEB.
Le verifiche di Cip e Top sono considerate alternative, in questo caso si è scelto di procedere con il calcolo della temperatura operante estiva attraverso la simulazione in regime dinamico con il Motore DINAMICO ORARIO di TERMOLOG.
Il calcolo della temperatura operante estiva viene condotto in riferimento al giorno più caldo della stagione estiva e per l’ambiente dell’edificio destinato alla permanenza di persone ritenuto più sfavorevole.
ambiente sfavorevole
è un ambiente in relazione al rischio di surriscaldamento soalre estivo. L’ambiente è individuato a discrezione del progettista tra quelli con esposizione Est-Sud-Ovest con il rapporto tra superfici trasparenti e superficie utile calpestabile maggiore, con l’assenza, o minor presenza, di schermature fisse e mobili.
Per la zona mensa del nostro caso studio, ritenuto la mensa l’ambiente più sfavorevole, si calcola lo scarto in valore assoluto (ΔTi) tra la Top,t e la temperatura di riferimento Trif e si verifica che il valore non superi i 4°C:
ΔTi = | Top,t – Trif | < 4°C
in cui:
Trif = (0,33 x Test) + 18,8
Test = temperatura esterna media del giorno più caldo.
Approvvigionamento energetico.
Il decdreto CAM richiede che per gli edifici di nuova costruzione o sottoposti a ristrutturazione rilevante, demolizione e ricostruzione, il fabbisogno energetico venga coperto da impianti a fonti rinnovabili per un valore complessivo aumentato dael 10% rispetto ai limiti previsti dal Dlgs 28/2011.
Una volta terminata l’analisi dei CAM in TERMOLOG, si procede trasferendo il modello BIM in ACUSTILOG per le verifiche sul comfort acustico richiesto per le strutture pubbliche, in particolare per la categoria scuole.
I CAM per il comfort acustico
Il decreto CAM definisce i criteri che gli edifici pubblici devono rispettare per il comfort acustico delle unità abitative ai sensi delle norme UNI 11367 e UNI 11532.
Raggiungimento della Classe II contenuta nella norma UNI 11367 attraverso il calcolo dei requisiti acustici passivi dell’edificio.
Livello di “prestazione superiore” riportato nell’Appendice A della norma UNI 11367 per ospedali, case di cura e scuole.
Livello di “prestazione buona” previsto dall’Appendice B della norma UNI 11367 per gli ambienti interni che separano la zona abitata da locali ad uso comune.
Tempo di riverberazione (T60) per gli ambienti interni non superiore ai limiti previsti nella norma UNI 11532
Il modello BIM utilizzato in TERMOLOG può essere trasferito in ACUSTILOG per la verifica dei CAM per il comfort acustico. Anche in questo caso avviene il passaggio delle informazioni complete per effettuare una prima valutazione dei requisiti passivi. In ACUSTILOG sarà successivamente possibile effettuare interventi correttivi analizzando i risultati per singolo ambiente.
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Consulente TERMOLOG, docente corsi efficienza energetica.
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