Abitare il Futuro: Dal Gas alla Classe A4 in una Villa Vista Mare

Abstract

La presente tesi affronta il progetto di riqualificazione energetica di una villa unifamiliare situata a Cavi di Lavagna (GE), con l'obiettivo primario di migliorarne significativamente l'efficienza energetica e ridurne l'impatto ambientale attraverso la transizione da un sistema tradizionale a gas a una soluzione full electric. Il lavoro è scaturito da un'esperienza di tirocinio presso uno studio tecnico genovese. Partendo da un'analisi dettagliata dello stato di fatto dell'edificio – caratterizzato da un involucro con significative dispersioni e un impianto obsoleto che lo collocava in classe energetica G – sono stati definiti interventi mirati sull'involucro, consistenti nella sostituzione degli infissi e nell'isolamento delle pavimentazioni. Successivamente, sono state elaborate e confrontate tre diverse soluzioni impiantistiche per la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria (ACS): un sistema ibrido caldaia/pompa di calore, un sistema idronico all-electric e un sistema a espansione diretta. Il confronto è stato condotto sulla base di parametri energetici, ambientali ed economici, avvalendosi di simulazioni dinamiche con il software Edilclima EC700. La soluzione prescelta è un sistema a espansione diretta con pompa di calore aria-aria Daikin Mini VRV, integrato con un impianto fotovoltaico da 5,92 kWp e un sistema di Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) con recupero di calore ad alta efficienza. Per la produzione di ACS è stato selezionato un boiler in pompa di calore dedicato. I risultati della simulazione energetica post-intervento dimostrano un miglioramento radicale: una riduzione del 71% dell'energia primaria non rinnovabile e delle emissioni di CO₂, con un risparmio di oltre 2,7 tonnellate annue di CO₂. L'edificio raggiunge la classe energetica A4, con oltre il 59% del fabbisogno elettrico coperto da fonte fotovoltaica. Oltre ai benefici energetici ed economici, si è ottenuto un significativo incremento del comfort termoigrometrico e de

This thesis addresses the energy retrofit project of a single-family villa located in Cavi di Lavagna (GE), with the primary goal of significantly improving its energy efficiency and reducing its environmental impact by transitioning from a traditional gas system to a full electric solution. The work stems from an internship experience at a technical firm based in Genoa.

Starting with a detailed analysis of the building’s existing condition—characterized by a poorly insulated envelope and an outdated system that placed it in energy class G—targeted interventions were defined for the envelope, including the replacement of windows and the insulation of floors. Subsequently, three different HVAC and domestic hot water (DHW) production solutions were developed and compared: a hybrid boiler/heat pump system, an all-electric hydronic system, and a direct expansion system. The comparison was based on energy, environmental, and economic parameters, using dynamic simulations performed with Edilclima EC700 software.

The selected solution is a direct expansion system with a Daikin Mini VRV air-to-air heat pump, integrated with a 5.92 kWp photovoltaic system and a high-efficiency Mechanical Ventilation with Heat Recovery (MVHR) unit. A dedicated heat pump water heater was chosen for DHW production.

The post-retrofit energy simulation results show a radical improvement: a 71% reduction in non-renewable primary energy consumption and CO₂ emissions, with annual CO₂ savings exceeding 2.7 tons. The building now reaches energy class A4, with more than 59% of its electricity demand covered by the photovoltaic system. In addition to energy and economic benefits, there has been a significant increase in thermal-hygrometric comfort and indoor air quality.

This study demonstrates the effectiveness of an integrated approach to deep energy retrofitting of existing buildings, transforming an energy-intensive home into a model of sustainability and a concrete example of a nearly Zero Ener