IMPIANTI PER BASSI CONSUMI TEST DI TENUTA ALL’ARIA: come verificare i punti deboli dell’involucro Dall’energia quasi zero all’impatto quasi zero
Come risolvere i ponti termici lineari Sistema modulare per edifici passivi ISSN 2239-9445
Una CasaClima Oro nature in muratura massiccia
Trimestrale - anno II - n° 02 gennaio 2012 Registrazione Trib. Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Poste italiane S.p.A. Spedizione in a.p. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1 NE/UD
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prospettive
DA EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO A EDIFICI A IMPATTO QUASI ZERO: IL LIFE CYCLE ASSESSMENT | 06 Gaia Bollini
SPOT PROGETTI
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argomenti CASACLIMA_INTERVISTA A NORBERT LANTSCHNER | 12
progetti LA PRIMA CASACLIMA ORONATURE IN MURATURA MASSICCIA | 16 casa unifamiliare a Montescudo (RN)
ABITAZIONE E AGRITURISMO TRA LE VIGNE DELL’ALTO ADIGE | 26 maso con agriturismo a Caldaro (BZ)
VERSATILITÀ E SOSTENIBILITÀ PER RIDURRE I CONSUMI | 34 casa unifamiliare a Castellterçol (Spagna)
UNA CASA PASSIVA SOSTENIBILE | 40 casa unifamiliare a Bessancourt (Francia)
azero - rivista trimestrale - anno 2 - n. 02, gennaio 2012 Registrazione Tribunale Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Numero di iscrizione al ROC: 8147 ISSN 2239-9445 direttore: responsabile Ferdinando Gottard redazione: Lara Bassi, Lara Gariup
stampa: Grafiche Manzanesi, Manzano (UD) Stampato interamente su carta riciclata ottenuta da fibre selezionate prezzo di copertina 15,00 euro - abbonamento 4 numeri - Italia: 50,00 euro, Estero: 100,00 euro. Gli abbonamenti possono iniziare, salvo diversa indicazione, dal primo numero raggiungibile in qualsiasi periodo dell’anno distribuzione in libreria: Joo Distribuzione, Via F. Argelati 35 – Milano
editore: EdicomEdizioni, Monfalcone (GO)
È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore
redazione e amministrazione: via 1° Maggio 117, 34074 Monfalcone (GO) tel. 0481.484488, fax 0481.485721
copertina: maso Pernstich, progetto: arch. Michael Tribus, foto: Renè Riller
focus on
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46 | MISURAZIONE DELLA TENUTA ALL’ARIA. L’IMPERMEABILITÀ DELL’INVOLUCRO Ruben Erlacher
involucro 54 | L’INVOLUCRO OPACO. LA RISOLUZIONE DEI PONTI TERMICI LINEARI Maria Elisabetta Ripamonti
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PRODOTTI_PONTI TERMICI
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impianti 70 | GLI IMPIANTI NEGLI EDIFICI A BASSO CONSUMO ENERGETICO Carmela Palmieri
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approfondimenti 84 |
DETTAGLI DI CANTIERE: NATURRESIDENCE DAHOAM
innovAzione 88 | LEAF HOUSE. ABITARE RISPARMIANDO ENERGIA
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Cycle Assessment
Gaia Bollini architetto, consulente energetico CasaClima
Da edifici a energia quasi zero a edifici a impatto quasi zero: il Life Cycle Assessment La Valutazione del Ciclo di Vita (Life Cycle Assessment), strumento molto importante per l’attuazione di una politica gestionale corretta del comparto edilizio, consiste nel considerare tutte le fasi di un processo edilizio come correlate e dipendenti al fine non solo di minimizzare gli sprechi ma anche di massimizzare le prestazioni.
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L’autosufficienza energetica, però, per quanto imprescindibile, non controlla l’interezza del processo edilizio, lasciando fuori dall’analisi degli impatti la fase pre e post gestione: costruzione e dismissione. In questo passaggio vi è il salto tra edificio a zero emissioni (o zero energia) e quello a zero impatto (sebbene sia chiaro quanto poi sia difficile il reale raggiungimento di questi livelli “zero”). Si tratta di fare un salto di scala, ma soprattutto di consapevolezza. Vuol dire pensare all’intervento architettonico in termini olistici, pesando ogni scelta (architettonica, tecnologica e di materiali) secondo un approccio di interrelazione e rimando continuo con e tra i parametri di progetto princîpi: uomo e ambiente, considerati di volta in volta autonomamente e reciprocamente funzionali e dipendenti. In termini di confine significa passare da un’impostazione e ambito prettamente energetici (gestionali) a uno più ampio, quello ambientale. Quest’ultimo, che per sua natura, ricomprende inevitabilmente il primo, consente il passaggio da edificio a “emissioni quasi zero” a edificio a “impatto quasi zero”. In tal senso, volendo cercare riferimenti operativi e procedurali, anche nell’ottica di rendere quantificabili e comparabili le scelte
Fine ciclo vita
PORTO TRAS
Il peso del comparto edilizio in termini di carichi ambientali prodotti è ormai cosa nota. La causa principale è legata al fatto che il processo edilizio è stato gestito negli ultimi decenni come un sistema lineare aperto. Dispongo di risorse (input) e le trasformo attraverso il mio atto edilizio; ciò genera scarti (output). Analisi condotte in questi ultimi anni hanno evidenziato quanto sia preponderante, in termini di impatto ambientale, la fase gestionale degli immobili, con una prevalenza schiacciante della climatizzazione, ossia del mantenimento delle condizioni di comfort. Queste considerazioni, unite a una crescente presa di coscienza di quale sia la situazione ambientale, hanno mosso verso quelle politiche energetiche sfociate in una serie di direttive tese al controllo dell’energia negli usi finali. L’ultima, di cui per altro ci si è già occupati in queste pagine, è la EPBD 31/2010/CE sulla prestazione energetica in edilizia. Essa introduce una novità essenziale: la realizzazione di “edifici ad energia quasi zero”. Diverse realtà si stanno muovendo per definire in modo univoco quale sarà il valore indicatore di “energia quasi zero”; l’approccio, coerentemente con la direttiva, è in termini di edificio a “emissioni” quasi zero.
Utilizzo del prodotto
effettuate e i risultati ottenuti, vengono in aiuto i sistemi di valutazione energetico e ambientale degli interventi. A livello internazionale è stata condotta, negli ultimi dieci anni, un’intensa attività di ricerca, tesa allo sviluppo di sistemi di certificazione energetico-ambientale, volti a valutare, e di conseguenza confrontare, l’impatto e le performance di un manufatto architettonico nell’arco di tutto il suo ciclo di vita. Alcuni di questi sistemi hanno raggiunto un livello di definizione e articolazione tali da permettere a utenti o investitori di ottenere un’indicazione precisa in merito alla qualità e al peso ambientale dell’opera costruita, racchiudendo questo concetto in un dato oggettivamente raffrontabile.
Estrazione materie prime
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Lavorazione materiale
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TRASPORTO
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Fabbricazione R PO AS TR
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Assemblaggio
Il settore delle certificazioni energetico-ambientali, intendendo in senso lato quei protocolli mirati a individuare l’impatto in termini di ecosostenibilità dei manufatti e/o componenti edili, è suddiviso, ad oggi, in due famiglie principali: i sistemi basati su ecobilanci e quelli a punteggio. L’obiettivo dei primi è quello di redigere un bilancio rigoroso di tutti gli effetti ambientali del processo edilizio1, aggregandoli in una funzione (generalmente complessa) che rappresenta la misura dell’impatto ambientale. All’origine si collocano anche altri strumenti fondamentali, come i bilanci energetici dei materiali, i test di ecologicità ecc. Nella sua accezione più comune, il bilancio ecologico può essere inteso come contabilità degli input e degli output tra il processo produttivo (edilizio) e l’ambiente naturale. In ambito ecologico è uno strumento di gestione, la cui funzione precipua è quella di compiere un’analisi (dettagliata) dei flussi d’entrata (materiali e energia) e dei flussi di uscita (emissioni atmosferiche, reflui liquidi, rifiuti solidi ecc.). Il più noto di questi sistemi è l’LCA (Life Cycle Assessment o Analisi del ciclo di vita). Analizzando uno schematico diagramma di flusso (vedi fig. pag. successiva) che illustra l’articolazione del sistema, non è difficile impostare un parallelismo con il processo edilizio. Il metodo dell’LCA sottende un approccio metodologico che valuta gli impatti ambientali di prodotti e processi, considerandoli nell’arco di tutta la loro vita. Il fatto stesso che, per quanto la metodologia sia nata con orientamenti e applicazioni prevalentemente industriali, essa preveda, per definizione, di essere applicabile a un qualsivoglia processo, la rende uno strumento di notevoli potenzialità anche nel settore edile della certificazione energetica e ambientale degli edifici. I metodi basati, invece, sull’attribuzione di punteggi adottano un approccio differente, sostanzialmente un po’ meno analitico e rigoroso. Attraverso il punteggio attribuito alla scelta progettuale, alla tecnologia adottata o al soddisfacimento di un certo standard si esprime il grado di sostenibilità di un prodotto/progetto, ossia il suo impatto ambientale. Il metodo è strutturato secondo liste di requisiti; a ogni requisito è attribuito un punteggio commensurato al grado di soddisfacimento dello stesso. Ne emerge una pagella ambientale dove, mediante sommatoria (semplice o pesata) dei punteggi raggiunti per ogni requisito, si prospettive
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TRA S PO RT O
Certificazione energetica: documento attestante la prestazione energetica ed eventualmente alcuni parametri energetici caratteristici dell’edificio (art. 2 D.lgs 192/05). Certificazione ambientale: essa è finalizzata a garantire la gestione di processi nella salvaguardia dell’ambiente. La certificazione energetica non implica una certificazione ambientale, mentre la certificazione ambientale, per essere tale, non può prescindere da quella energetica.
materie prime: acquisizione
INPUT
trasporto e distribuzione uso e manutenzione (gestione)
OUTPUT
produzione
riciclo
gestione rifiuti
Da: EPBD 31/2010/CE Edificio a energia quasi zero: edificio ad altissima prestazione energetica, determinata conformemente all’allegato I. Il fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze. Livello ottimale in funzione dei costi: livello di prestazione energetica che comporta il costo più basso durante il ciclo di vita economico stimato
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Oggi la costruzione di un appartamento convenzionale di media metratura richiede un impegno energetico di 5/6 tep e il suo riscaldamento 1 tep/anno. Ipotizzando una vita utile di 50 anni, siamo di fronte a un rapporto di 1 a 10 tra costruzione e gestione. Ciò rende più comprensibile l’attenzione che la maggior parte delle politiche attuali sta dimostrando per il controllo dei consumi e quindi delle emissioni. TEP: tonnellata equivalente di petrolio Un TEP (o TOE, Tonne of Oil Equivalent) rappresenta la quantità di energia rilasciata dalla combustione di una tonnellata di petrolio grezzo. 1 TEP = ca. 42 GJ (41,85 GJ) Il valore è fissato convenzionalmente, dato che diverse varietà di petrolio posseggono diversi poteri calorifici e le convenzioni attualmente in uso sono più di una. 1 TEP = 7,11 o 7,3 o 7,4 barili (1 barile = 42 galloni USA ovvero ca. 159 lt) In Italia: 1 TEP = 11.628 kWh termici [D.M. 20 luglio 2004] = 4.545,45 kWh elettrici (1 kWh = 0,187x10-3 tep) [Delibera EEN 3/08]
individua il grado di sostenibilità dell’architettura in esame2. Il sistema offre alcuni vantaggi concreti: - si differenziano a livello immobiliare gli edifici con riconosciuti requisiti di sostenibilità; - si incentiva un approccio sostenibile in fase progettuale e per tutto l’arco del processo edilizio; - si aumenta la consapevolezza e la sensibilità di progettisti, committenti e imprese verso i benefici offerti dalle architetture sostenibili. Da quanto esposto, quindi, emerge che, sebbene spesso vi sia ambivalenza in termini, architettura ad alta prestazione energetica e architettura sostenibile e/o a basso impatto ambientale non sono sinonimi. Quest’ultima comprende e prevede al suo interno, nel suo processo progettuale e realizzativo la prima; non vale il viceversa. Il salto di scala dall’edificio a energia quasi zero, così come inteso in direttiva europea, a edificio a impatto quasi zero, così come valutabile analizzando l’intero processo edilizio, potrebbe contribuire ad affrontare in modo più puntuale e con risvolti economici anche più interessanti l’indicazione introdotta dalla direttiva in merito al rapporto costi/benefici di quanto si mira a realizzare. Infine mi preme sottolineare come tutto quanto illustrato sia da considerare come input progettuale e aiuto procedurale, di obiettivi e metodo, senza incorrere nel fatale errore di sostituire la qualità architettonica con un indice prestazionale.
Note 1 - L’ecobilancio è uno strumento di valutazione ambientale sia di prodotto che di processo. In ambito edile lo si applica ai singoli prodotti da costruzione così come all’intero processo edilizio; l’oggetto di indagine e i confini di sistema dipendono dall’obiettivo finale che muove l’analisi stessa. 2 - Ad oggi i protocolli più noti sono il sistema americano LEED, tradotto parzialmente anche per il contesto nazionale, il protocollo ITACA (declinato nelle versioni regionali di Marche, Umbria, Piemonte, Lazio, Friuli Venezia Giulia con il VEA e Veneto in applicazione della LR 04/2007 sull’edilizia sostenibile prima e del Piano Casa attualmente) e la versione ambientale di CasaClima (Nature). Spesso alla base del sistema di valutazione di alcuni dei requisiti vi è un database con l’LCA dei materiali adottabili, in modo da computarne quanto più correttamente possibile il “peso” in termini di embodied energy.
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_01. Ad Andrä am Zicksee (Austria) il nuovo stabilimento produttivo del “Frutteto Leeb” è una struttura prefabbricata in legno (rivestita con pannelli OSB verniciati), costruita in soli 4 mesi; il magazzino e il negozio sono stati realizzati secondo gli standard di “casa passiva” (16,10 kWh/m2 anno). www.architectscollective.net _02. Il concorso per la nuova sede dell’Accademia delle Scienze a Kuala Lumpur è stato vinto dallo studio italiano BiCuadro, che ha proposto una struttura a setti concepita per minimizzare l’impronta e l’impatto sul paesaggio. L’architettura, progettata come struttura LEED Platinum, genera nelle geometrie un simbolico fior di loto. www.bicuadro.com _03. L’asilo Tex a Merano nasce dalla massima attenzione all’ottimizzazione dell’efficienza energetica, diminuendo il fabbisogno energetico (da casaClima B nel progetto preliminare a CasaClima Oro, 10 kWh/m2 anno) e migliorando la qualità degli spazi. I tempi di realizzazione dell’edificio sono stati ridotti grazie alla prefabbricazione in legno. www.michaeltribus.com _04. La tipica forma dell’abitazione ladina è qui interpretata coniugando innovazione e tradizione, risparmiando energia e utilizzando fonti rinnovabili e materiali ecologici. Il fattore di forma dell’edificio si discosta da quello ideale, ma il bilancio energetico di 9 kWh/m2 anno è ottenuto grazie alle alte prestazioni dell’involucro, permeabile al vapore ma ermetico all’aria. L’edificio è certificato CasaClima Oro Plus (progettista: arch. Stefan Nagler).
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Foto: arch. Stefan Nagler
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Foto: Michael Tribus Architecture
_05. Una casa compatta che risparmia energia e terreno è stato l’obiettivo del progettista, dimostrando che la casa non è solo un prodotto tecnico, ma anche architettonico. Le soluzioni progettuali adottate hanno portato l’edificio a raggiungere un’elevatissima classe energetica. www.raum.it _06. Utilizzando materiali e sistemi costruttivi diversi in modo da ottimizzarne le prestazioni, questo edificio in provincia di Perugia ha rivisto il modello di Passivhaus adeguandolo alle caratteristiche climatiche e architettoniche del Centro Italia. Apporti solari gratuiti, VMC con scambiatore geotermico, pannelli solari e fotovoltaici permettono di raggiungere un valore I.E. pari a 11 kWh/m2 anno. www.archiettomasciarelli.com _07. Sostenibilità e risparmio delle risorse, integrazione sito/edificio ed edificio/impianti, innovazione tecnologica, massima attenzione alle persone e alla flessibilità degli spazi: sono queste alcune delle caratteristiche dell’edificio passivo a energia netta nulla che ha vinto il concorso per il nuovo palazzo della Provincia di Parma. www.archest.com
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argomenti_CasaClima
INTERVISTA A UN BILANCIO DI QUESTI ANNI DI CASACLIMA, DIVENTATA UNA REALTÀ AFFERMATA E DI RIFERIMENTO PER IL SETTORE DELLA CERTIFICAZIONE ENERGETICA.
Il progetto CasaClima è riuscito ad aumentare enormemente l’efficienza energetica degli edifici. Da quando siamo partiti, le cose sono cambiate molto e l’esigenza delle famiglie di risparmiare sui costi energetici attualmente è ancora più sentita. A oggi l’Agenzia CasaClima ha certificato oltre 3.500 edifici, distribuiti su tutto il territorio nazionale. Oltre 21.000 corsisti hanno già sfruttato il ricco programma di formazione offerto dall’Agenzia stessa, in grado di fornire il necessario know-how a progettisti, artigiani, al personale d’imprese e committenti.
IN QUALE CLASSE, IN PERCENTUALE, SI COSTRUISCE DI PIÙ? SI AVVERTE UN’ACCELERAZIONE VERSO EDIFICI SEMPRE PIÙ EFFICIENTI E SOSTENIBILI? Da giugno 2011 in Alto Adige è entrato in vigore lo standard da
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NORBERT LANTSCHNER
Edifici più efficienti, nuovi protocolli per migliorare la qualità edilizia e quella ambientale. La situazione in Italia e il futuro del Protocollo CasaClima nelle parole di Norbert Lantschner, fondatore e direttore dell’Agenzia CasaClima, e una delle persone di riferimento nel panorama italiano ed europeo nel campo della certificazione energetica. rispettare per la realizzazione di nuovi edifici. Si è passato da CasaClima C a CasaClima B. Perciò, in percentuale si predilige costruire in CasaClima B. Con la nuova Direttiva 2010/31/UE sull’efficienza energetica, entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici dovranno possedere elevati standard di risparmio energetico, per cui il nostro obiettivo è di far capire che chi sceglie di vivere in un “edificio a energia quasi zero” non avrà solo un chiaro vantaggio economico in termini di costi di mantenimento (estremamente ridotti), ma dimostrerà di essere
A sinistra, la sede della Vanoncini S.p.A., Mapello (BG): CasaClima Gold. Sotto, consumi energetici delle abitazioni in Italia. Grafici CasaClima: i valori di trasmittanza termica e gli spessori di isolamento sono indicativi e si riferiscono a un edificio mono o bifamiliare in zone climatiche E o F.
una persona responsabile e consapevole delle gravi problematiche ambientali causate da anni e anni di incontrollate emissioni di CO2. In Italia ci sono meno di 100 edifici che corrispondono a queste caratteristiche ed entro 9 anni dobbiamo riuscire a portare tutta la filiera della costruzione a questi livelli di qualità.
QUANTA APPLICAZIONE PUÒ AVERE LA CERTIFICAZIONE CASACLIMA HABITAT SUL TERRITORIO ITALIANO, CONSIDERANDO CHE SONO MOLTO POCHI I “PROGETTI LOCALI PER IL TERRITORIO” E CHE LA REALTÀ URBANISTICA ITALIANA È CONTRADDISTINTA ORMAI DA “CITTÀ DIFFUSE”? CasaClima Habitat è stato pensato come strumento per dare maggiore qualità agli interventi di edilizia residenziale, siano essi una piccola lottizzazione o un intero quartiere urbano. Passare dalla valutazione di un singolo edificio a un intero contesto abitativo consente di allargare lo sguardo anche sulla qualità dello spazio fisico e socio-culturale in cui i singoli edifici sono inseriti. Il tutto con l’obiettivo di migliorare non solo la qualità di vita degli abitanti in quel luogo, ma di limitare il consumo di risorse e tutelare la qualità del paesaggio esistente. Nei prossimi anni anche per l’Italia, come sta già succedendo ad esempio in Germania e in Svizzera, l’imperativo sarà quello di densificare l’esistente, intervenendo sulle aree più degradate o sulle aree industriali dismesse, andando a riempire i vuoti all’interno del tessuto urbano per ridurre il consumo di territorio, di risorse e limitare il traffico.
uso cucina
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argomenti
EN EA
riscaldamento
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In basso, Case Sabin, Pieve di Soligo (TV): CasaClima Gold. Sotto, Energy House – Edificio B, Vicenza: CasaClima Gold.
A sinistra, Casa Casanova EA4-A, Bolzano: CasaClima A+.
Riteniamo quindi che il concetto di città diffusa, così come si è affermato in Italia negli ultimi decenni, sia una realtà non più sostenibile né dal punto di vista ecologico, né dal punto di vista economico e sociale. Per questo è necessario un drastico cambio di rotta che parta dal recupero degli edifici esistenti per arrivare a politiche urbanistiche che favoriscano una maggior qualità degli insediamenti e riducano il consumo di suolo.
QUANTO CONTA LA COMUNICAZIONE PER CASACLIMA? QUALI SONO GLI EFFETTIVI POSITIVI E QUELLI NEGATIVI? L’informazione, la sensibilizzazione e l’aggiornamento sono alla base di tutto. L’obiettivo dell’Agenzia CasaClima è anche quello di far crescere l’informazione sul settore dell’efficienza energetica, informare sulle possibilità di realizzare edifici CasaClima e di recuperare e riqualificare gli edifici energivori. Per questo motivo penso che la comunicazione sia fondamentale, affinché tutti i progettisti, ma anche i committenti, si possano avvicinare sempre di più al settore dell’efficienza energetica, perché attraverso questa ci giochiamo il futuro. All’inizio il nostro obiettivo era spingere i cittadini a scegliere abitazioni energeticamente sostenibili, adesso il nostro scopo è spiegare come raggiungere tali risultati.
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GLI EDIFICI A ZERO ENERGIA SONO POSSIBILI? COSA SERVE AFFINCHÉ I PROGETTISTI E I COMMITTENTI PROGETTINO E SCELGANO EDIFICI EFFICIENTI DAL PUNTO DI VISTA ENERGETICO E SOSTENIBILI PER L’AMBIENTE?
Gli edifici a zero energia sono possibili, poiché oggi il problema principale non è la mancanza di soluzioni tecniche, quanto piuttosto l’applicazione pratica delle nuove tecnologie, dei nuovi sistemi e materiali. CasaClima è un sistema che fin dall’inizio ha chiamato alla partecipazione tutti gli attori. Funziona solo se tutti giocano in squadra: maestranze, artigiani, imprese, l’ente pubblico e l’utente finale. Attiviamo l’intera filiera con la differenza che al centro dell’attenzione per noi c’è l’utente finale, perché gli diamo un supporto per scegliere la sua terza pelle. Per ottenere un buon edificio con ottime prestazioni energetiche è necessario procedere con un’attenta e scrupolosa progettazione, per cui è necessario accrescere lo scambio delle conoscenze tecniche e delle capacità professionali degli operatori del settore edilizio, ai vari livelli: progettisti, costruttori, installatori, produttori e venditori di elementi innovativi ecc. Chi investe oggi in un progetto CasaClima o comunque in un sistema mirato all’efficienza energetica può solo ottenere dei benefici, in quanto questo sistema riduce drasticamente i costi di manutenzione e di gestione, nonché la bolletta energetica.
A sinistra, Casa Curtinie, Cortina (BZ): CasaClima Gold. In basso a sinistra, Casa Treyer - Spitaler, Valdaora (BZ): CasaClima Gold. Sotto, Rifugio Resciesa, Ortisei (BZ): CasaClima A+.
L’ITALIA È PRONTA A PROGETTARE EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO COME RICHIESTO DALLA 2010/31/UE? Per i tecnici è fondamentale la conoscenza delle regole di progettazione e costruzione: queste regole sono richiamate nelle discipline scientifiche della fisica tecnica, della tecnologia dei materiali da costruzione, dell’impiantistica, che sono principali argomenti di approfondimento nei corsi di formazione CasaClima. Penso che se tutti noi investiamo nell’informazione dei cittadini e dei tecnici si può raggiungere quest’obiettivo.
QUALE SARÀ LO SVILUPPO FUTURO DEL PROTOCOLLO CASACLIMA? L’approfondimento tecnico-scientifico è uno dei pilastri dell’attività di CasaClima. Il Protocollo CasaClima deve rimanere un sistema di certificazione di qualità che porta a risultati chiari, trasparenti, misurabili e pagabili espressi con il certificato e relativa targhetta ed è quindi una garanzia per l’utente finale. Vi saranno ampliamenti su altri concetti di qualità di edilizia, come sul contesto dell’acustica, del comfort luminoso e soprattutto sulla certificazione ambientale con il protocollo ClimaHotel, CasaClima Habitat ecc., per cui ci sarà un aumento di protocolli in tutti i settori dell’Agenzia. Per ulteriori informazioni www.agenziacasaclima.it
argomenti
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unifamiliare a Montescudo (RN)
PROGETTO ARCHITETTONICO
Manuel Benedikter
REALIZZAZIONE
2009-2010
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE
CasaClima Goldnature 1,46 kWh/m2 anno
FOTOGRAFIE: Alessandro Bucci
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Casa Magnanelli è il primo edificio in muratura massiccia in Italia a ottenere la certificazione CasaClima Oronature. L’esperienza costruttiva del proprietario e la progettazione architettonica all’avanguardia nell’efficienza energetica hanno dato vita a una casa basata sull’ecocompatibilità.
LA
PRIMA CASACLIMA ORO IN MURATURA MASSICCIA
NATURE
Vivere sano è una ricerca e un’esigenza costante per il committente di questa abitazione che, da costruttore, ha visto quali possono essere i problemi causati da una progettazione errata o da scelte di materiali non idonei. È nata così l’idea di un edificio sostenibile, a bassissimo consumo energetico (inizialmente l’obiettivo era CasaClima Apiù), realizzato con materiali di qualità e che si armonizza con l’ambiente, usando meno energia possibile per riscaldare e raffrescare in modo da renderlo quasi autosufficiente. L’edificio è il risultato di un continuo dialogo tra committente e progettisti, con l’obiettivo di migliorare le soluzioni per l’involucro e l’impiantistica ponendo cura e attenzione ai dettagli costruttivi. Collocata sulle colline riminesi con una splendida vista verso il mare, la casa composta è da due volumi: un corpo di fabbrica basso che accoglie l’ampia zona giorno con accesso dal porti-
cato a sud ovest e un secondo corpo di due piani fuori terra con la zona notte e, al piano interrato, una zona wellness. Nonostante la posizione non vantaggiosa per i guadagni solari (in inverno il lotto è ombreggiato dalle colline adiacenti), la scelta dei pacchetti costruttivi, e dei relativi materiali naturali ed ecologici, e degli impianti ha consentito di ridurre di molto la richiesta di energia per il riscaldamento e di evitare l’adozione di impianti di raffrescamento grazie a ottimi valori di sfasamento e smorzamento dell’onda termica in regime estivo. Oculata è stata anche la definizione del concetto impiantistico con il coinvolgimento di un ingegnere termotecnico fin dalle fasi iniziali della progettazione: un mix energetico differenziato con pannelli solari, una caldaia a pellets, la ventilazione meccanica controllata, il recupero delle acque piovane e un sistema di domotica per l’ottimizzazione dell’intero sistema.
progetti
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Progetto_arch. Manuel Benedikter, Bolzano Collaboratori_arch. Josef Ziernhöld, arch. Kilian Candela – Studio Benedikter, Bolzano Progettazione impiantistica_ing. Paolo Veggetti, Bologna Progettazione energetica_ing. Paolo Veggetti, Bologna; arch. Manuel Benedikter, Bolzano Direttore dei lavori_arch. Manuel Benedikter, Bolzano Appaltatore_F.lli Magnanelli, Coriano (RN) Superficie utile_622,5 m2 Volume netto riscaldato_2.218,358 m3
I guadagni solari
Durante i mesi invernali il lotto, affacciato a nord verso il mare, è ombreggiato dalle colline che si innalzano a sud, situazione sfavorevole per lo sfruttamento passivo dell’energia solare ma, invece, ottimale in periodo estivo per l’ombreggiamento dell’edificio. Per capire quale sarebbe stato il miglior orientamento del fabbricato al fine di massimizzare gli apporti solari passivi, tramite apposito software sono state eseguite diverse simulazioni che hanno preso in considerazione, oltre al percorso solare nell’arco dell’anno, anche le condizioni orografiche del luogo. Il terreno è stato modellato in tre dimensioni per un raggio di 1 km dal sito e poi inserito nelle simulazioni effettuate con il software. Ciò ha consentito di ottimizzare la collocazione dell’edificio nel lotto, con un orientamento che permette un’esposizione favorevole al sole sia d’inverno sia d’estate. Simulazione dell’irraggiamento solare in inverno
Simulazione dell’irraggiamento solare nella stagione estiva
A sinistra in alto: il fronte a nord con in primo piano il volume della zona notte. Al centro: vista della casa da est. In basso: il corpo a sud della zona living con lo sporto del tetto che crea un porticato.
pianta del piano terra
pianta del piano superiore
Nelle tre immagini a destra, fasi dell’isolamento dell’edificio effettuato dopo il fissaggio dei falsi telai in legno dei serramenti; questi ultimi sono utilizzati anche con funzione di guida per la posa dei pannelli del cappotto. Lo spesso strato di lana di roccia ecologica è solo uno degli accorgimenti della complessa progettazione dell’involucro caratterizzato da ottimi valori prestazionali e di tenuta all’aria. Nella zona a contatto con il terreno/fondazione e la muratura in elevazione è stato impiegato un diverso tipo di isolante (XPS) per evitare il degrado dei pannelli di lana di roccia, possibile se vengono a diretto contatto per lungo tempo con l’acqua di risalita dal terreno.
sezione longitudinale
sezione traversale del corpo più basso
progetti
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Bioclimatica e impianti
La ragione dell’utilizzo di diversi tipi di impianto trova origine dalle stesse simulazioni solari che hanno determinato l’orientamento del fabbricato. I risultati, infatti, hanno evidenziato che, per quanto la falda inclinata del volume basso fosse perfettamente orientata a sud, la collina adiacente provocava alcuni ombreggiamenti e, di conseguenza, si riduceva sensibilmente la produzione di energia dei moduli fotovoltaici e dei pannelli solari termici. Considerata anche la presenza della zona wellness interrata, molto energivora seppur progettata con le stesse caratteristiche di trasmittanza delle strutture fuori terra, si è quindi pensato a un mix energetico in cui il solare termico è integrato da un generatore di calore a pellets – l’apporto di calore di queste due fonti è stoccato in un accumulo inerziale. I pannelli solari hanno una superficie di 12 m2 e nel periodo che va da marzo a ottobre l’acqua calda così prodotta consente di eliminare completamente i consumi per l’acqua calda sanitaria e per il riscaldamento di quella destinata alla piscina interna. Un impianto di ventilazione meccanica controllata permette di ottenere una qualità ottimale dell’aria e di ridurre al minimo le perdite energetiche dovute alla ventilazione naturale; dotato di recuperatori di calore a flussi in controcorrente ad alto rendimento (95%), l’impianto è stato progettato in maniera tale da separare tre aree (zona giorno, zona notte, wellness) in base alla loro destinazione d’uso, così da poter sfruttare al meglio le potenzialità delle macchine ventilanti a seconda dell’utilizzo nei tre ambienti. La riduzione del consumo idrico e il mantenimento del ciclo naturale dell’acqua, criteri indispensabili per ottenere la certificazione CasaClimanature, sono stati ottenuti mediante l’utilizzo di dispositivi di distribuzione dell’acqua ad alta efficienza e con un sistema di recupero delle acque piovane, utilizzate per l’irrigazione del giardino e per gli scarichi dei wc. L’adozione di una copertura a verde, inoltre, regimenta le acque meteoriche, rallentandone anche il deflusso. Tutti gli impianti sono gestiti da un sistema di domotica che integra l’ottimizzazione dell’energia con le funzionalità avanzate richieste dal committente, difficilmente soddisfabili con un impianto elettrico convenzionale.
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INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti fuori terra esterne, U = 0,15 W/m2K pareti contro terra esterne, U = 0,16 W/m2K solaio controterra, U = 0,13 W/m2K soffitto verso terrazzo piano, U = 0,17 W/m2K copertura ventilata, U = 0,13 W/m2K tetto verde, U = 0,13 W/m2K serramenti, Uf = 0,94 W/m2K; Ug = 0,7 W/m2K; g = 57% (in legno di larice, triplo vetro) emissioni CO2 complessive annue, 2 kg/m2 anno IMPIANTI VMC con recuperatori a flussi controcorrente separati per zona giorno (95%), zona notte (95%) e zona wellness (92%) con scambiatore entalpico e batterie di preriscaldo geotermico e post caldaia a pellets generazione = 0,94; distribuzione = 0,99; regolazione = 0,96; emissione = 0,96 fotovoltaico 40 m2, 4.970 kWh anno solare termico 12 m2 per ACS e integrazione riscaldamento recupero delle acque piovane con cisterna interrata per irrigazione giardino e scarichi wc A lato due immagini della zona wellness al piano interrato. Anche l’utilizzo del colore contribuisce a creare una sensazione di benessere negli ambienti vissuti.
Parete esterna (dall’esterno) rasatura esterna/intonaco a base di calce naturale (5 mm); Isolamento termico (200 mm); mattoni forati (300 mm); intonaco interno in calce naturale (15 mm).
Qui sopra: elemento in acciaio per l’attacco delle ringhiere in vetro del balcone. A destra dall’alto: i falsi telai in legno dei serramenti formano la guida (spessore) per la posa dell’isolante in lana di roccia; la nastratura del falso telaio e profilo e rete per l’intonacatura della spalletta del foro finestra; il raccordo davanzale, falso telaio, spalletta: è ben visibile il nastro autoespandente tra il davanzale in metallo e la spalletta.
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A sinistra dall’alto: due fasi della realizzazione del taglio termico tra i due corpi dell’edificio. A lato: un dettaglio del falso telaio a tenuta d’aria e l’isolamento della platea di fondazione con ghiaia di vetro cellulare.
Materiali
La casa è stata realizzata utilizzando materiali di qualità, naturali, ecologici e non dannosi per la salute. Per la coibentazione della platea di fondazione e delle pareti contro terra della zona wellness è stato utilizzato vetro cellulare in granuli, mentre le pareti fuori terra, realizzate con struttura portante a telaio in c.a. e tamponamenti in laterizio porizzato, sono isolate con lana di roccia (20-22 cm). La struttura di copertura, un tetto verde, è costituita da una travatura di legno lamellare isolata con fibra di legno. All’interno e all’esterno gli intonaci sono a calce, mentre per la finitura delle pavimentazioni interne si è preferito il rovere oleato. Un discorso a parte meritano le aperture vetrate; i serramenti hanno il telaio in legno di larice e sono dotati di triplo vetro con un fattore solare del 60%. È stata inoltre effettuata una scelta diversificata, verificata a più riprese, per i vetri a seconda dell’esposizione, delle caratteristiche e destinazioni d’uso dei vani da illuminare al fine di favorire i guadagni solari vista la sfavorevole esposizione del lotto.
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Lucernaio
Sotto: isolamento del tetto ventilato con pannelli in fibra di legno e dettaglio della coibentazione dell’apertura sul tetto.
Solaio verso interrato (dall’estradosso) parquet in rovere oleato (15 mm); massetto (60 mm); strato PE; anticalpestio (30 mm); massetto alleggerito con sughero (190 mm).
Lucernaio (triplo vetro): g = 60% Uf = 0,94 W/m2K Ug = 0,70 W/m2K
Sotto: l’isolamento con ghiaia di vetro cellulare è stato realizzato anche per le parti verticali interrate; pannelli in XPS per l’isolamento del solaio contro terra e per le parti in muratura a diretto contatto con lo stesso prima della posa dei pannelli di lana di roccia.
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Copertura (dall’esterno) vegetazione e terriccio permanente (70 mm); tessuto filtrante, strato drenante (25 mm), telo divisorio; impermeabilizzazione con guaina bituminosa; tavolato (20 mm), listelli 50/50 (50 mm); telo traspirante e impermeabile; pannelli fibra di legno (60 mm) tra listelloni (40x60 mm); doppio strato di pannelli fibra di legno (120+120 mm); freno al vapore, perline (30 mm).
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Copertura (dall’esterno) lamiera di rame (10 mm); strato antirombo (3 mm); guaina bituminosa; tavolato (20 mm); listelli 50/50 (50 mm); telo traspirante e impermeabile; pannelli fibra di legno (60 mm) framezzati da listelloni 40x60mm; pannelli fibra di legno (120 mm); pannelli fibra di legno (120 mm); freno al vapore; tavolato (30 mm).
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Nella pagina a lato, in alto: il taglio termico isolato dall’esterno. Sotto: i falsi telai dall’esterno; in evidenza i tre materiali che caratterizzano l’edificio: cls, laterizio, legno.
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con agriturismo a Caldaro (BZ)
PROGETTO ARCHITETTONICO
Michael Tribus
REALIZZAZIONE
2008-2009
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE
CasaClimaGold/CasaClima A in fase di certificazione
5,51 kWh/m2 anno (casa) 13 kWh/m2 anno (appartamenti) FOTOGRAFIE: Renè Riller
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Un edificio, progettato secondo gli standard Passivhaus, è al tempo stesso abitazione e agriturismo. Proprietà privata e accoglienza trovano equilibrio in un’architettura che risponde agli standard Passivhaus senza rinunciare all’articolazione delle forme e alle grandi superfici vetrate che consentono la vista sul paesaggio.
ABITAZIONE
E AGRITURISMO TRA LE VIGNE DELL’ALTO ADIGE Il Maso Pernstich si inserisce in una cornice di grande rilievo lungo la Strada del Vino, conosciuta per la presenza di numerose e storiche cantine che rappresentano una forte attrattiva turistica, offrendo una vista che spazia dalle colline con vigneti fino alla piana e al lago di Caldaro. Pensato per rispondere agli standard Passivhaus è composto da due edifici, una residenza e un piccolo agriturismo, indipendenti ma contraddistinti dallo stesso linguaggio architettonico. Il seminterrato, a contatto con il terreno su tre lati, ospita il garage per i mezzi agricoli, la cantina e i locali tecnici dell’intero complesso. La scala interna dà accesso alla residenza privata, a forma di L, con la zona giorno che aggetta per oltre 4 metri a est e inquadra attraverso le grandi vetrate il panorama dei vigneti caratteristici della zona. Sullo stesso livello, a ovest, si inserisce l’altro fabbricato con il garage della proprietà e la
sauna rivolta verso la piscina; quest’ultima, in parte coperta dalla parete inclinata del blocco degli appartamenti al piano superiore, caratterizza gli spazi esterni ed è dotata di una pedana di legno che corre lungo tutto il perimetro. L’ultimo livello ospita tre piccoli appartamenti (38 m2 ciascuno) con ingresso indipendente da ovest e terrazze con vista sul panorama. Riscaldamento e raffrescamento sono garantiti da pannelli radianti a pavimento (nella zona giorno e nei bagni) o a soffitto collegati a un impianto geotermico di superficie. Un impianto di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore minimizza le perdite e lo scambio energetico con l’esterno. Sulla parete inclinata che sporge dalle camere verso la piscina sono alloggiati i collettori solari che forniscono acqua calda a tutto il complesso. Nella copertura piana a verde, inoltre, è stato integrato un impianto di recupero delle acque.
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Progetto_arch. Michael Tribus - Michael Tribus architecture, Lana (BZ) Impianti_Michael Tribus architecture, Lana (BZ); Ruedl Haus, Caldaro (BZ) Direttore dei lavori_arch. Michael Tribus, Lana (BZ) Appaltatore_Norbert Dallio, Montagna (BZ) Superficie netta riscaldata_327,50 m2 Superficie verde_983,93 m2 + tetto verde 334,90 m2
Riscaldare e raffrescare
Per conseguire l’obiettivo di un’elevata prestazione energetica, Villa Pernstich ha come punto di riferimento il concetto dell’edificio a 1 litro (edifici al di sotto dei 15 kWh/m2 anno), principio che permette di conseguire sia la certificazione CasaClimaGold quanto quella di Casa Passiva. L’elevata efficienza dell’involucro ha consentito di scegliere la fonte energetica e gli impianti in grado di garantire la soluzione più semplice e/o più vantaggiosa anche dal punto di vista economico. In questo caso, l’impianto geotermico non è stato subito scelto come prima soluzione e, tra qualche anno, è prevista l’installazione di una pompa di calore ad alta efficienza (con coefficienti COP di oltre 6 e 7) che sfrutterà l’impianto geotermico che corre per circa 500 metri tutt’intorno al piano interrato. Così, al momento e dopo che anche nella zona è stata posata la nuova conduttura del gas, per il riscaldamento dell’edificio è stata preferita una normale caldaia a condensazione. Tuttavia, poiché questo tipo di impianto non può garantire il raffrescamento, l’unica perdita sensibile di comfort relativa a questa scelta consiste nel dover raffrescare il fabbricato in altro modo. Oltre che con la riduzione del carico termico attraverso la schermatura delle grandi vetrate, il comfort nei periodi più caldi è ottenuto sfruttando l’impianto superficiale di geotermia le cui sonde sono poste a una profondità di circa 3-5 m. Il fresco viene ceduto dalle sonde geotermiche a uno scambiatore di calore nella centrale tecnica della casa. Da lì, attraverso l’impianto radiante, soprattutto attraverso il soffitto, viene distribuito in tutto l’edificio. Nella zona giorno della villa, le ampie vetrate a ovest e a sud sono accompagnate da pannelli radianti a soffitto, utilizzati sia per il riscaldamento sia per il raffrescamento. Solo nella zona della sporgenza del soggiorno dovrebbe essere installato anche un sistema radiante a pavimento, nonostante l’elevato isolamento, per garantire il massimo comfort. Un sistema di controllo automatico permette di ottimizzare l’efficienza energetica comandando da remoto riscaldamento, raffrescamento, ventilazione, protezione solare esterna, monitoraggio e controllo sincronizzato; un esempio: i termostati presenti nei singoli ambienti possono intervenire sollevando le tende alla veneziana se è necessario immagazzinare più calore, oppure abbassarle, se è necessario raffrescare l’ambiente.
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La zona giorno della casa con le grandi vetrate che consentono un’ampia vista sul panorama.
Nelle tre immagini in alto è ben visibile la separazione termica della muratura portante dalla soletta in cls, grazie all’uso di blocchi in calcestruzzo aerato autoclavato. Al centro, due particolari dell’isolamento della soletta verso il locale del semiterrato e la coibentazione e l’impermeabilizzazione di uno dei tre lati del seminterrato. Nelle due foto in basso a sinistra, la tenuta all’aria realizzata con nastratura e i pannelli in OSB e, a destra, il cassonetto coibentato e già sigillato prima della posa dell’isolante.
sezione longitudinale
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La piscina esterna e la terrazza.
Copertura, A, (dall’intradosso)
Solaio verso l’esterno, C, (dall’intradosso)
intonaco (1 cm); pannello OSB maschio-femmina (2 cm); isolamento isoflock (50 cm); pannello OSB maschio-femmina (4 cm); listellatura in abete rosso (10 cm x 20 cm); pannello OSB maschio-femmina (2 cm); strato impermeabile in PVC (1,8 mm); strato protettivo; drenaggio e accumulo idridco (4 cm); strato di separazione (stuoia filtrante); substrato (8 cm); strato di vegetazione estensiva (sedum).
pavimento in legno (1 cm); massetto (14 cm); isolamento in EPS (10 cm); solaio in c.a. (25 cm); isolamento in EPS (35 cm); pannello in gesso fibra (2 cm).
Parete esterna sinistra, B, (dall’interno) intonaco (1 cm); muratura in c.a. (25 cm); pannello OSB maschio-femmina (2 cm); isolamento in EPS (40 cm); pannello OSB maschio-femmina (2 cm); listellatura in abete rosso (10 cm x 20 cm); pannello OSB maschio-femmina (4 cm); lamiera metallica in acciaio (1 cm).
Passaggio impianti nella zona del seminterrato.
INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,079 W/m2K solaio controterra, U = 0,135 W/m2K copertura, U = 0,063 W/m2K serramenti, Uw = 0,85 W/m2K IMPIANTI Ventilazione meccanica controllata con recupero di calore Pannelli radianti a pavimento e a soffitto per riscaldamento e raffrescamento Impianto geotermico di superficie Recupero delle acque piovane Impianto solare termico
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Solaio verso vano non riscaldato, D, (dall’intradosso) pavimento in piastrelle ceramiche (1,2 cm); collante (0,3 cm); massetto (14 cm); isolamento in EPS (25 cm); solaio in c.a. (25 cm); intonaco (1 cm).
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Sopra, monitoraggio relativo alle condizioni ambientali rilevate il giorno 14.11.2011, rispettivamente nel soggiorno (Wohnzimmer) e in cucina (Küche). In rosso è indicato l’andamento della temperatura effettiva, in blu la ventilazione e in verde la richiesta di temperatura da parte degli abitanti. A destra, il grafico indica le condizioni termoigrometriche ambientali esterne rilevate il giorno 14.11.2011. Legenda: in rosso la temperatura esterna (Aussen); in blu l’umidità (Feuchte); in verde il vento (Wind); nelle tre tonalità di beige la luce proveniente da sud (S), da est (O) e da ovest (W); in marrone la quantità di pioggia (Regen).
In senso orario dall’alto a sinistra: il giunto sismico; la posa sfalsata dei pannelli di coibentazione del solaio contro terra e l’isolamento del solaio verso il seminterrato; le tracce del passaggio impianti opportunamente smaltate per assicurare la tenuta all’aria dell’involucro; l’isolamento della copertura prima della posa del pacchetto del tetto verde estensivo.
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Involucro e materiali
L’articolazione del fabbricato comporta un rapporto superficie/volume non ottimale, soprattutto nel caso di un edificio pensato per un bassissimo consumo energetico; per compensare il deficit derivante dalla mancanza di compattezza, che si traduce in dispersione di energia, si è optato per un’elevata coibentazione dell’edificio. La struttura portante è in calcestruzzo armato con tamponamenti in mattoni forati e cappotto esterno in XPS intonacato dello spessore di 30 cm. Circa 50 cm di XPS costituiscono la coibentazione della copertura della casa sopra cui, per incrementare l’inerzia termica del solaio e ridurre il fabbisogno energetico complessivo, è stato creato un tetto a verde estensivo con recupero dell’acqua piovana poi riutilizzata per le cassette dei wc. Anche l’isolamento del solaio del piano terra e del seminterrato si caratterizza per l’elevato spessore. La parete inclinata che sporge sulla piscina è realizzata in legno, come pure la copertura sovrastante isolata con 50 cm di isoflock, e si connette alla soletta in c.a. attraverso piastre a L. Le aperture verso l’esterno – serramenti a elevata efficienza energetica con telaio in legno e triplo vetro – danno una forte connotazione all’intero fabbricato assicurando quantità e qualità della luce naturale per favorire il benessere dei fruitori. Materiali e soluzioni strutturali sono qui molto diverse (calcestruzzo, laterizio, legno) e di complessa integrazione, soprattutto quando l’obiettivo è un fabbricato a bassissimo consumo energetico: l’edificio diventa dunque una sintesi tra qualità architettonica e prestazioni energetiche, realizzato, come in questo caso, con grande cura del dettaglio e attenzione alla realizzazione in fase di cantiere.
Dall’alto: il raccordo tra la parete inclinata in legno prospiciente la piscina e le travi di copertura mediante appoggio e ancoraggio; il telo di tenuta all’aria della struttuta lignea; gli hold-down che fissano la parete in legno al solaio e l’isolamento dello stesso; a lato, struttura per l’alloggiamento dell’isolamento nella parte in aggetto del soggiorno verso la valle e il lago a sud.
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unifamiliare a Castellterรงol (Spagna)
PROGETTO ARCHITETTONICO
Fargas Arquitectes FGRM
REALIZZAZIONE
2011
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA
Passivhaus Institut Darmstadt 13 kWh/m2 anno (in certificazione)
FOTOGRAFIE: Fargas Arquitectes FGRM, Farhaus
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Una casa diventa sperimentazione per un nuovo sistema costruttivo in legno: un volume compatto, semplice e attuale, che vuole comprovare la possibilità di costruire in modo passivo senza utilizzare tecnologie e tecniche complesse in clima mediterraneo.
VERSATILITÀ
E SOSTENIBILITÀ PER RIDURRE I CONSUMI Casa Farhaus AF1 è il prototipo di un sistema costruttivo modulare concepito per garantire una maggiore versatilità degli spazi nelle case in legno grazie a luci strutturali fino a 9 metri. La maggiore libertà interna, secondo i progettisti, consente di meglio rispondere al mutare delle esigenze dei committenti nel corso degli anni facilitando un’eventuale diversa distribuzione degli spazi e delle funzioni. Con questo sistema è stata realizzata una casa a pianta quadrata, semplice e compatta, senza le abituali costrizioni dovute alle pareti portanti. Otto moduli a doppia altezza per lato definiscono lo spazio interno del piano terra e del primo piano, distribuito in relazione alle necessità del committente. Il piano terra è diviso longitudinalmente tra il garage e il deposito/ripostiglio, mentre al piano superiore un ampio spazio senza separazioni accoglie cucina, sala da pranzo e soggiorno con le camere disposte lungo il lato posteriore dell’edificio.
Oltre che per la versatilità, il sistema si caratterizza per la sostenibilità. L’utilizzo del legno come materiale del sistema strutturale, dei pannelli isolanti e della gran parte dei pannelli interni consente di costruire un edificio CO2 neutral. Le sezioni costruttive, per isolamento e conducibilità, perseguono gli standard del Passivhaus Institut, ovvero la massima riduzione del fabbisogno energetico e delle perdite dell’involucro; ciò consente l’ottimizzazione del sistema di ventilazione meccanica, sfruttando energia solare e pozzi canadesi per regolare la temperatura interna mentre il controllo dell’incidenza della radiazione solare estiva sulle parti vetrate è demandato ai sistemi di schermatura. L’edificio (calcoli PHPP e Blower Door Test secondo standard Passivhaus per la certificazione) non ha utilizzato materiali e tecnologie classificati dall’istituto tedesco e pertanto è stata richiesta un’analisi anche a elementi finiti così da verificarne realmente le prestazioni.
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Il sistema costruttivo
L’edificio è stato realizzato mediante un sistema modulare che permette di costruire grandi spazi aperti con luci fino a 9 metri e 2 piani di altezza e che si adatta alle esigenze funzionali del progetto. La definizione del sistema, in base a una serie di moduli ed elementi base costruiti in laboratorio, ha consentito di fabbricare la casa in tempi brevissimi (2 giorni per la struttura, 17 giorni per le finiture) e di comporre prospetti senza restrizioni strutturali con conseguente grande libertà nella definizione delle aperture. I componenti base sono costituiti da elementi strutturali a telaio in legno di abete certificato a tre strati, chiusi da pannelli OSB, isolati con fibra di legno e cellulosa sfusa e provvisti di una camera di ventilazione e finitura in pino Douglas. In questa fase iniziale sono stati predisposti 4 moduli, ma la combinazione tra prefabbricazione/industrializzazione e il progetto specifico permetterà, di volta in volta, di creare nuovi elementi che diventeranno parte di questo sistema costruttivo. I moduli base possono essere a due piani, a doppia altezza senza solaio intermedio, piano terra con piano praticabile finito e modulo con copertura a tetto spiovente.
Progetto_Fargas Arquitectes FGRM, Manresa (E) Strutture_Fargas Arquitectes FGRM, Manresa (E) Consulente struttura legno_Manuel Garcia Barbero Consulente concetto energetico_Micheel Wassouf Direttore dei lavori_Fargas Arquitectes FGRM, Manresa (E) Appaltatore_Farhaus Date progetto_2009-2010 Costruzione_2011 Superficie utile_190 m2 Superficie verde_420 m2
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Le varie fasi di realizzazione dell’edificio: dalla costruzione del modulo base a doppia altezza in laboratorio, al trasporto in cantiere fino all’assemblaggio degli elementi.
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isolante termico in fibra di legno (52 mm); cornicione in foglio di alluminio piegato; isolante termico in cellulosa (240 mm) pannelli in legno cemento (16 mm); e sistema a telaio in legno di abete; ghiaia (30 mm); ancoraggio in OSB del telaio, geotessile; morali di abete (30x30 mm) polistirene estruso (30 mm); e nastratura tavole; doppio rivestimento incrociato pannello OSB (22 mm); impermeabilizzante in gomma EPDM controparete per passaggio impianti con rinforzi perimetrali; con isolamento in lana di roccia tavolato OSB (15 mm); (80 mm); camera ventilata (100 mm) con listelli sottostruttura in moraletti di abete di ventilazione in abete; (30x30 mm) per ancoraggio lastra telo di tenuta all’aria; di cartongesso e nastratura tavole. pannello fibra di legno (20 mm); pannello fibra di legno (80 mm); Solaio interpiano (dall’intradosso) pannello fibra di legno (100 mm); pavimento in quercia (22 mm); barriera al vapore; listelli di supporto per il pavimento rivestimento in abete a tre strati; (30x80 mm); trave strutturale di abete GL28 pannello fibra di legno (80 mm); (480x120 mm). telo in PE; soletta di cemento armato idrofugo Parete esterna (dall’esterno) (200 mm) rivestimento in pino Douglas telo in PE; (24x155 mm); polistirene estruso (60 mm); listelli e controlistelli in abete ghiaione (200 mm); (30x30 mm) e nastratura tavole; terreno. telo traspirante; Copertura (dall’esterno)
Raccordo parete esterna tetto (dall’esterno)
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1 - cornicione in foglio di alluminio piegato 2 - ancoraggio in OSB del telaio, struttura in morali di abete (30x30 mm) e nastratura tavole 3 - pannello OSB (22 mm) 4 - traverso in abete strutturale GL28 (360x80 mm) 5 - tela anti insetti 6 - listello di ancoraggio per il cornicione in foglio di alluminio piegato 7 - pannello in legno cemento Attacco a terra della parete 1 - pannello OSB (22 mm) 2 - struttura in moraletti di abete (30x30 mm) per ancoraggio lastra di cartongesso e nastratura tavole 3 - pannello in legno-cemento (16 mm) 4 - impermeabilizzazione con emulsione bituminosa ED 5 - polistirene estruso (60 mm) 6 - ghiaia 60 (mm)
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Il concept energetico
Casa Farhaus - AF1 a Castellterçol è contraddistinta da una geometria molto semplice e compatta che favorisce il raggiungimento di standard passivi realizzando un rilevante risparmio energetico. Castellterçol si trova a circa 40 km da Barcellona in linea d’aria, ma ha un clima molto diverso; rispetto alla città catalana, la cui temperatura media annua è di 17,5 °C, a Castellterçol la media si assesta attorno ai 12,4 °C, con estati calde e inverni freddi, vista l’altitudine (650 m slm) e la prevalenza di venti freddi settentrionali. L’edificio è orientato a sudovest, posizione non ideale per il controllo energetico, considerate anche le dimensioni ridotte del lotto a ridosso di un’altra area edificata, ma favorita dal clima relativamente fresco che consente un controllo delle temperature in estate. È stata calcolata l’inerzia termica delle componenti dell’involucro con la matrice di Heindl e si sono ottenuti ottimi valori di smorzamento (pareti 98%, tetto 100%) e di sfasamento dell’onda termica (pareti 16,8 h, tetto 18,1 h). Ad esempio, la temperatura di picco di una giornata di luglio misurata alle due del pomeriggio arriva all’interno dell’edificio smorzata alle 6 del mattino successivo, quando il calore accumulato è stato smaltito mediante la ventilazione notturna. Altro dato importante: nel mese di gennaio il costo calcolato per il riscaldamento era di 30 euro ma la spesa mensile reale è stata di 9 euro. La tenuta all’aria è già stata verificata nel test intermedio a metà aprile 2011 con un risultato n50<0,6 h-1 e si è in attesa del test conclusivo. È stato rilevato un punto debole nell’edificio, in corrispondenza delle vetrate e del sistema costruttivo, dove la temperatura nel mese più freddo non raggiunge il valore minimo obbligatorio di 13 °C. La criticità è stata risolta cambiando la forma della sezione della finestra in legno al fine di creare continuità nell’isolamento dell’involucro.
A lato, una simulazione delle isoterme nel punto di raccordo tra il serramento e la fondazione.
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Nello schema in alto: i risultati della domanda di riscaldamento dell’edificio. Al centro: i bilanci degli apporti energetici passivi. In fondo: i calcoli effettuati dal TBZ Spagna per giustificare i criteri di comfort e igiene, come richiesto dalla certificazione Passivhaus.
Sotto: schema di una ventilazione meccanica con pozzo canadese/provenzale.
INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,13-0,14 W/m2K copertura, U = 0,17 W/m2K serramenti, Uw = 0,70 W/m2K prestazioni energetiche fabbisogno di energia primaria, 59 kWh/m2a (PHPP)
VMC e pozzo canadese Il pozzo canadese, o anche pozzo provenzale, è un sistema geotermico di superficie, utilizzato come climatizzatore naturale dell’aria immessa in un edificio sfruttando la temperatura del terreno, quasi sempre costante (attorno ai 15 °C d’estate e i 5 °C d’inverno) a circa 1,50 m di profondità. I tubi interrati in questo edificio (diam. 1”) contengono acqua riscaldata dalla temperatura del terreno. Questa, passando attraverso lo scambiatore, riscalda l’aria che viene utilizzata nel sistema di ventilazione meccanica. La parte attiva dei tubi interrati non può essere posizionata né sotto l’edificio né sotto le fondamenta in quanto la casa scalderebbe e raffredderebbe i tubi stessi. Naturalmente sono indispensabili filtri da manutenere ogni 4 mesi circa e griglie per evitare l’ingresso di foglie, insetti e piccoli roditori nei tubi.
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unifamiliare a Bessancourt (Francia)
PROGETTO ARCHITETTONICO
Karawitz Architecture
REALIZZAZIONE
2008
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA
Passivhaus Institut Darmstadt 11 kWh/m2 anno
FOTOGRAFIE: Karawitz Architecture
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La casa unifamiliare di Milena Karanasheva e Michael Witzmann, seconda casa passiva certificata PHI in Francia, unisce le caratteristiche di una casa passiva – un volume compatto e altamente isolato, il lato nord chiuso, il lato sud aperto – con la forma archetipica della casa con tetto a falda.
UNA
CASA PASSIVA SOSTENIBILE La prima casa passiva certificata dell’Ile-de-France sorge a circa 30 km a nord-ovest di Parigi, proprio dietro la chiesa di origini medievali del paese di Bessancourt. L’idea compositiva prende spunto dall’architettura vernacolare del luogo: case contraddistinte da grandi tetti a falda e fienili. Ma lo sviluppo del progetto è tutt’altro che tradizionale. Nel volume compatto dell’edificio trovano impiego un elevato strato coibente (cellulosa, fibra di legno), l’applicazione di basilari concetti di bioclimatica (fronte chiuso a nord, fronte aperto a sud), l’utilizzo di materiali naturali (struttura in legno con sistema X-lam, rivestimento esterno in bambù, cartongesso e pitture bioecologiche per le finiture degli interni) e l’installazione di un impianto fotovoltaico architettonicamente integrato. La superficie utile di circa 161 m2 è suddivisa su due piani. Rivolti a sud trovano posto il soggiorno con cucina-sala da pranzo
(al piano terra) con, al piano superiore, 3 stanze da letto e una sala giochi per i bambini. Sul lato nord, quasi interamente cieco, sono disposti l’ingresso, la scala di collegamento tra i due piani, i bagni e una dispensa. Tutto l’edificio, copertura compresa, è rivestito esternamente da una sorta di doppia pelle in canne di bambù. Il lato sud, completamente vetrato, è protetto da una teoria di 32 (16x2) persiane, montate su una struttura metallica e distanziate dall’involucro così che, al piano terra, viene a crearsi uno stretto passaggio a cui corrisponde una lunga passerella al piano superiore. Oltre ad avere una forte valenza estetica, il bambù è anche altamente sostenibile poiché combina un’alta velocità di crescita con un’elevata resistenza alla pressione e un’elevata elasticità e leggerezza. Le canne utilizzate, infatti, sono cave al loro interno e difficilmente infiammabili.
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Sotto, due immagini di cantiere del grande open space al piano terra che accoglierà la cucina-sala da pranzo e il soggiorno. Nella foto in alto a destra sono visibili i setti in legno massiccio, che costituiscono la “spina dorsale” dell’edificio, in cui sono stati effettuati i fori per il passaggio dei tubi della ventilazione (visibili in una fase successiva, documentata dall’immagine più sotto).
Sistema costruttivo e aspetto ecologico
La casa passiva di Bessancourt presenta una pianta molto semplice, chiusa a nord per limitare le perdite, aperta a sud per godere degli apporti solari gratuiti, modulabili grazie alla cortina di frangisole in bambù. Costruttivamente si tratta di una struttura massiccia in legno (pannelli X-lam di grandi dimensioni, prefabbricati in officina e assemblati in loco), l’unico elemento di calcestruzzo è rappresentato dalla piastra di fondazione. L’aspetto più interessante della costruzione risiede però, oltre che nella tipologia costruttiva in legno, nella “spina dorsale” dell’edificio. Questa è composta da pannelli di legno di larghezza di 60 cm disposti a intervalli di 90 cm, come dei “dischi vertebrali”, che suddividono il piano terra in due parti secondo un rapporto di 1:2. Questa “spina dorsale” svolge anche altre funzioni, oltre a quella portante: ospita tubi fluorescenti per l’illuminazione e impianti tecnici di vario tipo, è accessibile da entrambi i lati e viene utilizzata anche come armadio, scaffalatura o come semplice partizione tra gli ambienti. Una menzione particolare meritano i tubi della ventilazione, lasciati parzialmente a vista come parte del concetto estetico della casa e per rendere il sistema stesso di ventilazione comprensibile e chiaro, senza cammuffamenti. Elementi della costruzione: Pareti esterne: struttura in X-lam, freno vapore, isolamento con cellulosa tra travetti (240 mm), pannello isolante in fibra di legno, membrana per sotto struttura, bambù Tetto: struttura in X-lam, freno vapore, isolamento con cellulosa tra listelli (300 mm), pannello isolante in fibra di legno, membrana per sotto struttura, bambù o moduli fotovoltaici Solaio contro terra: massetto, isolamento in EPS (200 mm), fondazione in cemento Finestre: telaio in legno con rivestimento in alluminio, connessione super isolata con la pareti, triplo vetro con coating basso emissivo e riempimento in argon; Ug 0,60 W/m2K, g = 50%
sezione trasversale
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Progetto_Karawitz Architecture (Mischa Witzmann, Milena Karanesheva), Paris (F) Impianti_Karawitz / Solares Bauen, Strasbourg (F) Strutture in legno_DI Eisenhauer, Wertingen (D) Strutture in c.a._Philippe Buchet, Versailles (F) Blower door test_Manexi, Boulogne-Billancourt (F) Lavori_settembre 2008-luglio 2009 Superficie utile_161 m2 Superficie verde_435 m2
Alcune fasi della costruzione. Dall’alto a sinistra: la posa delle pareti in X-lam prefabbricate a cui è seguita una fase di posa dello strato di tenuta all’aria e del cappotto esterno (fibra di legno morbida). Nelle ultime due immagini, in basso, si sta procedendo all’installazione dei pannelli fotovoltaici (quelli del solare termico occuperanno gli spazi mancanti) e quindi al rivestimento finale con la stuoia di bambù, che è l’elemento estetico che caratterizza la casa.
pianta del piano terra
pianta del primo piano
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La “pelle” in bambù non trattato ricopre tutto l’edificio, dal piano terra al tetto escludendo la superficie ricoperta dai pannelli fotovoltaici e del solare termico. Sul lato sud, completamente vetrato, si trasforma in 32 elementi oscuranti, non direttamente applicati alla parete, che si aprono a soffietto e il cui disegno è stato elaborato proprio dai Karawitz. Si crea dunque un passaggio tra parete e persiane che al piano superiore si trasforma in passerella, realizzata in reticolo di metallo con la duplice funzione di balcone e di supporto per il montaggio delle persiane stesse. In questo modo si crea uno spazio che fornisce ulteriore profondità all’interno. Le asticelle di bambù sono legate l’una all’altra tramite del filo metallico e fissate a correnti orizzontali su un telaio mobile in legno/metallo. Il colore marrone del bambù è destinato a diventare, con il tempo, grigio, cosa questa che permetterà alla luce di penetrare all’interno assumendo una colorazione particolare...
INVOLUCRO
IMPIANTI
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,14 W/m2K solaio controterra, U = 0,17 W/m2K copertura, U = 0,13 W/m2K serramenti (triplo vetro bassoemissivo con riempimento di Argon, telaio in legno/alluminio con superisolamento nell’attacco alla parete), Uw installato = 0,80 W/m2K tenuta all’aria, n50 = 0,48 h-1 domanda di energia primaria, 90 kWh/m2 anno (calcolo PHPP per la totalità di energia elettrica richiesta senza apporto dell’impianto fotovoltaico)
ventilazione, riscaldamento, acqua calda Unità compatta con pompa di calore e scambiatore di calore in controcorrente, NHR = 76%; aspirazione aria esterna tramite scambiatore di calore del sottosuolo; impianto solare termico; impianto fotovoltaico.
Impianti
Trattandosi di una casa passiva certificata PHI, nell’edificio di Bessancourt sono state attuate le scelte impiantistiche tipiche di una costruzione di questo genere. Innanzitutto non è stato installato un impianto di riscaldamento tradizionale, se si esclude la posa di alcuni corpi radianti nei bagni, ma non si è rinunciato all’immancabile impianto di ventilazione meccanica controllata, al fine di garantire un comfort interno ideale in termini di temperatura e umidità dell’aria. Sul tetto trovano posto dei pannelli solari termici (per la produzione di acqua calda sanitaria) e dei pannelli fotovoltaici che producono fino a 2.695 kWh/anno di energia elettrica.
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PROGETTARE
UNA CASA PASSIVA
3 domande a ... Milena Karanasheva - Karawitz Architecture
Due immagini del primo piano. In alto, una vista del corridoio che affianca la “spina dorsale” in setti di legno, visibile sulla destra, e che serve tutte le stanze, rivolte a sud. Come per il piano terra, questa teoria di setti separa, compositivamente, anche la pianta del piano superiore. Nella foto più in basso, la sala giochi, rivolta a sud, rimarrà uno spazio aperto, senza tamponamenti, cui si accederà direttamente dal corridoio.
La vostra è la prima casa passiva certificata PHI della Francia. Quali difficoltà avete incontrato durante la sua progettazione e realizzazione? Cosa garantisce una certificazione energetica? Precisamente è la prima casa passiva nell’Île-de-France e la prima progettata da architetti. L’inizio non è stato facile: il regolamento edilizio vigente non permetteva finestre ad altezza di sguardo sui lati est, ovest o nord, i tetti piani erano assolutamente vietati e la pendenza del tetto era prestabilita. Inoltre, il lotto si trova proprio al centro della città, dietro alla chiesa, e ciò ha reso vincolante il parere della Soprintendenza per la concessione edilizia. La casa quindi aveva già una forma ben determinata ed è stato complesso dotare tale forma di un linguaggio architettonico contemporaneo. La difficoltà maggiore è stata però quella di trovare imprese che avessero fiducia in noi e che raggiungessero gli elevati standard di qualità richiesti dal PHI, proponendo al contempo prezzi non eccessivamente alti. Solo una ditta aveva avuto esperienza nella costruzione di case passive; tutte le altre erano principianti. Come noi! Tuttavia, una casa passiva non è di per sé più difficile da costruire rispetto a una casa normale. La problematicità consiste nel procedere con sistematicità e nel lavorare in modo estremamente preciso. Eppure, nella realtà, il costruire (in Francia come dappertutto) è spesso un atto impreciso: molti artigiani non sono abituati a lavorare con metodo e precisione e le richieste del progettista possono diventare ostacoli. La certificazione garantisce qualità, soprattutto perché il consumo effettivo in condizioni normali corrisponde esattamente a quello calcolato, e ciò comporta, per i committenti, un rispetto dei costi di riscaldamento calcolati. Nel concept energetico del vostro edificio, che ruolo gioca l’impiantistica? Perché le tubazioni della VMC sono a vista? La semplicità, sia a livello di progetto che di realizzazione nell’apparato tecnico, è stata per noi un imperativo. Il risparmio di energia è ottenuto per la maggior parte dall’involucro e dalla forma dell’edificio e pertanto gli impianti sono stati contenuti al minimo; le tubazioni sono raggruppate in un elemento centrale dell’edificio, le canalizzazioni della ventilazione corrono parzialmente a vista e fanno parte di un concetto estetico che rende comprensibile e chiaro l’impianto stesso. Perché avete scelto un rivestimento in bambù? Abbiamo compiuto un’operazione di astrazione a partire dalla forma di base e abbiamo deciso di rivestire tutto il volume con una pelle sottile e ariosa di bambù, creando una forma che è anche una scultura grazie al rivestimento trasparente che libera la massa e dona leggerezza, dà profondità e rivela le aperture dietro la pelle. La luce è intercettata dai bastoncini fissati a una certa distanza che, a seconda dell’altezza del sole e dell’angolo di apertura, generano all’interno una serie di atmosfere speciali. Però, la scelta del bambù è arrivata più tardi. Il bambù è un materiale che, per quanto strano possa sembrare, è piuttosto tipico delle periferie di Parigi (!!), anche se viene utilizzato per altri scopi (recinzioni, giardini, mobili da esterno, ringhiere di balconi...). Dall’altra parte le stecche di bambù avevano proprio la grandezza giusta: sono sottili ma, da una certa distanza, ancora bene visibili (non scompaiono in una massa indistinta), sono rotonde e non sempre così regolari come dei listelli in legno donando all’involucro leggerezza, poesia e naturalezza.
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focus on_la
tenuta all’aria dell’involucro
Ruben Erlacher ingegnere, certificatore CasaClima
DELLA
MISURAZIONE TENUTA ALL’ARIA
L’impermeabilità dell’involucro La prova di tenuta all’aria di un edificio (Blower Door Test) è un efficace strumento per individuare e valutare i punti deboli dell’involucro, permettendo così di intervenire in modo preciso sull’involucro stesso.
Verificare la tenuta all’aria di un edificio a bassissimo consumo energetico è indispensabile, poiché eventuali infiltrazioni di aria incidono in modo determinante sull’efficienza e sulla salubrità dell’involucro. Nei punti di connessione tra elementi strutturali diversi o tra materiali differenti, oppure in presenza di punti critici quali prese elettriche, interruttori, punti luce, passaggi di impianti, dove viene interrotto lo strato di tenuta all’aria dell’involucro, si possono creare delle fessure che causano uno scambio incontrollato d’aria tra l’interno di un edificio e l’esterno. Dal punto di vista energetico questo fenomeno comporta una dissipazione di calore, conseguentemente, un maggior consumo di combustibile e quindi di costi. Altro aspetto, sempre poco considerato, l’isolamento acustico che in presenza di perdite d’aria in un involucro peggiora, consentendo a rumori provenienti dall’esterno di propagarsi all’interno degli ambienti. A titolo informativo, si ricorda che alcuni impianti antincendio o sistemi di ventilazione meccanica funzionano correttamente solo se esiste un’elevata ermeticità. Per individuare le infiltrazioni e le perdite dell’involucro il progettista ha a disposizione un metodo affidabile: lo strumento di misurazione della tenuta all’aria.
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Misura della differenza di pressione
∆p = 50 Pa (0,5 mbar)
Porta
V = ... m3/h Misura del flusso d’aria Ventilatore n 50 = ...
flusso d’aria [1/h] Volume edificio
Il test di tenuta all’aria
Due immagini della macchina per la misurazione della tenuta all’aria posizionata su una finestra e su una porta.
La normativa La prova della tenuta all’aria di un edificio determina la quantità d’aria che viene persa da un involucro edilizio sulla base di una differenza di pressione predefinita e creata artificialmente all’interno dell’involucro stesso. La norma di applicazione per la prova di Blower Door è la UNI EN 13829 del 2002 (“Prestazione termica degli edifici - Determinazione della permeabilità all’aria degli edifici - Metodo di pressurizzazione mediante ventilatore”), che fa riferimento a un metodo basato sulla differenza di pressione. La normativa prevede che le misurazioni possano essere effettuate secondo due metodi: secondo Metodo A e Metodo B. Il Metodo A è una prova di un edificio in uso. Lo stato dell’involucro edilizio dovrebbe rappresentare le condizioni reali dell’edificio nella stagione in cui si utilizza l’impianto di riscaldamento o l’impianto di raffrescamento. Il metodo B, invece, è il test dell’involucro edilizio prima del completamento di tutti i lavori e rappresenta in definitiva un controllo della corretta, o meno, esecuzione dei lavori stessi. Il momento più adeguato per eseguire la prova di tenuta all’aria Metodo A è dopo la conclusione dei rivestimenti ermetici (ad esempio intonaci, teli, pannelli di tenuta) e dopo il montaggio definitivo della porta d’ingresso e dei serramenti. Il controllo della tenuta d’aria prevista dall’iter di una certificazione energetica, come per esempio CasaClima o Casa Passiva, viene sempre eseguito secondo il metodo A. Questo significa che è necessario chiudere tutte le aperture esterne esistenti nell’edificio (finestre, porte, porte tagliafuoco) e aprire le porte interne dell’unità oggetto di misura. Per gli scopi del Metodo A (edificio in uso) non è possibile effettuare ulteriori correzioni per migliorare la tenuta all’aria dell’involucro, ovvero non possono essere sigillati o tappati temporaneamente camini, bocchette d’aria, cappe ecc., elementi che, per il loro funzionamento, non prevedono chiusure.
Un involucro edilizio possibilmente ermetico permette di: - evitare acqua di condensa nell’elemento strutturale a seguito della convezione; - evitare la penetrazione di radon - diminuire le perdite di calore per ventilazione - evitare che sostanze nocive dell’aria penetrino nell’aria indoor (perdita di comfort) - garantire la funzione degli impianti di aerazione - garantire la funzione isolante dell’involucro edilizio - è il presupposto per un buon isolamento acustico
Procedimento di misurazione La prova consiste nell’installare un’apparecchiatura di movimentazione d’aria in grado di indurre uno specifico intervallo di valori di differenze di pressione positive e negative attraverso l’involucro edilizio o parte di esso. Il sistema fornisce una portata di aria costante in corrispondenza a ogni differenza di pressione per il periodo necessario a ottenere letture di portata di aria. Dopo la preparazione iniziale dell’edificio secondo la UNI EN ISO focus on
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La determinazione delle fessure In caso di scarsa tenuta d’aria, oppure su richiesta del committente, può essere eseguita una determinazione delle fessure d’aria dell’involucro. La ricerca delle fessure avviene con diversi strumenti quali termoanemometro, termocamera, fumo freddo, generatore di nebbia, la mano. Questo rilievo viene effettuato creando una depressione interna nella unità abitativa da misurare. In questo modo l’aria esterna entra attraverso le fessure presenti e può essere percepita e misurata all’interno. Il tecnico deve in seguito cercare tutte le fessure e valutare la loro importanza e il loro impatto. In caso di utilizzo di fumo freddo, viene creata una sovrappressione interna così da far uscire aria e fumo attraverso eventuali fessure presenti nell’involucro. 13829 viene di solito fatto un controllo della plausibilità per la stima della tenuta d’aria con una misurazione puntuale a 50 Pa di pressione. Di solito la turbina utilizzata viene inserita preferibilmente in una finestra oppure, se ciò non è possibile, in una porta (figg. pagina 47). Durante la fase della determinazione delle fessure, quando il dispositivo di ventilazione immette aria nell’edificio fino a formare una differenza di pressione costante di 50 Pa tra interno ed esterno, l’involucro viene interamente ispezionato ricercando i punti non ermetici che provocano infiltrazioni, in quanto si genera una depressione che richiama aria esterna attraverso tutte le fessure. La determinazione delle fessure dello strato di tenuta all’aria viene effettuata di solito con un termo-anemometro, una termocamera, fumo freddo ecc. Successivamente, generando una depressione decrescente (da circa 70 Pa fino a 10 Pa con step non superiori a 10 Pa) si registrano i volumi d’aria persi ad ogni differenza di pressione attraverso i punti di permeabilità e viene calcolato l’indice di quantità di aria che penetra in un’ora (n50). Prima e dopo la prova vengono rilevati per 30 secondi le differenze di pressione a flusso nullo. L’ultima fase prevede una sovrapressione dell’involucro e la ripetizione della sequenza come nella seconda fase, valutando le dispersioni delle diverse guarnizioni. Il risultato ottenuto rappresenta il numero dei ricambi orari del volume di aria interna attraverso le fessure e la sommatoria dei volumi definisce la perdita totale dell’involucro: più basso è il valore n50, migliore è la tenuta all’aria. Nelle varie fasi viene misurata contemporaneamente la temperatura dell’aria esterna, la temperatura dell’aria interna, la velocità del vento, la pressione atmosferica e la pressione a flusso nullo. Perchè un edificio dovrebbe avere un involucro ermetico all’aria? Una buona tenuta all’aria è il presupposto per ottenere un ambiente confortevole e per evitare possibili danni all’edificio. Quando si definisce un involucro “ermetico”, non s’intende ovviamente un involucro che è completamente impermeabile all’aria. In qualsiasi edificio, infatti, anche se “impermeabile”, vi sono dei punti di non ermeticità, che possono essere tollerabili o migliorati a seconda del punto in cui insiste la criticità e dei problemi che essa crea o implica. Spesso si crede anche, erroneamente, che un edificio dovrebbe “respirare” e che un involucro completamente ermetico all’aria 48
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A sinistra, l’entrata d’aria da una fessura alla velocità di ca. 1,5 m/sec, rilevata con termoanemometro. A destra, il fumo freddo individua l’infiltrazione d’aria tra solaio e muro perimetrale dovuta alla mancanza dello strato di tenuta d’aria (intonaco) fino al solaio grezzo.
A sinistra, termocamera che individua un’infiltrazione attraverso il cassonetto. A destra, produzione di nebbia all’interno di un edificio con l’apposito generatore.
Fumo freddo che indica la scarsa tenuta d’aria di un elemento portafinestra.
A sinistra, ancora fumo freddo che indica la scarsa tenuta d’aria dell’involucro. A destra, all’esterno è visibile la fuoriuscita di fumo.
Infiltrazione d’aria attorno una scatola elettrica.
Tabella 1. Tabella di riferimento CasaClima per Blower Door Test.
Classe energetica involucro C B A Gold
Tabella 2. Confronto del valore n50 sulla base dell’efficienza energetica dell’edificio e dell’areazione prevista dalla norma.
valore limite valore limite valore obbiettivo valore obbiettivo
Tipo di abitazione
n50, lim = 2,0 h-1 ± 0,1 n50, lim = 1,5 h-1 ± 0,1 n50, lim = 1,0 h-1 ± 0,1 n50, lim ≤ 0,6 h-1 ± 0,1
n50
Casa passiva (Passivhaus Institut)
≤ 0,6 h-1
Edificio con impianto di ventilazione (DIN 4108-7 : 2001-08)
≤ 1,5 h-1
Edifici a basso consumo energetico (raccomandazione)
≤ 2 h-1
DIN 4108-7 : 2001-08 (limite max aerazione naturale)
≤ 3 h-1
Permeabilità all’aria insufficiente dell’involucro (urgente sigillatura completa dell’edificio)
= 4 h-1
non sia adeguato alle richieste di comfort e benessere. Tuttavia, un involucro non deve mai “respirare”, poiché se un edificio è troppo permeabile significa che vi sono numerose scalfitture e perdite, attraverso cui passa aria non controllata, e che si perde, inutilmente, una buona parte di energia termica. La corretta ventilazione (ricambio d’aria) di un edificio deve essere fatta manualmente, aprendo le finestre, o meccanicamente con un sistema di ventilazione meccanica controllata (VMC), ma mai demandata agli spifferi! Un involucro possiede un’ermeticità all’aria appropriato quando impedisce la formazione di condensa nella costruzione in seguito a movimenti convettivi, contrasta la penetrazione di gas radon negli ambienti, diminuisce le perdite di calore dovute all’aerazione, frena l’ingresso di sostanze nocive dell’aria esterna ed evita le correnti d’aria che causano mancanza di comfort. Inoltre, un involucro stagno all’aria garantisce il buon funzionamento degli impianti di aerazione e la corretta azione della coibentazione termica e dell’isolamento acustico.
Valori limiti di tenuta d’aria Facendo riferimento alla certificazione CasaClima, la prova di Blower Door è obbligatoria per tutti gli edifici in cui è presente un sistema di ventilazione meccanica controllata già dal 1 gennaio 2008. Invece, per edifici CasaClima che hanno una struttura portante in legno e per quelli “a secco”, la prova è obbligatoria dal 1 gennaio 2009, anche nel caso in cui non sia presente una ventilazione meccanica controllata. Dal 1 marzo 2010, infine, il Blower Door Test è obbligatorio per tutti i fabbricati soggetti a certificazione CasaClima. I valori massimi di tenuta all’aria di un edificio ottenuti con il Blower Door Test, secondo la norma UNI EN 13829 Metodo A, sono stati definiti dalla guida tecnica CasaClima del 1 marzo 2010 come indicato in tabella 1. Nel caso di case passive (Passivhaus Institut, Darmstadt), la prova di Blower Door è obbligatoria per qualsiasi edificio e il valore n50, misurato secondo UNI EN 13829 Metodo A, deve essere inferiore o al massimo uguale a 0,60 h-1. E questo rappresenta un limite molto severo (tab. 2 sopra).
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Il concetto di “tenuta all’aria” La tenuta all’aria di un involucro si ottiene con uno strato di tenuta all’aria, il quale impedisce alle correnti d’aria di muoversi dall’interno verso l’esterno e viceversa. Lo strato per la tenuta all’aria è situato normalmente dal lato caldo dell’involucro (interno) e può eventualmente assumere anche la funzione di freno a vapore. I punti più soggetti alle infiltrazioni d’aria sono quelli in cui vi sono giunzioni tra materiali diversi (raccordi, nodi) o dove vi sono brecce aperte nell’involucro edilizio, ad esempio in presenza di porte e finestre o dei fori per il passaggio di cavi elettrici e per le condutture per acqua e gas. Si ricorda che le fessure d’aria incidono, nella perdita di energia da parte dell’involucro, quanto un ponte termico. È importante ricordare che già in fase progettuale andrebbe sviluppato un progetto di ermeticità e di linee di giunzione dell’involucro, in modo da poter ottenere un livello ermetico continuo. Tutte le connessioni e le brecce dovrebbero essere rese ermetiche nel tempo utilizzando anche intonaci, gesso o colle. La maggior parte dei punti critici possono essere evitati se gli artigiani, in fase d’opera, e i progettisti, nello studio architettonico ed esecutivo, vi prestano la dovuta attenzione. Una casa con scarsa tenuta all’aria è difficilmente riscaldabile e non raggiungerà classi energetiche importanti, oltre ad avere problemi di isolamento acustico. 50
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Materiali comuni Qualsiasi materiale che non permette il passaggio d’aria è un materiale idoneo per realizzare lo strato di tenuta all’aria, ma molte volte le barriere all’aria vengono confuse con le barriere al vapore. Una barriera al vapore ha un valore sd (spessore equivalente di aria ferma per la diffusione) alto e non lascia passare il vapore acqueo, mentre un telo aperto alla diffusione, spesso chiamato telo “traspirante”, ha un valore sd molto basso e lascia passare il vapore acqueo ma non l’aria. Questo significa che i materiali utilizzati per la tenuta all’aria possono essere anche “traspiranti”, ovvero far passare il vapore acqueo, ma non l’aria. La tenuta all’aria deve essere continua e gli elementi strutturali (muri, solai, finestre ecc.) devono essere chiusi ermeticamente tra di loro, così come le perforazioni dovute a passaggi di cavi e di tubazioni. Alcuni esempi. Nelle costruzioni in muratura l’intonaco interno rappresenta il livello ermetico (foto in alto a sinistra) e pertanto, dove l’intonaco viene interrotto da condutture, finestre e porte, deve essere sempre garantita l’ermeticità all’aria della muratura. Nelle costruzioni in legno vengono utilizzati sistematicamente teli o guaine a tenuta d’aria, composti, per esempio, da bitume, materiali sintetici, carta ecc. Come per le murature, anche in questo caso un telo a tenuta d’aria può essere anche traspirante al vapore acqueo. Particolare attenzione è necessaria nella posa
A sinistra: continuità dell’intonaco dell’involucro. A destra: tenuta all’aria delle lastre in OSB in un edificio con struttura in legno.
Particolari dell’ermeticità di una struttura in muratura e in muratura/legno.
in opera dei teli di tenuta, che non devono essere perforati, e nel passaggi degli impianto dove si deve prevedere una buona sigillatura di di cavi e di tubazioni. Tra i materiali che si possono utilizzare negli edifici con struttura portante in legno, si elencano anche pannelli in cartongesso, legnomagnesite e cemento-legno, lamiera, pannelli in legno (masonite, OSB), sigillati tra di loro, come è possibile notare dalla fotografia a pagina 50, a destra. Di questi pannelli è fondamentale scegliere lo spessore più opportuno per garantire una tenuta all’aria efficace.
Dettagli in un edificio
La tenuta all’aria di un edificio deve essere realizzata con grande cura. Nel breve approfondimento che segue analizziamo alcuni dettagli. Le murature e i raccordi/giunti Generalmente, le pareti esterne devono poggiare sul solaio della cantina per l’intera loro superficie, i giunti di testa devono essere ricoperti di malta e l’intonaco dovrebbe essere steso sino all’angolo superiore del solaio grezzo, come da immagine in alto a destra. L’ultima connessione orizzontale (immagine a destra al centro) nei parapetti di finestre, nei coronamenti delle murature, delle balaustre o di parti del muro tra il solaio e il tetto, deve essere effettuata con uno strato di malta. In presenza di un giunto tra tetto in legno e parete in muratura, l’intonaco steso sul muro deve essere nastrato con lo strato di tenuta all’aria del tetto (OSB nella fotografia a lato).
Nastratura esterna di tenuta all’aria.
I serramenti I controtelai per le finestre e il cordolo in legno esterno vengono nastrati in modo ottimale per evitare qualsiasi passaggio di aria; in seguito è stato applicato il cappotto esterno, che eventualmente può essere nastrato. Nella foto a sinistra sono ben visibili, all’esterno della struttura in legno, le nastrature in corrispondenza del solaio interpiano, dei controtelai e il risvolto sulla parete portante del telo di tenuta e di protezione dell’isolamento della copertura. Nel montaggio dei serramenti bisogna prestare attenzione a come viene realizzata la tenuta all’aria del raccordo tra il muro e l’infisso e tra l’infisso e il telaio; in commercio esistono infatti molti tipi di nastri espandenti e di nastri che pos-
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La termografia nel Blower Door Test La termografia permette di determinare e rappresentare graficamente la temperatura superficiale della radiazione infrarossa emessa da un corpo senza contatto diretto dello strumento con la superficie oggetto di esame. Le termocamere rilevano la radiazione infrarossa e la traducono in una scala di colori non reali, formando una mappa delle temperature superficiali. La termografia permette di individuare anche la mancanza di ermeticità di un involucro, poiché i flussi d'aria con diversa temperatura creano, per convezione, delle anomalie di temperatura e quindi diventa particolarmente utile nel caso di una prova di Blower Door. Nella misurazione, infatti, sono sufficienti pochi gradi di temperatura di differenza, in quanto il raffreddamento dovuto ai moti convettivi provoca irregolarità termiche più accentuate rispetto a quelle generate per conduzione. In assenza di vento, e quindi di infiltrazioni, difficilmente si riesce a individuare lo stato critico.
Dall’alto: infiltrazione d’aria tra muro e solaio visibile con termocamera, infiltrazione d’aria intorno a porte... e cassonetti.
sono essere usati per la chiusura delle fessure, considerando che le schiume utilizzate comunemente per i riempimenti non sono ermetiche (foto a pagina 53, a sinistra). Anche nell’immagine a pagina 53 in alto a destra è ben evidente la corretta esecuzione del fissaggio a tenuta d’aria di una finestra sul muro in legno mediante opportune nastrature. Gli impianti Un occhio di riguardo deve essere riservato alle installazioni elettriche o sanitarie: le prese devono essere ben ingessate o maltate e le fessure delle condutture chiuse con malta, in particolare
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in presenza di una muratura in laterizio, come si vede a pagina 53 in basso a destra. Le condutture che forano la parete, che vanno dall’interno all’esterno, devono essere realizzate da passatubi ermetici. In commercio si possono trovare tutta una serie di materiali per questo tipo di soluzioni (ad esempio: prese ermetiche, flange, nastri adesivi, nastri compressori ecc.). I passatubi, che attraversano l’involucro di un edificio, non dovrebbero essere legati in fasci: è infatti possibile realizzare un isolamento duraturo tra muro e tubo solamente se il tubo è singolo, mentre nel caso di tubi raggruppati è pressoché impossibile.
Sopra: corretta tenuta del falso telaio per porte e finestre.
In alto: dettaglio della nastratura interna del serramento. Sopra: riempimento con malta delle tracce per il passaggio impianti.
Termoflussimetri e anemometri a filo caldo Termoflussimetri e anemometri a filo caldo forniscono durante la prova del Blower Door informazioni aggiuntive che permettono un esame dell’involucro più accurato. Il termoflussimetro è uno strumento di misura che rileva, visualizza, memorizza ed elabora grandezze fisiche ambientali, come la trasmittanza termica delle superfici. Con questo apparecchio si individua la reale dispersione termica che, confrontata con i dati di progetto, consente di risolvere eventuali difetti di costruzione. È inoltre un utile strumento per la verifica delle stratigrafie e delle caratteristiche dei materiali costruttivi in edifici esistenti senza l’utilizzo di mezzi invasivi (carotaggi). Il termoanemometro a filo caldo consente invece di calcolare la velocità del flusso d’aria.
Grazie alla sonda di piccole dimensioni e alla grande precisione e sensibilità, esso individua le perdite in corrispondenza di condotte e di sistemi di ventilazione o quando sia necessario identificare portate d’aria scarse, che nella fase in cui l’edificio è portato in depressione si infiltrano tra le connessioni o giunti o piccole fessure non accertabili a occhio nudo. La sonda del termoanemometro raggiunge anche componenti edilizi molto diffici da raggiungere. I dati raccolti delle fluttuazioni di portata vengono visualizzati simultaneamente sul display dell’apparecchio.
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involucro_ponti
termici
Maria Elisabetta Ripamonti architetto, Presidente OAPPC di Lecco
L’INVOLUCRO
OPACO
La risoluzione dei ponti termici lineari
La disomogeneità dell'involucro opaco dovuta alla compenetrazione di materiali diversi obbliga il progettista a eliminare le dispersioni di calore in particolare in presenza di balconi, cassonetti, pilastri e solette. Vediamo come si possono risolvere alcune situazioni.
Un edificio può essere considerato, dal punto di vista degli scambi energetici, un sistema termodinamico nel quale i flussi termici sono convertiti, trasformati e scambiati attraverso il suo involucro. Le leggi della fisica e i metodi di calcolo matematico relativi a conduzione, convenzione e irraggiamento, individuano e quantificano i processi di scambio del calore attraverso le strutture dell’edificio. La risposta progettuale all’obiettivo del risparmio energetico consiste, soprattutto negli edifici passivi, nell’ottimizzazione degli elementi disperdenti che compongono la costruzione. Nell’involucro opaco si distinguono i ponti termici lineari e quelli puntuali. In questa sede si porrà l’attenzione sui primi. Quando la compenetrazione riguarda una superficie ampia o, nel caso di disomogeneità di materiali dovuti a compenetrazione totale o parziale nell’involucro edilizio, si parla di ponti termici strutturali: è il caso dell’attacco cordolo/pareti, dei balconi, dei cassonetti, dei davanzali e soglie, della presenza di canne fumarie nelle pareti. I ponti termici sono punti dell’involucro in cui localmente si verificano cambiamenti del flusso di calore e delle temperature: in presenza di tali flussi le temperature superficiali interne nelle aree prossime al ponte termico diminuiscono e le perdite attraverso l’involucro aumentano. Le pareti, ad esempio, si articolano tra loro nello spazio tridimensionale per delimitare gli ambienti formando angoli. Nei
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punti di discontinuità reali non si può parlare di flusso di calore monodimensionale, ma bidimensionale, e le variazioni di temperatura si distribuiscono in modo mediato senza salti repentini di temperatura superficiale. Altresì i diversi materiali costituenti ogni singola parete non sono posti secondo una successione or-
Due immagini di ponti termici lineari delle solette interpiano e in corrispondenza delle aperture (Fonte: Nordtex).
Balcone a sbalzo senza taglio termico.
Flussi di calore (frecce rosse) e isoterme (in grigio) attraverso pareti costituite da materiali diversi.
dinata di strati ma si intersecano per esigenze costruttive anche in modi complessi e, all’interno della parete con discontinuità d’isolamento, si ha una modifica curvilinea delle isoterme rispetto a un andamento rettilineo di una parete uniforme; in un elemento della struttura con la stessa temperatura le isoterme sono linee nel programma e superfici nella realtà e il flusso di calore, perpendicolare alle isoterme, è orientato dal lato caldo al lato freddo (figura a sinistra). Le valutazioni di efficienza energetica delle Passivhaus considerano il ponte termico corretto quando Ψ < 0,01 W/mK. Per raggiungere questo ambizioso obiettivo occorre eliminare completamente le dispersioni di calore negli elementi dell’involucro e le indicazioni seguenti forniscono alcuni esempi risolutivi. Per dettagli specifici si rimanda al testo “Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive” (Flaccovio Editore).
Balconi
In assenza di coibentazione nel punto di giunzione tra solaio e balcone, una notevole quantità di calore defluisce provocando aumenti dei consumi di energia termica (in alto a destra). Repentine variazioni delle temperature possono causare conseguenze di tipo strutturale, come le tensioni interne, tali da degradare il materiale e provocarne possibili distacchi. La scelta di una determinata tipologia di balconi ha conseguenze sul bilancio energetico e sull’estetica dell’intervento edilizio. L’obiettivo è ottenere costruzioni con buoni standard qualitativi senza causare appesantimenti compositivi alle architetture e
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Esempi di balcone a sbalzo e con appoggio a terra.
oggi sono possibili soluzioni ottimali per le ristrutturazioni e per le nuove costruzioni. I balconi non rappresentano solo uno spazio vitale aggiuntivo, ma connotano fortemente il prospetto degli edifici ed è necessario trovare soluzioni in grado di rispondere a esigenze statiche consentendo libertà stilistica e le più basse perdite di calore possibili. Dal punto di vista energetico l’appoggio al suolo è ottimale, mentre la scelta di elementi liberi e sporgenti costituisce la soluzione preferita in termini estetici. I balconi devono essere dimensionati in modo da sopportare i carichi calcolati, per esempio il proprio peso, l’azione del vento e la neve. Mentre per i piani a sbalzo solitamente non sono necessari ulteriori misure di sostegno, le tipologie con pilastri devono essere rinforzate perpendicolarmente e lungo la facciata con conseguenti ponti termici più o meno rilevanti. Se i pilastri resistenti alla pressione sono collegati alle fondamenta, i carichi dovuti al vento possono essere trasmessi ai piedi dei pilastri. Questa soluzione è consigliata per gli edifici di massimo due piani. Quando il rinforzo è realizzato con un telaio, sono necessari spigoli resistenti alla pressione tra i sostegni e le travi; il risultato è una struttura molto massiccia. I cavi, grazie alla loro capacità di carico alla trazione, esercitano una grande forza tra piani trasversali anche molto bassi fornendo una soluzione estetica più leggera rispetto alla struttura a telaio (a lato, in alto). Il balcone sporgente in calcestruzzo è l’esempio per antonomasia della formazione di un ponte termico massiccio, tipologia però improponibile in una casa passiva. I “momenti” possono essere evitati se il piano del balcone è costruito con almeno un sostegno grazie al quale il ponte termico può arrivare a valori compresi tra 0,07 e 0,1 W/mK. 56
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Rinforzi per balconi mediante pilastri.
Aggancio alla parete mediante barre in acciaio.
Giunto termoisolante per balcone a sbalzo.
Sotto, sezione del taglio termico per balcone in acciaio e struttura in cls armato. A destra, posa in cantiere del giunto termoisolante.
Si è dimostrato come, per case monofamiliari, un ponte termico determini una perdita di calore percentualmente maggiore rispetto a edifici di grandi dimensioni. Uno Ψ pari a 0,25 W/mK in una casa con un balcone lungo quattro metri rappresenta circa il 4% del fabbisogno calorico per il riscaldamento. In case plurifamiliari l’influsso del balcone è minore: su 40 unità abitative, ognuna con quattro metri di balcone e un piano di riferimento energetico di 3.000 m2, la quota di ponte termico corrisponde a circa l’1,2% del fabbisogno per il riscaldamento. Se il balcone è sorretto da due sostegni, i momenti nella zona dell’appoggio possono essere evitati; in questo caso la compenetrazione dello strato isolante consiste in una barra di acciaio inox di 12 mm e di un tubo di acciaio inox con diametro di 30 mm (a lato, al centro). L’allacciamento al muro perpendicolare alla facciata serve solo come rinforzo per il vento e può essere molto sottile. Il valore del ponte termico, per ogni ancora, è di 0,015 W/mK. Il collegamento del piano del balcone ai sostegni deve poter ricevere i momenti da diverse collocazioni del carico e deve essere realizzato come telaio. Più è profondo il balcone, più massiccio è il collegamento; per questo motivo tale tipo di costruzione è adatta a balconi di piccole dimensioni Le compenetrazioni puntuali, rispetto ai collegamenti massicci, consentono la riduzione delle perdite di calore: si pensi all’aggancio di un balcone a un solaio in travi di legno con elementi di unione di tubolari in acciaio inox. Il valore di ponte termico stimato per la compenetrazione dello strato isolante, illustrato nella figura della pagina a lato in basso, è di 0,1 W/mK.
Il piano del balcone agisce come una piastra a sbalzo: non è collegato all’edificio ma ai sostegni di acciaio. Per ridurre il momento flettente nel punto di collegamento tra i piani e i sostegni si può far uso di cavi, in grado di sopportare una parte del carico. Nelle solette a sbalzo (sia in acciaio sia in cemento armato) il trasferimento dei momenti flettenti richiede normalmente un legame massiccio del balcone e provoca ponti termici più alti. Ditte specializzate mettono a disposizione strumenti in grado di separare termicamente gli elementi costruttivi l’uno dall’altro garantendo, nel contempo, la trasmissione delle sollecitazioni strutturali e la continuità della coibentazione. Tecnologie innovative consentono l’eliminazione totale dei danni strutturali causati dall’umidità, massime prestazioni e minimo consumo energetico (fig. pag. 56 in basso e foto sotto). L’installazione è semplice, il montaggio è rapido grazie al peso ridotto e ai reggispinta integrati (inseriti nel materiale isolante) in calcestruzzo leggero ad alte prestazioni e rinforzato con microfibre in acciaio. Il principio si basa sull’uso di un modulo di armatura pronto per il raccordo di balconi. Nel punto in cui è necessaria la coibentazione il corpo isolante sostituisce il calcestruzzo con il polistirolo e il comune acciaio per cemento armato con acciaio speciale inossidabile. Sono possibili differenti applicazioni: la figura in basso a sinistra mostra come collegare, isolandoli termicamente, solai in calcestruzzo armato con travi in acciaio a sbalzo; la figura a pagina 58 in alto a sinistra è riferita a un connettore termoisolante per strutture a sbalzo in legno. L’elemento è costituito da una gabbia di armatura con isolamento integrato per il montaggio
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Collegamento del balcone a un solaio di travi in legno.
Posizionamento del taglio termico in strutture in acciaio.
sul bordo del solaio e da una piastra per il fissaggio della struttura al legno. Si possono realizzare giunti isolati termicamente anche nelle strutture in acciaio (figure in alto a destra e in basso a sinistra). Il sistema rappresenta l’avanguardia della tecnica per le costruzioni in acciaio secondo le norme che prescrivono eliminazione di ponti termici. La tecnologia si basa sull’utilizzo di un
reggispinta modulo HTE (calcestruzzo ad alte prestazioni rinforzato con microfibre in acciaio) per i balconi in cemento armato; il rivestimento in plastica del modulo HTE garantisce un perfetto contatto al calcestruzzo. Il materiale coibente (polistirolo espanso), ha una conducibilità termica pari a 0,031 W/mK. Sono possibili anche realizzazioni di raccordi di strutture in legno e acciaio su elementi costruttivi in calcestruzzo isolati termica-
Sezione del giunto termoisolante per strutture in acciaio. Continuità dell’isolante in prossimità del cassonetto (sezione).
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Un esempio di cassonetto esterno isolato (Maso Pernstich, Caldaro – BZ, arch. Michael Tribus).
mente. Gli elementi esposti alle intemperie sono realizzati in acciaio inossidabile. Qualora vi fossero particolari esigenze per la prevenzione incendi sono disponibili giunti con resistenza al fuoco R90. La struttura modulare consente di eseguire giunti tra profili di qualsiasi dimensione e per qualsiasi tipo di sollecitazione, offrendo la possibilità di applicare elementi completamente prefabbricati da parte del costruttore.
Cassonetti
La risoluzione dei ponti termici lineari in corrispondenza del cassonetto porta-tapparella è un esempio di come la sensibilità al risparmio energetico abbia stimolato capacità progettuali. Una corretta posa del cassonetto contribuisce, inoltre, a garantire benessere termo-igrometrico negli ambienti interni. La coibentazione consente di mantenere all’interno degli ambienti determinate condizioni di benessere termico e l’elemento che maggiormente contribuisce alla riduzione della trasmissione termica è l’isolante, presente in tutte le chiusure di tipo stratificato, dove è collocato in posizioni differenti: all’esterno nelle soluzioni a cappotto o a facciata ventilata, all’interno soprattutto quando richiesto da vincoli storici o architettonici che impediscono interventi (esterni) in facciata. Fondamentale, si è visto, è la continuità dell’isolamento: un involucro edilizio risulta ben isolato quando la coibentazione copre tutta la superficie a contatto con l’esterno o con ambienti non riscaldati; anche per il cassonetto vale la stessa regola, il ponte termico è risolto nel momento in cui l’isolamento è senza interruzioni (figura a pag. 58 in basso a destra). I sistemi oscuranti sono di diverse tipologie: avvolgibili, persiane, frangisole, veneziane, doppie finestre con sistema oscurante integrato. Detti sistemi, se posizionati correttamente, contribuiscono a mantenere i locali interni freschi d’estate e ad aumentare l’isolamento termico d’inverno. Il cassonetto porta-tapparella è posizionato in un punto critico dell’isolamento in corrispondenza della parte superiore degli infissi e spesso in prossimità delle travi che, se non isolate in maniera opportuna, rappresentano di per sé un ponte termico. Se il cassonetto è di bassa qualità si possono, inoltre, riscontrare veri e propri flussi di aria; lo spazio dove è arrotolata la tapparella offre, infatti, una via preferenziale al flusso sia di calore sia di rumore. Al ponte termico, quindi, si aggiunge un ponte acustico. Se l’isolamento termoacustico del cassonetto è insufficiente o inadeguato si assiste, dunque, non solo a una notevole perdita
di calore, ma anche a una conseguente mancanza di comfort. In locali dove si ha una maggiore umidità, come nei bagni e nelle cucine, si può talvolta riscontrare presenza di muffe in prossimità del cassonetto; la situazione diviene ancor più grave quando sono posizionati in spigoli con presenza di pilastri. In tali casi si sommano tra loro i ponti termici dovuti al cassonetto, alla trave, al pilastro e al ponte termico geometrico di spigolo e/o vertice. È buona norma costruttiva evitare la sovrapposizione di fattori negativi adottando soluzioni tecniche che ne consentono la pressoché totale eliminazione. Il problema dei ponti termici dei cassonetti è stato tra gli ultimi a essere risolto, non per una particolare difficoltà tecnica ma per un suo minore utilizzo nelle costruzioni di non elevate dimensioni, tipiche di molte aree del nord Europa, le prime a mostrare sensibilità agli aspetti energetici. Con la crescente attenzione a questi aspetti anche nella costruzione di grandi edifici in centri urbanizzati, composti in prevalenza da condomini con diffuso utilizzo di avvolgibili, si presta molta più cura alle caratteristiche termiche e acustiche dei cassonetti. Le soluzioni tecnico-costruttive in corrispondenza dei vani finestra e dell’incontro tra involucro e strutture portanti (travi e pilastri) dimostrano la fondamentale importanza di garantire continuità all’isolante. Anche in caso di buona tenuta all’aria, infatti, il cassonetto porta-tapparella interrompe la continuità dell’isolamento termico e acustico. Nella ricerca di nuove soluzioni sono stati ideati appositi cassonetti prefabbricati dalle elevate prestazioni isolanti, in grado di garantire sia comfort termico che acustico nel rispetto dei requisiti prescritti dalla legislazione vigente. Fabbricati su misura rispetto allo spessore della muratura e alla luce del foro finestra, garantendo la continuità dell’isolamento termico, questi cassonetti possono essere utilizzati per qualsiasi scelta architettonica: facciate con rivestimento a cappotto, murature “a cassa vuota”, facciate ventilate. Si adattano, inoltre, al posizionamento del serramento a filo muro interno, esterno o centrale. involucro
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Le immagini sottostanti sono di Edilcass SpA, Cisternino (BR).
Esempio di cassonetto prefabbricato isolato termicamente (sezione).
Ponte termico dovuto a discontinuità dei materiali e ponte termico geometrico.
Le ditte produttrici si sono attivate offrendo soluzioni di cassonetti già montati sulle finestre talvolta dotate di zanzariere avvolgibili integrate. I modelli sotto intonaco hanno un supporto sul lato esterno dell’avvolgibile che consente l’intonacatura del cassonetto stesso. Questi prodotti prefabbricati si adattano a qualsiasi tipo di finestra, sia in PVC, sia in legno sia in alluminio e risultano praticamente esenti da manutenzione. Esistono due versioni con ispezione dall’esterno e dall’interno. Qualora si optasse per un cassonetto tradizionale (non integrato nella finestra) quest’ultimo dovrebbe presentare analoghe caratteristiche di tenute all’aria e di isolamento termico. Fondamentale, come illustrato nella figura in alto a sinistra, è la continuità dell’isolante: quello del cassonetto deve essere posto a diretto contatto con il materiale coibente l’edificio (figure a lato, a sinistra). Le soluzioni con cassonetti prefabbricati si adattano a nuove costruzioni, mentre per il risanamento di edifici esistenti si può far uso di sistemi di coibentazione che utilizzano pannelli composti da strati di materiale isolante uniti da un foglio di diffusione e da lamine metalliche flessibili che assicurano la perfetta aderenza al cassonetto. Questi pannelli sono tagliati su misura e schiumati, quindi inseriti nel vano cassonetto dove si adattano a qualsiasi situazione muraria; le giunture tra pannelli sono sigillate con schiuma poliuretanica. Si riportano due esempi di dettagli costruttivi riferiti alla soluzione del ponte termico per due tipologie edilizie: nella figura pagina 61 in alto, a sinistra con veneziana incassata nella muratura in legno e al centro con il cassonetto dell’avvolgibile. L’esempio della sovrapposizione del cassonetto avvolgibile e del balcone fornisce lo spunto per illustrare una soluzione del ponte termico (figura pag. 61 in alto a destra).
Pilastri e solette
La discontinuità nella geometria dell’edificio (dei giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto), cioè la differenza tra l’area della superficie disperdente sul lato interno e quella sul lato esterno, causa ponti termici geometrici: la dispersione varia in questo caso in rapporto alla geometria dell’angolo. La discontinuità dei materiali che compongono la struttura o la non coincidenza tra la geometria dell’involucro e lo sviluppo tridimensionale del flusso termico disperdente possono essere facilmente risolte con semplici accorgimenti in fase pro-
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Alcuni esempi di ponti termici trattati. In rosa è evidenziato lo spessore dell’isolamento. Da sinistra: - attacco tra parete in muratura con facciata ventilata in legno e serramento con veneziana incassata nella muratura - muratura con cappotto e cassonetto avvolgibile isolato - nodo parte/soglia balcone: anche in questo caso, il cassonetto dell’avvolgibile è stato opportunamente isolato
Le immagini di questo articolo, laddove non diversamente specificato, sono tratte dal libro Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive, di M. Elisabetta Ripamonti e Francesco C. Dolce, Flaccovio Editore, Palermo 2011.
gettuale e successivamente in fase costruttiva. Si parla di zone di ponte termico quando l’area della parete interessata dal ponte termico non si limita ai confini dell’elemento di discontinuità ma coinvolge anche le parti limitrofe. Gli effetti più rilevanti dei ponti termici sono la variazione del flusso termico e la modifica della temperatura interna superficiale (quest’ultima diminuisce rispetto alla temperatura dell’aria interna); si pensi alla formazione di umidità e muffa in corrispondenza delle solette o dei pilastri (figura a pagina 60 in alto a destra). Se il ruolo della ricerca è quello dell’individuazione o dell’ideazione di materiali e componenti capaci di fornire prestazioni elevate dal punto di vista dell’isolamento termico allo scopo di minimizzare le dispersioni di calore, quello del progettista è di operare una scelta tra le diverse soluzioni tecniche a disposizione. Oggi esistono elementi prefabbricati da utilizzare per ovviare il problema di interruzione della continuità dell’isolamento termico in corrispondenza di cordoli o elementi a sbalzo dell’edificio, con
lo stesso sistema prima illustrato per i balconi. Esistono inoltre materiali isolanti che con poco spessore consentono di ovviare problemi di coibentazione in corrispondenza di solette o pilastri. Fiduciosi nei futuri sviluppi della tecnica in grado di aprire ulteriori potenziali di risparmio, in questa sede a titolo di esempio indichiamo alcune soluzioni adottabili tratte dal testo “Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive”. La figura in basso a sinistra rappresenta l’attacco parete/solaio interpiano in una muratura con facciata ventilata e rivestimento in alluminio nella quale è stato risolto il ponte termico in una muratura con tecnologia a secco. La figura in basso al centro illustra, invece, un corretto aggancio parete perimetrale/solaio interpiano in una muratura con cappotto, parte di un edificio con struttura in legno. Infine, nella figura in basso a destra, il ponte termico è risolto in corrispondenza della soletta interpiano in una tradizionale struttura in laterizio grazie alla continuità dell’isolamento determinata dal cappotto esterno.
Alcuni esempi di ponti termici trattati. In rosa è evidenziato lo spessore dell’isolamento. Da sinistra: - tecnologia costruttiva a secco (acciaio): muratura con facciata ventilata e rivestimento esterno in pannelli di alluminio ondulato - tecnologia costruttiva a secco (legno), attacco parete/solaio interpiano con riscaldamento a pavimento: muratura con cappotto - tecnologia costruttiva tradizionale, attacco parete/solaio interpiano: muratura con cappotto
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termici
PANNELLI IN CANAPA
Hofatex CannaTherm isolante ecologico ad alte prestazioni
Descrizione. Il pannello semirigido è composto da fibre di canapa, dal prodotto derivante dalla pettinatura della stessa materia prima e da soda. Il tutto così ottenuto viene pressato e formato in lastre dallo spessore variabile. La canapa offre ottimo isolamento termico e acustico, mantenendo capacità di isolamento e di assorbimento molto buone anche in condizioni di elevata umidità. L’azione naturale della canapa garantisce in tutti i periodi dell’anno umidità costante – assorbe l’umidità e la rilascia gradualmente nel tempo – e perfetta insonorizzazione all’interno degli ambienti. Il materiale resiste a muffe, marciume e parassiti ed è repellente nei confronti di insetti e roditori. I pannelli
sono trattati con vari sali che garantiscono i parametri di infiammabilità, rendendo il prodotto paragonabile a isolanti termici e acustici normalmente utilizzati. La lavorazione del materiale non comporta alcun rischio per la pelle, in caso di un eventuale contatto, e per gli organi respiratori. Utilizzo. Hofatex CannaTherm è ideale per la coibentazione dei muri perimetrali formati da una struttura intelaiata o massiccia. Nel caso di strutture massicce in legno è possibile creare anche una parete ventilata (appesa) e con l’aiuto di pannelli intonacabili si realizzano facciate a contatto. Può essere utilizzata anche per l’isolamento dei tetti inclinati tra e sopra le travi e per i solai controterra su griglia portante in legno.
_Dati tecnici__________ Formato 600x1200x40/50/60/80/100/120/140/160/180 mm Densità 30-45 kg/m3 Conduttività termica 0,040 W/mK Capacita termica specifica (c) 1600 J/kgK Coefficiente diffusione vapore (µ) 1,9 Classe di resistenza al fuoco Classe B2 (EN ISO 11925-2)
Nordtex Srl www.nordtex.it
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PANNELLI IN FIBRA DI LEGNO
Hofatex System
isolante ecologico ad alte prestazioni
_Dati tecnici__________ Densità 170/210 kg/m3 Formato (l x h x s mm) bordo liscio 1200 x 600 x 40/60/80/100, incastro 590 x 1300 x 40/60/80/100 Resistenza alla trazione (scivolamento) 15 kPa (SysTem IA) 30 kPa (SysTem) Conduttività termica (λ) 0,042-0,045 W/mK Capacità termica specifica (c) 2.100 J/kgK Coefficiente diffusione vapore (µ) 5 Classe di resistenza al fuoco Euroclasse E (EN 13501-1)
Descrizione. Hofatex System è un sistema per pareti esterne di isolamento termico intonacabile, composto da pannelli in fibra di legno tenero con bordo a incastro. Possiede caratteristiche di permeabilità al vapore e di isolamento termico e acustico elevate e fornisce un’alta protezione dal caldo estivo. I pannelli sono prodotti a partire dal legno vergine sfibrato di alberi tagliati in foreste controllate e legato a formare la lastra solo con colla amidacea, lignina e amido vegetale modificato – componenti naturali del legno – al fine di garantirne la totale ecologicità. Nella fase di produzione con processi chiusi non si originano rifiuti nocivi per l’ambiente. I pannelli sono disponibili in due densità (System e Sistem IA) e possono essere applicati sia su strutture in legno sia su murature massicce. Insieme a Röfix, Nordtex propone un sistema di posa e di componenti del cappotto in fibra di legno, in attesa di rilascio della certificazione ETAG 004. Utilizzo. Hofatex System si utilizza per realizzare cappotti esterni sotto intonaco o sotto rivestimento ventilato su supporti minerali massicci o sul legno. Non deve essere impiegato nelle zoccolature, dove si deve prevedere una coibentazione immarcescibile. Nelle zone di raccordo (zoccolature, finestre, tetti) è necessario garantire la tenuta ermetica alla pioggia e al vento. Fino alla posa in opera il pannello deve rimane asciutto, pulito e intatto, come anche il supporto. Gli elementi vengono posati a giunti sfalsati (almeno 20 cm di sfalsatura tra una fila e l’altra dei pannelli). I giunti verticali non devono coincidere con angoli di porte e finestre (è consigliato un piano di posa). Sulla muratura massiccia il pannello va incollato e tassellato (almeno 4 tasselli a pannello); su strutture leggere le lastre vengono fissate meccanicamente. I pannelli devono essere rivestiti con rasatura e finitura entro 8 settimane dalla posa.
NORDTEX srl www.nordtex.it
prodotti
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termici
PANNELLI IN SUGHERO
Röfix CORKTHERM 040 pannello isolante per l'isolamento esterno
Descrizione. Il pannello è composto da granuli di sughero bruno espanso con vapore acqueo. Questo procedimento permette al materiale di liberare la propria resina, la suberina, che diventa il legante naturale dei granuli. In seguito il composto così ottenuto viene pressato e tagliato. Nella produzione non vengono utilizzati CFC e HCFC. La lastra possiede elevata permeabilità al vapore, buone prestazioni termiche e ottime caratteristiche fonoassorbenti.I pannelli devono essere protetti dall’umidità e, dopo la posa, deve essere applicata il prima possibile la rasatura. Durante la fase di lavorazione e di essiccamento del collante la temperatura esterna non deve essere inferiore a 5 °C. Il supporto deve essere pulito, consistente, asciutto e privo di efflorescenze, libero da film di sinterizzazione residui di prodotti distaccanti, alghe e muschi. Le eventuali sporgenze o irregolarità di malta o cls devono essere asportate. Il supporto deve presentare una resistenza allo strappo di almeno 0,25 N/mm2. Il sistema di isolamento è omologato dall’IBO (Österreichisches Institut für Bautechnik), ETA-05/0125 (ETAG 004). Utilizzo. Il pannello viene utilizzato per realizzare cappotti esterni sotto intonaco o sotto rivestimento ventilato e per isolare intercapedini. Si usa anche nella coibentazione di pareti interne, di solai all’ultimo piano, sopra e tra le travi portanti del tetto, in tetti a struttura inversa, come sotto pavimento nello scantinato. Le lastre vanno incollate al supporto sfalsando i giunti, i quali devono essere perfettamente accostati e senza colla negli interstizi.
_Dati tecnici__________ Formato 1000x500 mm Spessore 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 110, 120, 140, 160, 180, 200 mm Massa volumica ca. 120 kg/m3 Resistenza alla compressione ≥ 100 kPa Resistenza a trazione trasversale > 60 kPa Modulo elastico ca. 5 N/mm2 Resistenza al passaggio del vapore acqueo (µ) ca. 15 Assorbimento di acqua < 0,5 kg/m2 Conducibilità termica (λ) 0,040 W/mK Calore specifico 1,8 kJ/kgK Classe di resistenza al fuoco E (EN 13501-1)
Röfix AG www.roefix.com
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PANNELLI IN GESSO E FIBRA TESSILE
IsolGypsum Fibra
isolante ad alte prestazioni
Descrizione. Il prodotto è composto da una lastra di gesso rivestito (spessore 12,5 mm) accoppiata a un pannello di IsolFIBTEC PFT, una fibra in tessile tecnico a densità crescente lungo lo spessore, dalle elevate prestazioni termiche e fonoassorbenti di spessore 20 mm. Nel caso di interventi sull’esistente il placcaggio con IsolGypsum Fibra permette di migliorare le prestazioni termoigrometriche della parete, alzandone la temperatura superficiale e riducendo il rischio di condensa che contribuisce alla formazione delle muffe, e di distribuire in modo più uniforme la temperatura tra la prossimità della parete e il centro dell’ambiente. A parità di temperatura dell’aria, un’analisi termo-fluidodinamica di un locale a parete fredda con placcaggio in IsolGypsum PE consente un risparmio del 40% della potenza termica emessa dal termosifone garantendo un incremento della temperatura della parete di 2,6 °C e della temperatura operativa di 3,3 °C. Utilizzo. IsolGypsum FIBRA è un prodotto studiato per il risanamento termico e acustico dei divisori verticali mediante placcaggio in aderenza alla parete esistente. Il prodotto viene montato mediante colla, lasciando la fibra a contatto con la parete. IsolGypsum FIBRA contribuisce notevolmente anche al miglioramento della resistenza termica del divisorio. Nella versione con cartongesso WP (resistente all’acqua e all’umidità) è specifico per le applicazioni in locali con elevato tasso di umidità quali bagni e cucine.
_Dati tecnici__________ Formato (lxhxs mm) 1200x300 - 1200x200x32,5 mm circa Potere fonoisolante (Rw) 54 dB* Resistenza diffusione vapore (Sd) 0,14 m (0,31 m per la versione GF - gessofibra) * Placcaggio su laterizio doppio Uni da 12 cm con due intonaci, realizzato montando in aderenza una lastra di IsolGypsum FIBRA (miglioramento ottenuto pari a 8 dB).
Tecnasfalti s.r.l. www.isolmant.it
prodotti
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termici
SISTEMI ISOLANTI
Knauf InvoluKro comfort termoacustico
Descrizione. Knauf InvoluKro è la più innovativa tecnologia per tamponamenti e facciate, assicura le adeguate prestazioni termiche e acustiche, oltre che estetiche, funzionali e di sicurezza. Combina i migliori Sistemi Knauf già largamente apprezzati per le ottime performances e beneficia con semplicità e rigore di tutti i loro vantaggi: comfort termico, miglioramento acustico, precisione progettuale, elevati livelli prestazionali, eliminazione ponti termici, estetica e libertà architettonica (superfici curve e geometrie complesse sono risolte con facilità): - il Sistema Knauf Aquapanel® per la realizzazione di pareti perimetrali e rivestimenti esterni di facciate; - il Sistema Cappotto Termico Knauf per la protezione dall’esterno; - il Sistema Isolamento Interno per l’isolamento dall’interno. La lastra in cemento fibrorinforzato caratteristica del Sistema Knauf Aquapanel® rappresenta la soluzione ideale per i tamponamenti, anche in condizioni climatiche severe. Il sistema mantiene i vantaggi di flessibilità, rapidità di posa, elevate prestazioni, leggerezza e spessori contenuti, tipici del Sistema a Secco, offre a progettisti e installatori una valida alternativa ai sistemi di costruzione tradizionali e costituisce per loro un approccio innovativo e performante.
Utilizzo. Il Sistema Cappotto Termico M si utilizza come rivestimento esterno di facciate nuove o in ristrutturazione per ottimizzare la prestazione termica dell’edificio eliminando di fatto i ponti termici della struttura in cui si ha dispersione del calore e migliorando il comfort abitativo sia in inverno che in estate. La parte isolante del sistema è costituita da pannelli in polistirene espando bianco, grigio o in lana di roccia. I pannelli sono resistenti all’invecchiamento e al deterioramento, permeabili al vapore, ma impermeabile all’acqua. Il sistema è composto, oltre che dagli isolanti, dalla rete di armatura, dal rasante-collante fibrorinforzato, da diversi tipi di tasselli a seconda del supporto, profili, giunti, paraspigoli, gocciolatoi, coprigiunti, accessori per il fissaggio di carichi fino a 410 kg e finitura colorata idrosiliconica e acrilica. Nei centri storici o laddove ci siano particolari vincoli architettonici o paesaggistici e non sia possibile intervenire dall’esterno il Sistema Isolamento Interno rappresenta la soluzione. Per l’interno Knauf propone un’ampia gamma di Sistemi Costruttivi di minimo ingombro, minimo peso, massima rapidità di esecuzione e, soprattutto, di grande efficacia, capaci di accogliere nelle intercapedini i materiali coibentanti: le contropareti su struttura metallica, i rivestimenti isolanti, i controsoffitti a orditura metallica e i soffitti ispezionabili.
KNAUF www.knauf.it
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PANNELLI IN SILICATO DI CALCIO
Ytong Multipor
pannello isolante per l’isolamento esterno
_Dati tecnici__________ Formato 600x390 mm Spessore 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200 mm Peso specifico ≤ 115 kg/m3 Resistenza alla compressione > 0,35 N/mm2 Resistenza allo strappo < 0,08 N/mm2 Resistenza al passaggio del vapore acqueo (µ) 3 Assorbimento di acqua < 0,5 kg/m2 Conducibilità termica (λ) 0,045 W/mK Calore specifico ca. 1300 kJ/kgK Classe di resistenza al fuoco A1 Coefficiente di assorbimento acustico (αw) 0,35 (Classe D)
Descrizione. Il pannello è prodotto esclusivamente con materiali di origine minerale (silicato di calcio, calce, sabbia, cemento) e non con materie fibrose. La sua origine minerale ne garantisce rigidità e resistenza meccanica, mentre la natura non fibrosa permette una lavorazione semplice e una posa in opera sicura e veloce. Si caratterizza per le ottime prestazioni termoisolanti (estivo e invernale) e per l’elevata traspirabilità. Ideale per coibentazioni a cappotto, Multipor è particolarmente adatto per la correzione dei ponti termici in presenza di travi, pilastri o setti, applicato come rivestimento puntuale in corrispondenza di questi elementi disperdenti. La lastra viene applicata con successo nel recupero dei fabbricati esistenti in quanto consente di mantenere inalterata la traspirabilità delle pareti esistenti, permettendo una perfetta igroregolazione dei picchi di umidità interna oltre a garantire la durabilità delle pareti esistenti. Innocuo sotto il profilo bioarchitettonico e microbiologico, possiede un effetto inibente nei confronti di funghi e microorganismi ed è certificato EPD AUB e Nature Plus. Utilizzo. Il pannello Multipor viene applicato come cappotto esterno, su solai freddi e garage, come isolamento delle coperture e per la risoluzione dei ponti termici, sia in nuovi edifici che in fabbricati da recuperare e ristrutturare. Il materiale viene applicato semplicemente mediante incollaggio con malta leggera e successivo fissaggio meccanico dopo ca. 24 ore. L’isolamento a cappotto è completato da una doppia rasatura armata con rete e uno strato di finitura.
YTONG Xella Italia S.r.l. www.ytong.it
prodotti
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prodotti_ponti
termici
MEMBRANA TRASPIRANTE IMPERMEABILE ®
Delta -Fassade Plus facciate ventilate
Descrizione. La membrana traspirante impermeabile per facciate ventilate e per strutture in legno e in metallo resistente ai raggi UV è realizzata in tessuto non tessuto molto resistente con rivestimento acrilico speciale altamente traspirante. Agisce come una membrana traspirante di protezione aperta alla diffusione del vapore in facciate sottoventilate anche con giunti aperti e rappresenta la soluzione ottimale per la costruzione di facciate esposte al vento in caso di ristrutturazione. Possiede un’elevata diffusione del vapore acqueo dall’interno garantendo un eccellente comfort abitativo. Utilizzo. La membrana si utilizza sotto facciate ventilate sopra l’isolamento termico esterno negli edifici, come tenuta all’aria della struttura e per rivestimenti di facciate con giunto aperto. È la soluzione ideale per le costruzioni in legno e in metallo (a secco). Può essere combinata in modo ottimale con gli schermi di controllo del vapore e dell’aria ed è dotata di doppia banda adesiva integrata per il fissaggio ermetico delle sovrapposizioni.
_Dati tecnici__________ Formato rotolo 1,50x50 mm Peso rotolo ca. 16 kg Peso ca. 210 g/m2 Resistenza a trazione longitudinale 270 N/5 cm Resistenza a trazione trasversale 230 N/5 cm Allungamento alla rottura > 10% Valore Sd ca. 0,02 mm Impermeabilità Impermeabile W1 (EN 12311-1) Classe di resistenza al fuoco E (EN 13501-1) Durata Resistente a lungo per facciate aperte con fughe larghe fino a 20 mm
Dörken Italia S.r.l. www.doerken.it
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ATTIVA, lâ&#x20AC;&#x2122;evoluzione della casa passiva.
ATTIVA, costituita da un gruppo di az iende e professionisti, progetta e realizza edifici passivi pensati attorno allâ&#x20AC;&#x2122;uomo e al suo comfort.
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un gruppo attivo nelle energie del futuro
impianti_sistemi
integrati
Carmela Palmieri architetto
GLI
IMPIANTI NEGLI EDIFICI A BASSO CONSUMO ENERGETICO Le soluzioni impiantistiche efficienti basate anche sull’uso delle FER vengono identificate solo dopo aver ridotto il fabbisogno energetico dell’involucro e dei sistemi tecnologici: criteri per guidare la scelta degli impianti in NZEB.
Realizzare l’efficienza energetica e condizioni ambientali ottimali per il benessere indoor non è un evento casuale e imprevedibile, bensì deriva dai processi progettuali che seguono un approccio integrato e multidisciplinare a monte della realizzazione di un edificio o di interventi su edifici esistenti. Infatti, il raggiungimento degli obiettivi di riduzione del fabbisogno energetico, garantendo nell’arco dell’anno adeguate condizioni di benessere, comporta che le scelte relative alle soluzioni architettoniche e costruttive si confrontino con quelle dei sistemi impiantistici secondo una logica di condivisione e collaborazione tra soggetti con competenze e know how specifici. Il punto di partenza, nell’intraprendere le diverse fasi progettuali, è massimizzare le capacità passive di interazione dell’involucro edilizio con l’ambiente, ricorrendo solo successivamente all’intervento dei dispositivi impiantistici. Progettare un edificio a basso consumo energetico, infatti, vuol dire identificare soluzioni impiantistiche efficienti e basate sull’uso di risorse energetiche rinnovabili ma solo dopo aver ridotto il fabbisogno energetico intervenendo sull’involucro e sui diversi sistemi tecnologici. Pertanto, la concezione dell’involucro edilizio come filtro efficace tra l’ambiente esterno e quello interno rappresenta il punto di par-
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tenza per l’ottenimento di un’elevata qualità dell’ambiente indoor con bassi consumi energetici – ed è con questo che deve confrontarsi, nel modo più coerente ed efficace possibile, la progettazione di sistemi impiantistici efficienti1. In questa direzione spinge anche la nuova direttiva comunitaria 2010/31/UE, recast della 2002/92/UE, che nel promuovere il miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici introduce il concetto di “edificio a energia quasi zero” con il quale vengono definiti gli edifici ad altissime prestazioni energetiche, il cui fabbisogno energetico molto basso o quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili prodotta in loco o nelle vicinanze. È evidente che il raggiungimento di tale obiettivo impone una più complessa valutazione dell’edificio, che diventa un sistema energetico con flussi in ingresso e in uscita differenti nell’arco della giornata e delle stagioni e richiede un’attenta analisi delle soluzioni tecnologiche disponibili, valutando la possibilità di utilizzo di sistemi di generazione alternativi a quelli tradizionali. A questo proposito, nel definire gli ambiti di applicazione, è proprio la direttiva 31 (Articolo 6 - “Edifici di nuova costruzione” della Direttiva 2010/31/UE del 19 maggio 2010) che, per gli edifici di nuova
costruzione, prevede che prima dell’inizio dei lavori sia valutata e tenuta presente la fattibilità tecnica, ambientale ed economica di sistemi alternativi ad alta efficienza come quelli indicati di seguito: - sistemi di fornitura energetica decentrati basati su energia da fonti rinnovabili; - cogenerazione; - teleriscaldamento e teleraffrescamento urbano o collettivo, in particolare se basato interamente o parzialmente su energia da fonti rinnovabili; - pompe di calore (vedi schema a pag. 74).
La scelta e la progettazione dell’impianto
Progettare edifici e impianti sostenibili ed efficienti significa non solo calcolare e dimensionare in modo corretto, ma anche e soprattutto saper fare le scelte giuste e seguire un processo progettuale coordinato ed efficace. I criteri che guidano la scelta, e quindi la progettazione, dell’impianto più adatto per la regolazione dei parametri termoigrometrici degli ambienti e la riduzione dei consumi non è un’operazione semplice e richiede una stretta collaborazione tra l’utente finale e il team di progettazione. La complessità del processo di individuazione dell’impianto risiede nel fatto che devono essere messi a sistema diversi fattori, alcuni strettamente legati alle preferenze dell’utente e altri che, prescindendo dalle questioni soggettive, impongono l’acquisizione di conoscenze tecniche specifiche. Innanzitutto è necessaria, come detto in precedenza, una progettazione sinergica tra sistema impiantistico ed edificio o, nel
alimentazione di energia [export: KWh, CO2, etc.]
linea bilancio zero
Fornitura di energia energia erogata [import: KWh, CO2, etc.] Efficienza energetica
Sopra, rielaborazione dello schema di Sartori I. e al./1, Criteri per la definizione di “ Edifici a energia quasi zero”, EUROSUN 2010 – Conference Proceedings, Graz. A lato, un edificio del quartiere Vauban a Friburgo (Germania).
impianti
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caso di costruzioni esistenti, un’analisi mirata dell’edificio per definirne le caratteristiche e individuare le soluzioni attuabili. I diversi fattori da considerare nella scelta dell’impianto sono: - le esigenze dell’utente: possono riguardare semplici scelte estetiche, presenza di problematiche legate alla salute, necessità distributive, vincoli spaziali; - la destinazione d’uso: è un fattore molto importante per la valutazione comparata dei dati relativi ai costi e all’efficienza dell’impianto; - la localizzazione geografica: i requisiti richiesti a un impianto installato in aree caratterizzate da temperature esterne molto rigide sono diversi da quelli necessari a impianti destinati ad aree con clima mite o molto caldo. Un altro fattore di interesse relativo alla localizzazione dell’edificio oggetto di intervento è legato allo sfruttamento di sistemi di generazione da fonte rinnovabile, la cui natura è strettamente connessa alle caratteristiche climatiche e morfologiche del sito; - la disponibilità di locali tecnici, cavedi e forometrie: aspetto da valutare, sia in fase di progettazione di nuovi edifici che per interventi sull’esistente, per realizzare adeguati locali e dispositivi tecnici che consentano l’ottimale collocazione dei componenti d’impianto all’interno dell’edificio; - gli aspetti economici: la disponibilità economica dell’utente è un fattore che incide in maniera preponderante sulla scelta impiantistica. Pertanto, una corretta valutazione dei costi deve essere sempre accompagnata da valutazioni relative ai tempi di ammortamento del maggior costo di un impianto a elevata efficienza in considerazione dei notevoli risparmi in fase di gestione dell’edificio2. Inoltre, bisogna considerare che negli ultimi anni, per la promozione dell’efficienza energetica e l’utilizzo di fonti rinnovabili, sono stati attivati a livello nazionale incentivi economici e sgravi fiscali. La conoscenza delle caratteristiche di ciascuna tipologia di impianto e delle sue possibili configurazioni è uno strumento indispensabile per una buona progettazione, che permette di optare con maggiore consapevolezza per soluzioni impiantistiche che rispondano nel miglior modo possibile alle esigenze degli utenti realizzando la massima efficienza energetica.
Le pompe di calore
La tecnologia delle pompe di calore ha trovato, da diversi decenni, larga diffusione nel campo della climatizzazione e attualmente si sta affermando con molto successo come sistema 72
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di generazione al servizio di impianti di riscaldamento ad alta efficienza. Queste macchine infatti, oltre a garantire livelli di affidabilità ormai consolidati, rappresentano una valida alternativa ai sistemi di generazione tradizionale, con standard di efficienza molto elevati che consentono, mediante un corretto dimensionamento e l’abbinamento con impianti a bassa temperatura di esercizio, di raggiungere ottimi risultati. Il principio di funzionamento delle pompe di calore prevede che esse trasferiscano calore da un livello di temperatura inferiore a uno superiore attraverso l’apporto di energia esterna, fornendo quindi più energia di quella impiegata per il loro funzionamento, estraendo calore dall’ambiente esterno (aria, acqua o terreno). Il processo che innesca il funzionamento della pompa di calore è un ciclo termodinamico inverso in cui una serie di trasformazioni termodinamiche si succedono ciclicamente. Questi generatori hanno il grande vantaggio di poter funzionare sia in regime invernale che estivo, prevedendo, fin dalla scelta della pompa e dei suoi componenti, che essa sia reversibile. I fattori che influenzano i rendimenti e l’efficienza delle pompe di calore non sono solo quelli legati alle caratteristiche della macchina, ma anche le condizioni al contorno, ovvero il tipo di impianto di riscaldamento utilizzato e la sorgente termica disponibile. Gli impianti di riscaldamento che valorizzano maggiormente le potenzialità delle pompe di calore sono quelli che utilizzano basse temperature di esercizio. Per quanto riguarda la sorgente, invece, la scelta è subordinata alla disponibilità offerta dal sito in cui è localizzata l’installazione. La natura della sorgente (aria, acqua, suolo o calore di recupero) influisce notevolmente sulle prestazioni delle pompe di calore in quanto da essa dipende il gradiente termico tra il livello termico necessario all’impianto di riscaldamento (circa 35 °C) e quello della sorgente stessa. Infatti, più bassa sarà la temperatura di partenza relativa alla sorgente e maggiore sarà il carico termico che deve coprire la pompa. Nella maggior parte dei casi la soluzione più semplice e conveniente sembrerebbe essere l’utilizzo come sorgente dell’aria ma, in realtà, bisogna tener conto del fatto che i rendimenti di questo tipo di macchina, se il clima della zona è rigido, risultano bassi. Le sorgenti geotermiche3, al contrario, assicurano valori della temperatura più idonei e costanti durante tutto l’arco dell’anno. L’efficienza delle pompe di calore dipende anche dalle condizioni di funzionamento. Spesso, quando si determina la potenza termica e frigorifera da installare, si tiene conto del carico mas-
Impianto di geotermia a espansione diretta in un agriturismo sito in contrada il Cignale a Penne, in provincia di Pescara. L’impianto è stato progettato nell’ambito della ristrutturazione di un vecchio casolare per la realizzazione di un agriturismo a Penne (PE) in contrada Cignale. La pompa di calore geotermica installata ha una potenza di 30 kW ed è associata a un bollitore Bi-Energia da 300 litri con resistenza elettrica ausiliaria di 3 kW per l’accumulo dell’ACS, prodotta con il calore recuperato dall’unità interna durante il funzionamento. Lo scambiatore geotermico è composto da tubi in rame rivestiti in polietilene, posati nel terreno a una profondità di 0,8 m circa e occupa una superficie di 460 m2. La lunghezza dei tubi sensore è pari a 75-85 m e il diametro è di 3/8”. Nella centrale termica è installata anche una caldaia di tipo combinato alimentata a GPL nei periodi estivi (per la sola produzione di ACS e nell’eventuale necessità di produzione di ACS in caso di manutenzioni in corso alla pompa di calore). L’impianto è munito di un bollitore generale per l’accumulo di ACS a servizio di tutto l’agriturismo (camere, cucina), munito di due scambiatori a serpentina per l’ACS prodotta dalla pompa di calore e dalla caldaia ausiliaria. L’impianto di riscaldamento dell’agriturismo è di tipo a pannelli radianti annegati a pavimento ad alto rendimento con isolamento a lastra piana di poliuretano rivestita superiormente da lamina in alluminio termoriflettente e tubazione in polietilene estruso a bassa perdita di carico idraulica.
Dall’alto: alcune fasi della posa dello scambiatore geotermico nel terreno; il locale tecnico con la pompa di calore e il bollitore; l’impianto radiante a pavimento.
Schema impianto agriturismo.
Ubicazione_contrada Cignale, Penne (PE) Superficie coperta_420 m2 Superficie utile_633 m2 Progetto impianti_ing. R. Buffone Realizzazione impianti_ditta Climacomfort di E. Corrado
impianti
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simo richiesto e la scelta del generatore ricade su macchine in grado di coprire tale carico, ottenendo così un impianto che risulta sovradimensionato per gran parte del periodo di funzionamento. L’utilizzo a carico parziale è una delle maggiori cause di scarsa efficienza dei generatori e pertanto è consigliabile scegliere delle configurazioni di impianto che garantiscano un adeguamento progressivo della potenza resa, in funzione della richiesta effettiva. Ciò è ottenibile installando moduli multipli di piccola e media potenza che funzionano in modo autonomo e si attivano solo in caso di necessità di potenza maggiore, garantendo flessibilità e massima efficienza con qualsiasi entità di carico termico. Questo sistema garantisce anche la continuità del servizio in caso di guasto a uno dei moduli. La distinzione fondamentale fra le diverse macchine si può fare con riferimento al tipo di ciclo termodinamico che utilizzano (a compressione o ad assorbimento) e in base al tipo di alimentazione (elettrica, a gas o a calore di recupero). Queste caratteristiche sono combinate tra loro nei due sistemi maggiormente utilizzati nell’ambito residenziale: pompe di calore elettriche a compressione e pompe di calore a gas ad assorbimento (schema in basso).
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a
pompa di calore aria/acqua (sorgente fredda aria)
c
pompa di calore acqua/acqua (sorgente fredda con sonde verticali)
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Esempi di impianto con pompa di calore: a) sorgente fredda aria per pompa di calore aria/acqua con bollitore per produzione di ACS e pannelli radianti; b) sorgente fredda acqua di falda per pompa di calore acqua/acqua con bollitore per produzione di ACS, impianto misto con pannelli radianti e radiatori; c) sorgente fredda suolo in profondità per pompa di calore compatta acqua/acqua con bollitore per produzione di ACS integrato e pannello solare termico, impianto misto con pannelli radianti e radiatori; d) sorgente fredda suolo in superficie per pompa di calore acqua/acqua con bollitore per produzione di ACS, impianto misto con pannelli radianti e radiatori.
b
pompa di calore acqua/acqua (sorgente fredda acqua di falda)
d pompa di calore acqua/acqua (sorgente fredda con sonde orizzontali)
La cogenerazione e il teleriscaldamento
La cogenerazione consiste nella produzione e consumo contemporaneo di diverse forme di energia secondaria (energia elettrica e/o meccanica ed energia termica) a partire da un’unica fonte, sia fossile che rinnovabile, attuata in un unico sistema integrato. Con questa tecnologia, la centrale è in grado di produrre energia elettrica e recuperare contemporaneamente l’energia termica che si sprigiona durante il processo termodinamico, che nelle centrali elettriche convenzionali viene disperso in atmosfera come “scarto”. Pertanto, a parità di energia utile prodotta, la produzione combinata di energia elettrica e termica consente un minor consumo di combustibile, massimizzando lo sfruttamento delle risorse immesse (figure sotto).
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EN. ELETTRICA
Impianto CONVENZIONALE
45
EN. TERMICA
8 100
Impianto di cogenerazione
38 17
PERDITE
45 95
Impianto CONVENZIONALE
38
EN. ELETTRICA
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EN. TERMICA PERDITE
Sopra, confronto tra cogenerazione, produzione e utilizzo separato delle due forme di energia: da centrali termoelettriche che producono energia elettrica e caldaie che producono calore sia per applicazioni civili (come il riscaldamento) sia per applicazioni industriali (come il vapore). Si vede che si possono raggiungere valori di risparmio energetico dell’ordine del 30% (Fonte http://www.gruppoab.it). Sotto: flussi di energia di un sistema trigenerativo (Fonte http://www.energoclub.it).
PERDITA ENERGIA 12%
EN. TERMICA 56% COMBUSTIBILE
EN. TERMICA EFFETTIVA 44%
Impianto di cogenerazione
EN. MECC. 44%
EN. ELETTRICA 44%
PERDITA GENERATORE 2%
EN. FRIG. 31%
I principali vantaggi legati all’utilizzo di un impianto a cogenerazione4, in alternativa a un sistema per la generazione separata di calore ed energia elettrica, sono: • minor consumo di energia primaria: con impianti cogenerativi si riesce a sfruttare oltre l’80% dell’energia messa a disposizione dell’impianto, con conseguente minor consumo di combustibile a parità di servizio reso; • minori emissioni in atmosfera di gas climalteranti e altre sostanze inquinanti: la migliore efficienza complessiva del sistema consente una riduzione nel consumo di combustibili e di conseguenza minori emissioni in atmosfera di gas climalteranti; • riduzione delle perdite per trasmissione: essendo l’impianto di norma localizzato vicino all’utente finale, rende minime le perdite per la distribuzione e il trasporto dell’energia; • possibilità di diminuire i rischi di interruzione del servizio: questi sistemi sono in grado di funzionare anche in modalità “Stand Alone” riducendo al minimo i rischi di interruzione dell’alimentazione dell’energia per disservizi di rete. Tuttavia, il principio della cogenerazione talvolta non può essere applicato in maniera energeticamente ed economicamente conveniente, se non sono soddisfatte le seguenti condizioni: • presenza e vicinanza dell’utenza termica: è necessario che nelle vicinanze dell’impianto sia presente una utenza termica, industriale o civile. Tale necessità di fatto si scontra con la tendenza a collocare in luoghi distanti dai centri urbani o di lavoro gli impianti termoelettrici per la generazione di energia, al fine di limitare l’esposizione della popolazione alle emissioni in atmosfera. L’esigenza dunque di avvicinare ai luoghi frequentati gli impianti cogenerazione, al fine di non estendere troppo le reti di distribuzione del calore, richiede che gli impianti cogenerativi siano perlopiù di taglia limitata e comunque dotati di sistemi di abbattimento degli inquinanti emessi allo scarico molto efficienti. • contemporaneità delle utenze: un’altra condizione perché un impianto cogenerativo possa essere sfruttato in maniera opportuna è che le richieste di energia termica ed elettrica siano contemporanee. Un impianto di cogenerazione, tipicamente, è in grado di mettere a disposizione calore ed energia elettrica simultaneamente, pertanto è necessario che le utenze assorbano tale energia simultaneamente. Per questa ragione spesso gli impianti cogenerativi sono allacciati alla rete elettrica nazionale, cedendo a questa l’energia elettrica prodotta in eccedenza e l’impianto viene fatto operare assecondando le richieste di energia termica delle utenze. impianti
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Impianto con pompa di calore aria/acqua integrato con fotovoltaico per una casa unifamiliare a Vasto (CH) L’impianto è basato sulla tecnologia a pompa di calore “aria/acqua” (3-12 kW riscaldamento/raffrescamento) e assicura l’approvvigionamento di acqua calda sanitaria in simultanea al riscaldamento o al raffreddamento secondo il principio della temperatura scorrevole con elevata efficienza energetica e un COP minimo nom. di 3,7. Il sistema è composto dall’unità esterna (compressore, un evaporatore e alcune valvole di espansione) e dall’unità interna (condensatore), collegate ai tubi del refrigerante. Il riscaldamento dell’acqua sanitaria avviene in una serpentina situata nel serbatoio di accumulo integrato nell’unità interna da 270 l. L’acqua fredda entra nella parte inferiore della serpentina e viene riscaldata gradualmente. Il sistema è in grado di produrre acqua fino a 65 °C e può continuare a funzionare correttamente anche con temperature esterne di -20 °C. Tuttavia, nei casi in cui la pompa di calore non riesca a far fronte al fabbisogno domestico, si attiva una resistenza elettrica integrata nel serbatoio da 9 kW. All’interno dell’unità abitativa il riscaldamento degli ambienti avviene con un sistema di tipo radiante a pavimento predisposto per essere utilizzato, con il montaggio di deumidificatori, anche per il raffrescamento. Un impianto fotovoltaico da 5,98 kWp, installato sulla falda orientata a sud dell’edificio e connesso alla rete elettrica di bassa tensione, completa il sistema impiantistico e rende l’unità abitativa autosufficiente nei consumi. Il generatore fotovoltaico è costituito da 26 moduli in silicio policristallino da 230 Wp, suddivisi in due stringhe da 13 moduli ciascuna, per una superficie totale dei moduli pari a 44,03 m2 e una superficie effettiva dei generatori fotovoltaici (le sole celle solari) pari a 37,96 m2.
Ubicazione_Vasto, zona Roselli (CH) Superficie coperta_119,34 m2 Superficie utile_190,40 m2 Progetto architettonico e impianti_CASaAssociati di F. Armillotta, C. Palmieri e N. M. Santomauro Realizzazione degli impianti_Idrotermo Impianti s.n.c. di V. Di Biase
Schema produzione acqua calda.
Schema funzionamento riscaldamento.
Schema funzionamento raffrescamento.
Da sinistra: il locale tecnico con l’unità interna della pompa di calore; il quadro elettrico e l’inverter dell’impianto fotovoltaico; l’impianto radiante a pavimento.
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CALDAIA/COGENERATORE
UTENZE ALLACCIATE
Schema del funzionamento di una rete di teleriscaldamento.
Esistono diverse tecnologie impiantistiche per la cogenerazione che vanno da quelle di base (impianti turbogas, impianti a vapore, motori alternativi a combustione interna), oggi maggiormente impiegate, ad alcune tecnologie innovative (microturbine, motori Stirling, celle a combustibile) ancora non pienamente affermate a livello commerciale. Per taglie di cogeneratori da 40 kWe fino a 3 MWe e per utenze che utilizzano il calore a bassa entalpia (acqua calda fino a 90 °C o aria calda) ed eventualmente anche ad alta entalpia, è consigliabile l’utilizzo di cogeneratori con motori endotermici a ciclo Otto o Diesel. Con questa soluzione si ha un ottimo rendimento elettrico vicino al 42% per le taglie superiori ai 500 kWe e si “insegue” il carico termico fino a circa il 50% con bassissime riduzioni di rendimento che globalmente si avvicina all’88%. Tra le diverse tipologie impiantistiche utilizzate per la cogenerazione ce ne sono alcune, come la tecnologia dei motori Stirling, adatte alla realizzazione di sistemi di micro cogenerazione (a partire da soli 1,2 kWe) idonee a fornire elettricità e calore a una utenza unifamiliare. I sistemi di cogenerazione offrono particolari vantaggi nelle applicazioni di teleriscaldamento. Un sistema di teleriscaldamento consiste essenzialmente in una o più centrali di produzione del calore e una rete attraverso la quale un fluido termovettore (acqua calda, acqua surriscaldata, vapore o oli diatermici) viene portato alle utenze per la cessione del calore. La rete è costituita da una doppia tubazione (andata e ritorno) interrata e termicamente coibentata, al fine di limitare quanto più possibile le dissipazioni termiche, nella quale si fa circolare il fluido termovettore. Tali reti sono in grado di trasportare acqua calda lungo distanze che vanno da centinaia di metri a diversi chilometri, con cadute di temperatura trascurabili e possono quindi alimentare un quartiere o un’intera città. Ogni singolo edificio, attraverso degli scambiatori, preleva il calore dalle rete di teleriscaldamento, per poi utilizzarlo per il riscaldamento degli ambienti e per la produzione di acqua calda sanitaria. Un sistema di contabilizzazione per ogni singolo alloggio, affiancato a un sistema di controllo dei tempi di funzionamento e delle temperature, permette all’utente di pagare solo l’energia effettivamente consumata, di poter regolare autonomamente l’impianto e avere minori costi di manutenzione e maggiore sicurezza. L’applicabilità del teleriscaldamento su aree ampie e la sua notevole efficienza da un punto di vista energetico lo rende un vero
e proprio servizio pubblico, che si integra con gli acquedotti e le reti elettriche. La consistenza degli investimenti necessari per realizzare una rete di teleriscaldamento giustifica l’adozione di un impianto di cogenerazione. Infatti, le potenzialità in termini di numero di utenze servite rendono commercialmente interessante la vendita di energia elettrica presso le utenze, accanto al classico “servizio calore”. Ecco perché la cogenerazione viene spesso associata al teleriscaldamento, in un perfetto connubio di efficienza e funzionalità sotto il profilo sia economico che energetico. Per alimentare una centrale a cogenerazione per teleriscaldamento è possibile utilizzare diversi tipi di combustibile. La scelta della fonte energetica dipende quindi dal suo costo, dalla sua disponibilità sul territorio e dal suo impatto ambientale. Il gas è il combustibile più utilizzato nei sistemi di teleriscaldamento in Italia. Tuttavia, una interessante caratteristica di questa forma di produzione e scambio di calore è lo sfruttamento di risorse combustibili presenti nella regione interessata (vedi figura in alto).
Note
1 - Vedi pubblicazione: Impianti per edifici a basso consumo energetico di C. Palmieri, F. Armillotta, N. M. Santomauro, EdicomEdizioni, 2011. 2 - La direttiva 2010/31/UE spinge molto sul concetto di “cost effectiveness” e introduce la definizione di “livello ottimale in funzione dei costi” che indica il livello di prestazione energetica che comporta il costo più basso durante il ciclo di vita economico stimato. 3 - La pompa di calore geotermica è una macchina termica che consente di sfruttare grazie a delle sonde (verticali o orizzontali) il calore a temperatura pressoché costante contenuto nel terreno per il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Rispetto alle pompe di calore che scambiano con l’aria, le pompe di calore geotermiche presentano notevoli vantaggi: - richiedono meno energia per il loro funzionamento; - utilizzano fonti di calore assimilabili a veri e propri serbatoi termici (il terreno, l’acqua di falda o corpi d’acqua superficiali) che, a differenza dell’aria ambiente, non risentono delle oscillazioni termiche dovute al clima; - non necessitano di produzione supplementare di energia per preservare dai picchi di freddo invernale le parti dell’impianto istallate all’esterno dell’edificio; - sono meno rumorose e hanno un minor impatto estetico. 4 - Il Ministero dell’Ambiente e il Ministero della Tutela del Territorio e delle Attività Produttive, in collaborazione con RENAEL (Rete Nazionale delle Agenzie Locali per l’Energia), hanno pubblicato una guida alla cogenerazione, nell’ambito della “campagna di informazione, comunicazione ed educazione a sostegno delle fonti innovabili, del risparmio e dell’uso efficiente dell’energia”.
impianti
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sistemi_sistemi
integrati
SISTEMI INTEGRATI
ELFOSystem GAIA
riscaldamento/raffrescamento, rinnovo/purificazione aria, ACS
Descrizione. ELFOSystem GAIA è un sistema completo per il riscaldamento, il raffrescamento, il rinnovo e la purificazione dell’aria e per la produzione di acqua calda sanitaria, che utilizza l’energia solare sia diretta che indiretta. Adatto sia alle nuove costruzioni sia agli edifici esistenti, ELFOSystem GAIA offre un comfort a 360 gradi in ogni stagione dell’anno garantendo rispetto ai sistemi a combustione un risparmio medio annuo di energia primaria anche del 55%, una riduzione degli ingombri del 60% e la totale eliminazione delle emissioni locali di CO2 o NOx a tutto vantaggio dell’aria delle nostre città. Grazie al ridotto consumo, aumenta la classe energetica dell’abitazione e il valore dell’immobile. A questo si aggiungono l’affidabilità e la praticità di ELFOSystem che, assieme, permettono un’installazione facile e rapida. Il design sobrio e funzionale, inoltre, è stato studiato per andare incontro anche alle esigenze estetiche degli architetti. Componenti/Utilizzo. GAIA, la pompa di calore con tecnologia inverter in corrente continua applicata a compressore, ventilatore e circolatori, che produce l’energia termica e frigorifera, integrando in sé tutti i componenti di una centrale termica (inclusi accumulo da 200 litri per l’acqua calda sanitaria e gruppi di pompaggio) e la predisposizione per il collegamento ai pannelli solari termici. GAIA è disponibile nella versione aria-acqua, acqua/acqua e acqua glicolata-acqua. -ELFOFresh2, l’innovativo sistema di rinnovo e purificazione dell’aria con recupero termodinamico attivo e filtri elettronici, che mentre rinnova l’aria in casa, genera potenza termica e frigorifera che per buona parte dell’anno permette di climatizzare senza accendere l’impianto principale - ELFOFresh Air, il sistema completo di distribuzione dell’aria di ELFOFresh2 semplice da installare e preconfigurabile via web, che esalta l’efficienza e la silenziosità del sistema di ventilazione meccanica - Distribuzione attraverso pannelli radianti, radiatori o ventilconvettori ELFORoom2, dotati di un esclusivo motore elettrico che riduce drasticamente i consumi elettrici rispetto ad un ventilconvettore di tipo tradizionale -ELFOControl2, controllo centralizzato con sensori ambiente locale per locale, che consente di definire condizioni di funzionamento ottimizzate per l’impianto nel suo insieme oltre che per i singoli elementi che lo compongono. Clivet www.clivet.it
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SISTEMI INTEGRATI
Zehnder ComfoBox Serie 5
riscaldamento, climatizzazione, rinnovo/purificazione aria, produzione ACS
Descrizione. Zehnder ComfoBox è una soluzione integrata composta da una pompa di calore e da un dispositivo di ventilazione meccanica controllata inclusi in un unico elemento che coniuga l’intera impiantistica necessaria a un’abitazione: riscaldamento, ventilazione meccanica (con by-pass per free-cooling), produzione di ACS, servendosi di fonti energetiche naturali, alternative ideali per abitazioni in cui comfort abitativo, efficienza energetica e aspetto ecologico sono di fondamentale importanza. Il ComfoBox è un sistema compatto e salva spazio (ingombro: 0,5 m2, con il boiler 1 m2). Utilizzo. L’aria esterna affluisce al sistema e lo scambiatore di calore opzionale a terreno Zehnder ComfoFond L sfrutta il calore geotermico per pretemperarla. Il dispositivo di ventilazione recupera fino al 90% di energia dall’aria viziata e la cede all’aria di mandata che, mediante componenti opzionali, può essere umidificata e, se necessario, riscaldata. Mediante il sistema di distribuzione dell’aria Zehnder ComfoFresh, l’aria in afflusso viene immessa nei vari locali nella quantità necessaria e l’aria viziata evacuata all’esterno. La pompa di calore di Zehnder ComfoBox sfrutta il calore geotermico e lo porta a una temperatura superiore, utilizzando l’energia generata per riscaldare o raffrescare. Zehnder ComfoBox opera con un circuito chiuso di salamoia, una miscela acqua-glicole. Tramite la sonda geotermica, la salamoia
preleva il calore terrestre e lo trasporta alla pompa di calore, dove il fluido frigorigeno viene portato ad ebollizione, ovvero all’evaporazione. In seguito, la temperatura del fluido, compresso, aumenta. Il calore così generato scalda l’acqua di riscaldamento e l’ACS. Il fluido frigorigeno condensa, la pressione diminuisce, il fluido si raffredda e viene nuovamente convogliato all’evaporatore dove si chiude e riinizia il ciclo. Componenti. Zehnder ComfoBox comprende: dispositivo di ventilazione ComfoAir 550, pompa di calore salamoia-acqua, 2 circuiti idraulici completi per riscaldamento e salamoia, vasi di espansione 12/25 l, collegamenti per circuito riscaldamentosalamoia, acqua calda, unità di comando pompa di calore, ventilazione, circuito riscaldamento-salamoia, produzione acqua calda sanitaria con boiler da 400 l (opzione: boiler da 500 l).
_Dati tecnici__________ Dimensioni (lxpxh) 920x560x1950 mm Peso 232 kg Potenza termica con salamoia 0°C /acqua di riscaldamento 35°C da 4,9 kW a 10,3 kW Consumo energia elettrica per riscaldamento, ventilazione, acqua calda, raffrescamento da 3.000 kWh/anno a 6.000 kWh/anno Quantità di energia termica recuperata dal dispositivo di ventilazione da 3.000 kWh/anno a 4.000 kWh/anno
Zehnder Tecnosystems www.zehnder.it
sistemi
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integrati
SISTEMI INTEGRATI
EUCOMFORT®
EUKLIMA®, EUKLIMA METAL®, EUFLOOR®
Riscaldamento/raffrescamento, rinnovo aria, ACS
Descrizione. Combinando sistemi radianti di varie tipologie, impianti solari termici, pompe di calore e sistemi di ventilazione, Carlieuklima è in grado di fornire un sistema completo per riscaldare, raffrescare, ventilare e produrre acqua calda sanitaria in piccoli edifici, in ambienti di medie dimensioni e in grandi fabbricati dell’industria, del terziario e del servizio pubblico. Componenti. I sistemi di riscaldamento e climatizzazione proposti sono molteplici, dai pannelli radianti in cartongesso serie EUKLIMA® per parete o soffitto, al riscaldamento a pavimento serie EUFLOOR®, ai pannelli metallici a soffitto serie EUKLIMA METAL®, corredati dal deumidificatore, necessario in periodo estivo. Con questa tipologia di corpi scaldanti la distribuzione del calore risulta uniforme in tutti gli spazi, generando una stratificazione delle temperature che maggiormente si avvicina alla situazione ideale di benessere termico. I deumidificatori, progettati per installazioni a parete o per applicazioni in controsoffitto e canalizzabili, sono studiati per ridurre notevolmente il rumore in ambiente, senza comprometterne l’efficacia. Le pompe di calore aria-acqua (o geotermiche interne) sono pensate per installazioni esterne e appositamente sviluppate per l’utilizzo con impianti radianti; disponibili in versione solo freddo o pompa di calore.
I pannelli solari utilizzati per la produzione di acqua calda sanitaria sono essenzialmente di due tipi con modulo contenitore in alluminio per installazioni sopra la copertura e su superfici piane, o con modulo contenitore in legno per impianti integrati in copertura: entrambi i collettori hanno superficie assorbente altamente selettiva e sono collegati a serbatoi di accumulo che permettono di risolvere le più svariate richieste di acqua calda sanitaria o di integrazione all’impianto di riscaldamento. Le unità termoventilanti possono essere personalizzate a seconda delle esigenze del cliente e sono in grado di soddisfare ogni richiesta in termini di ventilazione, riscaldamento, raffrescamento con deumidificazione e filtrazione d’aria; potenze a partire da 5 kW con possibilità di installazione sospesa o a basamento, verticale od orizzontale. Il sistema di controllo e termoregolazione, studiato specificatamente per i sistemi radianti, permette di gestire tutte le unità componenti l’impianto sia in fase di riscaldamento che di raffrescamento. La modularità dei singoli controllori, dell’espansione di Input/Output, dei terminali interfaccia utente e la possibilità di collegamento attraverso Data-Bus, permettono anche il controllo di impianti molto complessi e specifici.
Carlieuklima www.carlieuklima.com
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SISTEMI COMPLETI
Emmeti Home
riscaldamento/raffrescamento, rinnovo aria, ACS, FV
Le attuali necessità di costruire edifici sempre più performanti e che permettano una sempre minore necessità di utilizzo di energia trovano riscontro nella ricerca Emmeti nel campo della termoidraulica e della climatizzazione. Emmeti Home nasce da questo impegno che dura da 30 anni e coniuga la possibilità di vivere in ambienti altamente pratici e confortevoli con un elevato risparmio energetico e grande attenzione all’ambiente. Componenti. Utilizzare e produrre l’energia con sistemi sempre più efficienti ti permette di utilizzare in totale tranquillità la tua casa. Grazie al Sistema Emmeti Arcobaleno, sfruttando l’energia solare, è possibile ottenere l’acqua calda sanitaria o integrare il tuo impianto di riscaldamento. Attraverso il Sistema Emmeti Sun si può produrre l’energia elettrica necessaria per il funzionamento della tua casa. Questi due sistemi uniti a Emmeti Mirai, che sfrutta l’energia dell’aria ti permettono di riscaldare, raffrescare e produrre l’acqua calda sanitaria con costi di esercizio bassissimi favorendo anche una notevole riduzione degli inquinanti immessi nell’aria. Nel caso di edifici condominiali, l’uti-
lizzo del sistema Emmeti Energy Box consente di gestire il sistema di produzione del calore centralizzato come se fosse autonomo e pagare solo i consumi reali. Una casa attenta all’ambiente e al tuo portafoglio può e deve essere anche confortevole, per questo, grazie a un sistema radiante a pavimento – Emmeti Floor – o a parete e soffitto – Emmeti Plasterboard – vivrai sempre un ambiente il più vicino alle tue esigenze. Infatti un impianto radiante ti permette di fornire il calore egualmente distribuito in tutti gli ambienti e senza vincoli architettonici. Per la massima efficienza e vivibilità, il sistema Emmeti Recupera ti garantisce sempre un rinnovo dell’aria recuperando l’energia e garantendo salubrità ed efficienza. Grazie a ottime soluzioni costruttive e alla scelta di questi sistemi, possiamo raggiungere un elevato risparmio energetico e un basso impatto ambientale, permettendo alla costruzione di raggiungere la Classificazione Energetica A+. Inoltre, grazie alla capillare presenza sul territorio di rivenditori autorizzati e installatori qualificati, scegliere un Sistema Emmeti Home è anche garanzia di performance ai massimi livelli.
Sistema Emmeti Home
Impianto a pavimento
Emmeti www.emmeti.com
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approfondimenti_dettagli
di cantiere
NATURRESIDENCE DAHOAM Scena (BZ) progettazione
Manuel Benedikter realizzazione
2009-2010 efficienza complessiva
-24,27 kWh/m2 anno fotografie
Studio Benedikter www.dahoam.it
Una struttura a telaio in legno per l’appartamento al piano terra: nel secondo appuntamento analizziamo le scelte progettuali effettuate per ridurre l’impatto ambientale dell’edificio. Rispetto per la tradizione costruttiva del luogo e per l’ambiente: sono questi i due concetti da cui muove la scelta di realizzare la struttura portante del livello abitativo al piano terra con il legno, materiale rinnovabile che proviene, per gran parte, da proprietà boschive della committenza e che è stato trasformato nel prodotto finito da una falegnameria del posto. La struttura lignea a telaio è supportata da profili di metallo, mentre per i solai la scelta è ricaduta sul sistema massiccio “brettstapel” lasciato a vista, composto da una serie di pacchetti di tavole accostate di coltello e inchiodate, con cui è possibile realizzare anche pareti. Con lunghezze massime fino a 12 m, tale sistema possiede conduttività termica indicativa (λ) di 0,13 W/mK, una densità di circa 480 kg/m3 e una diffusione al vapore acqueo (µ) compresa tra 20 e 50. Grazie a una progettazione acribica, a un concetto energetico ben strutturato e a una costante attenzione nella fase costruttiva è stato possibile realizzare un edificio di qualità.
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CASA
IN LEGNO
PARTE INTERNA
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La casa in legno ha una struttura mista in profili di metallo e a telaio in legno . I solai sono in legno massiccio e sono composti da tavole accostate (brettstapeldecken). Nelle foto sono evidenti la struttura mista in metallo e legno, il solaio in legno massiccio (brettstapeldecken) e le nastrature interne , per la perfetta tenuta all’aria verificata con il blower door test sia in fase di cantiere che a lavoro ultimato. Tutti gli impianti sono posizionati all’interno dello strato di tenuta all’aria e in un secondo momento rivestiti con una contro parete in pannelli di fibrogesso. Nelle case a bassissimo consumo energetico anche tutte le tubature devono essere coibentate, per assicurare un’ottima prestazione energetica ed acustica.
Stratigrafia parete esterna (dall’interno) pannello in fibrogesso (15 mm); vano impianti, riempimento con pannelli in fibra di legno morbida (40 mm); pannello OSB (19 mm); pannello in fibra di legno morbida tra i montanti della struttura (300 mm); listelli di legno diagonali; isolamento in pannelli in fibra di legno (50+30 mm); strato di tenuta all’aria a diffusione aperta colore nero; controlistellatura strato di ventilazione (30 mm); listellatura esterna in larice non trattato (50x30 mm).
approfondimenti
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CASA
IN LEGNO
PARTE ESTERNA
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La parete perimetrale in legno è composta da profili (30x10 cm) e tavole di legno di abete (2,5 cm), queste ultime posate diagonalmente per migliorare la rigidità della struttura . Sulla parte esterna è stato posato un cappotto in fibra di legno di 8 cm (5+3) che si raccorda con l’imbotte in legno di larice che rimarca i serramenti esterni . La guaina di PVC è stata risvoltata sul cappotto e in seguito saldata all'impermeabilizzazione del pavimento. Nel dettaglio il sistema di fissaggio della parte verticale della guaina in PVC. Dopo la posa del cappotto e della guaina in PVC sono stati ancorati i listelli in legno su cui poi si fisserà sia il telo di tenuta al vento sia il rivestimento esterno in legno di larice.
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Stratigrafia copertura (dallâ&#x20AC;&#x2122;intradosso) pannello in fibrogesso (15 mm); vano impianti, riempimento con pannelli in fibra di legno morbida (400 mm); pannello OSB (15 mm); pannello in fibra di legno morbida tra i montanti della struttura (150 mm); listelli di legno diagonali; isolamento in pannelli in fibra di legno morbida (2x100 mm); isolamento in pannelli in fibra di legno (50 mm); struttura secondaria della copertura; rivestimento.
innovAzione_Abitare
risparmiando energia
LEAF HOUSE
Abitare risparmiando energia
Da un’idea del Gruppo Loccioni in collaborazione con Enel nasce Leaf Community, la prima comunità italiana sostenibile ed ecologicamente integrata. Abitazioni a energia netta zero (Leaf House), edifici ecosostenibili che ottimizzano l’uso razionale dell’energia (Leaf Working), macchine elettriche (Leaf Mobility), una scuola che è alimentata dall’energia prodotta dal tetto solare frutto di una riqualificazione (Leaf Education), una sede per la ricerca e l’innovazione (nodo di una rete internazionale per l’integrazione tecnologica) e una microcentrale idroelettrica (Leaf Water): tutto questo è Leaf Community, un progetto che, a tutti gli effetti, è un laboratorio in scala 1:1 visitabile e che vuol diventare un modello esportabile nel territorio. Leaf Community si trova ad Angeli di Rosora (AN), nelle Marche. Nello specifico, in queste pagine ci occuperemo della Leaf House.
Leaf House
È un edificio a energia netta zero sostenuto interamente da fonti rinnovabili in cui economicità, semplicità ed efficienza creano una casa eco-friendly; i sei appartamenti di cui consta la Leaf House sono abitati dai ragazzi che lavorano nel Gruppo Loccioni e che ogni giorno testano l’edificio, affidandosi a sistemi salvaambiente che uniscono soluzioni innovative per la produzione e l’uso efficiente dell’energia. Il progetto, infatti, non può essere considerato come un insieme o una vetrina di prodotti, ma come un complesso di tecnologie, già presenti sul mercato, che sono state integrate in un edificio per essere perfettamente funzionante attraverso una gestione efficace del processo di progettazione. E non è un procedimento banale: ottenere un edificio realmente a zero emissioni di CO2 implica l’utilizzo di soluzioni avanzate per la produzione, il monitoraggio e per l’ottimizzazione delle fonti di energia, rinnovabili e non, al fine di conseguire un fabbisogno energetico e un comfort adeguato a ogni 88
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singolo utente. Inoltre, riprendere i concetti su cui si basavano le costruzioni rurali, che non disponevano di fonti di energia costanti e abbondanti, non è ritornare al passato, bensì è il primo passo per poter risparmiare e ridurre le emissioni di CO2. Da questi princìpi si sviluppa la Leaf House, dalla casa colonica della tradizione mezzadrile marchigiana, un microcosmo autosufficiente e sostenibile che sfruttava ogni risorsa disponibile e in cui nulla veniva sprecato. Leaf House è un laboratorio permanente sull’energia pulita, un luogo che sensibilizza ed educa a un futuro sostenibile, dove l’idea di energia rinnovabile si fonde con criteri di bioarchitettura per ridurre al minimo il consumo di energia. Le scelte progettuali sono state supportate da simulazioni energetiche, effettuate con un apposito software e realizzate fin dalle prime fasi progettuali: ciò ha permesso di ottimizzare lo spessore dell’isolamento, le dimensioni delle superfici trasparenti, la posizione degli schermi solari e l’inclinazione del tetto. Analizziamo qui di seguito in dettaglio le scelte effettuate nella Leaf House.
Progettare risparmiando energia Isolare
La coibentazione è la misura più semplice ed efficace da applicare in un edificio per risparmiare energia: la struttura del fab-
Il Gruppo Loccioni si occupa dello sviluppo di sistemi automatici di misura e controllo, finalizzati al miglioramento della qualità, dell’efficienza e della sostenibilità di prodotti, processi ed edifici. L’impegno è misurare per migliorare, aiutando chi fa prodotti
bricato è stata isolata con sistema a cappotto utilizzando 18 cm di EPS; il solaio contro terra con 4 cm di poliuretano (garantisce una resistenza di 2,45 m2K/W); le finestre hanno doppio vetro isolante (6-14-4) con camere riempite di gas argon e con coefficiente di guadagno solare dei vetri pari a 0,6; i telai dei serramenti sono realizzati con triplo pannello di legno, schiuma termica e alluminio: il valore Uw medio è di 1,2 W/m2K.
Riscaldare e raffrescare
La generazione del caldo e del freddo è affidata a una pompa di calore geotermica, dotata di tre sonde verticali di 100 metri ciascuna, con coefficiente di prestazione (COP) di 4,6. Dai primi dati del monitoraggio si è riscontrato che per la maggior parte del periodo estivo non è necessario l’uso della pompa in quanto l’acqua si raffredda solamente attraversando le sonde sotterranee.
Energia rinnovabile
o offre servizi a farlo nel migliore dei modi, risparmiando tempo, denaro e nel rispetto dell’ambiente. I clienti e partner sono i leader mondiali nei loro mercati (automotive, elettrodomestico, ambiente, medicale) con istallazioni in oltre 40 paesi del mondo.
19,8 kWp di potenza elettrica sono prodotti dai moduli fotovoltaici installati sulla falda a sud della Leaf House per una superficie totale di 150 m2 che, oltre a fornire le utenze, vanno a integrare la richiesta di energia della pompa di calore in fase di riscaldamento dell’acqua. Grazie alla perfetta integrazione in copertura, l’impianto ha avuto accesso alle più alte tariffe incentivanti del Conto Energia. Dal Sole non solo elettricità ma anche calore: 7 collettori solari termici, per una superficie coperta di 15 m2, anch’essi integrati nell’edificio, riscaldano l’acqua calda sanitaria e la quota d’acqua per l’integrazione al riscaldamento, coadiuvando o sostituendo la pompa di calore a seconda delle stagioni. L’acqua
prodotta viene stoccata in un grande accumulo inerziale che garantisce comfort in qualsiasi momento della giornata.
Luce
Risparmio globale significa anche sfruttare la luce naturale: nella parte dell’edificio rivolta a nord, meno illuminata, sono stati installati alcuni tubi solari che consentono di dare luce agli spazi più bui. Un sistema di domotica modula inoltre l’illuminazione artificiale in funzione della quantità di luce naturale disponibile. Tutti gli apparecchi illuminanti utilizzano sorgenti luminose ad alta efficienza energetica, ottiche di elevato rendimento e componenti elettroniche che connettono gli impianti con i sistemi di controllo e gestione degli impianti elettrici. L’uso, infine, di apparecchi a bassa emissione di calore (lampade fluorescenti e led) consente un ulteriore risparmio dei consumi energetici, non solo in termini di elettricità, ma anche di raffrescamento degli ambienti. Il consumo totale di energia elettrica nella Leaf House è equivalente a circa 25.000 kWh/anno, corrispondenti a circa 1.150 kg di CO2 annui, richiesta completamente coperta dai pannelli fotovoltaici integrati in copertura.
Aria
Il ricambio d’aria negli ambienti avviene mediante un’unità di trattamento d’aria (UTA), provvista di batterie per lo scambio termico, ed è comandato automaticamente da diversi sensori che misurano le temperature, la presenza di anidride carbonica e l’umidità, attivando di conseguenza la circolazione dell’aria e migliorando la funzione di solito svolta dall’apertura delle finestre. Se queste vengono aperte, il sistema di controllo consente all’impianto di fermarsi e quindi di risparmiare energia. Anche lo scambiatore di calore permette la conservazione dell’energia, recuperando il calore dall’aria viziata espulsa. Prima di essere immessa negli appartamenti, l’aria esterna è precondizionata, riscaldata in inverno e raffrescata in estate, da un canale interrato e dallo scambiatore.
Acqua
Ripercorrendo l’esempio delle case di campagna marchigiane, il recupero dell’acqua piovana si rivela di fondamentale importanza nella Leaf House: raccolta in una vasca interrata, essa viene riutilizzata per gli usi sanitari e per l’irrigazione del giarinnovAzione
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LA DISTRIBUZIONE TERMICA È dal pavimento che si diffonde il calore (o la frescura) alle abitazioni con una serie di vantaggi in termini di comfort, tra cui la piacevolezza della superficie radiante rispetto a delimitati punti di scambio termico, minor circolazione delle polveri, minore umidità delle strutture. Il pavimento radiante fornisce vantaggi dal punto di vista energetico: si può raggiungere lo stesso risultato di un normale radiatore a una temperatura inferiore, facendo circolare l’acqua a 28 °C anziché a 60 °C (come fa il normale termosifone).
dino, riducendo del 70% i consumi totali di acqua; non solo: grazie a un pretrattamento, l’acqua viene adoperata anche nelle cucine dotate di un rubinetto a tre vie (calda, fredda, potabile recuperata). È indispensabile sottolineare che questo processo di riutilizzo dell’acqua non è legato al solo risparmio della fonte primaria, ma deve essere considerato come un’operazione dal risvolto più ampio in termini ambientali.
L’energia del futuro Idrogeno
Enel ha installato un sistema di produzione, di stoccaggio e di riutilizzo di idrogeno che potrà essere usato per la generazione di energia elettrica. Nei momenti di massima produzione, l’energia generata dai moduli fotovoltaici, verrà impiegata per soddisfare i bisogni della Leaf House e per alimentare un elettrolizzatore in grado di scindere la molecola dell’acqua in idrogeno e ossigeno. L’idrogeno verrà poi accumulato in un’ap-
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parecchiatura che utilizza idruri metallici e, mediante una pila a combustibile, sarà riconvertito in elettricità quando non sarà più possibile produrre energia dal sole. Questa metodologia di produzione e di accumulo di idrogeno è attualmente la frontiera dello stoccaggio energetico ed è tuttora al centro di studi, sperimentazioni e dimostrazioni soprattutto per le applicazioni che essa può trovare nell’ambito dei trasporti terrestri e marini al fine di ottimizzare la gestioni delle fonti rinnovabili nelle aree non connesse alla rete elettrica. A breve il Gruppo Loccioni testerà un nuovo sistema di accumulo ad alta efficienza con batterie agli ioni di litio. Il sistema d’accumulo diventerà uno degli strumenti per gestire in maniera intelligente i flussi energetici, ottimizzando l’autoconsumo di energia prodotta da fonti rinnovabili e migliorando l’interazione tra gli edifici e la rete elettrica. La Leaf Community si appresta in questo modo a diventare una Smart City, esempio della città del futuro in cui edifici, veicoli e persone scambiano dati ed energia per minimizzare l’impatto sull’ambiente.
Quadro energetico di ripartizione dei consumi per settore (dati nazionali).
Tecnologie integrate
Automazione, controllo e information technology
Domotica e automazione nella gestione dell’apparato energetico formano il cuore tecnologico della Leaf House, dotata di oltre 1.200 sensori di rilevazione e di osservazione per i diversi sistemi, al cui interno si integrano anche gli impianti di allarme e di monitoraggio, anti-intrusione e il controllo dell’abitazione da remoto. Ogni unità immobiliare è dotata di apparecchiature elettroniche a basso consumo energetico e di un’interfaccia che mediante display visualizza simultaneamente i dati di consumo reali o quelli registrati in passato. Un collegamento wireless a banda larga permette alla Leaf House di essere costantemente in comunicazione con la Leaf Community e con il resto del mondo. Ogni appartamento gestisce la rete wi-fi in modo personale, flessibile e indipendente dalle altre utenze. Il controllo centralizzato delle utenze telefoniche, la cui gestione è gratuita, consente al personale di telelavorare in modo efficace, mentre l’architettura di switching
separa le reti di ogni appartamento in maniera sicura e performante, costituendo allo stesso tempo la struttura portante per la Building Automation. I dati provenienti dal monitoraggio sono stati utilizzati dalla IEA (International Energy Agency) al fine di determinare i parametri che possano definire un edificio NZEB e di stabilire nuovi strumenti da applicare a livello internazionale (Task 40 – Subtask B e C), come vedremo nel dettaglio in seguito.
Il bilancio annuale della sostenibilità
La Leaf Community è stata inaugurata nel 2008 e a partire dal 2009 è iniziato il monitoraggio anche della Leaf House. Qui di seguito riportiamo i dati ottenuti dal controllo sistematico della Leaf House in un anno, dal 1° gennaio 2010 al 31 dicembre 2010, rapportandoli con i corrispettivi valori di una nuova abitazione costruita secondo il D.Lgs. 311/2006 ed effettuando anche una comparazione economica. Innanzi tutto elenchiamo quali sono stati i consumi della Leaf
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House nel 2010. I pannelli solari termici hanno coperto circa il 63% del fabbisogno termico per l’acqua calda sanitaria per un totale di 4.227 kWht a fronte di un consumo totale di 6.638 kWht (grafico a pagina 91 in basso a sinistra); è stato registrato un consumo di 26 kWh/m2 anno per il riscaldamento e di 14 kWh/m2 anno per il raffrescamento (grafico a lato). Il consumo idrico totale è stato di 730.600 litri di cui 515.400 litri soddisfatti dalle acque recuperate (452.200 litri per l’irrigazione proveniente dal recupero dell’acqua piovana e 63.200 litri per usi sanitari provenienti dal recupero delle acque) come rappresentato nel grafico a pagina 93 in basso; inoltre, utilizzando l’acqua piovana e l’acqua di vena si è risparmiato il 70% sui consumi idrici totali. Tutto ciò ha comportato una riduzione di emissioni di CO2 per un totale di 34.080 kg, ripartiti tra 20.860 kg evitati grazie all’efficienza energetica dell’edificio e 13.220 kg grazie alla produzione di energia elettrica dal tetto fotovoltaico. Se si effettua un rapporto economico tra i consumi di un’abitazione media italiana di nuova costruzione delle stesse dimensioni della Leaf House (riscaldamento 48.000 kWht; acqua calda sanitaria 22.080 kWht; elettricità 20.000 kWh; acqua 234.000 litri; raffrescamento 7.200 kWh) con i costi affrontati, otterremo
Utenze
Consumi
Euro
Riscaldamento Acqua Calda Sanitaria Elettricità Acqua Raffrescamento
48.000 kWht 22.080 kWht 20.000 kWh 234.000 litri 7.200 kWh
4.480 2.060 3.360 1.143 1.210
Totale utenze abitazione tradizionale (delle stesse dimensioni della Leaf House) Utenze
Consumi
Euro
Elettricità Acqua
25.000 kWhe* 215.200 litri
5.428 372
Totale utenze Leaf House Produzione energia da FV
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12.254 Euro
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24.664 kWhe
5.801 Euro Totale produzione 14.800 Euro
Fonti: Elettricità: Autorità energia elettrica e gas; Termico: Abitazione costruita nel 2008 secondo DLGS 311/06; ACS: Norma UNI TS 11300 Parte 2; H2O: CIS; Raffrescamento: Limite DPR 59/09 entrato in vigore il 25 Giugno 2009 all’articolo B comma 3.
*Temperatura media rilevata all’interno degli appartamenti di 22 °C durante il periodo invernale. Non sono stati considerati i consumi elettrici associabili alla natura di laboratorio della Leaf House.
Enel ha installato un sistema di produzione, stoccaggio e riutilizzo di idrogeno per la generazione elettrica. L’energia generata dai pannelli solari fotovoltaici, nei momenti di massima insolazione viene utilizzata, oltre che per soddisfare i bisogni energetici della Leaf House, anche per alimentare un elettrolizzatore in grado di scindere la molecola dell’acqua in idrogeno e ossigeno. L’idrogeno così prodotto viene accumulato in un sistema che utilizza idruri metallici e riconvertito, grazie a una pila a combustibile, in elettricità disponibile nelle ore in cui non c’è produzione di energia dal sole. Questa tecnologia è, allo stato attuale, la frontiera dello stoccaggio energetico ed è al centro di intensi studi e dimostrazioni.
un totale di 12.254 Euro. Nella Leaf House gran parte dei consumi sono sostenuti dalle tecnologie impiegate per il risparmio energetico e dalle fonti energetiche rinnovabili: basti pensare che a fronte di un uso di 25.000 kWhe (5.801 Euro in cui è calcolato anche il costo per i 215.200 litri di acqua utilizzata), 24.664 kWhe sono coperti dall’impianto fotovoltaico che permette, in base al conto energia, di guadagnare 14.800 Euro. Il grafico a pagina 94 rapporta i costi di un’abitazione media e quelli della Leaf House; mentre nella casa media si hanno solo spese, nella Leaf House si ha un guadagno di ben 21.253 Euro all’anno dovuto agli incentivi del Conto Energia e al risparmio nella gestione del riscaldamento e raffrescamento della casa. Se, infine, si tiene conto anche del trend dei consumi (pag. 95) con un incremento costante annuo dell’energia pari al 2-3%, vediamo che dopo l’ottavo anno c’è un pareggio dei costi a fronte di un investimento iniziale maggiore per la Leaf House. Ma, mentre nella Leaf House i costi di gestione continueranno a diminuire fino a vent’anni, per poi risalire debolmente, nell’abitazione media italiana i costi per le bollette continuano ad aumentare costantemente.
di progetto (Angeli di Rosora, Ancona), al fine di poter ricavare un modello dell’edificio con il Software Trnsys. Il modello è stato in seguito calibrato, utilizzando i dati sperimentali, riportati dai contatori di calore e dai sensori, installati e acquisiti con il Leaf Meter, il sistema di monitoraggio e di automazione sviluppato dal Gruppo Loccioni (vedi box a pag. 94). I dati tecnici rilevati hanno riguardato tutti i componenti dell’involucro opaco interno ed esterno e i serramenti; analisi dettagliate sono state eseguite anche sull’impianto termico. Sono stati presi in considerazione in modo puntuale i consumi di energia elettrica degli appartamenti su base oraria, consumi poi confrontati con la produzione di energia elettrica prodotta dal fotovoltaico nelle medesime fasce orarie. Riferendosi al modello creato con il Software Trnsys, si sono riscontrate alcune carenze del software dovute soprattutto alla complessità di alcune scelte impiantistiche effettuate nella Leaf House e molto difficili da riportare nell’ambiente Trnsys. Tuttavia semplificando il modello in due sottosistemi, sistema termico e sistema fotovoltaico, è stato possibile procedere con l’analisi.
TASK 40, Programma SHC
Nel 2008 l’International Energy Agency (IEA) nell’ambito del programma SHC (Solar Heating and Cooling) ha avviato un progetto di collaborazione della durata di 5 anni, Task 40, dedicato ai Net Zero Energy Building (NZEB), edifici che presentano un bilancio tra energia primaria prodotta e consumata tendente a zero. Da alcuni anni, dunque, esperti di questo tema, di 18 differenti nazioni, si confrontano per stabilire una definizione universalmente riconosciuta di tali edifici e per fissare le linee guida relative agli strumenti di progettazione e alle soluzioni tecnologiche più adatte alle differenti condizioni climatiche. La Leaf House è stata scelta, assieme ad altri cinque casi studio, per testare alcuni tra i software di simulazione termo fisica degli edifici più diffusi al mondo, per controllarne l’efficacia e l’affidabilità nella simulazione dinamica dei NZEB. All’interno della Task 40, il Dipartimento di Energetica dell’Università di Palermo collabora con il Gruppo Loccioni mettendo a confronto le rispettive competenze. Nell’ambito del progetto, in prima istanza è stata effettuata un’analisi approfondita dell’involucro e degli impianti della Leaf House, preceduta dalla raccolta dei dati climatici relativi al sito innovAzione
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Leaf Meter Il Leaf Meter, nato nell’ambito dell’esperienza Leaf House, è un misuratore di sostenibilità sviluppato dal Gruppo Loccioni che consente di monitorare e visualizzare in tempo reale i dati relativi alle performance energetiche e all’impatto ambientale di edifici e di processi, mediante il controllo delle misure relative ai flussi energetici, agli interventi di efficientamento energetico e di produzione da fonti rinnovabili, trasformando i dati raccolti in valori. Caratteristica distintiva del Leaf Meter è la versatilità e la flessibilità d’uso; è infatti applicabile
a diverse soluzioni di monitoraggio e di building automation. Leaf Meter diventa una piattaforma intelligente per misurare il comfort e l’impronta ecologica degli edifici. Con il display di cui è dotato si possono visualizzare una serie di informazioni, elaborate e presentate anche sotto forma di grafici e tabelle, che permettono al fruitore di conoscere e valutare il proprio comportamento energetico, ed eventualmente modificarlo, per conseguire la maggiore efficienza possibile nella gestione dell’energia.
Nella simulazione del sistema termico si è tenuto conto di ogni componente, delle loro connessioni e dell’interfaccia casa-impianto, descrivendo gli scambi termici (fluido termo-vettore dei pannelli radianti riscaldato/raffreddato tramite geotermia, free cooling, solare termico, pompa di calore), i sistemi di trattamento dell’aria e di controllo, a seconda dei periodi dell’anno e tenendo conto delle specifiche tecniche del fabbricato. Analogo procedimento è stato adottato per la simulazione del sistema fotovoltaico. È stato necessario calibrare il modello sulla base dei risultati ottenuti: i valori registrati in situ e quelli prodotti dal software sono risultati coerenti. Si è rilevato che nel primo anno l’energia elettrica consumata è stata superiore a quanto prodotto dall’impianto fotovoltaico. Per compensare consumi e costi della Leaf House sono state fatte delle ipotesi per una nuova progettazione del sistema dinamico edificio-impianto, come ad esempio un miglioramento dell’efficienza dei moduli fotovoltaici, quindi la loro sostituzione con moduli più efficienti oggi disponibili sul mercato: questa operazione porterebbe a coprire l’intero fabbisogno elettrico del fabbricato. Oltre a ciò, se si sostituisse anche la pompa di calore (sempre con un modello più efficiente) e si eliminasse lo scambiatore di calore connesso alla pompa di calore geotermica (c’è una connessione diretta tra il fluido termo-vettore e la tubazione principale), si otterrebbe una soluzione ancora più efficace. 94
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Trend consumi: abitazione media italiana.
I dati raccolti nei primi tre anni di vita della Leaf House sono stati messi a disposizione dei componenti della Task 40 così da poter integrare le ricerche sui parametri di benessere indoor, sull’interazione tra l’edificio e la rete e sull’integrazione tra l’edificio e le tecnologie rinnovabili. È stato intrapreso anche uno studio sull’embodied energy della Leaf House: è stata calcolata l’energia incorporata nell’edificio riferendosi all’intero ciclo di vita con lo scopo di valutare l’impatto energetico dell’intera vita utile e dimostrare i vantaggi energetici complessivi della realizzazione di edifici a energia quasi zero.
Sopra a sinistra: Leaf Farm, il centro di controllo e monitoraggio dei dati energetici del Gruppo Loccioni. Sopra a destra: particolare interno della Leaf Farm che monitora i consumi della Leaf Community.
Rapporto economico: abitazione media italiana.
In conclusione, Leaf House propone un nuovo modo di intendere la casa: il concetto di casa, infatti, deve essere paragonato a un microcosmo dove l’essere umano interagisce in modo diversificato e a seconda delle proprie esigenze. La casa del futuro deve dunque diventare il motore per lo sviluppo di nuove tecnologie verdi che aiutino l’essere umano a entrare in relazione con l’ambiente circostante; la possibilità di monitorare il rendimento di un edificio gestito da un utente è di fondamen-
tale importanza poiché è possibile migliorare la gestione dei parametri di comfort quotidianamente adattandoli alle esigenze personali. Economicamente parlando, la casa del futuro deve creare nuove opportunità lavorative, più occupazione e un modo differente nell’investimento del denaro (verso tecnologie verdi) e portare a innovare la legislazione e gli standard così da gestire adeguatamente uno stile di vita sociale e culturale sostenibile a tutti gli effetti.
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