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Ponti termici PUntUali solare termico: una guida agli impianti e al loro dimensionamento materiali a cambiamento di fase in edilizia

il sistema di valutazione ambientale leeD ll primo edificio leeD Platinum in italia

Una casa passiva in lombardia

ISSN 2239-9445

Trimestrale - anno 2 - n째 04 luglio 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 LEED® GREEN BUILDING RATING SYSTEM | 06 Gian Paolo Perini, in collaborazione con il Green Building Council Italia

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SPOT PROGETTI

argomenti INTERVISTA A MARIO ZOCCATELLI

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progetti UN LUOGO DI LAVORO GREEN | 16 Building 03, Energy Park, a Vimercate (MB)

ABITARE IN UNA CASA PASSIVA | 28 casa unifamiliare a Mariano Comense (CO)

UN PROGETTO PILOTA FIRMATO “PASSIVHAUS INSTITUT” | 34 piscina passiva “Bambados” a Bamberg (D)

UNA CASA LEED PLATINUM CON VISTA SUL LAGO | 40 OS House a Racine, WI (USA)

azero - rivista trimestrale - anno 0 - n. 00, mese 0000 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, Gaia Bollini

stampa: Grafiche Manzanesi, Manzano (UD) Stampato interamente su carta con alto contenuto di fibre riciclate 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: Building 03, progetto Garretti Associati, foto: SEGRO e Garretti Associati


focus on

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46 | UMIDITÀ DA CONDENSAZIONE. PATOLOGIE, DIAGNOSI E SISTEMI D’INDAGINE Fabio Armillotta, Carmela Palmieri

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involucro 54 | LA RIDUZIONE DEI PONTI TERMICI PUNTUALI NELLE PARETI PERIMETRALI Maria Elisabetta Ripamonti

62 | PRODOTTI_PARETI PERIMETRALI

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impianti 70 | IL SOLARE TERMICO. UNA GUIDA AGLI IMPIANTI E AI CRITERI DI DIMENSIONAMENTO Luca Ceccotti

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SISTEMI_SOLARE TERMICO

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approfondimenti 84 |

DETTAGLI DI CANTIERE: CA’ DELLA LUNA

innovAzione 88 | MATERIALI A CAMBIAMENTO DI FASE IN EDILIZIA Roberto Fioretti

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prospettive_LEED®

Green Building Rating System

Gian Paolo Perini ingegnere, socio di GBC Italia in collaborazione con il Green Building Council Italia

LEED® Green Building Rating System Nato negli Stati Uniti ma diffuso ormai a livello internazionale, il sistema di valutazione ambientale LEED è stato localizzato nel nostro Paese grazie a GBC Italia, primo esempio di adeguamento approvato dall’U.S. Green Building Council.

LEED, Leadership in Energy and Environmental Design, è un sistema di valutazione ambientale della sostenibilità complessiva dell’edificio sviluppato negli Stati Uniti dall’U.S. Green Building Council (USGBC), associazione non profit che promuove e fornisce un approccio globale alla sostenibilità, riconoscendo le performance virtuose in aree chiave della salute umana e ambientale. GBC Italia, costituito nel 2008 su iniziativa del Distretto Tecnologico Trentino S.c.a.r.l., si occupa principalmente dell’adeguamento dei sistemi di rating della famiglia LEED alla realtà italiana; LEED Italia è il primo caso di “localizzazione”, fortemente legato alla realtà costruttiva, normativa e produttiva locale, di uno standard internazionale approvata da USGBC. Nel 2009 GBC Italia ha trasposto lo standard Nuove Costruzioni e Ristrutturazioni, facendo riferimento alle normative italiane ed europee e nel 2012 ha prodotto uno strumento, dedicato prevalentemente al mercato residenziale, il cui punto di partenza è LEED® FOR HOMES, ma che è stato sviluppato considerando nello specifico le caratteristiche abitative e le diversità nel modello costruttivo proprie della realtà italiana. Attualmente GBC Italia sta elaborando la trasposizione di altri sistemi di rating 6

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importanti relativi agli edifici esistenti e al recupero sostenibile dei quartieri, ovvero EBOM, Existing Buildings Operations & Maintenance e ND, Neighborhood Development. Il processo di certificazione LEED è un processo di qualità che segue il progetto dalla sua elaborazione iniziale fino alla gestione dell’immobile, percorrendo tutte le fasi di progettazione, costruzione e messa in funzione. Gli obiettivi di questa certificazione volontaria sono: fornire e promuovere un sistema integrato di progettazione dell’intero edificio; dare riconoscimento a chi realizza prestazioni virtuose nel campo delle costruzioni; stimolare la competizione sul tema della prestazione ambientale; stabilire un valore di mercato con la creazione di un marchio riconosciuto a livello mondiale; aiutare i committenti e accrescere in loro la consapevolezza dell’importanza di costruire green; trasformare il mercato e il settore delle costruzioni. Solo strategie che rispondono a più esigenze di base – quelle del Pianeta (ambiente), delle persone, ma anche dell’economia – possono offrire speranze di continuità e solamente promuovendo sinergia tra queste dimensioni si può perseguire la sostenibilità. Il sistema si suddivide in 7 macroaree di valutazione (vedi im-

A destra, le 7 macroaree di valutazione analizzate dal sistema LEED NC 2009.


I 4 livelli di certificazione LEED. A destra, la triple bottom line, cardine dello sviluppo sostenibile.

magine qui sotto) e ogni area tematica (vedi box a pag. 8) si articola in prerequisiti obbligatori e in crediti ai quali è associato un punteggio. 4 sono livelli di certificazione (vedi immagine qui sopra) che si possono ottenere sulla base del punteggio raggiunto verificato con la Checklist dove vengono riportati tutti i crediti con i relativi punteggi.

Processo di certificazione LEED Nel processo LEED si identificano principalmente 3 nuove figure. Il LEED Accredited Professional (LEED AP) è una figura altamente competente, il cui compito è guidare il team di progettazione e costruzione all’ottenimento della certificazione; non ha funzioni di certificatore, ma garantisce il raggiungimento del punteggio prefissato con la checklist. Il Commissioning Authority (CxA) è una figura terza, nominata dal Committente, che segue il processo di progettazione, costruzione, taratura e consegna degli impianti. Infine l’Esperto di Energy modelling è di

supporto nella progettazione d’impianti per l’ottenimento dei Crediti relativi all’energia. Il Processo è composto da vari step, descritti qui di seguito. Nella Fase Preliminare si esegue una valutazione preliminare con il LEED AP per individuare il livello che si vuole raggiungere (Certified, Silver, Gold o Platinum), identificare i possibili crediti che si potrebbero conseguire e assegnare le parti di competenza ai responsabili di ogni credito. Generalmente questa fase inizia con una design charrette, dove gli stakeholders principali, il team dei progettisti e gli esperti in sostenibilità ambientale eseguono assieme l’analisi dei dati, elaborano strategie alternative e formulano i punti cardine del progetto da realizzare. Il coinvolgimento di tutti gli attori nel processo di certificazione è una maggior garanzia per l’ottenimento di una sostenibilità globale, sia ambientale che tecnico-economica; il successo di un progetto sostenibile si basa principalmente sulla sinergia tra le varie figure che partecipano al gruppo di progettazione, cioè, deve essere una progettazione integrata. Nella Fase di progettazione, dunque, dal concept iniziale fino al progetto esecutivo tutte le figure professionali coinvolte devono sviluppare contemporaneamente il progetto: la tecnologia impiantistica, le fonti energetiche rinnovabili, l’aspetto bioclimatico e la riduzione dell’impatto ambientale richiedono un approccio alle problematiche progettuali simultaneo e sinergico. In Fase esecutiva il progetto deve dettagliare tutti gli aspetti esecutivi per garantire la costruzione di un edificio sostenibile. La design review, cioè l’aggiornamento e la revisione del progetto, deve essere contenuta al massimo, se non addirittura evitata, specialmente se può ridurre la qualità dell’opera. Le riunioni di cantiere tra tutti gli attori, team di progettazione, rappresentante del committente, general contractor e subappaltatori, coordinate dalla Commissioning Authority, garantiranno un processo di costruzione lineare e di qualità. Determinante per il successo dell’opera è il collaudo, manutenzione e gestione degli impianti, ovvero impianti installati e collaudati secondo quanto specificato nelle richieste del committente, facilmente manutenibili e gestibile al fine di assicurare il comfort interno.

prospettive

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Obiettivi di sostenibilità per area tematica SS – SITI SOSTENIBILI • Ridurre l’inquinamento generato dalle attività di costruzione • Controllare i fenomeni di erosione del suolo e di sedimentazione • Evitare l’edificazione in aree inappropriate • Indirizzare lo sviluppo edilizio verso aree urbane dove sono già presenti servizi e infrastrutture • Proteggere le aree verdi, preservare l’habitat e le risorse naturali • Riqualificare le aree danneggiate per fornire habitat a flora e fauna e promuovere la biodiversità • Bonificare e riqualificare siti degradati • Diminuire il consumo del suolo non urbanizzato • Ridurre l’inquinamento e l’impatto ambientale generati dal traffico automobilistico • Limitare le alterazioni della dinamica naturale del ciclo idrologico • Ridurre le superfici di copertura impermeabili • Aumentare le infiltrazioni in sito • Ridurre l’effetto isola di calore • Minimizzare le dispersioni luminose generate dall’edificio e dal sito GA – GESTIONE DELLE ACQUE • Aumentare l’efficienza idrica • Ridurre il carico sui sistemi municipali di fornitura • Utilizzare le acque piovane • Limitare o evitare l’utilizzo di acque potabili per scopi irrigui • Ridurre la produzione di acque reflue e la richiesta di acque potabili EA – ENERGIA E ATMOSFERA • Minimizzare i contributi diretti al surriscaldamento globale • Raggiungere livelli crescenti di prestazioni energetiche dell’edificio, superiori ai valori minimi richiesti dalla normativa, al fine di ridurre gli impatti economico-ambientali associati all’uso eccessivo di energia • Verificare che i sistemi energetici dell’edificio siano installati, tarati e che funzionino correttamente • Fornire una contabilizzazione in esercizio dei consumi energetici dell’edificio nel tempo • Ridurre la distruzione dell’ozono stratosferico (no CFC) • Valorizzare i livelli crescenti di produzione autonoma di energia da fonti rinnovabili in sito • Incoraggiare lo sviluppo e l’impiego di tecnologie per la produzione di energia elettrica da fonte rinnovabile • Ridurre l’uso di energia da combustibili fossili

MR – MATERIALI E RISORSE • Ridurre la produzione di rifiuti prodotti dagli occupanti l’edificio che vengono trasportati e smaltiti in discarica • Ridurre i rifiuti e l’impatto ambientale delle nuove costruzioni, anche in relazione alla produzione e al trasporto dei materiali • Riutilizzare i rifiuti delle attività di costruzione e demolizione • Ridurre le lavorazioni delle materie prime • Ridurre l’uso e lo sfruttamento delle materie prime e dei materiali a lungo ciclo di rinnovamento, sostituendoli con materiali rapidamente rinnovabili • Aumentare la domanda di prodotti da costruzione che contengano materiali a contenuto riciclato • Incrementare la domanda di materiali e prodotti da costruzione che siano estratti e lavorati a distanza limitata • Incentivare l’uso di materiale legnoso proveniente da foreste certificate o da filiera legno certificata QI – QUALITA’ DELL’ARIA INTERNA • Determinare i minimi prestazionali per la qualità dell’aria interna all’edificio • Migliorare la qualità dello spazio abitato e contribuire al raggiungimento delle condizioni di comfort degli occupanti stessi • Fornire un ambiente termicamente confortevole che favorisca il benessere e la produttività degli occupanti dell’edificio • Minimizzare l’esposizione al fumo di tabacco • Fornire un ricambio d’aria addizionale • Ridurre i problemi di qualità dell’aria interna derivanti dai processi di costruzione o ristrutturazione • Ridurre la quantità di contaminanti (particolato ed inquinanti chimici potenzialmente pericolosi) che risultino odorosi, irritanti e/o nocivi • Fornire la possibilità di effettuare una regolazione dell’impianto di illuminazione • Favorire l’illuminazione naturale degli spazi e una adeguata percezione visiva dell’esterno, nelle aree occupate in modo continuativo IP – INNOVAZIONE NELLA PROGETTAZIONE • Consentire il raggiungimento di prestazioni esemplari rispetto ai requisiti previsti dal sistema LEED e/o prestazioni innovative negli ambiti della sostenibilità non specificatamente trattati in LEED • Promuovere l’integrazione progettuale richiesta da LEED con l’inserimento nel gruppo di progettazione di un Professionista Accreditato LEED AP PR – PRIORITÀ REGIONALI • Conseguire crediti che affrontano caratteristiche ambientali peculiari di una zona geografica in cui è collocato il progetto

Il Commissioning Per assicurare il risultato del processo, la certificazione LEED prevede lo strumento del Commissioning, coordinato, controllato e seguito dalla Commissioning Authority. Il Commissioning è un’attività orientata alla ricerca della qualità per conseguire, verificare e documentare la congruità delle prestazioni dell’edificio, dei sistemi e degli elementi con gli obiettivi e i criteri progettuali. Il percorso da monitorare inizia dalla pianificazione (fase di concept), per proseguire con la progettazione, la realizzazione, il collaudo, la manutenzione e la verifica, nel primo periodo di vita, degli impianti. Il piano di Commissioning descrive il progetto, l’organizzazione, la pianificazione, i requisiti della documentazione, la distribuzione dei ruoli, delle responsabilità e delle risorse e per il committente è garanzia di corretto funzionamento e di minimo consumo energetico degli impianti progettati.

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I benefici del processo di Commissioning riguardano gli aspetti ambientali, energetici e funzionali: infatti, quando l’edificio funziona come previsto si migliora il benessere e la produttività degli occupanti. Il Commissioning concorre inoltre a ridurre i casi di malattia degli utenti, l’avvicendamento dei locatari e la riduzione del tempo di non locazione, le responsabilità derivanti da una insufficiente qualità dell’aria ambiente e può evitare la sostituzione prematura delle apparecchiature; pertanto esso segue tutte le fasi, dalla progettazione fino all’occupazione. La Commissioning Authority svolge la sua attività di controllo revisionando e/o predisponendo i documenti indicati di seguito. 1. Requisiti del progetto richiesti dal cliente (OPR) Il Commissioning verifica e conferma che siano stati definiti i requisiti funzionali e di performance richiesti dal committente,


Esempio di Flow chart della Fase di Costruzione.

paltatori all’avvio delle macchine, elencano le attività da completare prima e durante lo start-up, assicurando che le macchine siano installate e pronte per il collaudo vero e proprio, e forniscono informazioni fondamentali sulle macchine, le loro condizioni di consegna e i problemi emersi durante lo start-up. 5. Test Funzionali La CxA supervisiona gli avvii dei sistemi impiantistici, sviluppa i test funzionali e verifica che la calibrazione dei sistemi di controllo, nonché il TAB (Testing Adjusting & Balancing), siano stati condotti diligentemente. 6. Manuale di Uso e Manutenzione La CxA accerta che il manuale O&M sia completo e appura che rivista ogni informazione sia chiara e corretta per il collaudo, la manutenzione e la gestione. 7. Monitoraggio delle prestazioni Il Commissioning si può estendere alla fase di occupazione per verificare e monitorare le prestazioni al fine di mantenerle efficienti. 8. Report di Commissioning A conclusione del percorso di certificazione, la CxA predispone il Report di Commissioning, che documenta i risultati delle ispedagli utenti e dagli operatori finali. Per questa finalità stabili- zioni e dei test funzionali svolti, e lo invia ai revisori che anasce e documenta le condizioni di progetto richieste dalla com- lizzeranno tutta la documentazione attestante il raggiungimento mittenza, incluso le singole funzioni del sistema, le prestazioni dei crediti dichiarati. e la manutenibilità degli impianti; tale documento può essere chiamato “Assunti della Progettazione” e deve contenere la de- Simulazione energetica in regime finizione delle aree funzionali; le condizioni interne di comfort; dinamico le attività che generano l’emissione di sostanze inquinanti; le Il Prerequisito 2 e il Credito 1 dell’area tematica Energia e Atstrategie per l’aumento della sostenibilità; gli obiettivi di effi- mosfera, prevedono, come opzione per dimostrare la prestazione cienza energetica, ovvero: il livello del sistema operativo di ge- energetica dell’edificio, la simulazione energetica in regime distione; la documentazione richiesta per la gestione e namico del sistema edificio-impianto. manutenzione; i requisiti della formazione e/o documentazione La progettazione di un edificio “near zero energy”, o comunque finale; i problemi avuti con progetti precedenti da evitare; le pe- sostenibile dal punto di vista energetico, ambientale o econoculiarità che porteranno al successo del progetto. mico, richiede un approccio progettuale che esamini il compor2. Fondamenti del progetto (BOD) tamento del sistema edificio-impianto, considerando la Il BOD è un documento che riporta i concetti, i calcoli, le deci- gestione dell’edificio, il comportamento dinamico dell’involucro sioni e le scelte fatte per rispettare il Piano del committente e il profilo giornaliero del carico esterno nel corso dell’anno. (OPR) e per osservare requisiti, standard e linee guida di riferi- La simulazione dinamica consente, ad esempio, di scegliere mento. Esso include sia descrizioni narrative che liste di tema- l’orientamento migliore o la distribuzione delle masse termiche, tiche di supporto al processo progettuale e la CxA verifica la cioè considerare la vita dell’edificio a seconda dei sistemi enercongruità del documento con i requisiti del progetto richiesti dal getici più idonei. cliente. Gli strumenti e le metodologie utilizzati nella pratica corrente 3. Registro delle problematiche riscontrate “ragionano” in termini statici e con potenze di picco, richieste Fornisce strumenti e documentazione al team di progettazione nei pochi giorni critici dell’anno, senza considerare il comporal fine di aumentare la qualità del progetto. Il Registro contiene tamento dinamico del sistema. Quindi la simulazione energetica traccia di ogni problema riscontrato, dall’identificazione fino in regime dinamico ottimizza le energie in gioco e consente di alla risoluzione, durante ogni fase del processo di progetta- ottenere risultati e “punteggi” migliori. zione/realizzazione. Il processo di certificazione si conclude con l’invio online ai re4. Checklist visori di USGBC dei Template, cioè i documenti che testimoniano La CxA predispone le checklist di controllo, utilizzate dagli ap- il raggiungimento dei crediti individuati nella checklist iniziale.

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prospettive

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progetti

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Foto: Bruno Klomfar

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_01. Un involucro altamente performante, un tetto verde per il controllo delle acque meteoriche, geotermia a ciclo chiuso, pannelli fotovoltaici e materiali biocompatibili sono solo alcune delle soluzioni adottate nella nuova scuola elementare di Busta di Montebelluna (TV) i cui lavori di costruzione sono appena partiti. Una tra le prime realtà nel Veneto a dotarsi della certificazione LEED for School. www.fontanatelier.com _02. Forte isolamento dell’involucro esterno, abbattimento dei ponti termici, serramenti performanti ed energie rinnovabili consentono a questa residenza bifamiliare di Oderzo (TV) di raggiungere prestazioni tipiche di un edificio passivo nonostante l’articolazione volumetrica dell’edificio. La progettazione è stata finalizzata al massimo rendimento solare invernale passivo (ampie vetrate a sud e a ovest) e attivo (collettori solari termici, moduli fotovoltaici. www.zap-ad.com _03. Una tecnica costruttiva struttura/rivestimento garantisce in questo edificio passivo a Pieve di Soligo (TV) elevate performance termiche e ottime prestazioni acustiche. I due volumi che compongono il fabbricato sono collegati da un corpo interamente vetrato e schermato che svolge la funzione di serra termica nel periodo invernale e da torre di ventilazione naturale in estate. Pompe di calore, VMC e fotovoltaico coprono i fabbisogni energetici dell’edificio (progettista arch. Stefano Zara). _04. Il villino bifamiliare a Páty (H) è stato certificato dal Passivhaus Institut con consumo di 14 kWh/m2 anno. Il volume del garage è stato escluso dalla coibentazione del restante involucro riducendo i costi di costruzione del fabbricato (c.a. isolato in copertura con 50 cm di lana di roccia). La climatizzazione estiva, il riscaldamento invernale e la produzione di ACS sono gestite da un unico apparecchio compatto che include una macchina di VMC e una pompa di calore. www.aktivpassziv.hu Foto: Stefano Zara

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Credits: Aktív Passzív Stúdió - Sinóros-Szabó Balázs

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_05. Nel campus di Kuchl, nei pressi di Salisburgo (A), si trova il primo edificio universitario in Austria realizzato secondo standard passivi. Il nuovo corpo, con struttura in legno, è caratterizzato da pareti altamente coibentate e finestre performanti. I risultati raggiunti dall’involucro così ottimizzato sono supportati da un impianto di VMC con recupero di calore e dallo sfruttamento di energie rinnovabili (cippato di legno) per il riscaldamento e il raffrescamento. www.dietrich.untertrifaller.com _06. Attualizzando i caratteri tipologici, compositivi e costruttivi del luogo, a Roncone (TN) è stata realizzata questa casa unifamiliare (certificata PHI) con un indice energetico per la climatizzazione invernale pari a 8 kWh/m2 anno. Simulazioni dinamiche della connessione tra telai dei serramenti (Ug=0,7 W/m2K) e struttura muraria (U<0,10 W/m2K) hanno verificato che il valore y del ponte termico in prossimità della muratura è negativo. www.studionobo.it / www.armalab.it

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argomenti_GBC

Italia

IntERvIStA COME E PERCHÉ NASCE IL GBC ITALIA? Il Green Building Council Italia (GBC Italia) è un’associazione no profit che promuove la diffusione di una cultura legata all’edilizia sostenibile a livello nazionale. GBC Italia viene costituito il 28 gennaio 2008 a Rovereto (Trento), su iniziativa del Distretto Tecnologico Trentino insieme a 47 soci fondatori. La costituzione di GBC Italia da parte della comunità trentina è sinonimo di una vocazione ambientale innovatrice diffusa tra imprese, istituzioni e cittadini; GBC Italia si connota però come iniziativa di carattere nazionale, aperta all’adesione e al contributo di operatori, enti e Regioni italiani. Ad oggi sono presenti oltre 570 soci tra associazioni, università e imprese che operano lungo tutta la filiera dell’edilizia nazionale. Le attività di GBC Italia comprendono iniziative per promuovere e accelerare la trasformazione del mercato, sensibilizzare l’opinione pubblica e le istituzioni sui benefici del costruire green e incentivare il dialogo tra gli operatori del settore e le amministrazioni, attraverso la creazione di una community sostenibile. Una vera e propria “filiera della conoscenza”, in grado di fornire occasioni di confronto per rinnovare la cultura del costruire.

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MARIO ZOCCAtELLI

Presidente del Green Building Council Italia fin dalla sua costituzione nel 2008, ha ricoperto incarichi dirigenziali e di consulenza in materia di sviluppo delle risorse umane, politiche territoriali e innovazione. Il Green Building rimane un settore dinamico anche nell’attuale fase economica e in Italia sono oltre 120 gli edifici certificati e registrati LEED. COSA DIFFERENZIA LA CERTIFICAZIONE LEED DALLE ALTRE CERTIFICAZIONI ENERGETICHE E AMBIENTALI PRESENTI NEL NOSTRO PAESE? Il sistema LEED® e il protocollo GBC HOME™, destinato a edifici residenziali, non sono certificazioni energetiche ma certificazioni di valutazione ambientale della sostenibilità dell’edificio nel suo complesso. Considerano una pluralità di aspetti: non solo l’efficienza energetica dell’edificio ma anche i materiali con cui è stato costruito, la gestione delle acque, il comfort interno, il sito dove si situa il progetto e altro ancora. Si tratta dunque di protocolli di certificazione che considerano


Situato in posizione strategica rispetto alle grandi vie di comunicazione del Nord Italia, il nuovo polo tecnologico Energy Park occuperà una superficie di 160.000 m2 e prevede la realizzazione di cinque nuovi edifici per oltre 57.000 m2 totali. Building 3 è il primo edificio completato, realizzato nel 2009 su progetto di Garretti Associati con Lombardini22 per gli impianti (entrambi soci di GBC Italia).

l’edificio con un approccio olistico e che presuppongono una progettazione integrata. QUALI SONO STATE, E SONO, LE MAGGIORI DIFFICOLTÀ INCONTRATE NELLA TRASPOSIZIONE DEI PROTOCOLLI STATUNITENSI ALLA REALTÀ

fonte: GBC Italia

DEL NOSTRO PAESE?

Grazie a un accordo di partenariato con USGBC, GBC Italia promuove il sistema LEED adattandolo al mercato italiano, con l’obiettivo di sviluppare protocolli di certificazione allineati con le normative e la realtà nazionale. Grazie al lavoro volontario dei gruppi Comitato Standard e Tecnico Scientifico di GBC Italia (costituiti da esperti e tecnici scelti all’interno dei soci), sono stati lanciati sul mercato il protocollo LEED 2009 Italia Nuove Costruzioni e Ristrutturazioni, primo caso di adattamento del protocollo per una nazione al di fuori degli Stati Uniti, e il protocollo GBC HOME, presentato lo scorso marzo. La normativa nazionale, in ritardo rispetto alle esigenze di riqualificazione energetica secondo criteri internazionali, non favorisce riscontri tangibili tra gli operatori della filiera edilizia: l’analisi delle priorità strategiche a livello internazionale e l’identificazione dei principali driver politici e normativi in tema di sostenibilità ambientale ed edilizia, con particolare attenzione alla politica nazionale e regionale, sono nodi cruciali per attuare sinergie credibili e qualificanti per il futuro dell’Italia. QUALI SARANNO LE CERTIFICAZIONI DELL’USGBC TRASPOSTE NELLA VERSIONE ITALIANA DI PROSSIMA PUBBLICAZIONE? GBC Italia promuove un processo di trasformazione del mercato edile italiano: il sistema legato al marchio LEED stabilisce infatti un valore di mercato per i “green building”, stimola la competizione tra le imprese sul tema delle performances ambientali degli edifici e incoraggia comportamenti di consumo consapevole anche tra gli utenti finali. GBC Italia sta continuando dunque a lavorare per mettere a disposizione del mercato italiano gli strumenti per la certificazione di diverse tipologie di edifici. Tra questi l’adattamento del protocollo dedicato agli edifici esistenti, per monitorare corrette operazioni di gestione e uso, il protocollo per certificare complessi scolastici efficienti, il protocollo “GBC Quartieri” per progettare e pianificare aree urbane libere o dismesse, e il protocollo “Historical Buildings”, primo esempio di sistema per la conservazione e il monitoraggio di manufatti edilizi storici a livello mondiale.

IN QUALE AMBITO PREVEDE POTRANNO ESSERCI EVENTUALI DIFFICOLTÀ DI RECEPIMENTO DELLA CERTIFICAZIONE LEED, TENENDO CONTO DELLA TRADIZIONE COSTRUTTIVA DEL NOSTRO PAESE? Le motivazioni che hanno indotto GBC Italia a lanciare un protocollo destinato a edifici residenziali sono molteplici, nonostante la situazione in cui versa l’economia globale; servono infatti interventi specifici di sviluppo, che fungano da motore di rilancio ambientale, economico e sociale. La realtà costruttiva americana è profondamente diversa da quella italiana: l’edilizia residenziale statunitense è prevalentemente composta da case prefabbricate in legno, così come la densità abitativa varia da Stato a Stato. In Italia la casa continua a essere percepita come un bene di primaria importanza; inoltre, le casistiche delineano tipologie residenziali profondamente differenti le une dalle altre, da abitazioni unifamiliari a condomini con un esiguo numero di unità abitative. Ciò comporta un approccio versatile e flessibile: il protocollo GBC HOME risponde a differenti casistiche, senza voler per questo definire un sistema di rating dedicato a ognuna di queste classi, adattandosi dunque alla complessità e dimensione della costruzione. Le residenze certificate con GBC HOME sono caratterizzate da numerosi e oggettivi vantaggi: costi di costruzione certi, costi di gestione nettamente inferiori anche rispetto a edifici realizzati con le migliori pratiche di edilizia attuali, benefici in termini di benessere e rendimento psicofisico perché GBC HOME pone l’accento non solo sul risparmio energetico ma anche sulla qualità di vita degli abitanti con un visione olistica rivolta all’intero edificio. QUAL È IL RUOLO DELLA FORMAZIONE E COME SI ARTICOLA L’OFFERTA DI GBC ITALIA? Accanto allo sviluppo dei prodotti, GBC Italia ha attivato una propria offerta formativa, promuovendo regolarmente dei corsi istituzionali gestiti dall’Associazione tramite formatori accreditati LEED di GBC Italia. L’offerta formativa è articolata in formazione di base e intermedia. Sono previsti infatti: • corsi di livello 100, rivolto a tutti gli attori della filiera delle costruzioni desiderosi di apprendere le informazioni di base relativi al Green Building, ai sistemi di rating GBC-LEED e all’ottimizzazione dei processi di progettazione, costruzione e gestione; • corsi di livello 200, aperto a tutti i professionisti del settore delle costruzioni già in possesso di una conoscenza di base sulle tematiche promosse da GBC Italia e desiderosi di ottenere le argomenti

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fonte: GBC Italia fonte: GBC Italia

Il parco scientifico e tecnologico Kilometro Rosso, progettato da Jean Nouvel, ospita le sedi direzionali e operative di 40 aziende italiane, tra cui “i.lab”, nuovo Centro Ricerca e Innovazione di Italcementi. Il complesso porta la firma dell’architetto statunitense Richard Meier (consulenza LEED: Viridian, società americana, ed Habitech, socio di GBC Italia).

credenziali di LEED Green Associate secondo lo schema di accreditamento proposto da Green Building Certification Institute (GBCI), ente terzo di certificazione indipendente; • corsi di livello 300, composto di due moduli di un percorso destinato a coloro che desiderino ottenere la qualifica GBC HOME AP, finalizzata a sviluppare le competenze professionali collegate al protocollo GBC HOME sviluppato da GBC Italia. Le figure promosse da GBC Italia sono infatti il LEED Green Associate e il LEED AP (Accredited Professional), figura altamente competente nel processo di certificazione LEED degli edifici, ha il compito di guidare il team di progettazione e costruzione all’ottenimento della certificazione LEED (che non ha funzioni di certificatore). COME VIENE GESTITA LA CERTIFICAZIONE SUL TERRITORIO ITALIANO? Per ogni tipologia di edificio esistono protocolli di riferimento specifici che seguono iter di certificazione differenti ma accomunati tutti da una serie di fasi obbligatorie: • la registrazione dei progetti • la preparazione della documentazione richiesta • la presentazione della documentazione all’ente di riferimento • la revisione della documentazione e la verifica in cantiere • la certificazione. La scelta delle strategie sostenibili da applicare deve essere considerata già nelle prime fasi di sviluppo del progetto. Una progettazione integrata – che coinvolge dunque il team di stakeholder composto da committente, progettista, appaltatore e tutto il personale addetto alla gestione della proprietà – può creare sinergie e migliorare il rendimento globale dell’edificio, con un approccio orientato alla sostenibilità, allo sviluppo e alla manutenzione continua. Per quanto riguarda invece il protocollo destinato a edifici residenziali, GBC Italia è l’ente che certifica i progetti GBC HOME e si avvale di Organismi di Verifica (OVA) per il controllo, che si rivolgono a loro volta a Ispettori Qualificati (IQ). Il contratto di candidatura di un edificio alla certificazione e di impegno ai

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servizi di revisione è sottoscritto dalla committenza o suo legittimo rappresentante con GBC Italia. GBC Italia assegna le attività di verifica a un OVA, che incarica un proprio team di ispettori delle attività di ispezione. Una volta assegnate le attività di verifica di un progetto a un dato OVA da parte di GBC Italia, il team di progettazione/costruzione consegnerà le evidenze per le attività di ispezione (in campo e documentali) direttamente eseguite da parte del team di ispettori dell’OVA sotto il controllo dello stesso, gli ispettori consegneranno quindi le liste di verifica e i rapporti di ispezione a GBC Italia, e l’OVA a sua volta eseguirà i controlli conclusivi di congruenza e completezza e consegnerà un rapporto di verifica a GBC Italia. GBC Italia eseguirà una revisione finale sul processo, stabilirà il livello di certificazione assegnabile in caso positivo, effettuerà le verifiche di carattere amministrativo e potrà rilasciare la certificazione dell’edificio (certificato e placca). QUANTI SONO GLI EDIFICI CERTIFICATI E IN FASE DI CERTIFICAZIONE NEL NOSTRO PAESE? È POSSIBILE DELINEARE DELLE TENDENZE RISPETTO ALLE TIPOLOGIE PREVALENTI, LA SUDDIVISIONE GEOGRAFICA E I LIVELLI DI CERTIFICAZIONE? In Italia gli edifici certificati e registrati LEED sono oltre 120, per una superficie pari a circa 200 mila m2. Tra questi, 16 sono edifici certificati, 87 quelli in fase di certificazione e più di 20 i progetti pilota e casi studio GBC, trattati con particolare approfondimento e dedizione da parte di GBC Italia al fine di verificare il protocollo di riferimento, per accrescere competenze, esperienze e numero dei soggetti coinvolti e per rendere condivisi metodi e uniformità di interpretazioni legate al sistema. Tra le eccellenze “i.lab”, nuovo Centro Ricerca e Innovazione di Italcementi situato all’interno del parco scientifico e tecnologico Kilometro Rosso (Bergamo). Il complesso, firmato dallo statunitense Richard Meier, è stato inaugurato il 16 aprile ed ha ricevuto la certificazione “Platinum”: il centro risponde infatti a requisiti di efficienza energetica, che consentono di ottenere un risparmio fino al 60%, grazie ai materiali utilizzati nell’involu-

Il grafico in alto mostra la crescita esponenziale delle imprese coinvolte nel mercato green nel quinquennio 2008-2013. Il 40% dei progetti registrati LEED si trova al di fuori degli Stati Uniti e tra questi il primo Paese è la Cina: non a caso i progetti per le Olimpiadi 2008 svoltesi a Pechino sono certificati LEED, così come lo saranno anche gli edifici progettati per i Mondiali del 2014 in Brasile (fonte: U.S. GBC).


Sotto, gli attori del processo di certificazione di GBC HOME.

fonte: GBC Italia

Il manuale di GBC HOME è il nuovo protocollo adattato alla realtà italiana attraverso cui certificare edifici residenziali. Per valutare la reale adattabilità del sistema verrà avviata una sperimentazione attraverso cui certificare edifici con un numero di piani fino a 10 (il numero massimo previsto si attesta a 4, 5 nel caso sussistano funzioni terziarie), tipologie di edifici quali strutture ricettive ed edifici interessati da significative operazioni di recupero.

cro e all’impiego di energie rinnovabili. Un ottimo risultato per l’Italia, che segue quello raggiunto dal centro direzionale Building 3, sede di Sap Italia e situato all’interno dell’Energy Park di Vimercate: si tratta del primo complesso direzionale in Italia ad aver ottenuto la certificazione di livello “Platinum”, il massimo ottenibile – in Europa solo altri sei edifici possono vantare il medesimo livello di certificazione – secondo il protocollo “LEED® Core&Shell”. Tale edificio ha ottenuto il prestigioso riconoscimento grazie alle soluzioni ottimali adottate in termini di consumi energetici, illuminazione, razionalizzazione dei consumi idrici e per aver privilegiato strategie innovative atte ad accrescere la sostenibilità del complesso. Numerosi i centri direzionali e produttivi certificati secondo lo standard LEED, ma sono presenti anche uffici, complessi scolastici e immobiliari residenziali, situati nel Nord e Centro Italia. La tendenza è però in espansione anche nel Sud Italia: testimonianza sono anche numerosi accordi in atto, tra cui il bando di concorso che si è chiuso lo scorso maggio “La Sostenibilità nell’edilizia residenziale”, riservato ad architetti e ingegneri under 35 promosso dalla Regione Campania con il patrocinio di GBC Italia, destinato a premiare progetti sostenibili sotto il profilo ambientale, sociale ed economico. QUALI SONO, SECONDO LEI, LE PROSPETTIVE DI SVILUPPO DEL GBC ITALIA E DEL SISTEMA LEED? In una fase di grandi difficoltà economiche in molti Paesi occi-

dentali il movimento del green building è più che mai vitale e attivo nei diversi continenti. La crescita del green in genere è significativamente superiore alle dinamiche medie dei diversi mercati. Questo fenomeno è macroscopicamente vero nei mercati occidentali depressi, dove il segmento green è di gran lunga il più dinamico; pur se con proporzioni diverse, anche nei paesi come Cina, India o Brasile (ma anche Corea, Filippine, America Latina in generale, aree arabe ecc.). Tutti i sistemi di rating che operano nelle varie aree del pianeta presentano dati in forte crescita e nuove nazioni si stanno inoltre adoperando per sviluppare nuovi sistemi analoghi rispetto a LEED, che si conferma come sistema di riferimento globale per eccellenza. Calcolati in base alla superficie totale in metri quadrati, circa il 40% dei progetti registrati sono fuori dagli Stati Uniti; dopo il Nord America la Cina si profila come la nazione con la maggior quantità di edifici certificati. GBC Italia risulta essere un fenomeno cui le altre nazioni guardano con curiosità e attenzione, per dimensione associativa e per qualità del lavoro svolto, che lo rendono interlocutore internazionale privilegiato di USGBC. Il numero dei progetti in corso di certificazione LEED è significativo ma il “sistema Italia” deve agganciarsi a quelle che nel resto del mondo sono basi fondanti: i livelli minimi di qualità ambientale e urbanistica che rappresentano il riferimento per la comunità professionale green mondiale. QUALE RITIENE POSSA ESSERE IL CONTRIBUTO DELLA CERTIFICAZIONE LEED NELL’EVOLUZIONE DEL SETTORE EDILIZIO IN ITALIA, ALLA LUCE ANCHE DELLA CRISI CHE ATTRAVERSA IL COMPARTO? La community del green building nazionale è in espansione ed è molto vivace, ma la strada per arrivare a edifici a emissioni zero è ancora lunga e la cultura italiana, nonostante alcune realtà di eccellenza, ha ancora molto da imparare per allinearsi alle “buone pratiche” di edilizia sostenibile già consolidate invece in altri paesi. I “green buildings” non sono esclusivamente edifici ecocompatibili ed economicamente vantaggiosi dal punto di vista del risparmio energetico, di minore produzione dei rifiuti e ridotto uso di acqua potabile. L’edilizia sostenibile deve cessare di essere avvertita come un onore ma essere riconosciuta per i suoi principi fondanti, ossia un insieme di esternalità positive: maggiore comfort e salubrità degli ambienti interni, servizi tecnologici integrati, ricorso alla mobilità alternativa e una maniera responsabile di contribuire in prima persona alla salvaguardia ambientale. La filiera dell’edilizia green non genera prodotti “di lusso”, ma edifici per tutti: attraverso lo standard LEED sono stati infatti certificati oltre 137 mila edifici, per un totale di oltre 9 miliardi di m2 certificati, mentre ogni giorno si certificano oltre 1,6 milioni di m2 complessivi; il 40% di questa superficie è inoltre realizzata al di fuori degli Stati Uniti.

prospettive

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progetti_Building

03, Energy Park, Vimercate (MB)

PROGETTO ARCHITETTONICO

Garretti Associati, arch. Paolo Garretti, arch. Ildiko Paradi e arch. Gianluca Padula

REALIZZAZIONE

2008-2009

CLASSIFICAZIONI ENERGETICHE E AMBIENTALI

CENED Classe A+ 1,5 kWh/m3 anno LEED for Core and Shell 2.0 Platinum FOTOGRAFIE: SEGRO e Garretti Associati

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Funzionalità, riduzione dell’impatto sul territorio, efficienza energetica e qualità del lavorare nel primo edificio certificato LEED Platinum in Italia, il Buiding 03 nell’Energy Park di Vimercate, dove l’ecosostenibilità è diventata metodologia progettuale e non solo sinonimo di risparmio energetico.

Un

lUogo di lavoro green All’interno dell’Energy Park di Vimercate, un parco tecnologico di 160.000 m2, sorge il primo edificio ad aver conseguito la certificazione LEED Platinum in Italia. Si tratta del Building 03, un fabbricato per uffici e laboratori, implementabile, ripetibile e di rapida realizzazione grazie alla tipologia costruttiva adottata. L’edificio è realizzato con un sistema a telaio strutturale prefabbricato con partizionamento orizzontale e tamponamento esterno a pannelli, ideale supporto per le facciate ventilate in acciaio e legno. Il fabbricato si articola in due corpi rettangolari paralleli, leggermente disallineati per ottimizzare l’esposizione solare e connessi tra loro da due volumi vetrati che ospitano le reception e i collegamenti verticali e orizzontali. Una griglia modulare di 1,5 m comanda le facciate, la struttura, la pianta e la rete di impianti; alle parti opache dell’involucro con rivestimento in Aluzinc ondulato e parzialmente forato, si contrappongono le pareti vetrate, costituite da serramenti di alluminio di tre e quattro moduli di facciata con imbotti molto

marcate e sporgenti, così da realizzare una prima schermatura solare assieme ai frangisole orizzontali e verticali. La seconda schermatura, attuata prevalentemente con tende esterne gestite da software e sensori, risponde al mutare delle condizioni climatiche assicurando il perfetto controllo della luce naturale e dell’apporto solare. L’interazione tra le caratteristiche altamente performanti del tessuto e delle vetrate basso-emissive utilizzate, messe in sinergia con un impianto di illuminazione interna capace di controllare la quantità di luce emessa in funzione della luce penetrante, conferiscono all’intero involucro un ruolo interattivo, capace di massimizzare le risorse naturali e di ridurre quanto più possibile i consumi energetici. Al brillante aspetto high-tech dell’involucro esterno si contrappone l’interno in legno, caldo e accogliente, proveniente da coltivazioni certificate PEFC (rivestimenti delle pareti interne in pino silvestre e solai degli atri in lamellare di abete).

progetti

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“LEED for Core & Shell” è un sistema di classificazione ecosostenibile degli edifici di nuova costruzione sviluppato per progettisti, impresari, committenti che vogliono indirizzare la progettazione sostenibile verso un nuovo modo di costruire la struttura e il rivestimento. La definizione Core & Shell, infatti, comprende gli elementi base di un edificio come la struttura, l’involucro e i sistemi di climatizzazione, che vengono valutati secondo criteri “green”. Nel caso del Building 03 la committenza (SEGRO) ha fortemente voluto la certificazione LEED, ben supportata dai progettisti, soci GBC Italia.

la certificazione leed Criteri di ecosostenibilità e di risparmio energetico hanno caratterizzato la progettazione fin dalle prime fasi facilitando l’inserimento all’interno di questo processo delle procedure per la certificazione LEED® e il soddisfacimento dei relativi requisiti. L’attenzione alla realizzazione di un progetto rispettoso dell’ambiente può essere riassunta nei seguenti punti: sviluppo di un’area urbana dotata di infrastrutture, salvaguardia di aree verdi, di risorse e habitat naturali; disincentivo dell’uso dell’automobile a favore di trasporti alternativi eco-sostenibili; riduzione delle isole di calore; minimizzazione dell’emissione luminosa proveniente dall’edificio e dal sito e abbattimento dell’inquinamento luminoso; riduzione dei consumi di acqua potabile e utilizzo consapevole delle risorse idriche; utilizzo di materiali di produzione locale e riciclati; impiego di legname di provenienza certificata; qualità dell’aria sia in fase di costruzione dell’edificio che all’interno degli ambienti finiti; flessibilità del sistema di controllo termico, per permettere una gestione indipendente degli spazi; controllo e massimizzazione della luce naturale tramite frangisole fissi e tende esterne mobili comandate da un sistema intelligente. Di seguito approfondiamo le strategie adottate per rispondere ai crediti specifici richiesti da due delle sei aree tematiche della certificazione.

energia e atmosfera È stata eseguita una simulazione energetica di tipo dinamico, sia nel periodo invernale sia nel periodo estivo, che ha permesso di quantificare, per il Building 03, un risparmio dei consumi energetici pari al 27,4% rispetto all’edificio baseline di riferimento. L’intero sistema edificio-impianto è inoltre ottimizzato da una contabilizzazione dei consumi energetici separata per luci, forza motrice e impianto HVAC. Gli edifici sono dotati di un sistema BMS (Building Management System) mediante il quale è possibile semplificare la gestione globale e il monitoraggio costante degli impianti. Questo consente all’utilizzatore di intervenire sulle singole aree dell’edificio migliorando nel tempo il risparmio sui consumi energetici complessivi. Per disincentivare la diffusione dell’ozono stratosferico, gli impianti utilizzano refrigeranti a basso tasso inquinante per il sistema HVAC; è stato inoltre stipulato un contratto con il gestore di energia

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elettrica locale per la fornitura di energia proveniente al 100% da fonti rinnovabili certificate RECs (Renewable Energy Certificates) così da incoraggiare lo sviluppo e l’uso di energie di rete rinnovabili a impatto zero.

gestione delle acque Con lo scopo di ridurre i consumi di acqua potabile e per un utilizzo consapevole delle risorse idriche, sono state fatte precise scelte progettuali: l’uso dell’acqua di falda per i sistemi impiantistici di riscaldamento e raffrescamento dell’edificio, l’uso di essenze arboree native a basso consumo idrico e una vasca di accumulo delle acque meteoriche per alimentare le apparecchiature sanitarie e il sistema di irrigazione delle aree a verde. Gli edifici sono anche dotati di rubinetterie temporizzate con portate di flusso ridotte e cassette dei servizi igienici a doppio flusso. Qui a sinistra, posa del rivestimento esterno in pannelli di Aluzinc. Sotto, a sinistra, il rivestimento delle facciate interne in legno che segna una continuità con il rivestimento all’interno dell’edificio, parimenti in legno.


Progetto_arch. Paolo Garretti, arch. Ildiko Paradi, arch. Gianluca Padula - Garretti Associati SRL, Milano Committente_Segro, Milano Strutture_BMS progetti, Milano; RDB prefabbricati, Pontenure (PC); Ricerca e Progetto, Bologna Progetto impianti_Lombardini 22 s.r.l., Milano Progetto acustico ambientale_S&B s.a.s., Bresso (MI) Direttore dei lavori_arch. Paolo Garretti Lavori_novembre 2008 â&#x20AC;&#x201C; novembre 2009 Appaltatore edile_CESI, Imola (BO)

sezione trasversale

sezione longitudinale sugli atri e cortile interno

planimetria

Appaltatore facciate, serramenti_Teleya, Castelnovo Sotto (RE) Superficie costruita_16.400 m2 Superficie costruita fuori terra_11.500 m2 Volume costruito_27.000 m3


Sotto, dallâ&#x20AC;&#x2122;alto. Isolamento della facciata interna con lana di roccia e listelli di supporto per la ventilazione e per il rivestimento in doghe di legno. Rivestimento della facciata esterna con la lamiera in Aluzinc ondulata perforata. Il telaio strutturale prefabbricato in c.a. con i tamponamenti esterni in pannelli in c.a.

sezione tipo dettagliata

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Qui accanto, uno dei due corpi atrio, a tripla altezza, completamente vetrato. A destra, connessione tra il solaio in lamellare e la struttura in c.a. dei collegamenti verticali.

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particolari costruttivi dellâ&#x20AC;&#x2122;involucro degli atri 1 copertina in lamiera zincata 2 estrazione aria 3 staffa di ancoraggio cavo in acciaio per lavori di manutenzione 4 vetrocamera 5 serramento 6 canale di lancio aria lavavetri 7 trave verticale

in acciaio rivestita in doghe di legno 8 collegamento trave verticale/serramento 9 staffa in acciaio, stabilizzante cavo in acciaio per guida tenda 10 perno filettato per ancoraggio barra di irrigidimento

orizzontale con terminali filettati 11 cavo in acciaio stabilizzante tenda 12 canale di lancio aria lavavetri 13 piastra saldata su profilato in acciaio a â&#x20AC;&#x153;Câ&#x20AC;? per ancoraggio sostegno tenda 14 tenda motorizzata

15 piatto di rinforzo 16 griglia di lancio aria lavavetri 17 massetto di protezione/pendenza 18 piatto in acciaio saldato sulla trave 19 piatto sagomato in acciaio di fissaggio alla piastra a terra 20 doppio piatto sagomato in acciaio

per fissaggio trave 21 piatto in acciaio con zanche in acciaio per ancoraggio alla struttura in c.a. 22 malta espansiva

25 doppio piatto sagomato in acciaio per fissaggio trave 26 piatto in acciaio con zanche in acciaio per ancoraggio alla struttura in c.a.

23 piatto in acciaio saldato sulla trave 24 piatto sagomato in acciaio di fissaggio alla piastra a terra

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progettare e costruire edifici a energia quasizero

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Qui accanto, vista esterna della serra solare. Sotto, da sinistra: dettaglio del serramento della serra; telaio del serramento ancorato al cordolo in c.a. posato sopra la membrana di protezione; pilastri in acciaio della serra rivestiti, in seguito, con doghe di legno.

pianta della serra solare

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Qui accanto, sezione bioclimatica della serra solare. 1 camino di estrazione dellâ&#x20AC;&#x2122;aria 2 finestratura a lame orientabili

zona buffer

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Sotto, dallâ&#x20AC;&#x2122;alto: particolare delle copertine zincate a protezione delle doghe in legno che rivestono i pilastri in acciaio; unâ&#x20AC;&#x2122;immagine della serra solare in cui, come nella sezione a lato, sono ben visibili le finestrature a lame orientabili.

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sezione bioclimatica della serra solare

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INVOLUCRO

IMPIANTI

trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,286 W/m2K solaio controterra, U = 0,27 W/m2K copertura, U = 0,279 W/m2K serramenti, 1,64 W/m2K (atrii e serre); 2,09 W/m2K (finestre)

Ventilazione meccanica controllata Pompe di calore aria-acqua (falda) sistema BMS per controllo illuminazione e tende recupero acque piovane per apparecchiature sanitarie e irrigazione aree verdi rilevatori di presenza per ottimizzazione dell’illuminazione rete idrica duale per approviggionamento servizi non potabili

Sistema energetico Il sistema di climatizzazione dell’edificio è di tipo misto aria primaria e fan coils. La distribuzione primaria scorre attraverso i 4 cavedi creati in corrispondenza dei due corpi scala, quella secondaria passa invece nel controsoffitto, nella zona corrispondente alla circolazione primaria degli uffici. Le unità terminali sono costituite da fan coils collegati a diffusori ad alta induzione a soffitto: l’aria primaria viene convogliata nella rete di distribuzione dei fan coils e quindi immessa nell’ambiente. La produzione dei fluidi per la climatizzazione è affidata a due unità polivalenti a condensazione ibrida acqua/aria. Tali unità consentono la produzione contemporanea di energia termica e frigorifera per il soddisfacimento simultaneo delle richieste di caldo e di freddo tipico degli edifici adibiti a uffici. Il sistema di regolazione, a seconda delle condizioni climati24

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che e delle richieste, decide la priorità di una delle due unità, una condensata ad aria e l’altra condensata ad acqua. È importante sottolineare che durante la produzione contemporanea, il consumo energetico dei gruppi riguarda solo una delle due produzioni (caldo o freddo), mentre la seconda è prodotta in completo recupero, ottenendo così elevate efficienze di produzione (EER e COP elevati). Il circuito di condensazione ad acqua è costituito da un pozzo di presa e uno di resa, disconnessi idraulicamente dal circuito di condensazione dei gruppi polivalenti attraverso uno scambiatore a piastre. Sul lato condensazione il sistema è in grado di sfruttare sia i vantaggi della condensazione ad aria che quelli della condensazione ad acqua. Durante le stagioni intermedie, invece (autunno, primavera),

A sinistra, canali di distribuzione secondaria della climatizzazione con i fan coils. A destra, gli impianti tecnologici localizzati in copertura, successivamente schermati da doghe di legno.


la condensazione ad aria permette l’ottimizzazione dell’efficienza di produzione, a tutto vantaggio dei consumi energetici complessivi dell’edificio. Oltre agli elevati standard raggiunti dal sistema di climatizzazione, il Building 03 presenta altre caratteristiche che lo differenziano e lo rendono annoverabile tra gli edifici dotati di elevati standard di sostenibilità, tra queste: sistemi di illuminazione a controllo automatico, per il massimo sfruttamento dell’illuminazione naturale; sistemi di rilevazione della presenza negli ambienti occupati, per l’ottimizzazione del funzionamento dell’illuminazione; rete idrica duale per l’approvvigionamento idrico dei servizi non potabili da fonte idrica non potabile (falda); aree verdi con specie di tipo “autoctono” in modo da minimizzare i fabbisogni idrici per l’irrigazione; irrigazione attraverso acque non potabili, ma idonee allo scopo (acqua di falda a valle del circuito di condensazione); sanitari a basso fabbisogno idrico per l’igienizzazione.

versatilità e flessibilità Grazie alle caratteristiche tipo-tecno-morfologiche, l’edificio è potenzialmente in grado di accogliere simultaneamente uffici, laboratori, IT rooms, locali training, auditorium, test rooms e altre attività affini consentendo una notevole versatilità nell’impiego degli spazi. Efficienza e flessibilità spaziali sono agevolate dalla massimizzazione e ottimizzazione delle campate rese possibili dal sistema costruttivo. L’interpiano di 4,05 metri assicura un’altezza netta degli spazi di lavoro di 3 metri, nonché la possibilità di gestire la rete degli impianti e i carichi di portata per laboratori e test-room difficilmente allocabili in edifici per uffici tradizionali.

Sono state effettuate diverse analisi comparative tra edifici preesistenti presenti nell’area di progetto con caratteristiche tipologiche simili al Building 03 e gli edifici di nuova costruzione in fase di progettazione (vedi i quattro grafici a sinistra dall’alto). Si è riscontrato che all’aumentare della richiesta di energia è corrisposto un aumento del costo dei vettori energetici nel periodo di tempo preso in esame (consumi nel 2006, 2007, 2008; costi medi dal 2004 al 2008). Mettendo a confronto i costi dell’edificio tipo costruito con quelli ipotizzati dell’edificio di progetto a basso consumo energetico (vedi grafico in basso a sinistra) emerge una stima della riduzione delle spese da 65 euro/m2 anno a 32 euro/m2 anno.

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Il grafico in basso rappresenta il modello energetico del Building 03 secondo le performance richieste dal LEED. In rosso viene evidenziata la prestazione massima dell’edificio con caratteristiche base (baseline) espresse in BTU, ovvero British Thermal Unit, unità di misura dell’energia utilizzata negli USA e nel Regno Unito che corrisponde a 1.055,06 Joule (1 Watt = ca. 3,412 BTU/h); in verde le prestazioni raggiunte dal Building 03 con le caratteristiche di progetto.

Il dimensionamento degli impianti è stato progettato solo dopo aver effettuato alcune considerazioni analitiche: nei due grafici qui sotto sono stati analizzati gli apporti solari gratuiti in base all’esposizione dell’edificio e il rapporto delle temperature sole/aria sempre a seconda dell’esposizione dei fronti. Nel grafico a torta, al centro della pagina, sono state evidenziate le perdite energetiche complessive suddivise per componenti edilizie ed è ben chiaro che le maggiori dispersioni sono dovute alla ventilazione e alle superfici vetrate. Individuate quindi le criticità e inteso dove intervenire, si sono migliorate le performance complessive dell’edificio al fine di dimensionare correttamente l’impiantistica della struttura.

Pagina a fianco: viste della corte interna e degli atri che collegano i due corpi del complesso.

Perdite energetiche complessive 4%

Parete esterna

Parete verso vano asc 1%

Parete verso non risc

5%

Parete verso vano scale

4%

Parete verso terreno

0%

Parete contro terra

6%

Pavimento sopra aria

2%

Pavimento verso non risc

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Soffitto verso esterno

0%

Copertura

2%

PT01 pavimento

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50%

Finestre

Perdite per ventilazione [W/K] 26%

0%

PT02 tetto

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Energy Performance LEED


LEED PLatinum

tutto itaLiano

3 domande a ... Paolo garretti - garretti associati

Foto: Filippo Dell’Amico

Cosa spinge un architetto a progettare un edificio che verrà certificato LEED Platinum? Premesso che il Platinum è un obiettivo ambizioso e non un punto di partenza, pensare a un edificio in termini progettuali di LEED compliance significa tenere costantemente l’attenzione su una molteplicità di parametri eco-sostenibili che riguardano non solo il manufatto ma anche il suo immediato intorno e l’impatto sulla realtà in cui si inserisce. È una sorta di responsabilità da un lato ma una stimolante sfida dall’altro. È comunque importante sottolineare che l’ottenimento della certificazione non stravolge la nostra progettazione ma piuttosto ne testimonia ed evidenzia la qualità. Perché è stato scelto questo tipo di certificazione volontaria e non un’altra? Perché l’intero Energy Park è la sede ideale per aziende multinazionali e il LEED rappresenta oggi, assieme al BREEAM, la certificazione internazionale più universalmente riconosciuta. Inoltre, il GBC Italia è l’unico GBC al mondo ad avere realizzato una versione locale del LEED riconosciuta dal GBC Americano (USGBC). Altri strumenti di certificazione volontaria presenti in Italia non hanno vocazione internazionale e pertanto non sono riconosciuti dalla committenza come un valore aggiunto.

Foto: Luca Rotondo

Quanto un progetto sostenibile può influenzare la qualità del lavoro, come nel caso dell’Energy Park? Moltissimo! Sia il nostro approccio progettuale che i requisiti richiesti dal LEED ruotano attorno al benessere e al comfort psico-fisico degli occupanti durante l’intera giornata lavorativa. Giornata che non è semplicemente ristretta alle ore lavorative presso la propria postazione, ma che è allargata all’intero ‘ciclo’ giornaliero che va dal raggiungimento del posto di lavoro alle ore di intervallo che, in un contesto come l’Energy Park, trovano posto in aree dedicate e spazi all’aperto utili non solo a una “pausa sigaretta” ma anche per organizzare meeting o favorire interazioni e relazioni professionali diversamente meno creative. Tutto ciò per una complessiva migliore qualità della vita.

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progetti_casa

unifamiliare a Mariano Comense (CO)

PROGETTO ARCHITETTONICO

E. Fumagalli

REALIZZAZIONE

2008 - 2010

CLASSIFICAZIONI ENERGETICHE

CENED classe A+ 7,24 kWh/m2 anno CasaClima Gold 9 kWh/m2 anno FOTOGRAFIE: Vera Striatto

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Trovare soluzioni energeticamente efficienti e rendere confortevole l’abitare, utilizzando materiali e tecnologie tradizionali, è stata la sfida raccolta da committente e progettisti di questa casa progettata secondo standard passivi e con una minima impronta ecologica. Massimiliano Mari architetto

abitare

in Una caSa PaSSiva

Dal desiderio dei committenti di creare qualcosa di innovativo e di avanzato dal punto di vista dell’efficienza energetica e del rispetto ambientale nasce il concept di questa casa che sorge a circa 30 chilometri a nord di Milano e che può essere considerata a tutti gli effetti la prima casa passiva della Regione. I committenti e il team di progettazione si sono avvalsi di diversi sistemi di certificazione (CasaClima, Cened, Passivhaus) al fine di verificare le prestazioni energetiche ottenute, nonché di uno studio commissionato al Dipartimento BEST del Politecnico di Milano, che ha valutato il comportamento invernale ed estivo dell’edificio (per l’estivo attraverso parametri dinamici). La volontà di ridurre le emissioni inquinanti, pur non ricorrendo alle soluzioni prefabbricate a basso consumo presenti nel mercato europeo, ha portato all’utilizzo di tecnologie tradizionali nella costruzione dell’edificio, quali calcestruzzo armato per la struttura dell’interrato, blocchi porizzati rettificati posati a colla

per le murature fuori terra e polistirene espanso/estruso per la realizzazione dell’isolamento dell’edificio. Elemento che contraddistigue la casa, sviluppata su tre piani di cui due fuori terra, è la grande copertura, una struttura autoportante indipendente che, oltre a svolgere la funzione di riparo per l’involucro dalle intemperie e dall’irraggiamento solare, mette a disposizione una grande superficie per gli impianti solare termico e fotovoltaico. Uno studio accurato della disposizione e delle aperture dei singoli ambienti della casa ha permesso di sfruttare al meglio gli apporti solari. In particolare, la vetrata a doppia altezza della zona giorno posta sulla facciata sud (superficie di circa 30 m2) consente un ottimo apporto di luce e di calore durante l’inverno, mentre d’estate la grande apertura è provvista di un sistema automatizzato di schermature esterne mobili, realizzate con tessuto tecnico.

progetti

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Progetto_geom. E. Fumagalli, Briosco (MB) Impianti_ing. Enrico Benfatto, Lecco Direttore dei lavori_geom. E. Fumagalli, Briosco (MB) Studio dei particolari costruttivi_geom. V. Striatto, Mariano Comense (CO) Appaltatore_Termoisover-Ind, Mariano Comense (CO) Superficie netta_289,24 m2 Superficie verde_460 m2

Materiali e impianti Realizzare un involucro perfettamente isolato e senza ponti termici è stata una delle sfide di questo progetto. Lastre di vetro cellulare di 5 cm sono state utilizzate per eliminare il ponte termico dovuto all’appoggio dei pilastri sulle fondazioni in c.a., mentre la muratura in laterizio rettificato (30 cm) è stata isolata a cappotto con polistirene espanso, adottando varie soluzioni a seconda dell’esposizione delle facciate al fine di soddisfare le problematiche dovute al surriscaldamento estivo o alle sollecitazioni causate dalle temperature invernali. Per ovviare al limitato sfasamento termico estivo del pacchetto perimetrale polistirene/laterizio, nelle facciate rivolte a sud-est e sud-ovest è stata realizzata una parete ventilata. Sono stati posati serramenti in legno-alluminio con telai di 110 mm di spessore, isolati termicamente su falsi telai di fissaggio, e con tripli vetri basso emissivi con gas argon e gas kripton. Le schermature esterne mobili garantiscono un’adeguata protezione dell’involucro dalla radiazione solare, così da ridurre al minimo i consumi dovuti alla climatizzazione estiva e consentire gli apporti solari utili per il riscaldamento invernale. Un impianto di ventilazione meccanica a doppio flusso con recuperatore di calore è collegato a una pompa di calore aria/acqua, mentre la produzione di acqua calda sanitaria è demandata al solare termico. Circa di 60% del fabbisogno è prodotto dai collettori solari piani (10 m2), supportati nel periodo invernale dalla pompa di calore usata dall’impianto di riscaldamento. L’ampia copertura ha permesso di installare circa 90 m2 di moduli fotovoltaici in film sottile di silicio amorfo,

che producono circa 6.000 kWh/anno, evitando l’emissione di circa 4 t/anno di CO2. In sintesi, tutto il fabbisogno di energia della casa è coperto attraverso fonti rinnovabili evitando così l’utilizzo di combustibili fossili.

pianta piano terra

La disposizione dei locali è stata studiata per consentire di sfruttare al meglio l’illuminazione naturale: la zona giorno è stata disposta a sud-ovest mentre la zona notte a nord-est.

pianta primo piano

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A sinistra, la zona living al piano terra con la grande vetrata, opportunamente ombreggiata dall’aggetto della copertura e dalle schermature mobili.


Schema di una sezionetipo: il plinto di fondazione è stato interamente isolato con 5 cm vetro cellulare.

Dal basso, in senso antiorario: L’interrato, realizzato in c.a., è stato isolato con un cappotto in polistirene espanso di 25 cm di spessore mentre, all’interno, il pavimento è stato isolato con 50 cm di polistirene espanso. L’involucro è stato realizzato con blocchi di laterizio in Poroton rettificato (30 cm), posato a colla così da eliminare il ponte termico dovuto al giunto di malta. I falsi telai sono stati posizionati completamente all’esterno della muratura, eliminando così il ponte termico. Gli spessori dell’isolamento. Il solaio di copertura. La copertura in larice è stata studiata appositamente: l’aggetto sulla facciata sud-ovest garantisce un buon ombreggiamento durante il periodo estivo, oltre a supportare gli impianti collocati all’estradosso. Per essa è stata fatta anche una simulazione dinamica dal Politecnico di Milano in correlazione al posizionamento della vetrata a doppia altezza a sud-ovest, in modo da garantire la massimizzazione degli apporti solari e l’ombreggiamento estivo.

progetti

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[W/m2]

[W/m2]

h

m2 kWh

Residenza 105,26 1.459

Interrato 63,58 153

h Atrio 98,21 2.798

Totale 267,05 4.410

Fabbisogno termico per condizionamento in estate, 4.410 kWh.

m2 kWh kWh/m2

Residenza 105,26 932 8,86

Interrato 63,58 969 15,24

Atrio 98,21 724,245 7,37

Totale 267,05 2.625 9,83

Fabbisogno termico per riscaldamento in inverno (energia utile media), 9,83 kWh/m2anno.

la simulazione energetica dinamica Il software utilizzato dal gruppo di lavoro del Politecnico di Milano è stato l’Energy Plus, che permette di simulare il comportamento energetico di un edificio in regime dinamico, mentre il modello matematico, elaborato per rappresentare le caratteristiche termofisiche dell’involucro, è stato caratterizzato da quattro zone termiche differenti – “residenza”, blocco fuori terra; “interrato”, ambienti semiriscaldati; “atrio”, spazi in doppia altezza e corridoi fuori terra; “autorimessa”, locali non riscaldati – analizzate contemporaneamente per gestire nel modo migliore l’influenza reciproca degli ambienti con peculiarità sensibili differenti. Nel modello di calcolo è stata considerata anche la copertura, come pure la facciata ventilata a sud con incremento della trasmittanza termica. Per le valutazioni dinamiche sono state considerate, quali costanti di calcolo, l’occupazione e i carichi interni (9 W/m2 in soggiorno e cucina, 3 W/m2 negli altri locali secondo la UNI TS 11300-1); i ricambi d’aria (0,12 vol/h in inverno, 0,50 vol/h in estate); l’assenza di infiltrazioni d’aria; la geometria e l’estensione delle superfici dell’involucro; l’orientamento dell’edificio; la stratigrafia delle chiusure opache; i dati climatici orari relativi alla città di Milano Linate; la temperatura media del terreno (fluttuante tra -2,21 °C e 25,69 °C). Sono state eseguite anche ipotesi di varianti relative all’involucro (serramenti e copertura) e alla gestione dei carichi interni.

Simulazione relativa al caso base invernale È emerso che i carichi interni rappresentano un fattore fondamentale per il bilancio energetico dell’edificio, in quanto dalla stima esatta dei carichi dipende fortemente il risultato finale, e che per ridurre il fabbisogno energetico è necessario agire sulla vetrata a sud, aumentando il fattore solare e diminuendo

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_04

la trasmittanza termica. Dalle simulazioni sono stati ricavati i valori relativi alle zone residenza e interrato, ovvero: fabbisogno di energia utile medio pari a 9,83 kWh/m2 anno e stima della potenza di riscaldamento massima di 3,05 kW. Anche la copertura aggettante è stata oggetto di analisi, considerato che costituisce uno schermo alla radiazione solare estiva e in parte anche in inverno; effettuando alcune simulazioni con il software Ecotect, si è cercato il compromesso migliore tra massimizzazione della schermatura in estate e minimizzazione della riduzione degli apporti solari in inverno.

Simulazione estiva Dall’analisi risulta che durante il periodo estivo è possibile ridurre notevolmente le temperature interne con opportune schermature. Per un controllo ottimale del clima interno la simulazione ha suggerito lo studio e la progettazione di un sistema automatizzato di controllo delle schermature e ha dimostrato che la ventilazione naturale (eventualmente notturna) incide nel miglioramento dei benefici in termini di comfort interno. La simulazione è stata effettuata anche con l’ipotesi di un impianto di climatizzazione e, anche in questo caso, l’energia necessaria per il raffrescamento è limitata, nell’ordine di grandezza del fabbisogno di potenze del riscaldamento. Da sottolineare che per la stagione estiva vale il medesimo discorso relativo alla sensibilità dei carichi interni. Le simulazioni effettuate dal dipartimento BEST del Politecnico di Milano hanno evidenziato l’eccellente comportamento dell’involucro sia in regime invernale che estivo. L’ottimizzazione della progettazione dell’involucro e della gestione ha portato a ridurre in maniera considerevole il fabbisogno di energia utile per il riscaldamento (al di sotto dei 10 kWh/m2 anno).


In basso, da sinistra, sonde orizzontali dell’impianto geotermico; solare termico e fotovoltaico; ventilazione meccanica; bocche d’immissione dell’aria negli ambienti con tubi in rame dove scorre acqua per il riscaldamento o raffrescamento dell’aria.

INVOLUCRO

IMPIANTI

trasmittanza media elementi costruttivi parete esterna isolata, U = 0,10 W/m2K parete esterna facciata ventilata, U = 0,11 W/m2K parete esterna interrato, U = 0,14 W/m2K solaio verso autorimessa, U = 0,10 W/m2K solaio esterno copertura, U = 0,11 W/m2K superfici trasparenti, Uw = da 0,90 a 1,20 W/m2K

Ventilazione meccnica controllata a doppio flusso con recuperatore di calore scambiatore geotermico ad acqua salina Pompa di calore Impianto solare termico 10 m2 Impianto fotovoltaico 90 m2

rivista

co2 e impronta ecologica

Monitoraggio dei consumi

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Prima della realizzazione la casa è stata sottoposta a un’analisi inerente l’impronta ecologica. L’impronta ecologica è un indicatore statistico che mette in relazione il consumo umano di risorse naturali con la capacità della Terra di rigenerarle. È stato calcolato un risparmio di 4.170 kg/anno di CO2 rispetto a un edificio realizzato secondo i requisiti minimi di legge, edificio che avrebbe richiesto una superficie pari a 6.416 m2 di bosco per compensarne le emissioni. Il programma PHPP, per edifici con grandi superfici vetrate e fabbisogno di energia per il riscaldamento molto minore di 15 kWh/m2 anno, come nel caso in esame, propone di seguire per il calcolo di QH la procedura mensile, basata sui fabbisogni di calore per ogni singolo mese. In quest’ultimo caso (caso E nella tabella in basso) si ricavano valori ancora più bassi.

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Impronta ecologica riferita alle seguenti ipotesi progettuali: A) edificio costruito nel rispetto delle vigenti Leggi in Lombardia; B) come da progetto senza VMC con recupero di energia; C) come da progetto con VMC; D) con infissi a bassissima trasmittanza; E) edificio con grandi superfici vetrate e con fabbisogno di energia per il riscaldamento di molto inferiore ai 15 kWh/m2 anno (standard Passivhaus)

Casi

Superficie Spesa annua Emissioni annue Emissioni specifiche Impronta Ecologica netta QH riscaldamento CO2 in atmosfera annue CO2 in atmosfera (foresta in Val Padana riscaldata (kWh/m2 anno) (Euro) (kg/anno) (kg/m2 anno) a compensazione) (m2) (ha) (m2)

A 267 75,2 B 267 23,3 C 267 9,4 D 267 7,0 Benefici climatici realizzati*

Casi

I consumi in fase d’uso nell’arco di due anni ammontano a 5.970 kWh, con una media annuale quindi di 2.985 kWh. Rapportando questo dato alla superficie netta della casa il valore di consumo a metro quadro è in linea con i valori ottenuti con la simulazione dinamica e la certificazione CasaClima. Tra le criticità emerse in fase d’uso vi è la bassa umidità relativa durante il periodo invernale. Il problema, dovuto anche alla poca presenza di persone in rapporto alla superficie abitabile, può essere facilmente risolto stendendo i panni all’interno, arredando la casa con piante e fiori, oppure installando un impianto di controllo dell’umidità con associato un umidificatore. L’esperienza realizzata ha permesso anche di evidenziare che l’aumento dei costi di costruzione per l’edificio in standard passivo, rispetto a uno in classe B, è stato di circa il 15%.

1.255 389 157 117

4.598 1.425 575 428 - 4.170

17,2 5,3 2,2 1,6 - 15,6

0,71 0,22 0,09 0,07 - 0,64

7.074 2.192 884 658 - 6.416

Superficie Spesa annua Emissioni annue Emissioni specifiche Impronta Ecologica netta QH riscaldamento CO2 in atmosfera annue CO2 in atmosfera (foresta in Val Padana riscaldata (kWh/m2 anno) (Euro) (kg/anno) (kg/m2 anno) a compensazione) (m2) (ha) (m2)

E 267 6,7 Benefici climatici realizzati*

112

412 - 4.188

1,5 - 15,7

0,06 - 15,7

630 - 6.444

*m2 di bosco che non devono compensare la CO2 emessa se la casa fosse stata realizzata secondo i limiti di legge in vigore in Lombardia (max 75,2 kWh/m2 anno).

progetti

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progetti_piscina

passiva Bambados, Bamberg (D)

PROGETTO ARCHITETTONICO

pbr Planungsbüro Rohling AG

REALIZZAZIONE

2011

STANDARD CASA PASSIVA

Passivhaus Institut Darmstadt certificato come “progetto pilota”

280 kWh/m2 anno FOTOGRAFIE: Stadtwerke Bamberg

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Bambados è la prima piscina di nuova costruzione certificata Passivhaus. Tre sono gli aspetti importanti su cui si basa l’efficienza dell’intero edificio: un involucro altamente isolato e a tenuta d’aria, una tecnica di trattamento delle acque che fa risparmiare energia e un impianto di cogenerazione funzionante, in parte, a cippato di pioppo prodotto localmente.

Un progetto pilota firmato “passivhaUs institUt” Il progetto della piscina coperta e parco divertimenti acquatici “Bambados” ha inizio nel 2006, quando l’azienda municipalizzata di Bamberga (Stadtwerke Bamberg) decide, anziché ristrutturare l’obsoleto impianto cittadino, di realizzarne una nuova, con standard decisamente più moderni e, soprattutto, più efficienti, sia dal punto di vista ecologico che economico. Il progetto della piscina e il suo sviluppo sono stati seguiti fin dall’inizio dal Passivhaus Institut di Darmstadt, in collaborazione con lo studio pbr Planungsbüro Rohling di Osnabrück e diverse altre professionalità provenienti anche dal mondo dell’industria, alcune delle quali hanno addirittura brevettato soluzioni sviluppate per la prima volta in questa occasione. L’edificio si caratterizza per la sua forma compatta. Le fondamenta sono state isolate con uno spesso strato di XPS e anche le colonne delle fondazioni sono state coibentate una per una, al fine di evitare dispersioni di calore verso il terreno. La composizione architettonica rispetta i principi della biocli-

matica, per cui il lungo lato rivolto a nord è molto chiuso, mentre a sud grandi superfici vetrate – di due tipologie differenti – consentono l’ingresso ai raggi solari contribuendo al riscaldamento passivo (durante il periodo estivo entrano in funzione opportune schermature per evitare il surriscaldamento). La piscina viene comunque riscaldata, per il 65%, tramite un impianto di cogenerazione altamente performante che funziona con cippato di pioppo; questo proverrà, in parte, da aree coltivate direttamente dalla città di Bamberg, e che si trovano in zona protetta dal punto di vista idrico. Impianti appositi con alto grado di efficienza consentono di recuperare calore dall’aria in uscita e dall’acqua delle vasche. Il progetto della piscina Bambados è stato insignito nel 2009, ancora prima della sua effettiva realizzazione, del premio “Energieoptimiertes Bauen 2009. Architektur mit Energie” promosso dal Ministero per l’Economia e la Tecnologia della Repubblica Federale di Germania.


Committente_Stadtwerke Bamberg GmbH, Bamberg (D) Progetto_pbr Planungsbüro Rohling AG, Osnabrück (D) Impianti_Menerga, Mühlheim an der Ruhr (D) Direttore dei lavori_Udo Botterbrod, pbr Planungsbüro Rohling AG, Osnabrück (D) Appaltatore_pbr Planungsbüro Rohling AG, Osnabrück (D) Superficie riscaldata_13.500 m2 Superficie verde_16.570 m2 Costi_31,8 milioni di Euro (di cui 3,8 da finanziamenti pubblici)

A

A

Dettagli architettonici La richiesta di compattezza allo scopo di ridurre al massimo le perdite di energia ha portato gli architetti a elaborare la forma di un ciottolo, in cui il rapporto superficie/volume è ottimale. La struttura portante dell’edificio è mista: per le parti in elevazione è stato utilizzato cemento armato, mentre i solai sono sorretti da travi in legno lamellare. La facciata che va da nord-ovest a nord-est è quasi del tutto chiusa, mentre quella rivolta a sud è completamente vetrata così che in inverno gli apporti solari gratuiti contribuiscono al riscaldamento interno della piscina; in estate delle schermature impediscono, invece, il surriscaldamento degli ambienti. Per quanto riguarda le superfici vetrate, sono state sperimentate due varianti: nella prima, un aerogel con struttura porosa dell’ordine dei nanometri è inserito nello spazio tra i tripli vetri, lasciando passare la luce ma isolando in modo efficace dal caldo e dal rumore; nella seconda, la funzione della lastra interna è svolta da pellicole altamente isolanti. La piscina è stata anche terreno di sperimentazione per un nuovo tipo di profilo ceramico che, in un unico pezzo, sostituisce il bordo piscina e la griglia di scolo delle acque. La ditta Agrob Buchtal, produttrice di piastrelle, assieme alla Scuola Superiore G. S. Ohm per le scienze applicate di Norimberga, ha

Dall’alto è facilmente riconoscibile la forma compatta e arrotondata della piscina, qui ripresa dal lato nord di ingresso da cui si accede. Per non inficiare la forma compatta, la centrale impianti è stata collocata in un edificio adiacente (sulla destra nella foto).

planimetria del piano terra

planimetria del primo piano


A destra, la forma speciale del cosiddetto “Bamberger Rinne” (scolo Bamberga), costituito da un unico pezzo, permette anche, oltre alla riduzione dell’evaporazione fino al 45% rispetto a un pezzo convenzionale per bordo piscina, un agevole ingresso dell’acqua nello scolo. La nebulizzazione dell’acqua, energeticamente e acusticamente sfavorevole, è prevenuta e abbassata e il livello di intensità acustica si riduce significativamente. Come complemento, la stessa ditta ha fornito anche una valvola di scarico silenziosa che minimizza i gorgoglii e i rumori fastidiosi grazie a una speciale ventilazione interna. L’utilizzo di questo profilo permette quindi di ridurre il fabbisogno di riscaldamento e di energia per la ventilazione; è stato calcolato un risparmio di circa 14.500 kWh all’anno.

rivista sezione longitudinale A-A

infatti elaborato e brevettato il cosiddetto “Bamberger Rinne” che, riducendo gli spruzzi, i gocciolamenti e quindi la nebulizzazione dell’acqua, aiuta a diminuire notevolmente l’evaporazione dell’acqua delle vasche.

pareti sul lato sud. In estate, un sistema di protezione dal sole impedisce il surriscaldamento dell’edificio (3); in inverno invece viene sfruttato l’apporto energetico passivo grazie alla minore inclinazione dei raggi solari (4). Il calore viene recuperato attraverso uno scambiatore di calore con una percentuale di recupero del 90% dall’aria di espulsione (5). Sistemi di recupero di calore nel trattamento delle acque delle vasche garantiscono il massimo utilizzo di energia. Per ridurre il calore e la perdita di acqua (dovuta all’evaporazione) nella zona delle piscine viene aumentato il livello di umidità relativa dell’aria mentre aria di ricircolo e aria esterna sono miscelate tra loro (6) con modalità diverse per il funzionamento notturno (ca. 10% di aria esterna) e per quello diurno (ca. 30% di aria esterna). Misure adottate in funzionamento notturno: copertura delle vasche (7); sollevamento dei pavimenti mobili sopra lo specchio d’acqua (8); svuotamento delle piscine per bambini e dei canaletti di scolo delle acque; abbassamento del livello d’acqua delle vasche. Il sistema costruttivo secondo lo standard Passivhaus e il rifornimento energetico attraverso biomassa permettono di risparmiare in un anno oltre 1.500 tonnellate di CO2.

per leggere soluzioni passive l’articolo completo

L’involucro esterno è stato ottimizzato nelle sue prestazioni e la sua tenuta all’aria è stata ulteriormente migliorata rispetto alle richieste del PHI (n50=0,2) grazie alla cura con cui sono state eseguite le fughe, come hanno dimostrato i risultati del BlowerDoor Test (n50=0,07). Una vasca di cemento impermeabile e un riempimento in vetro cellulare proteggono gli elementi costruttivi contro la pressione esercitata dall’acqua delle piscine (1). Grazie alla forma compatta, le perdite di calore sono state minimizzate, aspetto a cui ha contribuito anche la scelta di collocare internamente lo scivolo della zona dedicata al tempo libero. Le finestre, in parte riempite con nanogel (2), sono ridotte al minimo sul lato nord mentre diventano vere e proprie

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3 protezione dall’irraggiamento solare

6 lato sud

2

piscina sportiva piscina per il tempo libero

8 Sezione trasversale tipo in cui sono indicate le soluzioni passive adottate.

copertura vasche

7

4

fondi mobili

1 5

vano tecnico nel piano interrato

progetti

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A sinistra, dall’alto: i pannelli fotovoltaici posati sulla copertura e connessi in rete; l’unità filtrante del syngas dal cippato di pioppo, in cui il gas viene pulito dalle particelle di cenere, a loro volta convogliate nello scarico laterale (in verde nella foto); le tre caldaie a condensazione a gas che entrano in funzione durante i picchi di carico, per la pulizia e per i periodi di manutenzione dell’impianto di cogenerazione.

Fabbisogno di calore (MWh/a) Fabbisogno di energia elettrica (MWh/a) Emissioni totali da CO2 (t/a)

INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,11 W/m2K solaio controterra, U = 0,14 W/m2K copertura, U = 0,11 W/m2K serramenti, Uw = 0,08 W/m2K IMPIANTI VMC con recupero di calore Cogenerazione a biomassa (gassificatore + modulo di cogenerazione) Gassificazione di cippato di pioppo proveniente da coltivazioni controllate dei dintorni; 125 kW di energia elettrica, 270 kW di energia termica Impianto fotovoltaico connesso in rete, 216 kW Ultrafiltrazione acque delle vasche con recupero di calore Domotica

Standard normativa EnEV 2007*

Stato di progetto secondo EnEV -30% con gassificazione cippato di legno

Standard Passivhaus finale con gassificazione cippato di legno

6.508

5.980

3.950

1.260

1.260

1.135

1.912

638

387

* EnEV 2007 (Energieeinsparverordnung für Gebäude): regolamento tedesco sul risparmio energetico negli edifici del 24 luglio 2007, in vigore dal 1° ottobre 2007.

Sopra, schema di confronto tra le prestazioni di un edificio come la Bambados rispettoso della normativa EnEV2007, dello stesso edificio riscaldato tramite una cogenerazione con gassificazione del cippato di legno e la Bambados, realizzata con standard passivo.

impianti Il forte risparmio energetico, e conseguentemente anche economico, è dato non solo dall’elevato isolamento dell’involucro e dal corretto orientamento della struttura, ma anche dall’installazione di un impianto di riscaldamento molto efficiente. Dopo aver preso in considerazione diverse opzioni, la scelta è caduta su un impianto di gassificazione di cippato di legno con modulo di cogenerazione. Il cippato di legno, proverrà in futuro parzialmente da una zona limitrofa di proprietà della Città di Bamberga, viene fornito con un grado di umidità massima del 15% e stoccato nel serbatoio seminterrato dell’adiacente centrale termica. Tramite un nastro trasportatore arriva nella camera di combustione del gassificatore e lì gassificato. Il gas così prodotto (syngas) a circa 450 °C viene estratto e ripulito da zolfo ed eventuali residui in un filtro ad alta temperatura con estrazione automatica delle ceneri. In un raffreddatore, il gas è portato alla temperatura di 70 °C, adatta all’impianto di cogenerazione. La differenza di calore viene recuperata e fornita al sistema di riscaldamento. Tramite una rete di distribuzione, il gas viene trasportato al38

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l’impianto di cogenerazione vero e proprio, il quale genera energia elettrica e calore. L’impianto ha una potenza elettrica di 150 kW e 230 kW di potenza termica che coprono il carico di base della piscina. Per sopperire ai picchi di carico, o nei momenti di pulizia e di manutenzione dell’impianto di cogenerazione, sono state installate, in un’area separata, 3 caldaie a condensazione a gas con potenza unitaria di 450 kW ciascuna. Le emissioni di CO2 si riducono così, rispetto a un impianto di riscaldamento di tipo convenzionale, dell’80%. Tutti gli impianti di ventilazione, eccetto le cappe della zona ristorante, sono dotati di un recuperatore di calore e i ventilatori per la movimentazione dell’aria hanno motori della migliore classe di efficienza attualmente disponibile. Il calore viene recuperato anche dall’acqua delle vasche e sfruttato nuovamente per l’acqua delle piscine. Sul tetto, un impianto fotovoltaico da 218 kW di potenza, collegato in rete, fornisce energia elettrica alla piscina. Il finanziamento dell’impianto è stato reso possibile grazie alla partecipazione di una cinquantina di cittadini che ricevono per questo un rendimento annuo.

Il Passivhaus Institut di Darmstadt monitorerà la piscina per i prossimi 2 anni, al fine di verificare la bontà dei calcoli teorici ed eventualmente ritararli in base ai risultati ottenuti.


3

2 8

4

1 7 5

6

Schema del recupero di calore in più fasi dal sistema di ventilazione:

Il grafico a lato mette in relazione il fabbisogno energetico per il riscaldamento degli ambienti con piscine con l’umidità relativa dell’aria in essi presente. Maggiore è quest’ultima, minore è l’energia necessaria per riscaldare l’ambiente stesso.

fabbisogno energetico [MWh/m2 anno]

1 recupero di calore 2 calore dall’evaporazione 3 controllo dell’umidità in base alle necessità del momento 4 perdite di calore per trasmissione

5 evaporazione 6 apparecchio di climatizzazione con recupero di calore in più fasi 7 fabbisogno di aria calda 8 fabbisogno di aria calda per trasmissione

riscaldamento dell’aria riscaldamento dell’acqua delle vasche

umidità relativa dell’aria nella piscina

A destra, il montaggio dello scivolo nell’area dedicata al divertimento; lo scivolo è posto completamente all’interno per evitare ponti termici nei muri perimetrali. In basso, la vasca dedicata al nuoto sportivo (50 m x 8 corsie), è stata realizzata montando dei fondi mobili che, se sollevati fino al bordo, contribuiscono a diminuire le perdite di calore per evaporazione dell’acqua. Oltre a ciò, tali fondi permettono anche una migliore gestione della vasca stessa, a fronte delle esigenze di gruppi diversi di nuotatori.

Sopra, in alto: un’immagine aerea della costruzione delle fondazioni in cui sono visibili i “manicotti” di XPS realizzati ad hoc per l’isolamento puntuale dei pilastri di fondazione. Sopra, al centro: la posa delle travi lamellari di copertura. Qui sopra: una fase del cantiere in cui è ben visibile l’altezza raggiunta dall’isolamento perimetrale delle fondazioni. Lungo tutto il perimetro, a livello del solaio e delle pareti controterra, viene utilizzato un isolamento in XPS. Un particolare metodo di incollaggio rende possibile unire i pannelli di XPS in più strati l’uno con l’altro, al fine di ottenere un isolamento termico ancora più elevato. Nell’immagine qui sotto, è ben visibile il considerevole strato isolante che corre lungo il perimetro dell’edificio.

progetti

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progetti_OS

House, Racine, WI (USA)

PROGETTO ARCHITETTONICO

JOHNSEN SCHMALING ARCHITECTS (JSA)

REALIZZAZIONE

2010

CLASSIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE

LEED Platinum - Level: 97.5 U.S. Green Building Council LEED速 for Homes v.1

FOTOGRAFIE: John J. Macaulay

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Un esempio di “microarchitettura”, una casa progettata con un ingrombro ridotto, ottimizzando lo spazio per una famiglia di 4 persone e in cui sono state applicate diverse soluzioni al fine di minimizzare l’impatto ambientale. Grazie anche all’utilizzo di fonti di energia rinnovabile e a soluzioni bioclimatiche e tecnologiche, l’edificio ha ottenuto il livello Platinum della certificazione LEED.

Una

casa leeD platinUm con vista sUl lago L’abitazione della famiglia Osborne-Scekic, situata nei pressi della città industriale di Racine, è uno dei primi edifici certificati LEED Platinum nella zona dell’Upper Midwest. La casa occupa un lotto di riempimento molto stretto lungo il bordo del Lago Michigan, a completamento di una fila di residenze costruite nel secolo scorso. Il semplice volume a pianta rettangolare è movimentato da una serie di “stanze esterne”, sporgenti e rientranti, che si muovono all’interno dei limiti del volume stesso. Il piano terra, dedicato alle attività familiari, è vetrato e permeabile alla luce, anche per permettere un collegamento visuale tra la strada e il lago, mentre al piano superiore l’involucro diventa maggiormente opaco a vantaggio della privacy degli inquilini. Sul lato strada, un acero centenario ombreggia parte della casa, mentre sul retro e tutt’attorno sono presenti un tappeto erboso resistente alla siccità e piante autoctone. Il clima locale, con inverni molto rigidi ed estati calde e umide, ha richiesto un attento mix di strategie progettuali attive e passive per assicurare un adeguato comfort.

Le finestre sono dimensionate in modo che la luce naturale penetri in profondità, garantendo anche una buona ventilazione mentre in inverno il ricambio d’aria è garantito da un impianto di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore. Riscaldamento e raffrescamento sono forniti da una pompa di calore geotermica alimentata da un impianto fotovoltaico, integrato parzialmente sul tetto, evitando completamente l’utilizzo di combustibili fossili; pannelli solari termici forniscono l’acqua calda sanitaria e sono supportati, quando necessario, da un boiler elettrico. La struttura portante è in legno, con un involucro altamente isolato la cui tenuta all’aria è stata verificata con il blower door test. I materiali utilizzati nella costruzione sono stati scelti in base al loro ridotto impatto ambientale e alla salubrità per l’ambiente indoor. La casa, oltre alla certificazione LEED, ha superato gli standards di efficienza energetica Energy Star ed è stata insignita del premio dell’American Institute of Architects AIA/COTE come uno dei Top Ten Green Project del 2011.


Progetto_Johnsen Schmaling Architects, Milwaukee, WI (USA) Impianti_Larson Engineering, Milwaukee, WI (USA) Direttore dei lavori_Nick Woods Appaltatore_Beggi Construction, Racine, WI (USA) Operatore LEED_Alliance for Environmental Sustainability, sede del Wisconsin (USA) Superficie lorda_213 m2 Superficie verde_552 m2

Bioclimatica e scelte energetiche L’edificio presenta una forma allungata sull’asse nord-sud per sfruttare le fresche brezze provenienti dal lago durante l’estate; le finestre, dotate di vetri bassoemissivi ad alte prestazioni riempiti con gas argon, sono collocate nelle varie stanze in maniera strategica, così da garantire la ventilazione passante attraverso la casa. Il vano scala collocato centralmente crea un effetto camino, consentendo all’aria calda presente al piano terra di uscire attraverso le finestre che danno sulla terrazza che guarda verso il lago. Lo sbalzo di grandi dimensioni, sulla facciata sud, minimizza i guadagni solari passivi in estate, sfruttandoli invece in inverno. Il fronte nord, esposto ai forti venti invernali provenienti da settentrione, è privo di aperture, proprio al fine di evitare perdite di energia. L’edificio ha una facciata ventilata, dello spessore complessivo di 8’’ (ca. 20 cm), progettata per riflettere la radiazione solare e permettere all’umidità di fuoriuscire con il flusso d’aria dietro i pannelli di rivestimento. L’effetto di questa scelta è che l’involucro termico sottostante è protetto dall’esposizione di-

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retta al sole e dagli agenti atmosferici con conseguente miglioramento delle condizioni di comfort indoor. I consumi in fase d’uso sono risultati di 47,8 kWh/m2 anno, di cui circa un terzo per il raffrescamento e il resto per riscaldamento.

ventilazione e illuminazione Grande importanza è stata data all’illuminazione e alla ventilazione naturali. Le finestre della OS House, infatti, sono state dimensionate e posizionate in modo preciso e puntuale, al fine di favorire una perfetta ventilazione passante naturale, perlomeno nel periodo estivo; in inverno entra invece in funzione un sistema di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore che evita le perdite dovute al ricambio d’aria. Il piano terra è generosamente vetrato non solo per permettere la vista dal lato strada verso il lago, ma anche per consentire l’illuminazione naturale degli ambienti mentre lampade a LED a basso consumo garantiscono l’illuminazione artificiale.

Sotto, la zona living e la cucina del piano terra. Nella pagina a fianco, in basso, due viste del fronte lago.


LEED® for Homes è uno standard LEED elaborato dal US GBC specifico per le piccole abitazioni. Il sistema di rating si basa sull’attribuzione di crediti per ciascuno dei requisiti che caratterizzano la sostenibilità dell’edificio, dalla somma dei quali deriva il livello di certificazione ottenuto. I crediti sono raggruppati in 8 categorie; sommando i crediti conseguiti all’interno di ciascuna di queste, si ottiene uno specifico livello di certificazione che attesta la prestazione raggiunta in termini di sostenibilità ambientale. La certificazione LEED® for Homes si articola in: certificazione base: 45-59 punti certificazione Silver: 60-74 punti certificazione Gold: 75-89 punti certificazione Platinum: 90-136 punti

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Le 8 categorie di riferimento e il punteggio ottenuto dalla OS House: ID (Innovation & Design Process): 5/11 LL (Location & Linkages): 8/11 SS (Sustainable Sites): 17/22 WE (Water Efficiency): 8/15 EA (Energy & Atmosphere): 30/38 MR (Material & Resources): 11.5/16 EQ (Indoor Environmental Quality): 18/21 AE (Awareness & Education): 0/3 Totale: 97.5 punti su un massimo ottenibile di 136.

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pianta piano terra

pianta primo piano

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pianta tetto

Legenda piante: 1. entrata 2. garage/biciclette 3. cucina 4. sala da pranzo 5. soggiorno 6. entrata al cortile 7 camera da letto 8. bagno 9. terrazza 10 stanza esterna 11. pannelli fotovoltaici

sezione longitudinale

sezione trasversale sulla scala


INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,285 W/m2K copertura, U = 0,188 W/m2K IMPIANTI sistema geotermico con pompa di calore impianto solare termico 2 impianti solari fotovoltaici (di cui uno a film sottile) potenza complessiva 4,2 kW recupero acqua piovana

A sinistra, un’immagine del sistema fotovoltaico a film sottile installato sulla copertura dell’abitazione. In basso, a sinistra, sul fronte lago dell’abitazione è stato piantumato un “rain garden” in cui viene convogliato il 65% dell’acqua piovana recuperata dalla copertura. A fianco del “rain garden”, i pannelli solari termici per la produzione di ACS e uno dei due sistemi fotovoltaici che fornisce alla casa energia elettrica. A destra, le due cisterne che raccolgono l’acqua piovana che non confluisce nel “rain garden”. In base al punteggio HERS (Home Energy Ratings) attribuito alla casa, grazie alle tecnologie e alle soluzioni applicate, i risparmi energetici previsti sono del 67% (rispetto a un’abitazione standard).

risparmio idrico: il “rain garden”

impiantistica

L’acqua piovana che cade sul tetto dell’edificio viene totalmente raccolta: il 65% di essa è convogliata in un “rain garden”. Si tratta di una depressione poco profonda del terreno che viene piantumata con piante autoctone radicate ed erbe; il rain garden riceve l’acqua dal tetto della casa, ne cattura il flusso e la ridistribuisce, depurata, al terreno. In questo modo il sistema fognario non viene appesantito da un’eccessiva quantità di acqua di scolo, soprattutto in caso di forti acquazzoni, e il suolo non viene eroso dal dilavamento.

Riscaldamento e raffrescamento sono forniti da una pompa di calore geotermica dotata di un sistema di sonde a circuito verticale. Il fotovoltaico presente sia sul tetto, sottoforma di pannelli laminati a film sottile, sia nel retro del giardino, per una potenza totale di 4,2 kW, fornisce la quasi totalità dell’energia elettrica necessaria all’abitazione. In estate, il surplus di elettricità prodotto viene immesso in rete. L’acqua calda è fornita da pannelli solari termici supportati, se necessario, da uno scaldabagno tankless, così viene riscaldata solo la quantità d’acqua effettivamente necessaria.

materiali I materiali utilizzati sono stati selezionati in base a una serie di criteri, tra cui la durabilità, la bassa manutenzione, la bassa tossicità dei componenti e le caratteristiche ambientali (sostenibile, riciclabile, rapidamente rinnovabile). La preferenza è stata data a quei materiali reperibili e prodotti localmente. La casa è costruita con struttura portante innovativa a telaio di legno che ha permesso un risparmio di legname del 30% rispetto a una costruzione tradizionale simile. Il corretto dimensionamento di tutti gli elementi strutturali ha inoltre garantito che gli scarti fossero limitati a meno del 10%.

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A sinistra, le “rain chains” aiutano l’acqua piovana a incanalarsi nelle tubature sotterranee che la portano al “rain garden”.


Caratteristiche di sostenibilità: 1 riscaldamento e raffrescamento geotermico 2 pannelli solari termici 3 pannelli fotovoltaici laminati sul tetto 4 pavimentazioni esterne permeabili 5 barili per la raccolta dell’acqua piovana e “rain garden” 6 schermatura ombreggiante trasparente 7 facciata ventilata 8 giardino pensile

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A destra, sotto, dettaglio esterno della facciata ventilata; in basso, l’isolamento in schiuma espandente ecologica in fase di realizzazione della struttura.

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rivista

Il 99% dei rifiuti prodotti in fase di cantiere è stato separato e smaltito in discarica.

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Rivestimento esterno 1 giunto aperto 2 spessore di ventilazione, zincato, in corrispondenza dei giunti orizzontali e verticali 3 rivestimento della facciata ventilata in pannelli in cemento 4 scanalatura di supporto posteriore 5 profilo in acciaio a vista 6 guarnizione superiore della scossalina come barriera agli eventi atmosferici 7 profilo di chiusura fornito dal produttore dei pannelli 8 finestra 9 isolamento in schiuma espandente ecologica a celle chiuse 10 isolamento in schiuma espandente ecologica a celle chiuse

la rivista 1

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progetti

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focus on_umidità

da condensazione

Fabio Armillotta, Carmela Palmieri architetti

Umidità

da condensazione

Patologie, diagnosi e sistemi d’indagine

I problemi legati alla formazione di condensa e alla conseguente comparsa di macchie di umidità e di muffe sono tra le patologie più diffuse negli edifici e causa di problemi igienico-sanitari e di discomfort. Problemi che possono verificarsi anche in edifici a basso consumo energetico, se non adeguatamente progettati.

La crescente attenzione alle tematiche del risparmio energetico stanno portando alla realizzazione di edifici che consumano sempre meno energia, ma che a volte trascurano gli aspetti igrometrici. Infatti, non sempre si valuta che la presenza dei ponti termici in un edificio, oltre a determinare notevoli dispersioni di calore, può diventare anche causa della diminuzione del comfort abitativo e della loro salubrità e igiene1. Paradossalmente proprio gli edifici a basso consumo energetico, se non adeguatamente progettati, possono presentare problemi di umidità da condensazione più rilevanti rispetto a quelli costruiti qualche decennio fa. Di fatto, l’effetto dei ponti termici aumenta proporzionalmente alla qualità energetica dell’involucro: se un edificio ha un involucro ben isolato e a tenuta con una dispersione termica globale abbastanza bassa, evidentemente la parte di energia dispersa attraverso i ponti termici assumerà un’importanza maggiore rispetto al caso di un edificio con un involucro scarsamente isolato, che ha quindi dispersioni molto elevate. Questo effetto “percentuale” delle dispersioni dei ponti termici 46

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nell’ambito del bilancio energetico di un edificio è poi notevolmente amplificato e reso “patologico” dalla presenza di veri e propri errori progettuali nella definizione delle caratteristiche termiche delle diverse parti dell’involucro edilizio. Non è raro imbattersi in progettazioni e realizzazioni che, a fronte di soluzioni a elevato isolamento termico per la parete corrente, presentano su travi e pilastri una semplice tavella in laterizio o un esiguo strato di materiale isolante. In questi casi è evidente che il problema delle dispersioni termiche è associato all’abbassamento di temperatura in quei punti e alla formazione di condense (vedi foto pagina accanto). Infatti, negli ultimi decenni, i problemi legati alla formazione di condensa e alla conseguente comparsa di macchie di umidità e di muffe sulle pareti degli ambienti abitati sono tra le patologie più diffuse nell’ambito delle costruzioni. Le cause che alimentano queste problematiche sono molteplici e possono, in certi casi, combinarsi tra loro rendendo difficile l’individuazione della natura precisa del fenomeno. Il fenomeno della condensazione superficiale si presenta negli


A lato, muffe in corrispondenza dei ponti termici della struttura portante in c.a. e dell’attacco dei serramenti.

Sotto, stratigrafia di una parete con un’efficiente soluzione di isolamento termico e ponte termico non risolto, con valori di trasmittanza termica che superano più del 400% la trasmittanza termica della parete corrente.

ambienti le cui pareti raggiungono, sulla loro superficie interna, temperature inferiori alla temperatura di rugiada dell’aria ambiente, causando il depositarsi, sulla superficie delle pareti stesse, della quantità di acqua che non può essere contenuta nell’aria sotto forma di vapore. Tale fenomeno è strettamente connesso con la temperatura alla quale si trova la faccia interna della parete e quindi dipende, oltre che dalla temperatura e dall’umidità relativa dell’aria ambiente, anche dal grado di isolamento della parete. Per questo sono particolarmente insidiosi i ponti termici, cioè le zone della costruzione dotate di minor resistenza termica rispetto alle zone circostanti; in corrispondenza di essi, infatti, la temperatura superficiale interna è più bassa e si ha quindi maggiore probabilità di formazione di condensa. Inoltre, bisogna considerare che la sola verifica dell’assenza di condensa superficiale non esaurisce l’esame termoigrometrico che è necessario compiere su una parete; in alcuni casi la condensa si forma all’interno della parete, anziché sulla sua superficie, provocando, oltre agli inconvenienti di carattere igienico-ambientale, anche una sensibile diminuzione della resistenza termica della parete, in quanto il contenuto di umidità

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incrementa notevolmente la conducibilità termica dei materiali da costruzione. È importante sottolineare che la legislazione attualmente in vigore in materia energetica non esclude che in un edificio siano presenti ponti termici “non corretti”2 e consente di ottenere i valori di trasmittanza prescritti con la media tra il valore della porzione di parete corrente e quella fittizia (in corrispondenza del ponte termico) ma, come previsto nell’allegato E del D.Lgs. 192/05, richiede al progettista – in sede di relazione – i provvedimenti e i calcoli per l’attenuazione dei ponti termici al fine di evitare la formazione di condensazioni superficiali3. Essendo, quindi, le cause dell’umidità di condensazione derivanti sia dalle condizioni dell’ambiente interno (temperatura e umidità relativa) sia dalle caratteristiche di resistenza termica dell’involucro edilizio, i fattori che possono essere alla base di tali fenomeni sono essenzialmente due, come spiegato di seguito. Innanzitutto, la gestione dell’immobile, cioè il regime con cui viene condotto l’alloggio, può influire sui fenomeni di degrado che possono verificarsi al suo interno. Il mantenimento di condizioni di umidità molto elevata (per eccessiva produzione o per scarsa ventilazione) o il brusco abbassamento della temperatura, dovuto ad esempio allo spegnimento dell’impianto nelle ore notturne, determinano condizioni favorevoli alla formazione di umidità da condensazione. In secondo luogo, la progettazione dell’involucro edilizio: se le pareti nella sezione corrente non sono opportunamente isolate o se i ponti termici non sono adeguatamente corretti o attenuati si possono creare sulla faccia interna delle zone a temperatura bassa, dove è facile avvenga condensazione. È importante sottolineare che spesso questi due fattori si concatenano, concorrendo al verificarsi della condensazione. Tuttavia determinare quale fattore risulti prevalente può dare un grande aiuto nella scelta della soluzione più corretta ed efficace per il problema. Al fine di valutare la corretta gestione dell’immobile è opportuno effettuare un attento esame delle condizioni termo-igrometriche per misurare il livello medio dei valori di temperatura e umidità che caratterizzano il comportamento dell’utente nella gestione dell’impianto di riscaldamento e dei ricambi d’aria rispetto allo standard normativo e legislativo. Non è consigliabile effettuare un’unica misurazione al momento 48

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del sopralluogo poiché si tratterebbe di un unico dato, rilevato in un particolare momento e quindi non rappresentativo, ma è consigliabile posizionare, negli ambienti con maggiore presenza di umidità, dei termo-igrometri registratori. Si tratta di dispositivi che misurano a intervalli di tempo prefissati (ad esempio ogni 30 minuti) la temperatura e l’umidità relativa nell’ambiente, registrando i risultati di tutte le misure. Lasciati in opera per qualche settimana, consentono di ottenere un profilo completo dell’andamento dei valori di temperatura e umidità e di avere dei dati attendibili della gestione dell’alloggio. È anche possibile costruire dei grafici in modo da confrontare le condizioni rilevate con quelle previste dalle leggi e dalle norme4 (vedi diagramma pagina accanto, in alto). Per valutare la corretta esecuzione dell’involucro edilizio è necessario verificare che temperatura interna delle pareti sia superiore alla temperatura di rugiada dell’aria ambiente: tpi > tR. Il valore della temperatura di rugiada tR è ricavabile dal diagramma psicrometrico, note la temperatura dell’aria ambiente e la sua umidità relativa (vedi diagramma pagina accanto, al centro). Il valore della temperatura superficiale tpi può essere determinato attraverso il metodo di calcolo previsto dalla norma UNI EN ISO 13788:20035. Tale norma fornisce le procedure di calcolo per determinare la temperatura superficiale interna degli elementi edilizi al di sotto della quale vi è la probabile formazione di muffe, in funzione dell’umidità interna dell’ambiente e della temperatura dell’aria interna, stabilita secondo l’uso che è stato previsto per l’edificio (uffici, magazzini, abitazioni etc.). Le condizioni climatiche esterne da utilizzare per il calcolo, stabilite dalla norma UNI 10349:19946, sono relative alla zona in cui si trova l’edificio. La condensazione superficiale e la crescita di muffe, oltre che dalle condizioni climatiche interne ed esterne, sono condizionate da un altro parametro fondamentale: la “qualità termica” di ogni elemento dell’involucro edilizio, rappresentato mediante il fattore di temperatura sulla superficie interna fRsi. Tanto maggiore è tale valore, tanto migliore è l’isolamento termico e quindi minore, a parità degli altri aspetti, il rischio di formazione di condensa e muffe. Tale fattore, in corrispondenza dei ponti termici, assume valori inferiori e pertanto il problema va valutato specificatamente in tali punti.


Sotto, dall’alto: diagramma psicometrico: il valore della temperatura di rugiada a 20 °C con umidità del 65% è pari a 13,2 °C; grafico dei valori di temperatura, umidità e temperatura di rugiada rilevati con un termoigrometro all’interno di un appartamento con problemi di condensa superficiale e muffe nell’arco temporale di un mese; schema delle diverse modalità per la valutazione della trasmittanza termica di una parete.

La normativa definisce: - fRsi fattore di temperatura in corrispondenza della superficie interna: il rapporto tra la differenza tra la temperatura della superficie interna e dell’aria interna e la differenza tra la temperatura dell’aria interna e dell’aria esterna calcolata con una resistenza superficiale interna Rsi; - fRsi,min fattore di temperatura di progetto in corrispondenza della superficie interna: il fattore di temperatura minimo accettabile in corrispondenza della superficie interna. Il valore fRsi,min è il valore minimo accettabile per evitare la formazione di muffe. Per valutare il rischio di formazione di condensa superficiale, secondo la normativa UNI EN ISO 13788:2003 è necessario il calcolo dell’umidità relativa dell’aria interna e quindi il calcolo del valore accettabile dell’umidità volumica di saturazione (o della pressione del vapore di saturazione sulla superficie) sulla base dell’umidità relativa superficiale che viene richiesta. Partendo da questo valore si determina la temperatura minima della superficie interna quindi la “qualità termica” richiesta dall’involucro edilizio7 (fRsi per una data temperatura interna). Per la determinazione del fRsi con il metodo previsto dalla UNI EN ISO 13788:2003 è necessario conoscere la resistenza termica della parte di involucro in esame (sezione corrente o in corrispondenza di un ponte termico). Pertanto, nella diagnosi energetica degli edifici una delle problematiche fondamentali da risolvere è la determinazione del valore della resistenza e della trasmittanza termica dell’involucro. Infatti, quando si interviene su di un edificio esistente, spesso non si conoscono le caratteristiche termofisiche dei materiali che compongono solai e pareti e anche la relazione dei calcoli termici non sempre si riesce a reperire (vedi figura in basso a destra). In questi casi l’analisi strumentale si rende indispensabile e può prevedere l’utilizzo di metodi di tipo non distruttivo o semidistruttivo. In particolare, nei casi in cui è possibile eseguire dei fori di piccole dimensioni, si può realizzare un’indagine endoscopica che, grazie all’utilizzo di uno strumento di ridotte dimensioni, composto da un sistema ottico e da una sorgente luminosa, permette di individuare la stratigrafia dei materiali con cui è stato realizzato l’elemento e, quindi, di poterne calcolare la resistenza, la conduttanza e la trasmittanza termica. Tuttavia, con un’endoscopia non è possibile conoscere con certezza le caratteristiche del materiale con riferimento a densità specifica e contenuto di acqua. Per questa ragione, e quando non è possibile realizzare interventi di tipo semi-distruttivo, si può ricorrere a un’indagine termoflussimetrica che permette di calcolare la trasmittanza in opera con delle campagne di misurazione realizzate con una piastra termicamente resistente e dei sensori di temperatura. Evidentemente, le due indagini, in un lavoro di diagnosi molto

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Fasi principali dell’indagine endoscopica di una parete.

accurato, si possono abbinare per approfondire la conoscenza delle caratteristiche costruttive degli elementi dell’involucro che si stanno analizzando. In questo modo si ottengono risultati che hanno una buona corrispondenza con i valori reali: diverse esperienze hanno evidenziato che generalmente i valori di trasmittanza misurata sono sempre superiori a quelli della trasmittanza calcolata sino a raggiungere incrementi del 20%. Le ragioni alla base di questa differenza sono legate a: - posa in opera non conforme al progetto; - posa in opera eseguita non a regola d’arte; - degrado delle prestazioni isolanti dei materiali nel corso del tempo; - condizioni ambientali diverse da quelle di progetto (es. umidità negli strati isolanti).

Note 1 - Le muffe sono un tipo di funghi pluricellulari che solitamente si riproducono per mezzo di spore che si disperdono nell’aria. Le condizioni di sviluppo delle muffe sono determinate dall’umidità dell’ambiente e dalla temperatura. La temperatura ottimale per la loro crescita è tra i 18 e i 32 °C (ma si possono manifestare già a 10 °C) e l’umidità relativa tra il 70 e il 90%. I funghi liberano micotossine, sostanze che provocano irritazione a occhi, naso, faringe e sono causa frequente di cefalea, astemia, tosse secca, prurito, asma e altre acute difficoltà nella respirazione; inoltre producono sostanze volatili responsabili del caratteristico odore di muffa, capaci di ricoprire alcune superfici sotto forma di spugnosi miceli. 2 - Il D.Lgs 192/05 definisce i ponti termici (allegato A punto 20) come discontinuità di isolamento termico che si può verificare in corrispondenza degli innesti di elementi strutturali (es. solai e pareti verticali o tra pareti verticali). Il ponte termico si dice corretto (allegato A punto 21) quando la trasmittanza termica della parete fittizia (il tratto di parete esterna in corrispondenza del ponte termico) non supera per più del 15% la trasmittanza termica della parete corrente. 3 - Il comma 17 dell’art. 4 del DPR 2 aprile 2009, n. 59 prevede che “Per tutte le categorie di edifici, così come classificati in base alla destinazione d’uso all’articolo 3 del D.P.R. 26 agosto 1993, n. 412, ad eccezione della categoria E.8, nel caso di nuova costruzione e ristrutturazione di edifici esistenti, previsti dal decreto legislativo all’articolo 3, comma 2, lettere a), b) e c), numero 1), si procede alla verifica dell’assenza di condensazioni superficiali e che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantità rievaporabile, conformemente alla normativa tecnica vigente. Qualora non esista un sistema di controllo della umidità relativa interna, per i calcoli necessari, questa verrà assunta pari al 65 per cento alla temperatura interna di 20 °C”. 4 - Per approfondimenti sul tema si consiglia la consultazione del testo R. Esposti, V. Raisa, Igrotermia e ponti termici (Vol. 4 della collana: L’isolamento termico e acustico a cura dell’ANIT – Associazione Nazionale per l’Isolamento Termico e acustico) Seregno (MI) 2009. 5 - UNI EN ISO 13788:2003. “Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia. Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e condensazione interstiziale. Metodo di calcolo”. Tale norma sostituisce la UNI 10350:1999 UNI 10350:1999 “Componenti edilizi e strutture edilizie. Prestazioni igrotermiche. Stima della temperatura superficiale interna per evitare umidità critica superficiale e valutazione del rischio di condensazione interstiziale” (in vigore dal 31/12/1999 al 01/06/2003).

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Fotografie realizzate durante un’indagine endoscopica con stratigrafia della parete indagata. Videoendoscopio flessibile a fibre ottiche.


indagine endoscopica L’indagine endoscopica è una tecnica di tipo semi-distruttivo molto utile nella diagnostica edilizia perché consente di osservare e valutare le caratteristiche delle murature esistenti attraverso la realizzazione, trasversalmente alla parete, di un piccolo foro (da 8 a 15 mm) all’interno del quale viene inserito un endoscopio, che “legge” la stratigrafia della parete. L’affidabilità di questa tecnica di indagine è molto buona, per quanto riguarda la possibilità di esaminare direttamente lo stato di strutture e materiali. Tuttavia, essendo l’indagine ristretta alla zona circoscritta dalla superficie del foro, in una diagnosi energetica è sempre preferibile far precedere questa analisi da un’indagine termografica, con la quale è possibile valutare la parete complessivamente. In seguito con l’endoscopio vengono rilevati tipo e spessori degli elementi che la compongono. Una volta stabilità la stratigrafia, il calcolo di resistenza, conduttanza e trasmittanza termica viene eseguito ai sensi della UNI EN ISO 6946:2008 (vedi figura sopra a sinistra). Questo metodo è meno accurato rispetto all’estrazione di un campione cilindrico con la tecnica del carotaggio, ma è poco invasivo ed è molto utile per decidere interventi migliorativi dell’involucro, soprattutto se associato a un’analisi termoflussimetrica. Esistono 2 tipi di endoscopi, rigido o flessibile, con caratteristiche costruttive differenti e con diverse possibilità operative.

6 - UNI 10349:1994 “Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici”. Tale norma fornisce i dati climatici convenzionali necessari per la progettazione e la verifica sia degli edifici sia degli impianti tecnici per il riscaldamento e il raffrescamento. 7 - Come prescritto al punto 5.3 della normativa UNI EN ISO 13788:2003, per effettuare la verifica progettuale della bontà dell’isolamento termico in assenza di un sistema di controllo dell’umidità relativa interna, definito il tipo di ambiente e fissato a φs=80% il valore di umidità relativa massima accettabile in corrispondenza della superficie, per ogni mese dell’anno vengono eseguite le seguenti operazioni: - definire la temperatura dell’aria esterna secondo la UNI 10349; - definire l’umidità esterna secondo la UNI 10349; - fissare la temperatura interna durante il periodo di riscaldamento a 20 °C come da normativa nazionale; - calcolare l’umidità relativa interna come prescritto al punto 4.2.4 della normativa; - dalla temperatura superficiale minima accettabile e dalle temperature in-

Endoscopio rigido o boroscopio È costituito da un tubo rigido con abbinati prismi e lenti che consentono di trasferire l’immagine da un’estremità (obiettivo) all’altra del tubo (oculare). Questo strumento può essere prolungato e la massima lunghezza raggiungibile è legata al suo diametro poiché, naturalmente, il potere risolutivo dell’immagine all’oculare è fortemente condizionata dal livello di illuminazione della stessa. L’illuminazione della zona ispezionata può essere prodotta dalla trasmissione della luce con fibre ottiche. Endoscopio flessibile a fibre ottiche È costituito da un fascio centrale di fibre ottiche coerenti a cui coassialmente è montato un altro fascio di fibre ottiche. In questo modo il fascio centrale trasporta l’immagine da un’estremità (obiettivo) all’altra (oculare). Le fibre che formano l’anello esterno sono invece utilizzate per illuminare la zona indagata. Queste due tipologie di base si sono recentemente evolute e utilizzano la tecnologia digitale che permette di scattare foto e registrare filmati (vedi figura sotto a sinistra). In questo caso la sonda comprende due parti: un fascio di fibre ottiche per l’illuminazione e un sensore ottico che raccoglie i segnali luminosi e li trasmette via cavo al videoprocessore che li elabora in immagini che vengono ricostruite su video. Queste immagini possono essere registrate ed eventualmente elaborate elettronicamente con funzioni: zoom, fermo immagine, contrasto, comparazione simultanea di due immagini. Nello schema della pagina accanto, in alto, è descritta la procedura operativa di un’analisi endoscopica.

terne ed esterne si ricava il fattore fRsi,min. Come detto precedentemente, il mese peggiore sarà quello a cui corrisponderà il valore maggiore di tutti gli fRsi,min che sono stati calcolati mese per mese, denominato dalla UNI EN 13788 con fRsi,max. Il componente edilizio dovrà essere progettato in modo da avere un fattore fRsi sempre maggiore di fRsi,max. 8 - In regime termico stazionario la conduttanza, la resistenza e la trasmittanza termica possono essere ricavate sperimentalmente misurando i valori istantanei del flusso termico e delle temperature interne ed esterne della parete ma questa condizione, riproducibile facilmente in laboratorio, non si verifica per le pareti in opera. Infatti, in questo caso, le condizioni operative sono molto variabili e dipendono dalle condizioni climatiche locali, dalla gestione da parte degli utenti dell’edificio, dallo stato di conservazione dell’edificio e dagli eventuali interventi di ristrutturazione realizzati. 9 - Per minimizzare gli errori durante le misure è opportuno realizzare la prova in periodi con forti differenze di temperatura. Il periodo migliore per realizzare un’analisi termoflussimetrica è quello invernale.

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analisi termoflussimetrica L’analisi termoflussimetrica è molto complessa e richiede esperienza e competenza da parte dei tecnici che la realizzano. Il riferimento normativo fondamentale per l’installazione dello strumento di misura, la realizzazione delle misure, l’analisi dei dati e la redazione del report dei dati per il settore edilizio è la ISO 9869:1994 Thermal insulation. Building elements. In-situ measurement of thermal resi stance and thermal trasmittance. La strumentazione necessaria per eseguire l’analisi termoflussimetrica si compone di: - data-logger di programmazione dello strumento e raccolta dei dati rilevati; - piastra termoflussimetrica per rilevare il flusso di calore; - sensori per il rilievo della temperatura superficiale interna ed esterna (termocoppia differenziale); - sensore di temperatura dell’aria. La piastra, solitamente in materiale plastico rigido o flessibile, deve avere una specifica conduttività che va scelta in relazione al materiale su cui si effettua la prova e deve essere applicata realizzando un contatto uniforme per non introdurre resistenze supplementari. Il fissaggio si può realizzare con nastro adesivo di carta o utilizzando una pasta conduttiva sul lato di contatto. I sensori per il rilievo della temperatura superficiale sono costituiti da termocoppie di materiali e sono posizionati all’interno e all’esterno della parete. La norma non definisce una particolare configurazione della strumentazione perché le esigenze variano in relazione al tipo di prova da realizzare (vedi figura pagina accanto, in alto). I valori che si possono misurare con un’analisi termoflussimetrica, considerando alcune semplificazioni necessarie in fase di elaborazione dei dati per considerare gli effetti transitori indotti dal regime termico variabile, che si verifica nella misura delle pareti in opera8, sono la resistenza termica R, la conduttanza termica C, la trasmittanza termica U e la resistenza termica totale Rt. La procedura per realizzare un’analisi termoflussimetrica prevista dalla ISO 9869:1994 può essere applicata a componenti dell’involucro opaco composti da strati perpendicolari rispetto al flusso di calore con uno spessore inferiore alla dimensione laterale e caratterizzati da ridotte disomogeneità termiche nella zona di analisi. Pertanto, è importante far precedere la prova termoflussimetrica da un’indagine termografica che verifichi l’assenza di ponti termici e di altre disomogeneità (vedi schema pagina accanto, in basso). La norma prevede le seguenti fasi principali.

3. Acquisizione dei dati Il data-logger al quale sono collegate la piastra e le sonde permette di programmare i tempi dell’analisi e di immagazzinare i dati relativi al flusso termico e alle temperature superficiali della parete. La durata dell’analisi dipende dalla fluttuazione delle temperature interne ed esterne, dalle caratteristiche della parete (pesante, leggera, posizionamento dello strato isolante) e dal metodo che si intende utilizzare per l’elaborazione dei dati. In generale, la norma prevede una durata minima dell’analisi di 3rivista giorni, ma può arrivare anche a 7 giorni se si vogliono avere dei risultati particolarmente accurati. 4. Elaborazione dei dati: metodo delle medie progressive e metodo dinamico black-box Le due metodologie di misura utilizzabili per l’elaborazione dei dati raccolti si differenziano sostanzialmente per il numero di misure necessarie. Il metodo delle medie progressive è quello più semplice e calcola la conduttanza o la trasmittanza considerando, a ogni istante, anziché i valori istantanei di flusso e temperatura, i valori medi di flusso e temperatura calcolati su tutti gli istanti precedenti. Il metodo ha il vantaggio di fornire risultati affidabili con un tempo di elaborazione molto breve ma richiede lunghi tempi di monitoraggio. I risultati ottenuti con questo metodo possono considerarsi validi e molto vicini al valore reale se: - la durata del monitoraggio è superiore alle 72 ore; - il contenuto di calore e la conduttanza si mantengono costanti durante la misura; - il termoflussimetro non è esposto alla radiazione solare diretta; - i valori ottenuti alla fine dell’analisi non si discostano per più del 5% dai valori ottenuti nelle 24 ore precedenti. Il metodo dinamico “black-box” è un metodo più complesso che si può utilizzare con condizioni al contorno fortemente dinamiche (grandi variazioni di calore e temperature esterne). Si può applicare senza conoscere le caratteristiche fisiche della parete oggetto di analisi ma solo le serie temporali dei dati (temperatura interna ed esterna e flusso termico), da cui si risale, con un metodo statistico, alle caratteristiche fisiche della parete. Richiede tempi di monitoraggio più brevi rispetto al metodo delle medie progressive, ma trattandosi di un metodo di tipo numerico presenta maggiori rischi di errore e non è sempre attendibile. Ai fini di una buona analisi termoflussimetrica sarebbe utile usare entrambi i metodi e confrontare i risultati.

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1. Calibrazione del termoflussimetro e dei sensori di temperatura La norma indica le procedure per controllare la calibrazione dello strumento in relazione a diversi aspetti (disomogeneità termica della parete, spessore e conduttività termica della piastra, effetti di bordo ecc.) e deve essere eseguita ogni due anni. 2. Installazione e posizionamento del sistema di misura Il termoflussimetro deve essere posizionato a 1 metro circa dal pavimento a contatto diretto e ben in aderenza con la parete, in corrispondenza del lato interno a temperatura più stabile, evitando la vicinanza a zone eterogenee (ponti termici, prossimità a serramenti, parti impiantistiche). La parete deve trovarsi a due temperature diverse affinché possa verificarsi un flusso di calore che renda possibile la misura delle prestazioni termofisiche del componente edilizio9.

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Schema di posizionamento di un sistema termoflussimetrico per il calcolo della trasmittanza termica in opera.

5. Interpretazione dei risultati e report finale A conclusione dell’analisi viene realizzato un rapporto finale, secondo la ISO 9869:1994, con i seguenti contenuti minimi: - dati sugli elementi misurati (localizzazione edificio, tipologia, ubicazione e orientamento dell’elemento oggetto di analisi, spessore dell’elemento e sua probabile stratigrafia, finalità dell’analisi); - dati sulla misura (nome del tecnico che esegue la prova, tipologie e caratteristiche della strumentazione utilizzata, posizionamento dello strumento, metodo usato per fissare i sensori, temperature misurate, data di inizio e fine della misurazione, intervallo di misurazione e numero di misure medie per ogni registrazione, grafici dei dati registrati); - dati sul metodo di analisi utilizzato (indicazione del metodo utilizzato – della media o black box – con grafico del flusso del calore integrato diviso per la differenza di temperatura integrata o reciproca); - risultati (valori rilevati di resistenza, conduttanza, trasmittanza e resistenza termica totale, indicazione delle correzioni utilizzate, stima dell’accuratezza e dell’errore ottenuto, eventuali misure supplementari utilizzate).

In alto, termografia preliminare per individuare la zona più idonea alla posa del termoflussimetro; sopra a sinistra, piastra termoflussimetrica per la misurazione del flusso di calore e sensori di temperatura (termocoppia) per il rilievo della temperatura superficiale interna della parete. A destra, kit strumentazione per misura termoflussimetrica (Fonte: ing. A. Panzeri, ANIT).

Fasi principali dell’analisi termoflussimetrica di una parete in opera secondo la norma ISO 9869:1994.

focus on

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involucro_pareti

perimetrali

Maria Elisabetta Ripamonti architetto, Presidente OAPPC di Lecco

La

ridUzione dei Ponti termici PUntUaLi neLLe Pareti PerimetraLi L’involucro degli edifici richiede la massima attenzione sia in fase progettuale sia esecutiva al fine di ottenere ottime prestazioni acustiche e di coibentazione. Per un’efficace riduzione delle dispersioni è necessario prestare attenzione anche ai ponti termici causati dagli elementi di fissaggio dell’isolante o dei rivestimenti di facciata.

Spesso, nelle costruzioni, si tende a trascurare la rilevanza di alcuni dettagli in grado da soli di vanificare il risultato di una buona progettazione; basti pensare che un solo tassello mal applicato alla muratura perimetrale può causare ponti termici di tale entità da richiedere il consumo aggiuntivo di quasi cinque litri di gasolio in un anno! Da questa premessa si evince quale rilevanza abbiano anche le minime compenetrazioni dell’involucro in ogni tipo di struttura edilizia. Le pareti perimetrali di edifici dalle ottime prestazioni energetiche possono essere realizzate con differenti sistemi costruttivi: pareti massicce con un sistema di isolamento termico esterno, facciate ventilate, murature costituite da laterizio con coibente incorporato, oppure si può far uso di strutture portanti a secco in legno o acciaio. I principi base di questi metodi sono stati sperimentati in una molteplicità di varianti nelle quali si possono raggiungere valori di trasmittanza molto bassi (U = 0,1 W/m2K) e adatti agli edifici passivi. La presenza di travi o pilastri, balconi, aggetti e finestre può, però, causare ponti termici lineari qualora non si riesca a otte-

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nere un’uniformità d’isolamento nell’involucro edilizio delle pareti perimetrali. Nell’articolo “L’involucro opaco, la risoluzione dei ponti termici lineari” pubblicato sul numero 02/2012 di azero si è entrati nel merito della risoluzione delle discontinuità termiche lineari fornendo soluzioni ai ponti termici. In questa sede si analizzano, invece, i ponti termici puntuali – in particolare nelle facciate con rivestimenti su parete o ventilate – e i sistemi che ne consentono l’eliminazione. Le pareti massicce non sono generalmente interessate dalla presenza di ponti termici: il principio del “pennarello rosso” (caratterizzante l’uniformità di coibentazione dell’involucro edilizio) è, infatti, rispettato senza particolare difficoltà. Solo quando si sceglie uno specifico rivestimento delle facciate occorre porre attenzione all’ancoraggio alla parete esterna per evitare di provocare perdite energetiche puntuali. Nell’involucro di un edificio isolato termicamente ogni penetrazione provoca, in rapporto alla propria conducibilità termica e alla sua grandezza, perdite di calore supplementari, definibili attraverso il coefficiente di perdita dei ponti termici. Si distingue tra varie tipologie di queste ultime: quelle punti-


Il centro commerciale Mühlecenter vicino Amburgo (D) è stato rivestito con una facciata ventilata della ditta Kalzip (Fonte: Kalzip).

formi causati da viti o bulloni, ancore, tasselli e quelle lineari che si formano, per esempio, con la posa dei cassonetti porta tapparella, dei serramenti, la costruzione di balconi sporgenti o il posizionamento di cordoli. In questo articolo si tratteranno differenti casi di ponti termici puntuali rimandando per un’analisi più completa al testo “Ponti termici: analisi e ipotesi risolutive” (Flaccovio Editore, Palermo 2011).

Ponti termici puntuali in coibentazioni a cappotto Oggi non si parla più di isolanti o cappotti ma di veri e propri sistemi d’isolamento in grado di diminuire anche le perdite di calore che avvengono attraverso i sostegni dello strato isolante, consentendo così la realizzazione di pareti prive di perdite per dispersione o ventilazione. I sistemi prevedono tasselli di tenuta del cappotto costituiti da elementi in materiale plastico puro anche per spessori di isolante considerevoli. Si suggerisce un doppio strato d’isolamento (è opportuno tassellare lo strato inferiore dell’isolamento e incollare un secondo strato) e si rac-

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A sinistra e al centro, esempi di tasselli (fonte: Röfix). A destra, Rondoline (fonte: Röfix). Pagina a fianco: esempi di tasselli (fonte: Röfix).

Schema di tassellatura per EPS e sughero.

Schema di tassellatura per isolanti in lana minerale.

trascurabili: un chiodo di alluminio con sezione trasversale di 100 mm2 ha come effetto un valore χ di 0,001 W/K se penetra lo strato isolante fino alla metà della sua lunghezza. Il mercato dei sistemi isolanti offre tasselli per muratura pesante con valori χ al di sotto di 0,0005 W/K, interamente prodotti in materiale plastico, omologati solitamente solo per spessori di materiali isolanti fino a circa 150 mm. Agganci per spessori di materiale isolante fino a 300 mm hanno un valore χ di 0,002 W/K. Al fine di ridurre le perdite di calore si consiglia di fare in modo che gli elementi di fissaggio in metallo non arrivino fino alla superficie dello strato isolante. Qualora non vi sia ermeticità del tassello (20 tasselli per m2, χ = 0,004 W/K), il valore supplementare dei ponti termici per la tassellatura può arrivare a 0,08 W/m2K, alzando il valore U della parete di una casa passiva di più del 50%. È opportuno che i sistemi di isolamento termico siano tassellati, soprattutto nelle ristrutturazioni quando la capacità portante del fondo potrebbe non essere adatta a una posa ottimale; il numero e la disposizione dei tasselli dipende dal tipo di materiale coibente. La normativa DIN 18516 prescrive per gli isolanti in lana minerale sulle facciate ventilate il fissaggio con almeno 5 sostegni per metro quadrato, una muratura massiccia per edifici bassi può essere realizzata con 4 tasselli per metro quadro, mentre per edifici alti sono necessari fino a 20 tasselli per metro quadro.

comanda l’incassatura della testa del tassello (le lastre dello strato isolante sono preforate con fori ciechi oppure le teste durante il montaggio sono incassate nel materiale). Imprescindibile è, inoltre, la chiusura della cavità nello strato coibente con tappi prefabbricati (immagini in alto, a sinistra e al centro). I tasselli devono essere certificati ETA (avere cioè un Benestare Tecnico Europeo) e riportare il marchio CE; devono, inoltre, essere idonei al supporto portante in base alle categorie d’uso definite nell’ETAG 014 (immagini pagina a fianco, in alto).

Ponti termici in facciate ventilate

Se ben progettate, le compenetrazioni dello strato isolante possono avere un ridotto effetto sui ponti termici sino a renderli

L’utilizzo di pareti ventilate ha caratterizzato molte delle facciate degli edifici negli ultimi anni, sia nelle nuove costruzioni, sia nelle riqualificazioni energetiche. Oltre alla protezione dagli

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agenti atmosferici, infatti, i rivestimenti ventilati offrono nuove possibilità strutturali con materiali ermetici come vetro e metallo, permettono costruzioni più resistenti rispetto a una parete massiccia con superficie a intonaco e consentono un migliore isolamento acustico. Fondamentale diviene la posa accurata dell’isolamento, agenti atmosferici quali il vento possono, infatti, sviluppare alte velocità dell’aria nelle fessure della ventilazione. È indispensabile, inoltre, garantire la protezione dello strato isolante dall’acqua e dall’umidità mediante sigillatura; per i rivestimenti, le sottostrutture e i dispositivi di fissaggio è necessaria la continua attenzione del progettista e del posatore nonché la ricerca di soluzioni che riducano i ponti termici. La riduzione delle perdite di calore nelle facciate ventilate è possibile grazie al rispetto di alcuni principi essenziali. È preferibile, innanzitutto, utilizzare separazioni termiche e materiali che abbiano una bassa conducibilità (per esempio acciaio inox, legno incollato, filamenti di carbonio); è importante migliorare la geometria con sezioni trasversali di ridotte dimensioni, progettando un numero ridotto di compenetrazioni. Si consiglia, inoltre, di costruire intelaiature a traliccio con alta capacità portante in rapporto all’utilizzo minimo di materiale; infine, si richiede una bassa conducibilità termica del materiale delle sottostrutture e il ricorso a separazioni termiche. Contrariamente alle pareti massicce, nelle facciate ventilate non ermetiche, che consentono alla pioggia di penetrare, si rileva umidità anche dietro il rivestimento. Con determinate condizioni climatiche quest’ultimo si può raffreddare fino al di sotto del punto di rugiada, causando condensa nelle fessure. In questa tipologia costruttiva è opportuno porre particolare attenzione all’utilizzo dei materiali garantendo collegamenti ermetici e protezioni dalla pioggia. Il sistema deve assorbire carichi termici rilevanti senza che ci siano fessure nel rivestimento.

I sistemi in alluminio costituiscono una tipologia comune delle sottostrutture delle facciate ventilate; l’alluminio è facilmente lavorabile e realizzabile in forme diverse, ma è un ottimo conduttore termico che non oppone alcuna resistenza al flusso di calore, causa, in questo tipo di sistemi, di ponti termici puntuali. Si assiste, infatti, a un aumento delle perdite di calore tramite gli agganci della sottostruttura portante il rivestimento della facciata ventilata. Senza una corretta separazione termica questo tipo di sottostruttura causa un incremento del valore di trasmittanza U di 0,2 W/m2K divenendo inutilizzabile nelle case passive. Per le sottostrutture è possibile far uso di materiali ad alta resistenza che hanno una conducibilità termica pari a 0,075 W/mK. Un esempio sono i materiali rinforzati con fibre di vetro oppure materiali in PU riciclabili che possono essere usati come travi portanti all’interno di sistemi binari in metallo o legno. Vi sono, inoltre, sistemi particolarmente adatti a facciate leggere e mediamente pesanti: con l’utilizzo dell’alta resistenza alla pressione della lana di vetro si può realizzare una costruzione libera da ponti termici, senza compenetrazioni nello strato isolante. Le sottostrutture dei rivestimenti delle facciate in pietra naturale o in materiali pesanti hanno esigenze statiche particolari. Vi sono tipologie interessanti dal punto di vista termico, utilizzabili anche per rivestimenti di facciate più leggeri: uno di questi è il sistema in acciaio inox a rotaie/guide. Il fissaggio sul muro portante è in cromo-acciaio-nickel e avviene con un elemento di separazione termica; la distanza standard dalla parete varia dai 160 ai 360 mm. Per ogni rotaia/guida può essere scaricata una forza di taglio di 5 kN. Il valore χ per ogni elemento di rinforzo ammonta a circa 0,012 W/K (disegno a pag. 58, a sinistra). Altro metodo per il rafforzamento delle facciate ventilate si basa

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Esempio di sottostruttura con travatura reticolare.

Sopra: facciata ventilata proposta dalla ditta Prefa. Sotto: supporto in cromo-acciaio-nickel. Mensole e ancoraggi a barre.

Rivestimento ventilato su sistema dâ&#x20AC;&#x2122;isolamento termico.

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Ancora articolata.

su un sistema a travatura reticolare con il quale si possono realizzare rivestimenti distanti dalla parete da 80 a 450 mm. Con i sostegni a cerniera la sola sollecitazione a trazione e a compressione necessita minor materiale per gli elementi in acciaio inox che attraversano lo strato isolante. La possibilità di carico alla trazione e alla compressione ammonta a 6 kN per asta. Il valore χ per ogni elemento di fissaggio è compreso tra 0,012 e 0,017 W/K (disegno pagina a fianco, in alto). L’utilizzo di tiranti in poliuretano e materiale fibroso con ancore di fissaggio permette di resistere a notevoli forze di taglio, a trazione e compressione dell’ancoraggio (sino a 4 kN). Le perdite di calore dovute ai ponti termici puntuali nelle mensole e negli ancoraggi a barre in poliuretano sono ridotte al minimo: con 1,5 ancoraggi al metro quadro la perdita è di 0,003 W/m2K, con 3,5 ancoraggi si arriva a 0,007 W/m2K (disegno pagina a fianco, al centro). Nelle costruzioni massicce con rivestimento ventilato è possibile fissare una sottostruttura che penetra nello strato isolante in EPS solo con una vite, sebbene l’isolante non abbia una resistenza alla pressione così alta come la lana di vetro (disegno pagina a fianco, in basso).

rivestimenti di pareti perimetrali Strato isolante supportato dalla sottostruttura.

Listello a croce con isolamento termico.

Nelle facciate non ventilate con un rivestimento in pietra (o altro materiale) antistante la parete perimetrale occorre mantenere costante la distanza tra i due gusci del muro con un’ancora. La DIN 1053 è la norma per questa tipologia di parete e prevede, per distacchi tra pareti comprese tra 6 e 15 cm, almeno 5 o 7 ancore (diametro tra 3 e 5 mm) in acciaio inox per metro quadrato. L’effetto sui ponti termici con queste ancore è moderato: il valore χ tipico per questo tipo di ancora è di 0,002 W/K. Con un opportuno calcolo statico si possono realizzare anche separazioni maggiori dei 15 cm stabiliti dalla normativa. Il mercato offre una struttura a cavalletto costituita da ancore a cerniera utilizzabili in distanze fino a 350 mm senza il rischio di piegatura. La grande capacità di carico del sistema, infatti, ne consente l’utilizzo con un minor numero secondo la DIN 1053. Nel montaggio in opera secondo la normativa si possono impiegare non più di 3 ancore per metro quadro (fig. in alto). Nei fabbricati non residenziali e nelle ristrutturazioni si utilizza comunemente la facciata ventilata a cortina, intendendo con il termine una facciata con elementi prefabbricati in costruzione leggera. Il sistema prevede l’ancoraggio dei pannelli di rivestimento tramite sistemi portanti metallici che attraversano lo strato isolante causando dispersione termica. Esistono sistemi per ridurre quest’ultima, qualora le dimensioni dell’edificio e il tipo di pannello di rivestimento lo consentano; un esempio è il sistema portante con doppio T realizzato in legno o con elementi

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Il libro Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive, di M. Elisabetta Ripamonti e Francesco C. Dolce, Flaccovio Editore, Palermo 2011 in cui sono trattati i temi esposti in questo articolo.

derivati dal legno. Questo accorgimento ridurrebbe le perdite di calore dovute al ponte termico dell’aggancio a parete a 0,01 W/m2K (come nelle costruzioni leggere in legno), mentre per le strutture metalliche il contributo è dieci volte maggiore cioè 0,1 W/m2K. La soluzione è interessante dal punto di vista termico, è semplice da realizzare ed è utilizzabile sino a uno spessore di 50 mm dello strato isolante, evitando compenetrazioni metalliche nello strato coibente (disegno pag. 59, al centro). Con questo sistema anche le grandi sporgenze necessarie per gli elevati spessori del materiale isolante delle case passive non costituiscono un problema: l’intercapedine tra il muro portante e il rivestimento esterno è spesso utilizzata per portare linee di alimentazione o canali di ventilazione. La parte in legno inserita nella percentuale dell’8% causa ponti termici del valore di circa 0,02 W/m2K (disegno pag. 59, in basso). Il legno è utilizzato anche come supporto con una dimensione minima che penetra lo strato isolante e, grazie alla speciale forma geometrica, può essere avvitato facilmente nel muro portante (disegno a lato, in alto). Gli studi condotti sugli agganci alle pareti perimetrali divengono sempre più accurati e consentono di giungere a soluzioni ottimali per ogni tipo di edificio. Citiamo a titolo d’esempio l’analisi su una parete con ancore di carico pesante per facciate in pietra naturale condotta dalla Swiss Federal Laboratories for Materials Testing and Research o EMPA (acronimo tedesco di “Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt”), istituto svizzero per la ricerca applicata sui materiali. La ricerca ha dimostrato come per le facciate convenzionali la perdita di calore aggiuntiva potrebbe essere limitata; i sistemi di ancoraggio dei rivestimenti nelle case passive causano perdite di calore decisamente ridotte rispetto a un edificio tradizionale. Il campo di applicazione dei vari sistemi di coibentazione, i materiali utilizzati e le tecniche costruttive sono in continua evoluzione e rappresentano uno stimolante settore di ricerca applicabile in ogni intervento edilizio. Sta a progettisti e operatori del settore saper cogliere le novità applicandole con competenza e rigore (grafici a lato).

Supporto in legno.

rivista

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Nota I disegni dei dettagli del presente articolo sono tratti dal libro Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive, di M. E. Ripamonti e F. C. Dolce, Flaccovio Editore Palermo, 2011.

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la rivista

Valori di ponti termici e velocità dell’aria nelle fessure per la ventilazione in parete con rivestimento pesante (pietra naturale) con ancoraggi con diversi gradi di precisione. Sopra: secondo le misure dell’EMPA; sotto: nella facciata di una casa passiva.


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perimetrali

SISTEMA TERMOISOLANTE PER FACCIATE VENTILATE

isotec Parete

isolamento termico per facciate

_Dati tecnici__________ Lunghezza pannello 2400 mm Spessore pannello 60, 80, 100, 120 mm (100, 120 nuovi spessori) Altezza da 250 a 730 mm Densità 38 kg/m3 Conduttività termica dichiarata (λD) 0,024 W/mK Conduttanza termica (U) 0,40 (spess. 60 mm); 0,30 (spess. 80 mm) W/m2K; 0,24 (spess. 100 mm) W/m2K; 0,20 (spess. 120 mm) W/m2K Costanza termica - 50 ÷ +100 °C Resistenza al passaggio del vapore acqueo (μ) > 50.000 Assorbimento di acqua a lungo periodo WL(T) 0,6% Stabilità dimensionale DS(TH) classe 8 Resistenza a compressione* CS(10) 120 kPa; 1,22 kg/cm2 Calore specifico 1100 J/kgK Classe di resistenza al fuoco F (EN 13501-1) * (al 10% di deformazione)

250-730 mm

Descrizione. Isotec Parete è un sistema che permette di creare a secco un cappotto termoisolante e strutturale, funzionale alla realizzazione di facciate ventilate. È un componente edilizio che raggruppa una serie di elementi e strati funzionali (isolamento termico, impermeabilizzazione, ventilazione e portanza) che contribuiscono a migliorare le prestazioni termiche e igrometriche delle pareti, fornendo allo stesso tempo una struttura di supporto per il rivestimento esterno, che può essere leggero o pesante. Il pannello coibente è costituito da un corpo centrale in poliuretano espanso rigido autoestinguente ed è sagomato a battenti contrapposti per garantire l’incastro tra i vari elementi riducendo la formazione di ponti termici. Un corrente in acciaio zincato preforato, che forma la camera di ventilazione e la struttura di supporto al rivestimento di facciata, rende portante il pannello isolante. La ventilazione continua della camera d’aria tra isolamento e parete riduce al minimo il surriscaldamento della struttura sottostante in estate, limita la formazione di fenomeni di condensa invernale e protegge la parete da eventuali infiltrazioni di acqua piovana grazie al rivestimento impermeabile in alluminio. Utilizzo. Il pannello si fissa sulla superficie esterna della struttura portante mediante i correntini in acciaio, agganciati con viti di ancoraggio o tasselli. Questo sistema consente una facile posa in opera e l’adattamento alle eventuali irregolarità della struttura di supporto. Il sistema può essere applicato nelle nuove costruzioni, in edifici da recuperare e in interventi di miglioramento delle prestazioni termiche dell’esistente.

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Applicazioni di Isotec Parete in abbinamento ad alcuni tipi di rivestimento. Da sinistra: tavelle in cotto; legno; lastre di cemento intonacato; lastre di fibrocemento.

BRIANZA PLASTICA www.brianzaplastica.it

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CALCESTRUZZO AERATO AUTOCLAVATO

Ytong climagold

blocco in calcestruzzo cellulare ad alte prestazioni termiche

Descrizione. Il blocco Climagold offre ottime prestazioni termiche per la realizzazione di pareti di tamponamento monostrato; grazie alla grande leggerezza, nonostante l’elevato spessore, consente una posa in opera semplice, veloce ed economica, garantendo notevoli risultati nell’isolamento acustico e fornendo alti valori di inerzia termica senza cappotto e quindi senza formazione di ponti termici puntuali. È un materiale ignifugo ed è caratterizzato da un’elevata resistenza meccanica che assicura ottime prestazioni antisismiche. Costituito interamente da materie prime naturali, quali sabbia, calce, cemento e acqua, Climagold è biocompatibile, ecologico e riciclabile. Il ciclo produttivo è un circuito chiuso che riutilizza la quasi totalità degli scarti di produzione e, rispetto ad altri materiali da costruzione, necessita di una minore energia, recuperata per la quasi totalità nello stesso processo produttivo. I blocchi possiedono la certificazione di qualità Natureplus® e la certificazione ambientale EPD (Environmental Product Declaration).

Utilizzo. Ytong Climagold viene utilizzato per la realizzazione di chiusure esterne di tamponamento monostrato con struttura portante in c.a., ferro o legno. La posa è simile a quella delle murature portanti e richiede il rispetto di alcuni dettagli costruttivi fondamentali, quali, ad esempio, un giunto elastico sulle strutture orizzontali e verticali all’intradosso dei solai. I blocchi vengono posati con una speciale malta. In presenza di strutture a telaio e murature di tamponamento in calcestruzzo cellulare non vi è quindi la necessità di isolamento aggiuntivo a cappotto, è solamente necessario isolare le strutture portanti (travi, pilastri o setti) applicando un rivestimento esterno puntuale su questi elementi disperdenti da raccordare con la muratura monostrato: la muratura dovrà sporgere rispetto al perimetro esterno (vedi schema) dello stesso spessore dell’isolante da posare. Per dare continuità al materiale di tamponamento in calcestruzzo cellulare ed evitare ponti termici, è consigliabile applicare Ytong Multipor, pannello utilizzato per la coibentazione termica degli edifici, previa rasatura in malta leggera e rete di armatura.

_Dati tecnici__________ Formato 625x200 mm Spessore 360, 400, 420, 480 mm Densità nominale blocco 300 kg/m3 Resistenza al passaggio del vapore acqueo (μ) 5-10 Permeabilità al vapore (δ) 32*10-12 kg/msPa Capacità termica specifica 1,05 kJ/kgK Conducibilità termica di progetto (λ) 0,089 W/mK Trasmittanza termica (U) 0,24; 0,21; 0,20; 0,18 W/m2K * Sfasamento 13,2; 14,9; 15,8; 18,3 h * Fattore di attenuazione 0,17; 0,12; 0,10; 0,06 Trasmittanza termica periodica (Yie) 0,04; 0,03; 0,02; 0,01 W/m2K * Potere fonoisolante (Rw) 46; 47; 48; 49 * Classe di resistenza al fuoco A1 * (a seconda dello spessore)

YTONG XELLA ITALIA www.ytong.it

prodotti

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perimetrali

SISTEMA PER FACCIATE RETROVENTILATE

FX.12 – doghe

facciata ventilata con rivestimento metallico

Descrizione. L’innovativo sistema di sottostrutture e rivestimenti in alluminio per facciate retroventilate di Prefa ottimizza la resistenza del rivestimento alle depressioni che si creano in presenza di venti molto forti e permette alla parete sottostante e all’isolamento di rimanere asciutte nel tempo. Due i nuovi rivestimenti in alluminio proposti: FX.12 e Doghe da 400 mm. FX.12 crea superfici con bordature irregolari longitudinali e trasversali che permettono di ottenere un gioco di luci e ombre che cambiano a seconda delle ore del giorno. Il prodotto è stato studiato per conferire alle superfici esterne un effetto tridimensionale grazie alle bordature longitudinali e trasversali e per irrigidire la struttura conferendole una stabilità maggiore con lo stesso spessore di materiale. Il prodotto si caratterizza inoltre per l’aggraffatura angolare conica che protegge dalla pioggia battente e dall’umidità, assorbe le naturali dilatazioni del materiale e migliora le caratteristiche autopulenti della facciata. Grazie a un nuovo rinforzo che viene agganciato sul retro delle doghe e fissato alla sottostruttura, il sistema con Doghe da 400 mm ottimizza la resistenza al vento e consente una posa sicura nelle tre varianti orizzontale, verticale e diagonale. Tutti i prodotti sono disponibili in diversi colori e sono garantiti per 40 anni (materiale e colore sulle verniciature). Utilizzo. Il sistema di posa è molto semplice e completo e prevede, nel caso delle Doghe da 400 mm, l’utilizzo di una sottostruttura con supporti angolari per pareti e profili portanti in alluminio che consentono di eseguire facciate ventilate anche in caso di supporto irregolare. Il sistema comprende elementi di tenuta di dimensioni adeguate alla forma dell’edificio e alle caratteristiche e condizioni del vento.

FX.12 viene posato su tavolato continuo con spessore minimo di 24 mm; il fissaggio è senza graffette e richiede 3 chiodi per ogni pezzo corto, 5 per quelli lunghi.

_Dati tecnici__________ FX. 12 materiale alluminio fronte doppio strato di verniciatura a fuoco in coil coating retro verniciatura di protezione spessore 0,7 mm dimensioni 1400x420 mm (formato lungo); 700x420 mm (formato corto) peso ca. 2,3 kg/m2 Doghe spessore 0,7 mm con e senza fuga per doghe da 138 mm spessore 1 mm con e senza fuga per doghe da 200 mm spessore 1,2 mm con e senza fuga per doghe da 300 mm spessore 1,2 mm (con rinforzo) con e senza fuga per doghe da 400 mm

PREFA www.prefa.it

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SISTEMA PER FACCIATE VENTILATE

Laminam esterna

facciata ventilata con rivestimento ceramico

Descrizione. Laminam Esterna è composta da una struttura metallica portante che viene fissata al muro grazie a staffe, formando una facciata ventilata che protegge l’edificio dagli agenti atmosferici, aumentandone l’isolamento termoacustico. La struttura è costituita da tre strati: il materassino coibente posato in aderenza al muro, la camera di ventilazione e il paramento esterno in Laminam. Il sistema è composto da moduli realizzati a tenuta con profili che permettono la chiusura della fuga tra un pannello e l’altro, i quali assicurano la durabilità della parete esterna e di tutto l’edificio. La sotto-struttura, le staffe e gli accessori in alluminio possono essere montati a seconda della necessità progettuale, garantendo la regolazione tridimensionale del piano di facciata durante la posa in opera. Alla base dell’intercapedine aerata viene posizionata una griglia, che consente il passaggio dell’aria ed evita intrusioni, mentre sulla sommità una scossalina microforata permette all’aria di fuoriuscire e impedisce, al contempo, alla pioggia di penetrare. Tra pannello e pannello è stato appositamente studiato un giunto che evita le infiltrazioni di acqua piovana, di polveri e di piccoli insetti. Si possono ottenere fughe

da 8 a 15 mm. I moduli, pur conservando la possibilità di piccoli movimenti e/o dilatazioni, vengono ancorati tra di loro. La protezione pressoché totale dell’isolante e del muro di tamponamento offre un notevole abbattimento dei costi e delle emissioni in atmosfera sia per il raffrescamento estivo che per il riscaldamento invernale, garantendo un’efficienza energetica dell’involucro costante nel tempo. Il punto di forza del sistema è rappresentato dalla finitura, lastre di gres porcellanato rinforzate con una rete di fibra di vetro che ne assicura la resistenza meccanica e il contenimento in caso di rottura. La lastra garantisce nel tempo resistenza, inalterabilità agli agenti atmosferici, ai raggi UV, alla corrosione, all’ossidazione e agli agenti chimici. Utilizzo. Il sistema viene utilizzato sia in nuovi edifici quanto anche in caso di riqualificazione degli edifici esistenti. Il modulo è disponibile con due differenti fissaggi, meccanico o strutturale. Nel fissaggio strutturale la lastra viene ancorata al telaio tramite un silicone appositamente testato che ne assicura la perfetta adesione. Nel fissaggio meccanico l’adesione tra la lastra e il telaio è garantita dal silicone strutturale e da un ritegno meccanico di sicurezza.

_Dati tecnici__________ Lunghezza lastra Laminam 1000x3000 mm Spessore lastra Laminam 3 mm

LAMINAM www.laminam.it

prodotti

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perimetrali

SISTEMA PER FACCIATE VENTILATE ®

Kalzip Fc e rivestimento microforato facciate ventilate

Descrizione. Il sistema Kalzip FC è un prodotto versatile e conveniente sia nelle fasi di progettazione che di montaggio. La caratteristica principale è rappresentata dal montaggio bidirezionale brevettato, che consente di installare i pannelli dall’alto verso il basso e viceversa. Il sistema abbina i pannelli di rivestimento ai supporti, che formano la vera e propria facciata ventilata. Per semplificare la progettazione della facciata Kalzip FC sono stati sviluppati 10 dettagli standard in 4 diverse varianti per 6 soluzioni di sistema differenti. Il vantaggio di queste sottostrutture risiede nel numero ridotto dei componenti necessari, cosa che garantisce rapidità di montaggio, e nella possibilità di utilizzare sistemi di uso comune sui quali si possono collocare i supporti a incastro singoli. I rivestimenti di facciata microforati sono disponibili in svariati profilati con bordature verticali, finiture e superfici; essi fungono da frangisole, se montati di fronte a vetrate, sottolineano la facciata dell’edificio, consentono di riconoscere un ambiente aperto da uno semiaperto e permette un risanamento economico ed efficiente dell’edificio. Il sistema, abbinabile a diverse soluzioni di isolamento termico e acustico, è studiato in modo tale che i pannelli possano essere sostituiti con semplicità e senza problemi in caso di danneggiamento, evitando in questo modo di cambiare o smontare l’intera facciata con rilevanti costi. Utilizzo. I pannelli sono montati manualmente sulla struttura, senza viti e rivetti, in un’apposita griglia modulare a incastro o in supporti singoli a incastro (portanti e non portanti), disponibili in diverse varianti. L’altezza del sistema (il pannello FC e la

sottostruttura) possiedono altezze di 50 o 70 mm a seconda della guida modulare scelta. La facciata ventilata viene utilizzata indifferentemente sulle nuove costruzione e in caso di ristrutturazioni.

_Dati tecnici__________ Lunghezza 1.000 - max 10.000 mm (altre lunghezze su richiesta) Altezza 30 mm Densità 38 kg/m3 Valori di portata conformi a Eurocodice 9 e a DIN 18807 Superfici goffrata a stucco, AluPlusPatina, Micronervate (solo con profili 30/400), perforate (su richiesta) Colori RAL 9006, 9007, 9010 e 7016 Su richiesta colori speciali e rivestimento antigraffiti

KALZIP www.kalzip.com

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SISTEMA INTEGRATO PER FACCIATE VENTILATE

scc 50

facciata ventilata fotovoltaica

_Dati tecnici__________ Materiale sottostruttura alluminio Rivestimento pannelli fotovoltaici ProSol TF+ Larghezza massima pannello 2600 mm Altezza massima pannello rivestimento 2200 mm Spessore pannello rivestimento a seconda delle necessità statiche e normative

Descrizione. Le facciate Schüco SCC 50 (SCC 60 se con larghezza della copertura esterna 60 mm) costituiscono un sistema integrato di facciata ventilata che conferisce all’edificio un’estetica accattivante, trasformando le nuove costruzioni o le ristrutturazioni in immobili interessanti e redditizi dal punto di vista economico. Questo sistema possiede un’elevata compatibilità con gli altri sistemi di facciate Schüco e grazie alle diverse sezioni lascia ampia libertà al progettista di combinare i vari prodotti Schüco. Il sistema si compone di una sottostruttura portante in alluminio che viene ancorata alla parete dell’edificio, ottimizzando con efficacia la ventilazione naturale a seconda dell’ampiezza delle sezioni. Abbinata a un opportuno isolamento, la facciata SCC 50 consente di raggiungere standard energetici tipici delle case passive. Il sistema SCC 50 nasce per l’integrazione dei moduli fotovoltaici ProSol TF+ nell’involucro edilizio. Il modulo ProSol TF+ è un pannello fotovoltaico a film sottile prodotto con tecnologia micromorfa, le cui caratteristiche principali sono l’omogeneità del colore, intenso e brillante, l’ampiezza dello spettro solare utilizzato e gli ottimi rendimenti anche a temperature elevate e con orientamenti poco favorevoli. Uno dei vantaggi della tecnologia a film sottile è infatti la capacità dei moduli di sfruttare in modo ottimale la luce diffusa e di ottenere prestazioni elevate. Utilizzo. Sono possibili molte soluzioni di dettaglio per il raccordo delle aperture, per le zone d’angolo, per il raccordo tra grondaie e basamenti. I pannelli fotovoltaici che compongono il rivestimento del sistema possono avere supporto su due o su quattro lati.

SCHÜCO www.schüco.com

prodotti

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prodotti_pareti

perimetrali

SISTEMA PER FACCIATE VENTILATE

alucovering pareti ventilate

_Dati tecnici__________ Lunghezza max 6.000 mm (salvo misure da concordare) Altezza 200/300 mm Spessore 2 mm Carico a rottura Rm 190 MPa Carico limite di elasticità R 2 0,2 150 MPa Allungamento min 8% Reazione al fuoco A1 Colori RAL

Descrizione. Il sistema per facciate ventilate con rivestimento Alucovering consente di realizzare edifici di grande qualità estetica e con ottime prestazioni termoigrometriche. La parete ventilata di I.MO.CO. infatti permette di regolare le caratteristiche igrometriche dei pannelli isolanti mantenendoli asciutti e proteggendoli dall’acqua, di sfruttare al meglio la capacità termica della parete, attenuando e sfasando l’onda termica, e di soddisfare anche i requisiti acustici passivi richiesti dalla normativa. Le strutture su cui viene agganciato il rivestimento sono dimensionate a seconda dei carichi costanti e dinamici e sono realizzate in lega di alluminio. Il sistema è molto facile da trasportare e da manovrare in cantiere. Il rivestimento Alucovering è realizzato con lastre estruse studiate appositamente per un aggancio alle strutture portanti completamente invisibile; viene realizzato in forme standard che permettono la risoluzione immediata di nodi critici o di dettagli costruttivi, ma può essere prodotto anche su disegno specifico. Alucovering è testato secondo le norme vigenti agli shock termici, all’azione corrosiva degli agenti atmosferici, alle azioni d’urto e all’azione e pressione del vento. Il sistema è molto facile da trasportare e da manovrare in cantiere. Utilizzo. Grazie all’estrudibilità della lega di alluminio si ottengono profili dal disegno complesso in cui è possibile ricavare una serie di meccanismi di fissaggio del profilo di rivestimento, delle guarnizioni, delle staffe e delle graffe, il tutto ancorato con precisione micrometrica. Tutti le fasi del processo produttivo sono seguite da sofisticate apparecchiature di controllo che consentono il raggiungimento del miglior livello qualitativo.

I.MO.CO. SRL www.imocofacade.com

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TASSELLO

fischer tHermaX ancoraggio per carichi distanziati

Descrizione. Fischer THERMAX è un fissaggio termicamente isolato per carichi distanziati, ideale per applicazioni in edifici trattati con sistemi a cappotto. Questo particolare tipo di sistema annulla i ponti termici: grazie al suo cono isolante, in nylon ad alte prestazioni, rinforzato con fibra di vetro, il flusso termico attraverso la parte metallica del fissaggio viene interrotto. Il cono ricava la propria sede attraverso l’intonaco e l’isolamento durante il montaggio; il risultato è il contenimento dei costi in fase di montaggio in quanto non richiede alcun attrezzo speciale. La gamma di fissaggi Fischer è attenta alle esigenze di sostenibilità e di riduzione dei costi. L’icona We Save Energy identifica la filosofia green di Fischer e tutti i prodotti destinati all’edilizia eco-sostenibile. Utilizzo. Il sistema si utilizza su calcestruzzo, pietra naturale, mattone pieno, calcestruzzo alleggerito, materiali forati. Permette l’ancoraggio di carichi sospesi termicamente isolati, sistemi di facciate ventilate, ponteggi, condizionatori, tende da sole, centraline d’allarme, grondaie, scuri, fermascuri, lampade esterne, insegne.

fischer THERMAX M12-M16

fischer THERMAX JUNIOR

_Dati tecnici__________ Tipo THERMAX M12-12/110 THERMAX M12-12/110 THERMAX M16-12/170 THERMAX M16-12/170

Materiale da costruzione

Lunghezza tassello (mm)

Lunghezza barra filettata (mm)

Spessore materiale forato (mm)

Diametro foro (mm)

Cls/mattone pieno Mattone forato Cls/mattone pieno Mattone forato

240 240 370 370

180 180 310 310

≤ 16 ≤ 16 ≤ 16 ≤ 16

14 20 18 20

_Carichi a trazione consigliati__________ Mattone pieno

Carichi consigliati (kN) Spessore materiale supporto ≤ (cm) Distanza dal bordo ≤ (cm) Distanza tra fissaggi ≤ (cm) Max carico distribuito sulla muratura ≤ (kN)

Blocco cemento forato

Mattone forato1

Cls alleggerito2

Cls non fessurato C20/25 (B25)3

M12 e M16 1.7 11

M12 0.8 24

M16 0.8 24

M12 1.4 24

M16 1.4 24

M12 1.3 11

M12 3.4 13

M16 3.4 16

25 10 2.5

15 20 2.5

24 20 2.5

15 10 2.5

24 10 2.5

30 25 -

5.5 5.5 -

6.5 6.5 -

1 foratura non a percussione 2 profondità di fissaggio Hef = 95 mm 3 profondità di fissaggio Hef = 110 mm

FISCHER ITALIA SRL www.fischeritalia.it

prodotti

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impianti_solare

termico

Luca Ceccotti ingegnere, Phd in Energetica

iL

soLare termico

Una guida agli impianti e ai criteri di dimensionamento Gli impianti solari termici sono in crescita nel nostro Paese e la loro installazione è favorita anche dall’obbligo di coprire attraverso fonti rinnovabili una quota consistente dei consumi per acqua calda sanitaria e di una percentuale dei contributi per ACS, riscaldamento e raffrescamento.

L’importanza delle fonti energetiche rinnovabili L’attuale modello energetico mondiale è basato sul massiccio utilizzo di combustibili fossili (gas naturale, petrolio, carbone) che vengono largamente impiegati anche per soddisfare i fabbisogni propri degli edifici, in particolare per la produzione di acqua calda a uso sanitario e di riscaldamento, e di energia elettrica. Queste fonti energetiche sono non rinnovabili. Infatti, la velocità alla quale vengono consumate è tale da essere superiore a quella di rigenerazione delle risorse stesse, portando in questo modo al loro esaurimento. Nei Paesi economicamente e industrialmente più sviluppati l’aumento del livello di benessere ha portato a un incremento notevole dei consumi. Anche nei Paesi in via di sviluppo i fabbisogni energetici sono in notevole aumento a causa della massiccia crescita dell’industria e del desiderio di un più elevato tenore di vita da parte dei popoli che li abitano. Considerazioni di questo tipo hanno portato anche in Europa all’emanazione di Direttive e, conseguentemente, di provvedimenti legislativi di recepimento negli Stati Europei che sono membri della Comunità, tra cui anche l’Italia, che impongono livelli di efficienza 70

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sempre più elevati per le costruzioni e per gli impianti in esse inseriti. Inoltre, è richiesto il soddisfacimento di una parte consistente del fabbisogno energetico degli edifici mediante il ricorso a fonti energetiche rinnovabili, tra cui l’energia solare. Nel nostro Paese, il decreto legislativo numero 28 del 3 marzo 2011 obbliga a garantire, tramite il ricorso a energia prodotta da impianti alimentati da fonti rinnovabili, il contemporaneo rispetto della copertura del 50% dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria e di una percentuale della somma dei contributi previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento. Questa percentuale crescerà negli anni a partire dal 2012, fino ad arrivare al 50% a partire dal primo gennaio 2017. In particolare, per gli edifici nuovi, o soggetti a ristrutturazioni rilevanti, il cui pertinente titolo edilizio sarà presentato a partire dal 31 maggio 2012, fino al 31 dicembre 2013, la percentuale è pari al 20%. Per soddisfare questi requisiti, sarà probabilmente necessario far ricorso a più di una fonte rinnovabile, ma è sensato supporre che una parte importante sarà fornita proprio dal solare termico.


A sinistra, impianto solare a concentrazione per la produzione di energia elettrica in Spagna. Foto di Koza1983 (http://en.wikipedia.org/wiki/File:PS20andPS10.jpg) su licenza Creative Commons Attribution 3.0 Unported (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en).

L’energia solare

A destra, sistema solare a circolazione naturale con accumulo integrato (Fonte: TiSUN GmbH). Sotto, componenti di un impianto solare a circolazione forzata (Fonte: TiSUN GmbH).

Il sole è la principale fonte di energia per il nostro pianeta. Oltre agli utilizzi diretti, ad alta, media e bassa temperatura, destinati solitamente al riscaldamento di un fluido è necessario considerare, in un computo energetico globale, anche gli usi indiretti sotto forma di energia idraulica, eolica e biomasse. Per fare solo un esempio riguardo a quest’ultimo punto, l’energia solare è il motore della fotosintesi clorofilliana, mediante la quale le piante si nutrono e crescono e in seguito diventano utilizzabili anche sotto forma di biomasse combustibili. L’energia che viene emessa dal sole deriva da reazioni nucleari di fusione, a causa delle quali al centro della stella si raggiungono temperature dell’ordine di grandezza delle decine di milioni di gradi. Della potenza emessa dal sole solo una piccola frazione arriva ai confini dell’atmosfera. Inoltre, alcuni componenti dell’atmosfera terrestre riflettono verso lo spazio esterno una parte della radiazione entrante. Altri di questi componenti ne assorbono un’ulteriore quantità. La frazione di energia che riesce ad arrivare alla superficie della Terra varia a seconda delle condizioni atmosferiche: quando il cielo è sereno, circa il 36,7% della potenza radiante disponibile prima dell’ingresso in atmosfera viene persa; quando il cielo è completamente coperto, questa percentuale sale a oltre il 92%. Nonostante ciò, se fosse completamente captabile e utilizzabile, l’energia solare annua incidente sul suolo terrestre sarebbe circa 1.500 volte più grande del fabbisogno energetico mondiale annuo.

Utilizzi dell’energia solare ad alta e media temperatura L’energia solare può essere concentrata e utilizzata ad alta temperatura. I valori di temperatura più elevati sono in genere intorno ai 3.000 °C nelle cosiddette “fornaci solari”. Si tratta di impianti sperimentali e in fase di studio per scopi di ricerca, utilizzati soprattutto in campo industriale. In questi impianti si utilizzano degli specchi collocati a terra e opportunamente orientati per concentrare su piccoli volumi di materiale, in genere collocati in cima a una torre, tutta l’energia solare incidente su un’area molto vasta. Gli impianti solari che lavorano a media temperatura sono impiegati nella produzione di vapore per turbine atte a generare energia elettrica e sono solitamente chiamati “impianti solari termodinamici”. A questa categoria appartengono i concentratori parabolici, composti da una tubazione in cui scorre un fluido e da una parabola a specchio che concentra i raggi solari su tale condotto. Un’elevata concentrazione dell’energia solare consente di raggiungere alte temperature (oltre i 600°C).

impianti

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Centrali elettriche che utilizzano sistemi solari termici a concentrazione sono state costruite a partire dal 1980 prima in Italia, in provincia di Catania, poi in California. L’impianto italiano ha goduto di poca fortuna e dopo la fase sperimentale fu chiuso per malfunzionamento e per guasti troppo frequenti. A partire dal 2007, impianti termodinamici a concentrazione per la produzione di energia elettrica vengono costruiti in Spagna (vedi immagine a pag. 71, in alto).

Utilizzi dell’energia solare a bassa temperatura Gli utilizzi più importanti del solare termico a bassa temperatura sono rappresentati dalla produzione di acqua calda per usi sanitari e per il riscaldamento ambientale. In entrambi in casi vengono utilizzati dei collettori, detti anche pannelli solari, che sono i componenti principali di tutti gli impianti che utilizzano l’energia solare sotto forma di energia termica. Le principali tipologie di collettori solari destinati al riscaldamento di acqua sono i pannelli solari piani e i collettori a tubi evacuati. Questi ultimi, nel nostro Paese, sono meno diffusi dei primi soprattutto in considerazione del fatto che la radiazione solare media sul territorio italiano è tale da consentire buoni rendimenti del sistema anche con collettori solari piani. Nei pannelli solari piani la struttura è costituita da una cassa di contenimento rigida, isolata all’interno per limitare le dispersioni di energia. Una o più lastre di vetro sulla parte superiore permettono il passaggio delle radiazioni che vengono catturate dalla piastra metallica sottostante, solitamente di colore nero o comunque molto scuro. Il vetro deve essere trasparente alla radiazione solare entrante, ma opaco alla radiazione infrarossa uscente, in modo da creare una specie di “effetto serra”, limitando la dispersione energetica. Un fluido termovettore, di solito costituito da una miscela di acqua e antigelo, circola nelle tubazioni poste a stretto contatto della piastra metallica in modo da asportarne il calore assorbito. Un impianto solare a bassa temperatura è composto, oltre che dai collettori, anche da un accumulatore di calore, solitamente costituito da un serbatoio d’acqua a cui viene ceduta l’energia captata dai pannelli e trasportata dal fluido in essi circolante. Il movimento di questo fluido può essere naturale o forzato per mezzo di una pompa. Si distinguono così le principali tipologie di impianto solare termico.

Gli impianti a circolazione naturale Negli impianti solari a circolazione naturale il serbatoio di accumulo dell’acqua calda sanitaria è collocato in posizione più

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elevata rispetto al pannello solare. Il fluido che circola nel pannello si scalda e sale passando dal pannello all’accumulatore, all’interno del quale cede il calore riscaldando l’acqua attraverso un opportuno scambiatore. In seguito a questa cessione di calore, il fluido si raffredda, ritorna nel pannello e il ciclo riprende. Questa circolazione avviene in modo naturale per differenza di densità: più bassa per il fluido caldo e più elevata quando il fluido si è raffreddato. Da questo fenomeno prende il nome il sistema, detto appunto a circolazione naturale. Impianti di questo tipo hanno conosciuto una rapida diffusione nel corso degli ultimi anni, soprattutto grazie alla loro semplicità e facilità di installazione.

Gli impianti a circolazione forzata Nei casi in cui il bollitore non è collocato al di sopra dei collettori solari, la circolazione naturale non è possibile. Quindi, per spostare fino all’accumulatore il fluido riscaldato nei pannelli, e per riportarlo poi nei collettori, è necessario installare una pompa. Impianti di questo tipo si chiamano a circolazione forzata. La soluzione più frequente vede l’accumulatore installato nella centrale termica, o comunque in un locale tecnico che generalmente ospita anche il generatore di calore. Nel periodo invernale, o in caso di assenza di un irraggiamento solare sufficiente per periodi relativamente lunghi, l’energia necessaria al riscaldamento dell’acqua contenuta nell’accumulo è fornita dalla caldaia. Una centralina elettronica provvede a gestire i flussi energetici nell’accumulatore a seconda della temperatura dell’acqua in esso contenuta e della temperatura del fluido all’uscita dai collettori solari. In altri termini, quando la temperatura dell’acqua è inferiore a quella desiderata, ed è disponibile sufficiente energia solare, è questa la fonte utilizzata per il riscaldamento dell’acqua. La pompa del circuito solare entra in funzione, il fluido circola all’interno dei pannelli scaldandosi e rilascia il calore assorbito cedendolo all’acqua contenuta nell’accumulatore. Quando l’energia solare non è più sufficiente, deve intervenire la caldaia o l’altro tipo di generatore presente nell’impianto. In un tradizionale impianto a circolazione forzata il fluido che si riscalda nei pannelli solari non è direttamente l’acqua sanitaria ma una miscela di acqua e glicole che protegge l’impianto dal gelo durante l’inverno. Pertanto, all’interno dell’accumulatore ci saranno degli scambiatori di calore: uno in cui circola il fluido proveniente dai pannelli solari e uno in cui circola il fluido proveniente dal generatore di calore. In alcuni casi l’acqua contenuta nell’accumulatore è la stessa che esce dai rubinetti delle utenze. In altre situazioni all’interno dell’accumulatore è contenuto un ulteriore scambiatore nel quale circola l’acqua che proviene dall’acquedotto e che viene scaldata al momento della


A destra, in alto, impianto solare termico in edificio residenziale; progetto della ristrutturazione: arch. Michela Compassi (Ragogna, UD). A destra, al centro, l’accumulatore per l’acqua calda sanitaria e la centralina solare. Sotto, schema di funzionamento dell’impianto; progettista degli impianti: ing. Luca Ceccotti.

impianto solare per acs in un edificio monofamiliare Le immagini si riferiscono a un semplice impianto solare termico a circolazione forzata per la produzione di acqua calda sanitaria, realizzato in un edificio residenziale monofamiliare in occasione di una riqualificazione energetica globale. L’impianto deve integrare l’energia necessaria a soddisfare le esigenze di acqua calda sanitaria di una famiglia composta da quattro persone. Pertanto sono stati installati due collettori solari termici, per una superficie complessiva di circa 5 m2, e un accumulatore di acqua calda della capacità di 300 litri. I collettori hanno la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda sulla quale sono posati, al di sopra delle tegole. Facendo riferimento allo schema, l’energia solare viene captata dai collettori (punto 1 dello schema in basso) e trasmessa al fluido che viene messo in circolazione dalla centralina solare (2). Lo stesso fluido scambia calore con l’acqua sanitaria contenuta nell’accumulatore (3) di volume pari a 300 litri. La caldaia (4) provvede a fornire l’energia necessaria in caso di scarsa o nulla insolazione. L’acqua calda sanitaria viene prelevata dall’accumulatore e inviata alle utenze (5). La caldaia utilizzata in questo impianto è del tipo a pezzi di legna, a caricamento manuale. Questo comporta la presenza di un accumulo inerziale composto da due accumulatori (6). L’impianto di riscaldamento è collegato a due zone in cui è realizzato un sistema a bassa temperatura del tipo a pavimento radiante (7) e a due zone in cui sono installati dei radiatori (8).

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richiesta da parte dell’utenza (vedi immagine in basso, a sinistra). I sistemi a circolazione forzata, vista la possibilità di interagire con il circuito alimentato dal generatore di calore, possono essere utilizzati anche per l’integrazione energetica al riscaldamento invernale (vedi immagine qui sotto, al centro). Alcuni produttori si sono specializzati nella produzione di collettori solari di grande superficie, adatti a utenze caratterizzate da elevati fabbisogni di acqua calda sanitaria, ad esempio alberghi o impianti condominiali centralizzati, o per le applicazioni che prevedono l’integrazione energetica da fonte solare del riscaldamento degli ambienti (vedi immagine qui sotto, a destra).

Gli impianti a svuotamento I sistemi solari termici a svuotamento sono un particolare tipo di impianti a circolazione forzata caratterizzati dal fatto che il fluido che circola nei collettori non è additivato con glicole, ma si tratta semplicemente di acqua. La protezione dal gelo nei mesi invernali è comunque assicurata dal fatto che, quando la temperatura scende al di sotto di un valore impostato, le pompe di circolazione del circuito solare si fermano e l’acqua contenuta nei collettori si riversa nell’accumulatore. Lo stesso può accadere anche in estate se la temperatura dei collettori solari supera un valore di sicurezza e non vi è utilizzo dell’energia captata dal sole. I collettori si riempiono solo in presenza di sufficiente insolazione e quando il sistema di accumulo è in grado di ricevere ul-

teriore calore. In queste condizioni si attivano per breve tempo entrambi i circolatori del gruppo pompe e regolazione, riempiendo i collettori. Dopo meno di un minuto, terminato il riempimento, una pompa si disattiva e l’altra mantiene la circolazione dell’acqua. L’impianto funziona in assenza di pressione per cui non servono vaso di espansione, valvola di sicurezza, manometro e scambiatore di calore, con conseguente risparmio economico e aumento della sicurezza di funzionamento. Il calore non è accumulato nell’acqua sanitaria, come avviene con altri sistemi: l’acqua di accumulo è separata dall’acqua sanitaria e quest’ultima viene riscaldata dall’energia accumulata solo quando è richiesta dall’utenza, attraverso uno scambiatore di calore.

alcune considerazioni tecniche La produzione energetica media di un impianto solare dipende dalla radiazione annuale in arrivo sulla superficie dei collettori solari e dall’efficienza dei collettori stessi. La prima di queste due grandezze è influenzata dalle condizioni atmosferiche prevalenti nel luogo di installazione, dalla latitudine, orientamento e inclinazione dei collettori (vedi grafico a pag. 77, in alto). L’orientamento migliore per la superficie che capta i raggi solari è quello ortogonale ai raggi stessi. Questo però può essere mantenuto, durante la giornata e nell’arco di un anno, solo con dei sistemi di inseguimento. Le superfici fisse, che sono le più utilizzate, devono essere in-

A sinistra, sezione di un accumulatore per la produzione di acqua calda sanitaria (Fonte: TiSUN GmbH). Al centro, esempio di accumulatore che permette la produzione di acqua calda sanitaria e l’integrazione al riscaldamento (Fonte: TiSUN GmbH). Sopra, Esempio di collettore solare con grande superficie (Fonte: TiSUN GmbH).

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Sopra, a sinistra, pannelli solari per sistema a svuotamento (Fonte: Rotex Heating Systems GmbH). Sopra, al centro, accumulatore per sistema solare a svuotamento (Fonte: Rotex Heating Systems GmbH). Sopra, a destra, Sezione di un accumulatore per sistema a svuotamento: vista dello scambiatore di calore per la produzione di acqua calda sanitaria (Fonte: Rotex Heating Systems GmbH).

stallate preferibilmente con orientamento a sud. Il rispetto di questa regola non è necessariamente rigoroso, in quanto anche gli orientamenti a sud-est e sud-ovest non penalizzano eccessivamente il rendimento del sistema. Per quanto riguarda l’inclinazione, cioè l’angolo formato dalla superficie captante con il piano orizzontale, un buon funzionamento annuale è garantito da un valore pari a quello della latitudine della località in cui sono installati i collettori. Nel caso in cui l’angolo di inclinazione del pannello fosse inferiore alla latitudine sarebbe privilegiato il funzionamento estivo dell’impianto, quando i raggi solari sono mediamente più alti. Nel caso opposto, cioè con un’inclinazione maggiore al valore della latitudine della zona di installazione, sarebbe privilegiato il funzionamento invernale, con raggi solari più bassi. A oggi, per quanto riguarda i permessi che normalmente devono essere ottenuti per l’installazione di collettori solari, godono di una semplificazione procedurale gli impianti aderenti o integrati nei tetti di edifici con la stessa inclinazione e lo stesso orientamento della falda e i cui componenti non modificano la sagoma degli edifici stessi (vedi Dlgs n. 28 del 3 marzo 2011, Art. 7, comma 1). In questi casi, l’installazione di impianti solari è considerata attività a edilizia libera. Nella progettazione di un impianto solare termico, dopo aver determinato la radiazione solare incidente sui pannelli, è necessario valutare l’energia trasmessa al fluido circolante nei collettori. Questa dipende dall’efficienza dei collettori, che a sua volta è influenzata dalle caratteristiche del vetro, della piastra captante, dall’isolamento della cassa di contenimento che costituisce la struttura portante del pannello, ma anche dalla radiazione solare incidente e dalla temperatura a cui si trovano i collettori nel normale funzionamento. Oggi in Italia, al fine di godere delle incentivazioni pubbliche per l’installazione di impianti solari termici, i collettori devono essere certificati secondo le norme UNI EN 12975 o UNI EN 12976, pertanto solitamente i produttori mettono a disposizione le caratteristiche del pannello che consentono di calcolarne l’efficienza nelle diverse condizioni di esercizio stagionali.

Il problema del dimensionamento di un impianto solare non è una questione esclusivamente tecnica ma richiede anche considerazioni di tipo economico. Scegliere la superficie dei pannelli solari sulla base del fabbisogno di energia termica che si ha per un edificio nelle condizioni più sfavorevoli, quindi nel modo in cui solitamente si sceglie la potenza di una caldaia, significherebbe effettuare un sovradimensionamento inconcepibile del sistema, con una conseguente sottoutilizzazione dell’area di captazione. Essendo il costo del collettore solare una variabile rilevante nel bilancio costi-benefici di un impianto solare termico, la scelta della superficie da installare deve essere effettuata in modo molto accorto. È necessario accettare il fatto che il sole non fornirà sempre la totalità dell’energia necessaria all’impianto, ma una quota da determinare. Un accumulatore, inoltre, deve equilibrare la fornitura di energia termica nei periodi in cui la radiazione solare è scarsa o del tutto assente. Per alcune tipologie di impianto l’accumulatore viene riscaldato, oltre che dai collettori solari, anche da un generatore ausiliario che può essere una caldaia, una pompa di calore o un altro sistema di produzione di energia termica. In alcuni casi si può ricorrere anche a una pluralità di fonti energetiche ausiliarie diverse, tutte concorrenti sul medesimo accumulatore. Nei sistemi in cui questo tipo di integrazione non è possibile, è necessario che una fonte energetica ausiliaria provveda alla fornitura di tutto il calore necessario per il riscaldamento dell’acqua quando l’energia solare captata risulta insufficiente. Naturalmente l’accumulatore deve essere isolato termicamente, per evitare che l’energia in esso stoccata si disperda a causa della differenza di temperatura con il luogo in cui è installato. Anche il dimensionamento dell’accumulatore deve essere effettuato in modo appropriato, tenendo ben presente alcune considerazioni di tipo tecnico, come lo spazio occupato, e altre a carattere economico, legate al costo dei serbatoi. Se si ipotizzasse di riscaldare un’abitazione impiegando esclusivamente

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impianto solare termico per l’acqua calda sanitaria e il riscaldamento di un edificio adibito ad albergo e appartamenti Le immagini fanno riferimento a un edificio realizzato a Grado (GO), adibito ad albergo per i primi tre piani e ad appartamenti per i restanti quattro piani. Le due zone (albergo e appartamenti) sono termicamente indipendenti, alimentate da un proprio generatore di calore e con un proprio impianto solare che provvede all’integrazione del fabbisogno energetico complessivo per l’acqua calda sanitaria e per il riscaldamento. Entrambi gli impianti di riscaldamento sono del tipo a bassa temperatura, a soffitto radiante, e consentono la climatizzazione radiante sia invernale che estiva. Due impianti canalizzati di ventilazione meccanica controllata, con controllo dell’umidità, garantiscono il corretto ricambio d’aria. Per la zona albergo, una superficie di 24 m2 di collettori solari (punto 1 nello schema in basso), integrati nel tetto al posto delle tegole, capta l’energia solare che riscalda il fluido in essi circolante. La centralina (2) contiene i dispositivi di sicurezza che consentono la dilatazione del fluido che circola nei collettori, la pompa che movimenta il fluido all’interno rivista dei pannelli e uno scambiatore di calore necessario al trasferimento dell’energia termica all’acqua dell’impianto di riscaldamento. Gli accumulatori inerziali (3) hanno una capacità complessiva di 1600 litri e accumulano l’energia ricevuta dal sole. Il sistema è integrato mediante una caldaia a condensazione (4) che fornisce energia nel caso di periodi prolungati con scarsa insolazione. L’energia disponibile all’uscita degli accumulatori inerziali viene inviata all’impianto di riscaldamento (5) e a un ulteriore accumulatore della capacità di 750 litri (6) che provvede alla produzione dell’acqua calda sanitaria da inviare alle utenze (7). Un secondo impianto solare è utilizzato per il fabbisogno energetico della zona appartamenti. In questo caso la superficie complessiva dei collettori solari è di 18 m2 e questi sono posizionati sulla seconda falda del tetto. Per questo secondo impianto, l’accumulo inerziale ha capacità di 1000 litri. Le caratteristiche della restante parte dell’impianto e il suo schema di principio sono simili a quelle appena descritte.

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In alto, edificio adibito ad albergo e appartamenti a Grado (GO). Progetto architettonico: arch. Mauro Attura (Grado, GO) Progetto impianti termici: ing. Luca Ceccotti Progetto impianti elettrici: p.i. Giorgio Poz (S. Giovanni al Natisone, UD) Sopra, vista dei collettori solari zona albergo. A lato, schema di funzionamento dell’impianto solare termico.

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progettare e costruire edifici a energia quasizero

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A destra, radiazione solare annuale incidente sul piano orizzontale per alcune località italiane a diversa latitudine (Fonte dei dati: ENEA).

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Sotto, a sinistra, documentazioni pervenute annualmente all’ENEA per interventi di installazione di pannelli solari termici (Fonte dei dati: ENEA).

46.58

50.00 kWh/m2a

Sotto, a destra, collettori solari termici integrati nel tetto al posto delle tegole (Fonte: arch. Mauro Attura – Hotel Zuberti e appartamenti a Grado - GO).

53.94

52.86 41.72

40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 Udine

l’energia solare, sarebbe necessario un accumulo stagionale in cui immagazzinare durante l’estate tutta l’energia necessaria per l’inverno. Il volume dell’accumulo necessario a stoccare questa quantità di energia dipende dal fabbisogno energetico dell’edificio: minore è il fabbisogno e più contenuto sarà l’accumulo necessario. Considerando ad esempio un edificio di 120 m2 realizzato a Udine, con fabbisogno annuo di energia primaria per il riscaldamento di 65 kWh/m2, il volume di acqua necessario ad accumulare in estate l’energia necessaria a riscaldarlo durante l’inverno sarebbe all’incirca di 170 m3. Nel caso in cui questo edificio fosse di classe energetica più elevata, con un fabbisogno annuo di 20 kWh/m2, il volume sarebbe di circa 50 m3, paragonabile a una vasca lunga 5 metri, larga altrettanto e profonda 2 metri, impermeabilizzata e isolata termicamente. È più comune la scelta di soddisfare solo una parte del fabbisogno di energia destinata al riscaldamento mediante il contributo dell’energia solare e lasciare la frazione restante a un generatore di calore. Nel caso di un impianto solare destinato esclusivamente alla produzione dell’acqua calda sanitaria a uso di un edificio residenziale monofamiliare, solitamente viene installata una superficie di circa 5 m2 di pannelli solari. Questa è sufficiente a captare l’energia necessaria al riscaldamento dell’acqua contenuta in un accumulatore della capacità di 300 litri che ben si adatta a questo tipo di applicazione.

L’effetto degli incentivi fiscali Nel 2007 la Legge Finanziaria italiana ha introdotto la possibilità di detrarre dalle imposte dovute il 55% delle spese sostenute per effettuare alcuni interventi di miglioramento dell’efficienza energetica su un edificio esistente. Tra questi interventi vi è anche l’installazione di un impianto solare termico destinato alla produzione di acqua calda. Secondo quanto riferito dall’ENEA nel rapporto del luglio 2010 “Impatto delle detrazioni fiscali del 55% sul mercato dei prodotti e dei servizi incentivati ed effetti macroeconomici indotti”, negli anni dal 2006 al 2010 sembra essersi verificato un abbassamento del prezzo

50000

Bologna

Roma

Napoli

Catania

dei pannelli solari piani. Ciò è probabilmente dovuto alla concorrenza creatasi sul mercato con l’ingresso di nuove aziende attirate dalle nuove opportunità di business. Inoltre, il costo medio di un kWh risparmiato, corrispondente al prezzo da pagare per risparmiare un’unità di energia, rapportato al ciclo di vita utile dell’intervento (stimato in 20 anni) è, nel caso di installazione di pannelli solari, il costo più basso rispetto ai costi medi per un kWh risparmiato con gli altri interventi incentivati dalla Legge Finanziaria. Questi fattori hanno determinato un notevole sviluppo del mercato del solare termico in Italia, con un gran numero di installazioni e di richieste di detrazione fiscale. In termini assoluti, l’andamento del numero di richieste di detrazione pervenute all’ENEA relativamente ad interventi di installazione di impianti solari termici negli anni dal 2007 al 2010 è riportato nel grafico in basso a sinistra. Considerando il fatto che a ciascuna di queste richieste corrisponde un impianto solare installato, si può avere un’idea dello sviluppo che ha avuto il mercato negli anni considerati dallo studio.

riferimenti bibliografici G. Comini, G. Croce, S. Savino, Energetica Generale, SGE Editoriali, Padova, 2011. M. Cucumo, V. Marinelli, G. Oliveti, Ingegneria solare - Principi ed applicazioni, Pitagora editrice, Bologna, 1994.

47256

45000 40000

37000

35248

2008

2009

35000 30000 25000 20000

20140

15000 10000 5000 0 2007

2010

impianti

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sistemi_solare

termico

SOLARE TERMICO A CIRCOLAZIONE FORZATA

kit For s-V

collettori piani e a tubi sottovuoto

Descrizione. Il kit FOR S-V nasce per dare risposta alle necessità dei clienti, ovvero soddisfare le esigenze di modularità, efficienza e risparmio nella realizzazione di impianti solari termici a circolazione forzata. Il collettore solare del kit può essere piano vetrato o a tubi sottovuoto. Nel caso di utilizzo di collettori vetrati piani, sono disponibili due versioni del pannello CMG EVO: da 2 m2 e da 2,5 m2 di superficie lorda ed entrambe le versioni utilizzano un assorbitore con trattamento blu selettivo che è adatto ad aumentare l’assorbimento della radiazione solare. Il vetro del pannello è temperato ad alta trasparenza e a basso contenuto di ferro e può essere sostituito in caso di rottura accidentale. La cassa esterna è in alluminio anodizzato con fori per lo scarico della condensa. Il collettore è isolato con lana di vetro e poliuretano sul fondo e sui lati; è certificato UNI EN 12975 e possiede il marchio di qualità Solar KeyMARK. Componenti. Oltre ai collettori, che possono essere piani (CMG EVO) o a tubi sottovuoto (CMG VP-20), il sistema comprende il boiler con doppio scambiatore di calore, le strutture di sostegno, la centralina differenziale digitale, il gruppo di circolazione comprensivo di termometro, valvole di intercettazione, sicurezza e non ritorno, gruppo carico/scarico e attacco per il vaso di espansione, il regolatore di portata, la raccorderia e il liquido antigelo (acqua e glicole). _Caratteristiche collettore piano__________ Dimensioni (hxsxl) 2006x85x1007; 2008x87x1258 mm Peso (a vuoto) 35; 41 kg Superficie lorda 2,02; 2,53 m2 Superficie assorbitore 1,81; 2,30 m2 Pressione operativa massima 16 bar

FOR S Collettori N. Superficie collettori [m2] Capacità boiler [l] Utenti invernale N.

201-2,5 202-4 Plus 201-2,5 202-4 Plus 201-2,5 202-4 Plus 201-2,5 202-4 Plus 201-2,5 1 2 2 2 3 3 4 5 6 2,5 4,0 4,0 5,0 6,0 7,5 10,0 12,5 15,0 200 200 300 300 500 500 800 800 1000 3 3-4 4-5 5-7 7-9 9-11 10-13 12-15 16-18

FOR V Heat pipe N. Superficie collettori [m2] Capacità boiler [l] Utenti invernale N.

201-20 20 2,89 200 3

202-40 40 5,78 200 4-5

302-40 40 5,78 300 5-6

503-60 60 8,66 500 6-8

804-80 80 11,54 800 8-13

1005-100 100 14,43 1000 10-16 CMG SOLARI www.cmgsolari.it

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_04


SOLARE TERMICO A CIRCOLAZIONE FORZATA

eUsoLar

collettori piani a incasso

Descrizione. I pannelli EUSOLAR sono disponibili con telaio in alluminio (serie SC214), idoneo per le installazioni sopra la copertura o su superfici piane, o in legno (serie IC200) che consente installazioni integrate nella copertura. Entrambi i moduli possiedono un assorbitore con trattamento altamente selettivo in Tinox in grado di assorbire il 95% della radiazione solare e di garantire quindi elevati livelli di rendimento. I pannelli sono dotati di vetro solare prismatico trasparente a basso contenuto di ferro, che è caratterizzato da un coefficiente di trasmissione superiore al 90% ± 2%. L’isolamento posteriore è realizzato in lana minerale da 50 mm. I pannelli offrono un’ottima integra-

zione sul tetto e una modularità che consente la realizzazione di varie combinazioni. L’intelaiatura può essere realizzata appositamente per installazioni su tetti con pendenze superiori a al 15 %. I pannelli EUSOLAR sono già dotati della certificazione di qualità europea “Solar Keymark” come previsto al p.to 6, Allegato 2, del DLgs. 3marzo 2011 n° 28 (energia da fonti rinnovabili). Componenti. Ai pannelli si abbinano i serbatoi di accumulo che consentono di risolvere le più svariate esigenze della committenza, dalla sola richiesta di acqua calda sanitaria alla produzione di acqua calda per l’integrazione al riscaldamento. Sono disponibili accumuli solo di acqua calda sanitaria, di solo riscaldamento o combinati tramite l’inserimento di più serpentini oppure con il sistema Tank in Tank. Il volano termico di questa ultima tipologia di accumulo è costruito in acciaio con saldatura automatica in atmosfera controllata, come pure il boiler per l’ACS che viene sottoposto a un trattamento anticorrosivo di vetrificazione, secondo quanto richiesto dalla norma DIN 4753.3 e UNI 10025. L’isolamento è composto da coppelli smontabili di poliuretano rigido dello spessore di 100 mm. La serie EUSOLAR comprende anche il gruppo di ricircolo e la centralina solare.

_Caratteristiche pannello piano__________ Dimensioni (hxsxl) 2010x113x1000 mm Peso (a vuoto) 43 kg Superficie lorda 2,01 m2 Superficie assorbitore 1,79 m2 Rendimento ottico η0 0,763 Spessore vetro 3,2 mm Pressione operativa massima 10 bar Temperatura massima inattività 210 °C

N. pannelli Superficie pannelli [m2] Capacità accumulo [l] N. persone Superficie riscaldata [m2]

ACS 300 2 4 300 2/4 -

ACS 500 5 10 500 6/8 -

ACS 1000 8 16 1000 12/18 -

COMBI 700 6 12 750 100/140

COMBI 1000 8 16 1000 140/180

COMBI 1500 12 24 1500 180/260

CARLIEUKLIMA www.carlieuklima.com

sistemi

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sistemi_solare

termico

SOLARE TERMICO A CIRCOLAZIONE FORZATA

esm1/esm2 collettori solari piani

Descrizione. Gli impianti solari termici di ECA Technology sono dimensionati per soddisfare le esigenze di acqua calda sanitaria e calore di abitazioni private, alberghi e grandi strutture sportive e ricreative. Il sistema garantisce il massimo rendimento di ogni impianto grazie all’utilizzo delle tecnologie più avanzate. I collettori si caratterizzano per gli assorbitori in rame trattato con titanio e per il vetro prismatico temperato ad alta diffusione e resistente alla grandine; un doppio isolamento termico con fibra minerale e lana di vetro (posteriore 40 mm, laterale 20 mm) consentono al pannello di non disperdere calore e le strutture in alluminio anodizzato dei telai sono particolarmente resistenti alle condizioni climatiche avverse (alta umidità e zone costiere). Componenti. I serbatoi sanitari sono realizzati in acciaio ad alto spessore; smaltati in vetroceramica mediante un processo avanzato di doppia smaltatura diretta e cotti in forno a 850 °C. Sono dotati di un grande anodo al magnesio, di diametro DN 32 mm, per una ulteriore e duratura protezione dalla corrosione e di una grande apertura flangiata laterale (diametro DN 32 mm) che consente una facile pulizia all’interno. A seconda del tipo di applicazione i serbatoi possono essere forniti con uno o due scambiatori a serpentino. L’impianto si caratterizza per la presenza di una centralina di controllo dotata di display digitale autoconfigurabile e di una tastiera semplice ed ergonomica. La centralina provvede all’impostazione elettronica dei valori del differenziale di partenza e isteresi, nonché del limite superiore della temperatura del bollitore. Un segnale d’allarme si attiva in caso di guasto dei sensori e di sovrariscaldamento del serbatoio; è inoltre presente un utile programma antigelo.

_Caratteristiche collettore piano__________ ESP5260 Dimensioni (hxpxl) 2050x90x1275 mm Peso (a vuoto) 51 kg Superficie lorda 2,61 m2 Superficie assorbitore 2,31 m2 Rendimento ottico η0 0,85÷ 0,767 Spessore vetro 4 mm Pressione operativa di prova 10 bar Pressione operativa di lavoro 7 bar

MODELLO KIT ESM1/201S ESM2/201S ESM1/301S ESM2/301S ESM1/420S ESM2/420S ESM1/501S ESM2/501S Collettore solare Quantità n° 2 2 2 2 3 3 3 3 Dimensioni hxlxp [mm] 2050x1010x90 2050x1010x90 2050x1275x90 2050x1275x90 2050x1010x90 2050x1010x90 2050x1010x90 2050x1010x90 Superficie [m²] 4,2 4,2 5,2 5,2 6,3 6,3 6,3 6,3 Peso [kg] 86 86 102 102 129 129 129 129 Bollitore Capacità [l] 200 200 300 300 420 420 500 500 Dimensioni øxh [mm] 603x1400 603x1400 603x1930 603x1930 730x1730 730x1730 730x1970 730x1970 Peso [kg] 75 85 105 130 140 165 170 195 ECA TECHNOLOGY www.ecatech.it

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_04


SOLARE TERMICO A CIRCOLAZIONE FORZATA

schüco Kompakt e Premium

collettori solari piani

Descrizione. I collettori solari ad alta prestazione di Schüco Italia, testati secondo le norme più rigide del mercato, dispongono di una guarnizione senza giunzioni integrata direttamente nel telaio, che garantisce la chiusura ermetica e l’impermeabilità anche con la dilatazione termica dei mesi più caldi. Combinabile con moduli fotovoltaici e abbaini in una perfetta ed elegante integrazione architettonica, la produzione solare termica di Schüco Italia consente di coprire circa il 70% del fabbisogno annuo di acqua calda, come da decreto legislativo di attuazione della direttiva 2009/28 CE che nelle nuove costruzioni stabilisce che parte dell’acqua calda sanitaria sia prodotta dai pannelli solari. I collettori hanno la superficie dell’assorbitore formata da un’unica lastra di alluminio e priva di giunzioni, collegata alle tubature del liquido solare tramite grandi superfici di contatto con un processo di incollaggio. In questo modo, lo strato assorbitore non viene danneggiato dalle saldature e rimane protetto nel tempo.

Componenti e utilizzo. La linea di collettori Kompakt è caratterizzata da un telaio in alluminio anodizzato nero, vetro ad alta trasparenza e una superficie dell’assorbitore con rivestimento altamente selettivo che garantisce rendimenti solari elevati. Dotati di una tecnologia di termoconduzione con scambio di calore a 360° dall’assorbitore, questi collettori sono profondamente resistenti agli agenti atmosferici, senza compromessi sulla qualità. I collettori della linea Premium si distinguono per l’elevata superficie dell’assorbitore e sono particolarmente flessibili nelle possibilità di installazione, consentendo il fissaggio sopra tetto, su tetto piano, integrato nel tetto, su pensilina, su facciata, a tutto tetto. Grazie allo sfruttamento dell’intera superficie di contatto tra assorbitore e tubazioni e all’elevata superficie di scambio, queste soluzioni garantiscono un’eccezionale potenza termica nominale, di 2,0 kW, insieme a una resistenza idraulica ridotta e a un ottimale comportamento in fase di stagnazione. _Caratteristiche__________ Superficie lorda 2,71 m2 Superficie dell’assorbitore 2,52 m2 Dimensioni esterne (bxhxs) 1256x2156x93 mm Potenza termica nominale (Schüco CTE 520 CH) 2,0 kW Coefficiente di rendimento (Schüco CTE 520 CH) 79,6%

SCHÜCO ITALIA www.schueco.it

sistemi

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approfondimenti_dettagli

di cantiere

Ca’

della

agazzano (PC)

luna

progettazione

Michael Tribus Architecture realizzazione

2009 consumo

3 kWh/m2 anno fotografie

Michael Tribus Architecture

A partire da questo numero analizzeremo la realizzazione e le soluzioni impiegate per la ristrutturazione di una casa unifamiliare con standard passivo: l’azienda agricola Ca’ della Luna sulle colline piacentine. edificio esistente

progetto finale

84

_04

Per la realizzazione di una “casa passiva” deve essere massimizzato il contenimento delle dispersioni energetiche, aspetto che implica estrema attenzione in fase di progetto e di cantiere. Nel caso di Ca’ della Luna, si è intervenuti su un edificio esistente portandone il consumo energetico annuo calcolato in fase di progetto a soli 3 kWh/m2. Oltre a interventi di consolidamento e coibentazione, è stata realizzata una parte di nuova costruzione per ampliare gli spazi originari. I ridotti consumi sono stati ottenuti grazie all’elevato spessore della coibentazione delle chiusure verticali e orizzontali e all’utilizzo di vetri tripli con pellicole basso-emissive. Dal punto di vista impiantistico, una pompa di calore geotermica fornisce il riscaldamento alla casa, distribuito attraverso un impianto radiante e pavimento; un impianto di VMC permette un ottimale ricambio dell’aria interna; collettori solari termici provvedono al riscaldamento dell’acqua per uso sanitario mentre moduli fotovoltaici collocati in copertura garantiscono l’autonomia energetica.


 

esistente

e sCavi

Dall’edificio rurale esistente  vengono rimossi alcuni volumi, in particolare quelli a nord-est per conferire maggiore evidenza all’ingresso principale e al corpo di fabbrica intermedio sul lato nord. Il grande portico a nord è stato mantenuto e riportato alla forma e funzione originaria di protezione nei mesi invernali ed estivi  e la muratura perimetrale esistente è stata consolidata . L’area, dove sorgeva l’edificio demolito, accoglie un impianto geotermico di superficie a sonde orizzontali collegato a una pompa di calore che sopperisce alla seppur ridotta necessità di riscaldamento dell’intero fabbricato .

approfondimenti

85


 

nuovo

edifiCio: muri

in elevazione La platea di fondazione in c.a. del nuovo edificio viene impermeabilizzata e coibentata con 25 cm di EPS  che si raccordano con uno zoccolo termoisolante in blocchi di calcestruzzo alleggerito ; su di esso sorgerà la muratura in elevazione, in modo tale da separare termicamente il solaio controterra dalle strutture verticali in calcestruzzo armato . L’isolamento perimetrale della soletta viene eseguito con XPS per uno spessore di 25 cm, 30 cm in elevazione .

 86

_04


Consolidamenti Le murature dell’edificio esistente sono state rafforzate e stabilizzate, previo scavo perimetrale , mediante uno zoccolo in c.a., sia all’esterno sia all’interno dove è stata gettata una soletta impermeabilizzata e coibentata con EPS (25 cm). Lo zoccolo esterno invece è isolato con XPS . Il solaio in legno viene recuperato, ripristinato o consolidato con pilastrini in acciaio . Nuovi puntoni e capriate, in appoggio sul paramento murario esistente, rendono la struttura di copertura staticamente sicura .

  

approfondimenti

87


innovAzione_materiali

a cambiamento di fase

Roberto Fioretti ingegnere edile, architetto

materiali

a Cambiamento di fase in edilizia L’evoluzione delle tecnologie edilizie, necessaria per l’incremento delle prestazioni energetiche, conduce alla ricerca di nuovi materiali e soluzioni costruttive. La necessità è quella di ridurre fin quasi a zero il consumo energetico per il riscaldamento e il raffrescamento attraverso la realizzazione di involucri molto performanti, d’impianti di climatizzazione altamente efficienti e l’utilizzo di fonti rinnovabili per la produzione di calore ed energia termica. La progettazione di un involucro efficiente rappresenta infatti il primo passo per ottenere un adeguato livello di efficienza energetica e di comfort microclimatico, conseguibile attraverso adeguati valori di resistenza termica e inerzia termica. L’utilizzo di materiali isolanti consente la riduzione della trasmittanza termica, mentre al fine di incrementare l’inerzia termica si aumenta la massa degli elementi di chiusura. L’incremento dell’inerzia termica ha delle ripercussioni sul benessere termoigrometrico e sui consumi di energia per la climatizzazione. In particolare, dal punto di vista del comfort, l’apporto di inerzia termica nelle strutture dell’edificio consente di controllare la temperatura media radiante, riducendo i picchi e le oscillazioni. Specialmente in ambienti dove si hanno considerevoli apporti gratuiti e solari, la massa termica assorbe parte dell’energia introdotta, riducendo l’incremento della temperatura superficiale e dell’aria. Inoltre, nella trasmissione dei flussi termici dall’esterno verso l’interno, generati da una differenza di temperatura e dalla radiazione solare incidente sulla superficie esterna, l’inerzia termica consente di attenuare e sfasare l’onda termica e i picchi di temperatura. Tale effetto consente di ridurre la potenza termica dell’impianto installato, calcolata sui picchi di flusso, e di sfasarla temporalmente, in modo da portarla verso le ore notturne, quando la temperatura 88

_04

esterna si abbassa; questa strategia evita la contemporaneità dei carichi. Sin dagli anni ‘70 numerose ricerche hanno analizzato la possibilità di utilizzare materiali a cambiamento di fase (PCM dall’inglese Phase Change Material) nelle costruzioni, con svariate applicazioni negli elementi edili e nell’impiantistica. Il principio su cui si basa l’applicazione dei PCM, è lo sfruttamento del calore latente di fusione tra lo stato solido e quello liquido e di solidificazione quando il materiale ritorna allo stato solido. La capacità termica fornita dai materiali tradizionali deriva solamente dal calore specifico ed è proporzionale alla massa in kg dell’elemento; nei PCM, invece, al calore sensibile si aggiunge la capacità termica data dal calore latente di fusione. La capacità termica offerta dai materiali a cambiamento di fase è sfruttabile non solo per gli elementi dell’involucro, ma anche per le parti edilizie interne, con l’obiettivo di ridurre le variazioni di temperatura, e per l’accumulo di energia termica. Inoltre, la capacità termica apportata attraverso l’uso dei PCM, è utile al miglior impiego delle fonti rinnovabili e all’incremento della performance degli impianti. I materiali a cambiamento di fase, nell’intervallo di temperatura prossimo al punto di fusione, hanno una capacità di accumulo di 10-50 volte maggiore rispetto i materiali tradizionali, dei quali si sfrutta solamente il calore sensibile.

funzionamento e classificazione Vengono chiamati “materiali a cambiamento di fase” le sostanze che hanno la capacità di passare dallo stato solido a quello liquido e viceversa, in un intervallo di temperature tale da

Roberto Fioretti, ingegnere edile architetto, si è laureato presso l’Università Politecnica delle Marche con una tesi sull’applicazione dei materiali a passaggio di fase negli involucri edilizi. Consegue il dottorato di ricerca in energetica proseguendo il lavoro sui PCM. Collabora dal 2005 con il Dipartimento di Energetica dell’Università Politecnica delle


E3 - Edificio Energeticamente Efficiente, Colognola ai Colli (BG). Sulla facciata sud è stato introdotto un sistema di schermi solari, logge e serre di captazione termica funzionali al comportamento energetico dell’edificio. Nelle pareti che separano le serre dagli ambienti interni sono state applicate delle lastre in gesso rivestito con integrate microcapsule di PCM (BASF Micronal PCM SmartBoard Knauf) che trasformano la parete leggera in una parete captante. Progetto e foto: Atelier2 – Valentina Gallotti e Marco Imperadori Associati, Milano.

Marche, seguendo le ricerche inerenti l’efficienza energetica in edilizia, ricerca e sviluppo di prodotti e sistemi innovativi per l’edilizia, green roof, comfort microclimatico, LCA e sistemi di certificazioni della sostenibilità energetica e ambientale. Svolge inoltre l’attività di libero professionista ed è autore di diversi articoli su riviste scientifiche nazionali e internazionali.

essere utilizzate per l’accumulo di energia. Durante il passaggio di fase avviene la rottura dei legami intermolecolari e/o molecolari e l’energia termica assorbita per tale processo è definita “calore latente di fusione”. Il passaggio di fase inizia quando la temperatura sale fino al punto di fusione. Durante il passaggio di fase, il quale necessita un’elevata quantità di energia, il materiale si mantiene a una temperatura prossima al punto di fusione. Nella solidificazione avviene il processo inverso, con il rilascio dell’energia termica e il passaggio allo stato solido. Ciascun tipo di materiale a cambiamento di fase è caratterizzato da una temperatura di fusione e da un valore di calore latente di fusione (vedi a pag. 90, immagini al centro). La classificazione dei materiali a cambiamento di fase può essere fatta sotto diversi punti di vista. Il più diffuso metodo di

suddivisione è basato sui tipi di sostanza di cui sono composti. I PCM possono essere infatti sostanze organiche, inorganiche o eutettiche. Le sostanze organiche si suddividono a loro volta in paraffine e acidi grassi, mentre quelle inorganiche in sali idrati e metalli. A differenza delle prime due categorie, che sono sostanze pure, i PCM eutettici sono delle miscele di diverse sostanze, sia organiche sia inorganiche, utilizzate per le loro migliori caratteristiche rispetto alle sostanze pure. Dalla miscelazione di più sostanze si ottengono ulteriori miscele con diverse temperature di fusione, differenti proprietà termofisiche e migliore stabilità, alla quale corrisponde una maggior durabilità (vedi a pag. 90, schema in alto). Un altro modo di classificare i materiali a cambiamento di fase è secondo la loro origine, quindi naturale o artificiale (o di sin-

innovAzione

89


Schema di classificazione dei PCM.

A sinistra, schema del ciclo di fusione e solidificazione del PCM; a destra, il grafico TemperaturaTempo.

tesi). Tale classificazione, in genere, viene poco utilizzata, visto che la maggior parte dei materiali a cambiamento di fase in commercio proviene da processi di trasformazione o di sintesi. Le paraffine sono dei composti organici che, a temperatura ambiente, si presentano con una consistenza simile a quella della cera. Chimicamente parlando, le cere di paraffina sono caratterizzate da una struttura molecolare lineare a catena con una serie di branchie. Il punto di fusione della paraffina cresce al crescere del numero di atomi di carbonio presenti in essa. La paraffina si presenta con due stati: il primo, sopra il suo punto di fusione, in cui è morbida e plastica e le sua struttura cristallina è di tipo lineare; il secondo, al di sotto del suo punto di fusione, in cui è dura e fragile e la sua struttura cristallina è circolare. Le due strutture cristalline, corrispondenti ai due stati, sono perfettamente reversibili anche dopo un numero molto elevato di cicli di fusione e solidificazione. Rispetto ad altri analoghi materiali, le paraffine in fase di raffreddamento non presentano problemi di supercooling, termine questo che descrive un fenomeno di raffreddamento eccessivo del materiale nelle prime fasi di rilascio del calore. Gli acidi grassi, appartenenti anch’essi alla famiglia dei PCM organici, hanno un calore latente di fusione comparabile a quello delle paraffine. Come nel caso di quest’ultime, gli acidi grassi hanno la possibilità di compiere cicli senza modificare la loro capacità di accumulare e rilasciare calore. Parte di essi derivano dalla lavorazione di sostanze organiche presenti in natura e alcuni presentano un leggero fenomeno di supercooling, trascurabile per le applicazioni nel campo delle costruzioni. Lo

90

_04

svantaggio riscontrato in questa categoria di PCM è la non economicità, essendo il loro costo molto più alto rispetto alle normali paraffine. I sali idrati, composti della famiglia degli inorganici, sono caratterizzati da una formula chimica del tipo Mn H2O, dove M sta a indicare un composto inorganico, e rappresentano una importante classe di materiali a cambiamento di fase. I sali idrati sono caratterizzati da un calore latente di fusione molto alto e da elevati valori di densità. Esistono sali idrati con punti di fusione che vanno dallo 0 ai 120 °C il cui costo risulta essere spesso molte volte inferiore a quello delle paraffine. I maggiori problemi relativi all’uso dei sali idrati come PCM è dovuto al loro incongruente stato chimico: infatti, allo stato fuso diventano una soluzione acquosa satura più del sale anidro, mentre solidificando sono sali idrati. A meno che non si prendano misure specifiche, questo fenomeno risulta irreversibile; pertanto, durante il raffreddamento, la fase solida non si combina con la soluzione satura, non andando così a ricostituire l’originale sale idrato. Un altro importante problema di questi sali è il già menzionato fenomeno di supercooling nelle prime fasi del raffreddamento, prima di solidificare. L’additivazione dei sali idrati o l’utilizzo in miscele eutettiche consente di stabilizzarne le proprietà e renderli adatti per l’applicazione come PCM. Le miscele eutettiche vengono utilizzate per la loro elevata stabilità e perché, attraverso una diversa proporzione tra le componenti, è possibile modificare le proprietà fisiche del materiale, come ad esempio la temperatura di fusione. Delle tipologie di materiali in precedenza elencati, alcuni di que-


A destra, il pannello del sistema DELTA-COOL 24 di Dörken e la sua posa nei controsoffitti. Il pannello è riempito con sali idrati infiammabili che, raggiungendo la temperatura di fusione tra i 22 e i 28 °C, assorbono calore dall’ambiente raffrescandolo. Al contrario, sotto i 22 °C, raffreddandosi, cedono calore (Credits: Dörken Italia).

sti sono normalmente commercializzati: esistono diverse aziende che producono materiali a cambiamento di fase, sia in forma sfusa, che incapsulata o comprensiva di packaging (vedi immagini qui sotto e la tabella).

- accumulatori termici; - sistemi di riscaldamento e raffrescamento a pavimento; - scambiatori d’aria.

applicazioni

La prima possibile applicazione di materiali a cambiamento di fase nel settore delle costruzioni è all’interno delle stratigrafie dell’involucro, in particolare nelle pareti. Di questa applicazione esistono diverse varianti, per tecnologia, funzionamento e benefici ottenibili; gran parte di queste hanno l’obiettivo di conferire inerzia termica a edifici che utilizzano tecnologie leggere e a secco. Nelle località climatiche “calde” le applicazioni sono state fi-

Nel settore delle costruzioni troviamo un elevato numero di applicazioni, sia nel campo della ricerca scientifica e industriale, sia in edifici sperimentali. È possibile comunque riassumere le applicazioni in: - pareti o elementi d’involucro; - sistemi solari passivi e attivi;

Esempi di PCM in commercio.

Chiusure opache

Nome commerciale

Tipo di prodotto

Punto di fusione [°C]

Energain RT 20 Climsel C23 Climsel C24 Delta Cool 24 RT 26 RT 25 AC.27 S27 SP 22 RT 30 RT 27 Delta Cool 28 Climsel C32 RT32

Paraffina Paraffina Sale idrato Sale idrato Paraffina/eutettico Paraffina Paraffina Sale idrato Sale idrato Sale idrato Paraffina Paraffina Sale idrato/eutettico Sale idrato Paraffina

21,7 22 23 24 22-28 25 26 27 27 22 30 28 26-30 32 31

Calore latente di fusione [kJ/kg] >70 172 148 160 158 170 232 110-160 207 150 165 180 188 180 155

Produttore Dupont Rubitherm GmbH Climator Climator Dörken Rubitherm GmbH Rubitherm GmbH Mitsubishi chemical Cristopia Rubitherm GmbH Rubitherm GmbH Rubitherm GmbH Dörken Climator Rubitherm GmbH

Diverse forme di commercializzazione di PCM, da sinistra: granuli GR, aluminium CSM panel, materiale puro RT (Credits: Rubitherm).

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Sotto, in alto, posa dei pannelli Energain® di Dupont™. Al centro, pannello DuPont™ Energain® installato in una delle due piccole strutture edilizie a bassa inerzia termica costruite presso la sede della Scuola Edile di Bergamo, per condurre il programma di test (foto ANIT, tutti i diritti riservati). In basso, nastro di alluminio di DuPont™ Energain® (Credits: DuPont™ Energain®).

Accanto, sezione di sistema solare passivo traslucido con PCM.

nalizzate alla riduzione dei consumi di energia di riscaldamento e per il miglioramento del comfort interno, attraverso l’incremento dell’inerzia termica data da uno strato di PCM posto all’interno della stratigrafia, generalmente sullo strato in prossimità del rivestimento esterno. Tale applicazione consente di assorbire gran parte della radiazione solare che genera un surriscaldamento degli elementi edilizi e produce un carico termico. Un’altra possibile applicazione sperimentata e in commercio riguarda l’utilizzo del PCM, miscelato con gesso, per la realizzazione di intonaci o pareti in cartongesso interne. Tale applicazione ha lo scopo di incrementare la massa termica interna agli ambienti, riducendo le oscillazioni di temperatura e migliorando il comfort indoor (vedi immagini sotto e a lato).

applicazione in sistemi solari passivi e attivi La seconda categoria di applicazioni riguarda l’utilizzo del materiale a cambiamento di fase per lo sfruttamento dell’energia solare. Con tale tecnologia, sperimentata in particolare nelle regioni caratterizzate da un clima “freddo”, si utilizza il materiale a cambiamento di fase per l’accumulo dell’energia termica, sia in sistemi solari passivi che in impianti solari termici. Il vantaggio offerto dal PCM è l’elevata capacità termica disponibile in un piccolo spessore o volume e un limitato peso. Infatti, specie nei sistemi solari passivi, si ha la necessità di avere un’elevata massa termica per accumulare l’energia solare; utilizzando strati di PCM anziché calcestruzzo, pietra o mattoni, si riducono notevolmente lo spazio e il peso ed è possibile lavorare con tecnologie completamente a secco (vedi disegno in alto).

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Sotto, modelli funzionali di sistemi di involucro con PCM. A sinistra, parete senza ventilazione; a destra, parete con intercapedine ventilata.


Scambiatore ad aria all’interno del controsoffitto.

accumulatori termici

Accumulatori-tipo con PCM.

Grazie all’elevata capacità termica, il PCM può essere utilizzato per l’accumulo di calore. L’impiego di sistemi di accumulo contenenti PCM, anziché acqua o miscela di acqua, consente di stoccare una grande quantità di energia, attraverso lo sfruttamento del calore latente di fusione. Tali accumulatori, oltre ad avere una maggior capacità termica, hanno il vantaggio di stabilizzare la propria temperatura in un intervallo prossimo a quello di fusione, caratteristica che li rende adatti in applicazioni nelle quali si ha la necessità di un controllo della temperatura. Si trovano applicazioni sia per l’accumulo del calore ad alta o media temperatura, sia per l’accumulo del freddo negli impianti di climatizzazione. L’obiettivo principale dell’utilizzo di accumulatori che sfruttano il calore latente è quindi la riduzione delle masse e dei volumi di accumulo e lo stoccaggio di elevate quantità di energia termica (vedi immagini sotto).

del pavimento a ridosso delle pareti esposte a sud, questo funzionerà come un accumulatore di energia proveniente dalla radiazione solare entrante dalla superficie vetrata. Un possibile vantaggio, utilizzato nei paesi dove la tariffa elettrica notturna è particolarmente economica, può derivare dall’abbinamento con resistenze elettriche che “caricano” il PCM durante la notte, che poi rilascerà calore durante il giorno. In tutti i casi sopra elencati si ha comunque il vantaggio di apportare all’ambiente interno una grande quantità di massa termica, la quale tenderà comunque a migliorare le condizioni di comfort microclimatico attraverso il controllo delle oscillazioni di temperatura superficiale e quindi radiante. Per questa applicazione il materiale a cambiamento di fase può essere inserito sia in forma sfusa, inglobato nel massetto, oppure inserito in elementi che andranno a costituire il supporto per il passaggio delle serpentine dell’impianto.

Pannelli radianti a pavimento

scambiatori ad aria

La quarta tipologia di applicazione è l’inserimento dei materiali a cambiamento di fase nei substrati della pavimentazione, in particolare combinati a sistemi di riscaldamento-raffrescamento radiante a pavimento, sia di tipo idraulico che elettrico. L’applicazione a pavimento ha come obiettivo principale l’accumulo del calore in eccesso, che viene rilasciato lentamente, e l’incremento del comfort microclimatico interno attraverso la stabilizzazione della temperatura. L’applicazione a pavimento può anche essere vista anche come sistema solare passivo diretto: applicando un materiale a cambiamento di fase su strati

L’ultima applicazione è negli scambiatori a soffitto o inglobati negli impianti di ventilazione meccanica. L’idea è quella di scambiare calore con il flusso d’aria in ingresso, in modo da stabilizzarne la temperatura mantenendola vicino a quella di fusione: i materiali a cambiamento di fase raffrescano l’aria in ingresso durante le giornate estive, e riscaldano l’aria in ingresso nelle ore notturne. Durante il giorno, quando la temperatura dell’aria sale sopra il punto di fusione, il PCM inizia a fondere e assorbe calore dall’aria in ingresso, la quale viene immessa nell’edificio a una temperatura più bassa rispetto a

Tappo Tasca d’aria PCM

Contenitore plastico

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Foto: Thomas Jantscher

quella dell’aria esterna. Durante la notte, quando la temperatura scende sotto il punto di fusione, il PCM solidifica cedendo calore all’aria, che può essere introdotta negli ambienti interni o espulsa. In questa maniera si ha una stabilizzazione della temperatura degli ambienti interni, un raffrescamento di giorno e un riscaldamento di notte (vedi disegno pag. 94 in alto).

Centre Professionnel Cantonal a Fribourg (Svizzera), 2010, butikofer de oliveira vernay sàrl architectes. Per le facciate è stato utilizzato il GLASSX®store, un elemento per interni combinabile per edifici con facciate vetrate appese (Credits: GLASSX AG).

metodi di calcolo Al fine di simulare il comportamento dei materiali a cambiamento di fase esistono diverse metodologie percorribili. La prima metodologia possibile è attraverso l’utilizzo di strumenti di calcolo agli elementi finiti (FEM), differenze finite (FDM) o volumi finiti (FVM). Tali metodologie di simulazione permettono di prevedere con precisione il comportamento dei materiali in ogni possibile applicazione, richiedendo però un’elevata complessità e onerosità, limitando inoltre il calcolo a singoli elementi costruttivi o al massimo porzioni di edifici. L’altro possibile metodo, finalizzato alla previsione dell’applicazione in interi edifici, è attraverso l’utilizzo di software di simulazione dinamica quali TRNSYS, EnergyPlus, ESP-r. Attraverso l’utilizzo di tali software, con appositi plug-in o impostazioni interne ai programmi, si possono simulare parti di edificio o interi edifici, prevederne consumi e livelli di comfort interno. Per quanto riguarda l’EnergyPlus, è possibile inserire uno strato di PCM immettendo semplicemente la sua funzione entalpia-temperatura e scegliendo un apposito algoritmo di calcolo; la simulazione è limitata solo ad alcuni tipi di applicazione.

Edificio di Busipolis a Metz, Francia. Edificio di 1950 metri quadrati adibiti a uso ufficio con un consumo energetico totale di 38 kWh/m2 all’anno. Costruzione dalla struttura in acciaio e vetro realizzata con più di 500 metri quadrati di pannelli DuPont™ Energain® installati dietro numerose pareti e controsoffitti, posizionati tra la lana di roccia e le lastre di cartongesso BA 13, per fornire l’inerzia termica necessaria e migliorare il comfort termico dell’edificio. Le prestazioni ambientali dell’edificio hanno consentito di vincere i concorsi “PreBat” per la regione Lorraine et “Lorraine Qualité Environnementale” (www.lqe.fr). Complesso residenziale a Wiberg (Svizzera), 2009, arch. Dietrich Schwarz. Prodotti utilizzati: GLASSX®crystal, GLASSX®prism della ditta svizzera GLASSX. Si tratta di elementi completi di facciata che includono un sistema ombreggiante e un sistema isolante per edifici a struttura leggera (Credits: GLASSX AG).

Le potenzialità date dall’utilizzo del PCM nel settore delle costruzioni per il miglioramento dell’efficienza energetica sono elevate. Dalle diverse applicazioni precedentemente viste, si rileva come i PCM, lavorando come accumulatori, favoriscono l’uso razionale dell’energia termica disponibile. Per le loro caratteristiche i PCM possono trovare applicazione in tutte quelle situazioni dove si ha l’esigenza di incrementare la massa termica. La presenza di diverse applicazioni, largamente investigate, alcune delle quali anche già in commercio e utilizzate in edifici, consente di poter prevedere come tale tecnologia potrebbe a breve essere impiegata nelle normali costruzioni. 94

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Foto: Juerg Zimmermann

Conclusioni


edifici che utilizzano i materiali a cambiamento di fase Fino a oggi sono stati realizzati diversi edifici che utilizzano tec- Di notevole interesse sono le applicazioni fatte dalla Dörken e nologie d’involucro e impiantistiche contenenti PCM. Gran parte dalla Glass X nella casa di riposo di DOMAT EMS (2004), nella di essi sono edifici a carattere sperimentale dove, insieme ai Solarhaus III a Ebnat Kappel (2001) e in altri edifici in Svizzera PCM, sono state integrate altre tecnologie innovative per deter- e Germania. In tali interventi, pareti traslucide, composte da minare una riduzione significativa dei consumi e un migliora- strati di vetro ed elementi modulari contenenti PCM, funzionano mento del benessere termoigrometrico. come sistemi solari passivi. Oltre a incrementare gli apporti soLa 3-Liter-Haus (2001) è un intervento di ristrutturazione di un lari, specie nelle stagioni fredde, tale tecnologia presenta un edificio residenziale degli anni ‘50 nel distretto di Friesenheim innovativo sistema di schermatura con vetri prismatici che fila Ludwigshafen, in Germania. L’obiettivo dei promotori di tale trano la radiazione solare quando supera un certo angolo d’inintervento è stato quello di portare i consumi dell’edificio a un cidenza, evitando così il surriscaldamento estivo. Questo valore inferiore ai 3 litri al metro quadro all’anno attraverso sistema di facciata caratterizza esteticamente i prospetti espol’utilizzo di tecnologie innovative. sti verso sud e gli ambienti interni, offrendo inoltre elevati livelli L’intervento ha interessato sia l’involucro sia l’impianto e, in di illuminazione naturale, isolamento e capacità termica. tale esempio, il PCM è stato applicato negli elementi di finitura interni, attraverso l’utilizzo di intonaci contenenti paraffina in- rivista Altri edifici utilizzano invece il PCM in serbatoi per l’accumulo capsulata BASF Micronal. Con tale applicazione è stato possi- di energia termica ad ausilio degli impianti di climatizzazione. bile incrementare il comfort termico interno attraverso l’apporto In particolare, troviamo esempi sviluppati dall’azienda EPS ltd, di massa termica nelle strutture esistenti, oltre a ottenere nel nel Malaysian ZEO Project, un edificio a energia quasi zero, e suo complesso una riduzione di oltre l’80% dei consumi di com- nel Headquarters of Melbourne City Council. bustibile per il riscaldamento. In maniera del tutto analoga la DuPont™ ha iniziato a speri- Nella Town House a Stevenage (Regno Unito) l’applicazione del mentare il proprio pannello Energain® all’interno di edifici resi- Cooldeck della Climator, un sistema a controsoffitto combinato denziali, uffici, scuole, situate nel Regno Unito e in Francia. con la ventilazione, ha permesso di ridurre notevolmente l’utiEnergain® è un pannello composto da copolimeri e PCM, rive- lizzo dell’impianto di climatizzazione. Il sistema sfrutta la venstito in alluminio e adatto all’applicazione in interno di pareti o tilazione notturna per far scaricare il PCM il quale, durante le soffitti. Queste applicazioni hanno portato al miglioramento ore diurne, assorbirà calore dall’aria degli ambienti, determidelle condizioni di benessere indoor e a un risparmio di energia nando una riduzione dei picchi e delle oscillazioni di temperaper la climatizzazione estiva e invernale. tura dell’aria intera.

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A destra, immagini della casa di riposo a Domat-Ems (Svizzera), 2004, arch. Dietrich Schwarz. Nelle superfici vetrate è stato utilizzato il DELTA-COOL 28 di Dörken, un materiale che, in accoppiata con un vetro prismatico, lascia passare l’irraggiamento solare solo quando i raggi sono molto bassi (in inverno) mentre in estate protegge l’ambiente interno dal surriscaldamento (Fonte: Dörken Italia).

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