ImpIantI: la ventilazione meccanica controllata in una casa passiva
alto adige: prima casa passiva cer tificata
materiali e prodotti per l’isolamento
La direttiva europea 20/20/20
Costruire in legno in classe Oro plus Sviz zera: una
EdicomEdizioni
VERSO EDIFICI A ENERGIA ZERO O QUASI
Gaia Bollini
SPOT PROGETTI
PASSIVHAUS INTERVISTA A WOLFGANG FEIST
UN INVOLUCRO SOLARE SENZA BARRIERE ENERGETICHE casa bifamiliare a Vipiteno
SOLARE PASSIVO E ATTIVO PER UN EDIFICIO A ZERO EMISSIONI casa unifamiliare a Fagnano Olona
ECOLOGIA URBANA E TECNOLOGIE PER IL COMFORT ABITATIVO casa trifamiliare a Berna
GLI SPAZI DELL’ARCHITETTURA PER IL RISPARMIO ENERGETICO casa unifamiliare a Ebeltoft
azero - rivista trimestrale - anno I - n. 01, ottobre 2011
Registrazione Tribunale Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011
Numero di iscrizione al ROC: 8147
ISSN 2239-9445
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redazione: Lara Bassi, Lara Gariup
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copertina: LichtAktivHaus, Amburgo - proprietà foto: Gruppo VELUX®, foto: Adam Mørk
CASE A ZERO ENERGIA. SONO POSSIBILI?
Gionata Sancisi
ANALISI
VENTILAZIONE DEGLI EDIFICI COME GARANTIRE AMBIENTI SALUBRI E CONTENIMENTO DEI CONSUMI ENERGETICI
Valentina Raisa
SISTEMI VENTILAZIONE MECCANICA CONTROLLATA
DETTAGLI DI CANTIERE: NATURRESIDENCE DAHOAM
Gaia Bollini,
architetto,
consulenteenergeticoCasaClima
taglio delle emissioni di gas serr a del 20%
copertura del 20% del consumo energetico totale attraverso fonti rinnovabili
Dieci anni fa la coscienza politica internazionale sembrava prendere maggiormente consapevolezza dell’emergenza ambientale. Tanti i settori sotto i riflettori, ma a balzare agli occhi è la responsabilità, in termini di emissioni di CO2, del comparto edile; più nello specifico della gestione termica annuale degli edifici, soprattutto il residenziale.
Già allora la UE stimava che “l’energia impiegata nel settore residenziale e terziario” rappresentasse “oltre il 40% del consumo finale di energia della Comunità” (EPBD 91/2002/CE). In virtù di ciò il Parlamento Europeo emanò la Direttiva 92/2001/CE sul rendimento energetico in edilizia (nota come EPBD 91/2002/CE); essa dava un primo indirizzo, abbastanza restrittivo, per ciò che concerneva la gestione del fabbisogno energetico nel settore edilizio. L’Italia la recepì allo scadere dei termini, nell’ottobre 2005, con il Dlgs 192/2005 e ss.mm.
Negli anni successivi, la UE ha continuato a riconoscere particolare importanza all’ambito energetico; a dicembre 2008, infatti, approva il pacchetto clima-energia, conosciuto anche come strategia 20-20-20 che prevede, entro il 2020, il taglio delle emissioni di gas serra del 20%, la riduzione del consumo di energia del 20% e la copertura del 20% del consumo energetico to-
tale europeo attraverso font
Alla base tre macro riferiment necessaria indipendenza ene ovvie ragioni strategiche a preoccupante situazione am nuovo incremento economico
Per centrare tali obiettivi, il Consiglio europeo ha ritenuto fondamentale aumentare l’efficienza energetica e lo spostamento progressivo verso l’impiego di fonti rinnovabili, da cui l’emanazione, negli ultimi anni, di diverse direttive in materia. È in questo panorama che si colloca la nuova EPBD 31/2010/CE, ossia la nuova D irettiva sulla p resta zion e en erg etica n ell’ed ilizia o Energy Performance Building Directive (EPBD appunto)
Pubblicata in GUUE il 18 giugno 2010, è entrata in vigore il 9 luglio 2010; la vecchia EPBD 91/2002/CE sarà abrogata il 1° febbraio 2012. Gli Stati membri dovranno procedere al recepimento entro il 9 luglio 2012 Scaglionata, invece, tra il 9 gennaio e il 9 luglio 2013, l’applicazione delle varie disposizioni, con una proroga massima al 31 dicembre 2015 l’applicazione di parte dell’art. 12 (Rilascio dell’attestato di prestazione energetica).
Immutato l’obiettivo, così come riportato all’art 1, ossia pro-
2riduzione del consumo di ener gia del 20%
pr ogettar e e costr uir e edifici a ener gia quasizer o
prestazione energetica degli enendo conto delle condizioni ne, nonché delle prescrizioni gli ambienti interni e all’effiofilo dei costi”, introducendo fine ultimo, lo standard di a energia quasi zero” per le costruzioni da realizzarsi a ire dal 2021 (art 9); la data anticipa al 2019 (31 dicembre 2018) per gli edifici pubblici1 Non solo, i singoli Stati membri sono chiamati a elaborare piani nazionali per “aumentare il numero di edifici a energia quasi zero”2, nonché a definire misure e obiettivi per “incentivare la trasformazione degli edifici ristrutturati in edifici a energia quasi zero” È una scelta forte, soprattutto leggendo la definizione ata, all’art 2, di edificio a ergia quasi zero: “edificio ad sima prestazione energetica, inata conformemente all’alfabbisogno energetico molto si nullo dovrebbe essere comolto significativa da energia compresa l’energia da fonti o o nelle vicinanze” ità che la direttiva introduce p guardano, sinteticamente:
- l’adozione di “una metodologia di calcolo della prestazione energetica degli edifici in conformità del quadro generale comune di cui all’allegato I”3 (art 3); in altre parole si chiede che essa sia quanto più possibile armonizzata tra gli Stati membri; - la definizione dei “requisiti minimi di prestazione energetica per gli edifici o le unità immobiliari al fine di raggiungere livelli ottimali in funzione dei costi La prestazione energetica è calcolata conformemente alla metodologia di cui all’articolo 3 I livelli ottimali in funzione dei costi4 sono calcolati conformemente al quadro metodologico comparativo di cui all’articolo 5, una volta che il quadro sia stabilito”5 (art 4); tale compito spetta agli Stati membri, potendo distinguere tra edifici esistenti, di nuova costruzione e tipologicamente differenti Tali requisiti sono rivisti ed eventualmente aggiornati ogni cinque anni e le ipotesi di calcolo adottate trasmesse regolarmente alla Commissione eu-
ropea Sempre l’art 4, a tal proposito, dichiara che “gli Stati membri non sono tenuti a fissare requisiti minimi di prestazione energetica che non siano efficaci sotto il profilo dei costi rispetto al ciclo di vita economico stimato” Quest’ultimo aspetto mette in luce una possibile criticità della direttiva, così come ha ben evidenziato in una sua analisi l’ing Erba (presidente dell’ANIT); il fatto che gli Stati membri possano non pronunciarsi in termini di limiti energetici qualora ciò non paghi dal punto di vista del ciclo economico stimato, potrebbe limitare la richiesta di edifici a energia quasi zero. Viene da aggiungere un’altra riflessione; una valutazione condotta su basi strettamente economiche (sul medio periodo) corre il rischio di limitare la ricerca e l’innovazione tecnologica in termini di soluzioni e materiali Certamente è un approccio molto articolato e di non semplice attuazione, cosa che (almeno in Italia) fa temere per il reale buon esito dell’intento Già si è accennato ai piani nazionali (è di quest’estate il via libera della Conferenza Stato-Regioni al PAEE 2011)
Qualche variazione è presente anche negli ambiti di applicazione della direttiva:
- per ciò che riguarda le nuove costruzioni, gli Stati membri devono garantire che, prima dell’inizio dei lavori, sia “valutata e tenuta presente la fattibilità tecnica, ambientale ed economica di sistemi alternativi ad alta efficienza, se disponibili”, quali sistemi di fornitura energetica decentrati, teleriscaldamento/raffrescamento, cogenerazione, pompe di calore; - la definizione, poi, di ristrutturazione importante cambia e gli Stati membri possono scegliere fra una delle seguenti definizioni: la prima è quella secondo cui il “costo complessivo della ristrutturazione per quanto riguarda l’involucro dell’edificio o i sistemi tecnici per l’edilizia supera il 25 % del valore dell’edificio, escluso il valore del terreno sul quale questo è situato”, la seconda, invece, indica che “la ristrutturazione riguarda più del 25 % della superficie dell’involucro dell’edificio”; - nell’ambito degli immobili esclusi dall’applicazione della direttiva è introdotta una nuova categoria: quella degli edifici residenziali utilizzati meno di quattro mesi l’anno o con un consumo energetico inferiore al 25% di quanto sarebbe quello esteso a tutto l’anno Questa scelta, però, corre il rischio di lasciare aleatorietà sull’interpretazione e/o dimostrazione del reale tempo di utilizzo, nonché penalizzare chi, a seguito di compravendita ne cambiasse destinazione/periodo/modo d’uso Per ciò che concerne la certificazione energetica, gli Stati membri sono chiamati a definire un sistema di certificazione quanto più uniforme possibile, tale da rendere la comparazione fra immobili attendibile. Il documento dovrà contenere l’indicazione della prestazione energetica dell’edificio più il riferimento ai requisiti minimi; in accompagnamento le indicazioni, in termini di costi-benefici per il perseguimento di un futuro miglioramento energetico sulla base di soluzioni tecnicamente fattibili nel caso contingente Per il non residenziale è in fase di predisposizione
un sistema comune volontario di certificazione L’altra novità riguarda l’obbligo, in caso di compravendita o locazione, di riportare “l’indicatore di prestazione energetica che figura nell’attestato di prestazione energetica dell’edificio o dell’unità immobiliare [ ] in tutti gli annunci dei mezzi di comunicazione commerciali” (art 12) Finalmente un uso dello stesso nel senso della trasparenza di mercato!
Per chiudere, si accenna ad alcune integrazioni fatte in ambito impiantistico La direttiva prevede che gli Stati membri stabiliscano i requisiti degli impianti tecnici per l’edilizia relativamente al rendimento energetico globale, alla corretta installazione e alle dimensioni, alla regolazione e ai controlli adeguati Tali requisiti, stabiliti per il caso di nuova installazione, sostituzione o miglioramento di sistemi tecnici, si applicano agli impianti di riscaldamento, di produzione di ACS, di condizionamento d’aria e ai grandi impianti di ventilazione
Come per la vecchia direttiva la certificazione energetica e l’ispezione degli impianti (riscaldamento e condizionamento) è da condursi in maniera indipendente da esperti qualificati e/o
accreditati (art 17) Lo stesso articolo, però, riporta anche che “l’accreditamento degli esperti è effettuato tenendo conto della loro competenza” Inoltre, “gli Stati membri provvedono affinché siano messi a disposizione del pubblico elenchi periodicamente aggiornati di esperti qualificati e/o accreditati o elenchi periodicamente aggiornati di società accreditate che offrono i servizi di tali esperti” Chissà che ciò contribuisca finalmente a dirimere la spinosa questione della figura, sin troppo svilita, del certificatore energetico
Note
1 - Intendendo con ciò edifici di nuova costruzione “occupati da enti pubblici” o “di proprietà di questi ultimi”
2 - È previsto che gli stessi piani nazionali possano prevedere obiettivi/limiti diversi in ragione della tipologia
3 - L’Allegato I, Quadro comune generale per il calcolo della prestazione energetica degli edifici, definisce il quadro generale, comune a tutti gli Stati membri, secondo cui deve essere definita e/o applicata la metodologia di calcolo della prestazione energetica, tale da essere coerente con le caratteristiche termiche effettive dell’edificio (intendendo sia involucro, partizioni interne e impianti), con la sua collocazione geografica (avendo per riferimento il contesto microclimatico specifico), la sua tipologia e destinazione d’uso
4 - L’art 2 definisce livello ottimale di costo, il “livello di prestazione energetica che comporta il costo più basso durante il ciclo economico stimato”
5 - La definizione del quadro metodologico comparativo è compito della Commissione sulla base dell’Allegato III in cui è ribadito cosa fornisce la Commissione e cosa devono poi definire gli Stati membri per procedere all’individuazione della prestazione energetica di riferimento (per gli edifici e per gli elementi edilizi) in ragione del miglior rapporto costi/benefici
Riportiamo alcuni stralci dal testo della Direttiva 2010/31/UE del parlamento Europeo e del Consiglio del 19 maggio 2010 sulla prestazione energetica nell’edilizia (rifusione)
IL PARLAMENTO EUROPEO E IL CONSIGLIO DELL’UNIONE EUROPEA, visto il trattato sul funzionamento dell’Unione europea, considerando quanto segue:
(1) La direttiva 2002/91/CE del Parlamento europeo e del Consiglio, del 16 dicembre 2002, sul rendimento energetico nell’edilizia (4), è stata modificata (5) Essa deve essere nuovamente sottoposta a modifiche sostanziali ed è quindi opportuno provvedere, per motivi di chiarezza, alla sua rifusione (2) Un’utilizzazione efficace, accorta, razionale e sostenibile dell’energia riguarda, tra l’altro, i prodotti petroliferi, il gas naturale e i combustibili solidi, che, pur costituendo fonti essenziali di energia, sono anche le principali sorgenti delle emissioni di biossido di carbonio
(3) Gli edifici sono responsabili del 40 % del consumo globale di energia nell’Unione Il settore è in espansione, e ciò è destinato ad aumentarne il consumo energetico Pertanto, la riduzione del consumo energetico e l’utilizzo di energia da fonti rinnovabili nel settore dell’edilizia costituiscono misure importanti necessarie per ridurre la dipendenza energetica dell’Unione e le emissioni di gas a effetto serra
[ ]
Articolo 9
Edifici a energia quasi zero
1 Gli Stati membri provvedono affinché:
a) entro il 31 dicembre 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione siano edifici a energia quasi zero; e
b) a partire dal 31 dicembre 2018 gli edifici di nuova costruzione occupati da enti pubblici e di proprietà di questi ultimi siano edifici a energia quasi zero
[ ]
2 Gli Stati membri procedono inoltre, sulla scorta dell’esempio del settore pubblico, alla definizione di politiche e all’adozione di misure, quali la fissazione di obiettivi, finalizzate a incentivare la trasformazione degli edifici ristrutturati in edifici a energia quasi zero e ne informano la Commissione nei piani nazionali di cui al paragrafo 1 3 I piani nazionali comprendono, tra l’altro, i seguenti elementi:
a) [ ]
b) obiettivi intermedi di miglioramento della prestazione energetica degli edifici di nuova costruzione entro il 2015, in preparazione dell’attuazione del paragrafo 1; [ ]
Articolo 12
Rilascio dell’attestato di prestazione energetica
1 Gli Stati membri provvedono affinché un attestato di prestazione energetica sia rilasciato:
a) per gli edifici o le unità immobiliari costruiti, venduti o locati ad un nuovo locatario; e
b) per gli edifici in cui una metratura utile totale di oltre 500 m2 è occupata da enti pubblici e abitualmente frequentata dal pubblico Il 9 luglio 2015 la soglia di 500 m2 è abbassata a 250 m2
[ ]
2 Gli Stati membri dispongono che, in caso di costruzione, vendita o locazione di edifici o unità immobiliari, l’attestato di prestazione energetica (o copia dello stesso) sia mostrato al potenziale acquirente o nuovo locatario e consegnato all’acquirente o al nuovo locatario
3 In caso di vendita o locazione di un edificio prima della sua costruzione, gli Stati membri possono disporre, in deroga ai paragrafi 1 e 2, che il venditore fornisca una valutazione della futura prestazione energetica dell’edificio; in tal caso, l’attestato di prestazione energetica è rilasciato entro la fine della costruzione dell’edificio
01. Ristrutturazione e ampliamento di un edificio rurale nella pianura Piacentina Il consumo energetico dell’edificio è pari a 3 kWh/m2anno, ottenuto grazie agli elevati spessori di coibentazione (30 cm per le pareti, 25 sul solaio controterra e 40 in copertura) La piccola necessità di calore necessaria per il riscaldamento si ottiene da una pompa di calore che sfrutta l’impianto geotermico a sonde orizzontali www michaeltribus com
02. Classificatosi al primo posto della graduatoria di merito 2008 relativamente alla L R 09/03/07 del Veneto (promozione della sostenibilità energetica e ambientale) la casa, ispirata a criteri bioclimatici, utilizza materiali naturali certificati e tecnologie che utilizzano fonti energetiche rinnovabili (consulente bioarchitettura: dr urb Lorenzo Ghirardo)
03 La casa plurifamiliare di Varna, premiata con il Best CasaClima 2006, si caratterizza per un fabbisogno energetico non superiore a 9 kWh/m2anno; un rapporto S/V ottimale, un isolamento termico elevato, un corretto orientamento, assenza di ponti termici sono solo alcune delle strategie progettuali adottate (progettista: arch Bruno Rubner)
0 4 Concepito come un involucro altamente performante, l’edificio, nuova sede di una ditta di arredamenti, è dotato di un impianto di VMC con immissione isotermica e aspirazione controllata Una caldaia a trucioli di legno produce ACS e alimenta il sistema di riscaldamento e raffrescamento con regolazione continua in cinque circuiti autonomi. www.gamper.biz
05 Ottimizzare il benessere della struttura e ridurre i costi energetici sono gli obiettivi fissati in fase di progettazione per questo edificio in legno costruito alle pendici dell’Etna Un isolamento molto importante, finestre ad alte prestazioni e un concetto impiantistico con largo uso di fonti energetiche rinnovabili hanno permesso all’edificio di raggiungere il traguardo CasaClima Oro+. studiodeda.blogspot.com
06 Tra le prime case passive costruite in Italia, questa casa unifamiliare, dalla forma arrotondata in pianta e in copertura, si apre verso sud con grandi superfici vetrate per poter sfruttare al meglio gli apporti solari invernali Il lato a nord invece è in gran parte chiuso per limitare i dispendi di energia www planorama net
07 Risparmio, autonomia energetica e rispetto della natura: sono questi gli obiettivi scelti dai committenti e dai progettisti per realizzare questa casa posta su un lieve pendio. Il lavoro coordinato eseguito in modo ottimale ha soddisfatto i criteri di ermeticità dell’involucro (valore n50=0,241 h-1, totale assenza di ponti termici e completa tenuta all’aria) www as-architekten it
parliamo di Passivhaus Institut
COME E PERCHÉ NASCE LA PASSIVHAUS E QUALI SONO
LE DIFFERENZE RISPETTO AD ALTRI EDIFICI A BASSO CONSUMO?
Lo standard Passivhaus venne sviluppato, testato e successivamente documentato in modo scientifico, su molti edifici tra il 1987 e il 1989 grazie a una cooperazione tedesco-svedese
Tale standard è lo sviluppo della Niedrigenergiehaus, cioè della casa a basso consumo, nonché il risultato della ricerca di un’edilizia economicamente più sostenibile e più efficiente dal punto di vista energetico Per il riscaldamento, una casa passiva richiede, infatti, non più di ca 1,5 l di olio combustibile o 1,5 m3 di gas metano in un anno, considerando un utilizzo normale dell’edificio Dovendo fare un confronto, un edificio di nuova costruzione (secondo le direttive vigenti in Germania) necessita di 6-10 l di olio combustibile per ogni m2 di superficie Lo standard Passivhaus garantisce quindi non solo un fabbisogno energetico estremamente basso, ma provvede anche, e soprattutto, al benessere degli abitanti di un edificio sia in estate che in inverno Inoltre, qualsiasi persona coinvolta nel processo costruttivo può acquisire il know-how necessario per l’applicazione dello standard Passivhaus
Fondatore del Passivhaus Institut-PHI di Darmstad (D), è stato direttore del progetto europeo CEPHEUS per la costruzione e la valutazione scientifica di circa 250 abitazioni realizzate in Europa con standard Passivhaus.
Si occupa di temi relativi allo sviluppo della casa passiva, alla simulazione dinamica del comportamento termico degli edifici, alla valutazione dei metodi di calcolo comparati ai dati misurati, alla consulenza scientifica a livello governativo.
PER QUANTO ORMAI NOTO, IL CONCETTO PASSIVHAUS TROVA
ANCORA UNA CERTA RESISTENZA IN ITALIA, NONOSTANTE SI POSSA
COSTRUIRE CON STANDARD PASSIVI SENZA RICHIEDERE
NECESSARIAMENTE LA CERTIFICAZIONE. SECONDO LEI,
QUALI SONO I MOTIVI?
In Italia i progetti concretamente realizzati con questo standard sono ancora pochi Quando i committententi decidono se realizzare o meno un edificio passivo chiedono – a ragione – consigli, pareri Per questo motivo organizziamo ogni anno i “giorni della
Casa Passiva“, giorni in cui tutti coloro che sono interessati a questo tema possono visitare case passive già realizzate (praticamente in tutto il mondo), parlare con gli abitanti di queste case così da raccogliere una propria impressione sulla bontà dello standard
COSA MANCA AL CONCETTO PASSIVHAUS PER ESSERE APPLICATO IN MANIERA EFFICIENTE ANCHE NEI PAESI MEDITERRANEI?
Il concetto viene già applicato con successo Nel caso dei Paesi mediterranei assume un’importanza rilevante il raffrescamento, che deve essere efficiente in quanto a consumo di energia, senza però tralasciare l’aspetto del riscaldamento Case passive si trovano in Italia, in Spagna, in Francia, in Slovenia solo per citare alcuni Paesi I progetti sono documentati in un database e liberamente accessibili.
QUALI SONO LE DIFFERENZE, SOPRATTUTTO A LIVELLO PROGETTUALE/IMPIANTISTICO TRA UNA CASA PASSIVA COSTRUITA NEI PAESI DEL CENTRO/NORD-EUROPA E UNA NEI PAESI A CLIMA MEDITERRANEO?
Questo è stato il tema dominante del lavoro di Dottorato di Jürgen Schnieder, collaboratore del PHI e i risultati sono documentati nello studio “Passive Houses in Mediterranean Climates”. Per esemplificare al massimo, si può dire che le case passive in zona mediterranea necessitano di uno strato isolante minore rispetto alla Germania – il clima è più temperato – e con serra-
fabbisogno energetico per riscaldamento kWh/m2a
Risparmio per il riscaldamento superiore al 75%
A lato: progetto Lodenareal, Innsbruck (A); progetto di: architekturwerkstatt din a4 e team k2 architekten
Sotto, due immagini di una visita guidata a un edificio passivo
edificio dopo i lavori
menti dotati di doppi vetri termoisolanti; d’altra parte però l’orientamento a sud è molto più importante che in Germania In estate è assolutamente indispensabile una protezione dal sole che sia mobile e collocata esternamente Colori chiari, riflettenti i raggi infrarossi, se utilizzati per le facciate esterne, rendono il periodo caldo sensibilmente più sopportabile L’impiego di un impianto di ventilazione con recupero di calore si è dimostrato decisivo anche in questo caso
Se questi principi vengono applicati in modo coerente, il sistema di raffrescamento può essere fortemente semplificato
CHE RUOLO HANNO LA SOSTENIBILITÀ E LA BIO-ECOLOGIA
ALL’INTERNO DELLA TEORIA (E DELLA PRATICA)
DELLA PASSIVHAUS?
Oggi noi viviamo in condizioni diverse da quelle di 50 o di 100 anni fa Creare edifici caratterizzati da comfort e benessere ed efficienti energeticamente significa metterli sia a nostra disposizione sia dei posteri, cercando di non sfruttare in maniera irrecuperabile risorse non rinnovabili o di danneggiare l’ambiente in maniera irreversibile
Sono dunque indispensabili soluzioni progettuali e concrete che possano essere gestite anche senza energie fossili e che evitino eventuali e ulteriori interventi irreversibili La risposta alla domanda: “qual è la forma di energia più tollerabile ovvero compatibile” è: meno Energia Le buone realizzazioni, quelle che sono energeticamente efficienti, si contraddistinguono perché,
oltre al risparmio energetico, forniscono un “plus“ in fatto di comfort e sicurezza; esse rappresentano un guadagno sia per gli investitori che per gli utilizzatori, così come per l’economia a livello locale, regionale, nazionale ed europea Nel settore dell’edilizia, questo guadagno viene prodotto dalle case passive
IN UNA CASA PASSIVA CHE RUOLO HA E QUANTO CONTA LA PARTE IMPIANTISTICA? LA VENTILAZIONE MECCANICA EI SISTEMI DI RECUPERO DI CALORE SONO SEMPRE NECESSARI?
In una casa passiva in Europa, un impianto di ventilazione meccanica con recupero di calore è quasi dappertutto irrinunciab i l e L’ a r i a f r e s c a è u n a s p e t t o f o n d a m e n t a l e d
e r e , anche per questioni igieniche Al contrario di una ventilazione naturale eseguita aprendo semplicemente le finestre, una ventilazione meccanica può assicurare il ricambio d’aria necessario
COM’È POSSIBILE RAGGIUNGERE STANDARD PASSIVI IN EDIFICI STORICI O SOTTO TUTELA?
Nel caso di ristrutturazione di un vecchio edificio, ad esempio in Europa Centrale, lo standard Passivhaus riferibile ai nuovi edifici non è sempre raggiungibile, utilizzando mezzi ragionevoli. Per questi edifici il Passivhaus Institut ha sviluppato la certificazione “EnerPHit - Qualitätsgeprüfte Modernisierung mit Passivhaus-Komponenten“ (EnerPHit – Ristrutturazione esaminata qualitativamente con componenti Passivhaus), poiché anche nel
Edificio nella Tevesstrasse a Francoforte sul Meno (D), risanato con tecniche e parametri Passivhaus In basso a sinistra, la termografia eseguita prima dell’intervento di risanamento, a destra la termografia eseguita sullo stesso
di ristrutturazione.
Abitazione certificata Passivhaus Institut a Vipiteno (BZ); progetto: TAAUT Ventura (Arthur Pichler & Walter Colombi), vedi pag. 14.
caso di edifici già esistenti si possono raggiungere risparmi energetici anche oltre il 90%
I provvedimenti da adottare sono gli stessi già dimostratisi vincenti nel caso di nuovi edifici: un migliore isolamento – secondo il principio “se dobbiamo fare qualcosa, facciamola fino in fondo”–, la riduzione dei ponti termici, il considerevole miglioramento della tenuta all’aria, l’impiego di buoni serramenti, ventilazione con efficace recupero di calore, efficienza nella produzione di calore e impiego di energie rinnovabili
QUANTO CONTA LA FORMAZIONE DEI PROGETTISTI
E DELLE MAESTRANZE NELLO STANDARD PASSIVHAUS?
La Passivhaus sta passando a poco a poco da uno standard di nicchia a un modello preponderante e apprezzato e la formazione continua è una grande sfida In Germania ci sono molti ingegneri e architetti che costruiscono case passive, ma non tutti Nel mondo cresce l’interesse verso i concetti del Passivhaus e con esso anche la necessità che persone competenti e specializzate sappiano applicare lo standard in maniera certa e sicura I corsi di formazione come Progettista Passivhaus, Consulente Passivhaus e Artigiano Passivhaus forniscono il know-how necessario
SECONDO LA DIRETTIVA 2010/31/UE ENTRO IL 2020
GLI EDIFICI DOVRANNO ESSERE A ENERGIA QUASI ZERO. SECONDO LEI È UN TRAGUARDO RAGGIUNGIBILE IN TUTTI
GLI STATI MEMBRI?
20 anni fa – quando cioè venne realizzata la prima Passivhaus – si pensava che un edificio del genere non sarebbe mai potuto essere costruito in modo economico Oggi ci sono più di 30 000 abitazioni passive in Europa L’obiettivo è sicuramente raggiungibile, ma solo se i Paesi si occupano in maniera mirata dell’applicazione delle direttive
Per ulteriori informazioni
www ig-passivhaus de www passivehouse-international org
Progetti di edifici passivi, in Germania e nel mondo: www passivhausprojekte de 16a conferenza internazionale sulla Passivhaus, 4-5 May 2012, Hanover (D): www passivhaustagung de
Informazioni sullo standard Passivhaus: www passipedia org
Passivhaus Institut: www passiv de
Pichler & Walter Colombi)
CasaClima Gold Plus
FOTOGRAFIE: Arthur Pichler
Casa Pichler a Vipiteno, progettata dallo studio TAAUT VENTURA di Colombi e Pichler, oltre a ottenere la certificazione “Gold-PLUS” dell’agenzia CasaClima, è anche la prima abitazione in Alto Adige e la quinta in Italia a ottenere il certificato PHI dall’Istituto Passivhaus di Darmstadt in Germania.
UN INVOLUCRO SOLARE
SENZA BARRIERE ENERGETICHE
Abitare senza barriere, sostenibilità, basso consumo energetico, tutela della riservatezza e la vista sulla valle rappresentano i concetti cardine da cui nasce questo edificio di due appartamenti certificato Passivhaus.
Energeticamente è l’edificio stesso, caratterizzato da un involucro altamente coibentato e da scelte progettuali precise, a diventare una “macchina solare”. L’orientamento a sud della lunga e grande vetrata a doppia altezza rende possibile l’ottimale sfruttamento dell’irraggiamento solare ai fini energetici, oltre a garantire una buona illuminazione naturale; in inverno, il volume aperto interno funge da “stufa” per l’intera casa accumulando il calore e riscaldando l’intero fabbricato. Un altro elemento di sostenibilità si riscontra nell’impiego del tetto verde che contribuisce alla refrigerazione nel periodo estivo Il parapetto del secondo piano ha una conformazione tale da evi-
tare la formazione di ombra sulla vetrata sottostante, non ostacolando l’irraggiamento solare dell’altro appartamento. Oltre che a salvaguardia della privacy tra i due alloggi, serve da fioriera, da tettoia, da carter per le veneziane e per i canali di gronda. Gli aggetti caratterizzano la forma della casa senza sacrificarne la compattezza e il rapporto tra superfici disperdenti e volume L’impianto di ventilazione e di riscaldamento con recupero di calore interagiscono continuamente con l’involucro, assecondandone la dualità, ovvero la capacità di mantenere e fornire energia senza l’ausilio di ulteriori fonti di calore; solo in casi eccezionali interviene la caldaia a pellets per le utenze idriche e a sostegno dello scambiatore di calore della ventilazione
Elemento poco usuale per una casa passiva, fondato sulla tradizione costruttiva mediterranea, è la ventilazione del piano seminterrato che protegge il fabbricato dall’umidità del terreno
Un sistema costruttivo misto
Il sistema costruttivo contribuisce alla sostenibilità che fin dall’inizio è stata uno dei motivi trainanti del progetto
Si tratta di un sistema misto in cemento armato-legno: il basamento, cioè tutta la parte seminterrata non coibentata della casa nonché il vano scala, sono in cemento armato, mentre l’involucro coibentato di tre piani è stato realizzato con un sistema prefabbricato a telaio in legno.
Ciò ha permesso, da una parte, di accorciare i tempi di cantiere con conseguente risparmio di denaro (la casa è stata costruita in soli 9 mesi), dall’altra di utilizzare un materiale da costruzione con ottime prestazioni, rendendo possibile una maggiore qualità ed efficienza
pianta primo piano
pianta secondo piano
pianta piano terra
Alcune immagini della fase di cantiere
Si noti, in alto a sinistra, la costruzione del parapetto del secondo piano che verrà in seguito rivestito con pannelli in fibrocemento; mentre, in basso a sinistra, l’irrigidimento della grande trave, coadiuvata da un pilastro rompitratta in acciaio
Progetto Studio di architettura TAAUT VENTURA
(Walter Colombi, Arthur Pichler), Varna (BZ)
Impianti Studio TECASS, Brunico (BZ)
Direttore dei lavori Arthur Pichler (TAAUT VENTURA)
Appaltatore Brugger snc, Varna (BZ)
Superficie riscaldata 375 m2
Superficie verde 250 m2 + tetto verde 200 m2
Sotto dall’alto: gli igloo del vespaio aerato (caratteristica tipicamente “mediterranea” per questa casa passiva) su cui poggia il primo solaio e la nastratura per la tenuta all’aria dell’involucro
Copertura (dall’estradosso)
strato di vegetazione estensiva (sedum); substrato (8 cm);
strato di separazione (stuoia filtrante); drenaggio e accumulo idrico (4 cm);
listellatura in abete rosso (10x19 cm); oannelli canapa (19 cm) tra i listelli; pannello OSB maschio-femmina (15 mm);
pannelli canapa (24 cm) tra i travetti; travetti (12x24 cm); barriera al vapore;
Sotto dall’alto: la struttura a telaio in legno è appoggiata su cordoli in c a opportunamente forati per il passaggio dell’aria e la posa degli impianti sulla struttura in legno
tavolato grezzo (24 mm); pannelli in fibrogesso con finitura a stucco (10 mm)
Parete esterna (dall’interno) intonaco (1,3 mm); aggrappante; collante/rasante su rete di armatura; pannello in fibra di legno (14 cm); pannello OSB maschio-femmina (15 mm);
strttura portante a telaio in abete rosso (200 mm); pannello canapa (200 mm); freno al vapore; pannello OSB maschio-femmina (15 mm);
listellatuta in abete rosso (60x50 mm)
canaline per impianto elettrico (diam. 25 mm);
pannello canapa (200 mm); pannelli in fibrogesso con finitura a stucco (10 mm)
Solaio contro terra (dall’estradosso)
pavimento in larice (20 mm); sottofondo in cemento (50 mm); freno al vapore in PE; massetto (9 cm);
vespaio con igloo (120 mm); cemento armato (150 mm); impermeabilizzazione in vetro-asfalto magrone (100 mm); strato di riempimento/riporto (100 mm)
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,122 W/m2K solaio controterra, U = 0,074 W/m2K copertura, U = 0,12 W/m2K serramenti, Uw = 0,71 W/m2K
IMPIANTI
VMC a flussi incrociati con recupero di calore Impianti di supporto caldaia a pellet 15 kW e impianto radiante a pavimento in prossimità delle vetrate perimetrali per compensare eventuali scambi radiativi dovuti alle vetrate fredde
il concetto energetico
Il comportamento energetico dell’edificio deve la propria efficacia a scelte di tipo bioclimatico e impiantistico Innanzitutto l’orientamento di uno dei lati lunghi secondo l’asse est-ovest favorisce il soleggiamento del lato sud – vetrato – e, grazie anche all’impiego di parti strutturali massive, l’accumulo di calore che viene successivamente rilasciato. In secondo luogo, un forte isolamento dell’involucro e la tenuta all’aria della struttura contribuiscono a ridurre in maniera determinante le perdite di calore, aspetto questo che ha permesso alla casa di ricevere la prima certificazione ufficiale del Passivhaus Institut di Darmstadt in Alto Adige e la quinta in Italia
Per quanto riguarda, invece, l’impiantistica, un contributo rilevante è dato dall’impianto di ventilazione meccanica controllata, impianto al quale è praticamente impossibile rinunciare se si vuole ottenere la certificazione di “casa passiva” Il necessario ricambio d’aria degli ambienti avviene recuperando il calore interno mediante scambiatori ad alta efficienza (90%); si evitano in questo modo gli sprechi tipici del ricambio attraverso l’apertura delle finestre che, insieme alle dispersioni dovute alla scarsa coibentazione e impermeabilità all’aria delle case “standard”, rappresentano uno dei principali motivi di dispendio energetico
Progettare Una casa Passiva
3 domande a arthur Pichler - taaUt ventura
il lungo parapetto massivo interno funge da accumulatore solare. Esso infatti, essendo posto proprio di fronte alla grande vetrata rivolta a sud, accumula calore rilasciandolo durante le ore non soleggiate.
Perché un professionista dovrebbe progettare una casa passiva e poi certificarla?
Cosa garantisce una certificazione?
La “casa passiva“ è conforme ai criteri progettuali e tecnologici intrinseci alla sostenibilità L’architetto è orientato ad applicare lo stato dell’arte nel “costruire” cercando di attuare ulteriori nuove soluzioni progettuali L’organo di certificazione dell’Istituto Casa Passiva PHI-Darmstadt (D) è un importante punto di riferimento per esaminare il progetto e il costruito nonché per ottenere “ambienti di vita” certificati. Una casa passiva certificata è soggetta al massimo livello di controllo della qualità finalizzata alla sostenibilità: una committenza evoluta non dovrebbe rinunciare a ciò
Nel concept energetico del vostro edificio, quanto conta l’impiantistica?
Perché avete lasciato a vista le tubazioni della VMC?
In una casa passiva il concetto energetico è relativamente semplice L’edificio è adeguatamente coibentato e permeabilizzato all’aria Già queste due misure massimizzano il contenimento energetico riducendo le tecnologie di riscaldamento Quel minimo e saltuario apporto di calore avviene attraverso l’impianto per il ricambio dell’aria Impianti correttamente dimensionati permettono risparmi rispetto alle tecnologie tradizionali La scelta di lasciare a vista i canali di ventilazione è coerente con una progettazione minimalista votata alla sostenibilità, proponendo anche un intrigante approccio estetico
Che difficoltà si possono incontrare nella progettazione di una casa passiva in legno, tenendo conto che le strutture in legno richiedono una progettazione molto accurata?
La cura nella progettazione di una casa passiva in legno è ripagata da tempi di costruzione ridotti Modifiche in cantiere sono assolutamente da evitare: gli elementi prefabbricati sono assemblati con rapidità e precisione riducendo i costi Nonostante ciò è inevitabile l’assidua presenza di un direttore dei lavori (DL). Le difficoltà maggiori nella costruzione di una casa passiva derivano dalla spesso inadeguata esperienza delle manovalanze impegnate in cantiere: è proprio il test Blowerdoor, necessario per la certificazione, a deludere le attese della committenza rivelando difetti costruttivi nascosti
Sopra:
PROGETTO ARCHITETTONICO
REALIZZAZIONE
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA
E AMBIENTALE
Marco Bevilacqua (BLM Domus); Sergio Broggini (StudioB)
2009-2010
CasaClima Oro Plus
Rispetto dei requisiti energetici (si sfiora il pareggio del bilancio termico), comfort, benessere e fonti energetiche rinnovabili: ecco alcune delle strategie progettuali adottate nel progetto di una villa situata a Fagnano Olona (VA) e realizzata con struttura in legno da BLM Domus del Gruppo Bevilacqua
solare Passivo e attivo
Per Un edificio a zero emissioni
Una casa a zero emissioni è una scelta di vita e un investimento per il futuro dell’abitare È da questi presupposti che nasce l’edificio residenziale di Fagnano Olona nel quale, in modo organico, interagiscono l’isolamento termico e acustico e gli impianti tecnologici; un edificio che richiede un sforzo economico iniziale maggiore, ma che si ripaga nel corso degli anni grazie a consumi e costi di gestione irrisori
Apporti solari passivi, recupero del calore prodotto all’interno della casa e sfruttamento delle fonti energetiche rinnovabili consentono a questo edificio di essere a emissioni zero e avere un bilancio negativo per quanto riguarda l’anidride carbonica
La casa, sviluppata su tre piani e circondata da un ampio giardino è realizzata, a eccezione del cavedio perimetrale e della pla-
tea di fondazione in muratura, con una struttura a telaio in legno coibentata con fibra di canapa e con un ulteriore isolamento esterno in fibra di legno Sul tetto niente tegole, ma un giardino pensile con piante grasse che favorisce condizioni termoigrometriche ideali all’interno dell’edificio, trattiene le polveri sottili all’esterno e aumenta l’efficienza dei moduli fotovoltaici evitando stagnazioni di calore
Altro concetto base della progettazione, il comfort abitativo La propagazione dei rumori da calpestio è stata evitata adottando solai appoggiati su dissipatori acustici e tutti gli impianti elettrici e termici convergono in un unico locale tecnico situato nel piano interrato accanto al garage e alla taverna
L’abitazione ha ottenuto la certificazione Casaclima Oro Plus e a breve sarà certificata dal Passivhaus Institut
struttura
L’edificio è realizzato con struttura portante a telaio (60X200 mm) a passo costante isolata con fibra di canapa, controventata internamente con pannelli in OSB e finita con doppia lastra in cartongesso; la tenuta all’aria è garantita dalla nastratura dei giunti Sono stati realizzati un cappotto esterno in fibra di legno con spessori variabili (da 120 a 240 mm) e con densità di 240 kg/m2 e un’intercapedine interna per l’alloggiamento degli impianti coibentata con fibra di legno morbida Il lato esterno viene rasato e intonacato con finitura ai silicati I solai dell’edificio sono di tipo Brettstapel, ovvero pacchetti di tavole (larghezza 200-240 mm) accostate di coltello e giuntate meccanicamente Sotto ogni tramezza sono stati inseriti dissipatori acustici che evitano la propagazione del rumore da calpestio Il massetto per l’impianto radiante è in cls autolivellante, mentre per gli altri massetti si è adottata una soluzione a secco (riempimento con perlite) La struttura del solaio verso il box, locale non riscaldato, è costituita da travetti (120x200 mm) con interposizione di pannelli isolanti in fibra di canapa (200 mm), controventatura interna ed esterna in OSB, controsoffitto con coibentazione in fibra di legno (80 mm)
Progetto geom Marco Bevilacqua, Fagnano Olona (VA) / StudioB, Sergio Broggini, Fagnano Olona (VA)
Strutture BLM Domus, Fagnano Olona (VA)
Consulenti geom. Marco Bevilacqua, Fagnano Olona (VA) / Studio Ergodomus, Pergine (TN), studio DP, Bressanone (BZ), Lele Eletric System, Fagnano Olona (VA)
Direttore dei lavori StudioB, Sergio Broggini, Fagnano Olona (VA)
Appaltatore BLM Domus – Gruppo Bevilacqua, Fagnano Olona (VA)
Superficie utile 375 m2
Superficie verde m2 1600 + tetto verde m2 200
pianta interrato
La zona di soggiorno esterna
Alcuni momenti della fase di cantiere (da sinistra in alto): l’arrivo di una parete prefabbricata e vari dettagli della posa delle travi portanti dei solai, cui vengono in aiuto i pilastri rompitratta in metallo
pianta piano terra
pianta primo piano
Parete esterna contro terra (dall’interno)
gessofibra (10+10 mm); telaio passaggio impianti e fibra di legno morbida (60 mm); pannello OSB/freno vapore (15 mm); struttura a telaio in legno e fibra di canapa (200 mm); assito maschio-femmina (20 mm); pannello EPS (240 mm); rasatura e finitura ai silicati.
Parete esterna (dall’interno)
gessofibra (10+10 mm); telaio passaggio impianti e fibra di legno morbida (60 mm); pannello OSB/freno vapore (15 mm); struttura a telaio in legno e fibra di canapa (200 mm); assito maschio-femmina (20 mm); telo traspirante; fibra di legno intonacabile (240 mm); rasatura e finitura ai silicati
Solaio verso zona non riscaldata (dall’intradosso)
gessofibra (12,5 mm); fibra di legno morbida (60 mm); pannello OSB (15 mm); struttura abete (100x200 mm) e fibra di canapa (200 mm); pannello OSB (15 mm); perlite epansa in granuli e impianti (150 mm); pannello OSB (15 mm); pannello radiante/fibra di legno (40 mm); massetto autolivellante (60 mm); pavimento
Le diverse fasi di realizzazione del tetto verde, dalla posa della guaina impermeabilizzante fino al riempimento con terra
Tetto verde (dall’interno)
solaio tipo “Brettstapel”; barriera al vapore; fibra di legno (380 mm); pannello OSB (15 mm); barriera vapore/antiradice; telo accumulo/strato separatore; strato drenante; telo filtrante; substrato; vegetazione estensiva
Parete esterna inclinata (dall’interno)
pannello gessofibra (10+10 mm); fibra di legno morbida (60 mm); pannello OSB (15 mm); fibra di canapa (200 mm); assito in abete (20 mm); barriera vapore; fibra di legno (200 mm); assito in abete ((20 mm); barriera vapore; tegola canadese
serramenti
I serramenti con telaio in legno sono ad alta efficienza energetica I montanti sono da 110 mm con isolamento in PUR al fine di migliorare le prestazioni termiche del telaio La parte vetrata è composta da un triplo vetro a doppia camera con gas Argon: il valore Ug è pari a 0,70 W/m2K, mentre la trasmittanza termica Uw è compresa tra 0,60 e 0,80 W/m2K a seconda dell’orientamento della pareti. Si raggiunge un abbattimento acustico pari a 50 dB per le finestre e 46 dB per le porte finestre I serramenti, inoltre, garantiscono livelli altissimi di permeabilità all’aria, di resistenza al vento e di tenuta all’acqua
serramento inclinato
1 nastro espandente
2 serramento (110 mm)
3 PUR
4 davanzale interno legno (20 mm)
5 fibra di legno
6 guaina barriera al vapore
7 soglia in rame
8 multistrato fenolico (20 mm)
in 3D delle finestre sulla parete inclinata
serramento verticale
1 nastro autoespandente
2 PUR
3 cassonetto coibentato
4 serramento (110 mm)
5 coprigiunto in alluminio
6 triplo vetro (Ug 0,6)
7 davanzale in serizzo
8 EPS
Modello
Accanto, dettaglio dell’isolamento in corrispondenza del foro finestra; a destra, nastratura del controtelaio in legno
Accanto, il telaio posato: da questa immagine si nota il grande spessore della parete, il davanzale esterno interrotto per evitare la formazione di ponti termici e le schermature esterne; a destra, la porta finestra: viene utilizzato un elemento di separazione termica tra interno ed esterno sul quale viene installato il serramento
A lato, messa in opera della cornice in legno delle quattro grandi finestre che caratterizzano la facciata a est; a destra, la parete est completata
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,10 W/m2K solaio controterra, U = 0,10 W/m2K copertura, U = 0,09 W/m2K serramenti, Uw = 0,8 W/m2K
IMPIANTI
VMC con scambiatore di calore con recupero fino al 95% impianto geotermico a bassa entalpia con sonde verticali di 80 m collegate al sistema radiante e alla pompa di calore pompa di calore fotovoltaico
10 kW solare termico con serbatoio di accumulo di 1000 l
Progettazione e tecnologia
La progettazione energetica del fabbricato si è basata, oltre che su un involucro estremamente performante, sull’attento sfruttamento delle fonti energetiche (utilizzo di energia rinnovabile ma anche recupero degli apporti di calore passivo, solari dalle grandi finestre a sud e quelli prodotti dagli elettrodomestici in funzione e dagli stessi occupanti)
L’energia elettrica è generata da un impianto fotovoltaico integrato, installato sul tetto verde, con potenza di 10 kWp e costituito da moduli in silicio policristallino
Un impianto solare termico fornisce l’acqua calda sanitaria, immagazzinata in un accumulo inerziale stratificato di 1.000 litri, che garantisce il 50% del fabbisogno globale e, all’occorrenza, un supporto al riscaldamento radiante a pavimento, utilizzato anche per il raffrescamento estivo in freecooling Questo è possibile bypassando il collegamento tra l’impianto geotermico (a bassa entalpia con sonde verticali di 80 metri) e la pompa di calore (terra-acqua) mediante uno scambiatore collegato al si-
stema radiante Oltre alla funzione estiva, l’impianto geotermico coadiuva la pompa di calore – che entra in funzione nei periodi di scarso irraggiamento – nel riscaldamento del’acqua sanitaria, in particolar modo in fase invernale La climatizzazione primaria dell’edificio è effettuata attraverso un sistema di ventilazione meccanica controllata con scambiatore di calore (recupero fino al 95%), assicurando un costante ricambio dell’aria interna che viene immessa negli ambienti a una temperatura di circa 19 °C. ll sistema, inoltre, evita la formazione di condensa superficiale sui pavimenti Gli impianti (elettrici e termici) confluiscono in un unico locale tecnico, posto al piano interrato, scelta particolarmente intelligente in considerazione delle manutenzioni future Il sistema di recupero termico dell’edificio e gli impianti alimentati da energie rinnovabili installati permettono al fabbricato di ottenere un bilancio nella produzione di anidride carbonica negativo.
Alcune immagini relative all’impiantistica della casa di Fagnano Olona Da sinistra, lo scavo per la posa delle sonde verticali dell’impianto geotermico, l’impianto fotovoltaico con moduli in silicio policristallino sul tetto verde, il vano impianti con il grande accumulo idrico
La scala interna in legno di collegamento tra piano terra e primo piano.
Vincitore del Schweizer Solarpreis 2007 per la categoria nuove costruzioni, l’edificio di Gebhartstrasse a Liebefeld (CH) diventa un’icona del costruire in modo sostenibile, lungimirante ed energeticamente efficiente È il primo edificio in Svizzera a ottenere la certificazione Minergie-P-Eco, grazie all’utilizzo intelligente di materiali ecologici, tecnologie efficienti e applicazione di principi di bioclimatica
ecologia Urbana e tecnologie
Per il comfort abitativo
Con il suo fabbisogno energetico annuo di circa 15 kWh/m2, l’edificio plurifamiliare alla periferia di Berna, progettato dallo studio Halle58, si è aggiudicato il primo certificato Minergie-P-Eco L’edificio si colloca in una zona caratterizzata da abitazioni degli anni ’60 del secolo scorso e da ville in stile liberty e sorge su un lotto che ha influenzato l’esito compositivo finale Si tratta di 3 appartamenti, costruiti su tre piani, che mantengono al loro interno una libertà spaziale, dovuta al fatto che l’edificio, strutturalmente un telaio in legno, è vincolato solo dal vano scale e da quello predisposto per l’ascensore in calcestruzzo armato, così come in calcestruzzo armato è l’intero piano interrato. Tutto quello che invece sorge fuori terra è stato realizzato con un sistema costruttivo a telaio, utilizzando legni provenienti dalla regione e trattati secondo criteri di ecologicità ben precisi Più della metà dell’involucro è dato da superfici trasparenti rivolte, come bioclimatica comanda, a sud e a ovest al fine di ottenere
un guadagno solare passivo il più possibile elevato, il resto sono superfici opache molto chiuse Un alto livello di coibentazione (oltre 30 cm per le pareti opache, oltre 40 cm per la copertura a verde) e superfici trasparenti molto performanti (tripli vetri con un valore Uw compreso tra 0,65 e 0,92 W/m2K) garantiscono ottimi livelli di qualità indoor
Completano l’opera l’installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda, la predisposizione di un impianto fotovoltaico, un sistema di ventilazione meccanica controllata Il fabbisogno di calore durante i mesi più freddi è garantito, a supporto dei guadagni solari passivi, da una caldaia a pellet che serve i 3 appartamenti Tutto il legname utilizzato è certificato “natureplus®” ed è impiegato non solo a livello strutturale ma anche di finitura, dall’arredamento interno al rivestimento esterno, parte sottoforma di lamelle di larice e parte sottoforma di pannelli di legno-cemento
struttura e involucro
La struttura portante è a telaio di legno poggiante su una costruzione in calcestruzzo armato impermeabilizzato (scantinato) L’insieme dei balconi e della terrazza del lato sud è strutturalmente indipendente dal resto dell’edificio, al fine di evitare ponti termici Tutti gli elementi sono stati prefabbricati e montati in cantiere, aspetto questo che ha permesso, nonostante le condizioni meteorologiche particolarmente avverse in quel periodo, di completare l’edificio in meno di un anno Per un isolamento ottimale, oltre a pannelli di lana di roccia, è stato utilizzato un sistema di casseforme in legno con funzione portante (U*psi, tipo T della Lignotrend®), riempite con fiocchi di cellulosa, si è così realizzata una coibentazione di dimensioni importanti (oltre i 30 cm per le pareti esterne in un unico strato) In questo modo –grazie anche alla forma compatta dell’edificio e alla cura posta in fase di cantiere – si sono evitati ponti termici e molti problemi legati al comfort acustico, con conseguente aumento del benessere interno
Progetto Peter Schürch, Halle58 Architekten, Bern (CH)
Appaltatore lavori in legno Heinz Beer AG, Ostermundingen (CH)
Superficie lorda 675,4 m2
Le piante mostrano l’applicazione dei principi di bioclimatica: a ovest e a sud sono rivolte le facciate trasparenti, altamente coibenti, così da guadagnare calore durante i periodi più freddi D’altro canto, per evitare un surriscaldamento degli ambienti interni, sono state collocate delle schermature -in legno- ad altezza di piano, facilmente manovrabili che non solo regolano il calore per irragiamento ma anche l’eccessiva illuminazione degli ambienti I lati nord ed est sono invece opachi, rivestiti con pannelli di legnocemento e, nell’angolo di nord-est, con lamelle in larice.
I piani fuori terra sono visibilmente sollevati dal terreno e poggiano sul piano interrato in c a Ciò evita la risalita di umidità dal terreno e permette un migliore isolamento dell’involucro
Un’immagine tridimensionale del sistema costruttivo utilizzato per le pareti, un particolare telaio in legno dove le pareti vengono riempite di cellulosa in fiocchi
pianta primo piano pianta secondo piano
Stratigrafia del solaio, come fornito dalla ditta costruttrice (dall’estradosso): finitura; pannello di distribuzione dei carichi; elemento nervato in legno lamellare per grandi luci (5-6 m); cavità da riempire con materiale fonoassorbente e per l’inserimento delle installazioni; controsoffitto composto da strato per la stabilità di forma e finitura in legno a vista (per esempio abete bianco senza nodi)
solai
Particolare attenzione dal punto di vista del comfort acustico è stata prestata nella costruzione dei solai, forniti dalla stessa ditta responsabile della realizzazione delle pareti portanti-coibenti Per coprire la luce richiesta dal progetto, sono stati utilizzati elementi CLT (cross laminated timber) nervati di legno lamellare (tipo LIGNO Rippe) che, attraverso l’incollaggio degli elementi portanti, offrono un’elevata stabilità al tutto senza appesantirlo
Le travi portanti del solaio sono collegate già in officina a un estradosso in legno, che rimane a vista; le cavità tra trave e trave sono riempite con ghiaia calcarea che, fornendo massa e peso alla struttura, ne aumenta le prestazioni di isolamento acustico Le caratteristiche vengono migliorate applicando uno strato di isolamento vero e proprio ai rumori da calpestio costituito da pannelli in fibra di legno dello spessore di 16/17 mm sovrastante un ulteriore strato di pannelli in lana di roccia per pavimenti (25 mm) particolarmente adatti all’uso in chiusure orizzontali con proprietà isolanti contro il calpestio
sezione trasversale
Due immagini di cantiere relative alla realizzazione dei solai interpiano
Nella foto in alto si vedono, sulla destra, le parti in c a su cui “poggia” la struttura portante orizzontale in legno e le travi in legno lamellare del sistema parzialmente prefabbricato e opportunamente dimensionate
La foto in basso riguarda il solaio di copertura, con i vuoti che verranno riempiti di ghiaia calcarea al fine di migliorare le prestazioni di isolamento acustico del solaio stesso, dal momento che anche il tetto, pensato “a verde”, è calpestabile
Minergie-P/Minergie-Eco
Lo standard Minergie P richiede, per gli edifici di nuova costruzione, una limitazione nel consumo annuale di energia che non deve superare i 38 kWh/m2. Oltre a ciò, è richiesto l’impiego di energie rinnovabili, superfici trasparenti con tripli vetri e deve essere testata anche la tenuta all’aria
Lo standard Minergie-Eco richiede l’utilizzo di materiali edili riciclabili, la possibilità di riutilizzo di quelli impiegati nella costruzione, elevati standard di illuminazione naturale e di isolamento acustico nonché la minima immissione di elementi nocivi nell’aria.
L’edificio di Gebhartstrasse a Berna risponde ai requisiti di entrambi gli standard
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,10 W/m2K copertura, U = 0,10 W/m2K serramenti, Uw = 0,65-0,92 W/m2K
IMPIANTI
VMC con recupero di calore fino al 90% caldaia a pellet
5 kW con tanker di capienza 6 m3 collettori solari
sottovuoto, 20 m2, 7 000 kWh/m2a, con serbatoio stratificato da 1920 l
impianto fotovoltaico (predisposizione) impianto radiante a pavimento
tecnologie impiegate
A fianco alle soluzioni bioclimatiche impiegate nell’edificio e all’utilizzo di strati coibenti elevati, una buona parte delle ottime performance energetiche è dovuta all’uso intelligente della tecnologia disponibile al momento della costruzione (2006). L’edificio è riscaldato durante i mesi invernali attraverso una caldaia a pellet, stoccato in un silos interrato nel giardino Il calore prodotto è veicolato nei 3 piani attraverso un impianto di distribuzione a pavimento a bassa temperatura Il 76% dell’acqua calda sanitaria è ottenuto tramite 6 collettori solari posti in copertura con una superficie assorbente di ca 20 m2, il resto del fabbisogno è coperto dal serbatoio collegato alla caldaia a pellet Prevista anche la predisposizione per un impianto fotovoltaico L’impianto di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore (con sistema verticale collocato nel vano tecnico) garantisce un’ottima qualità dell’aria migliorando il comfort interno I canali della ventilazione sono collocati sopra il controsoffitto, integrati nella struttura; a essi è collegata anche la ventilazione della cucina Nel piano interrato, una lavatrice comune ai 3 appartamenti e in classe A++ permette un ulteriore risparmio energetico globale
21.12/12.00
1 riscaldamento (caldaia a pellet)
2 serbatoio per stoccaggio pellet
3 cessione del calore a bassa temperatura tramiteriscaldamento a pavimento, rivestito in tavole di quercia
4 collettori solari
5 sfruttamento della luce naturale (fronte finestrato orientato a sud-ovest)
6 protezione dalla luce e dal calore (schermi a rullo in legno, vetratura isolante delle finestre e delle portefinestre, pilastri di cemento come massa di accumulo termico)
7 lavatrice, asciugatrice
8 accumulatore collegato al riscaldamento
9 ventilazione di comfort con il sistema “visionair”
10 elevato isolamento perimetrale
Copertura (dall’estradosso)
tetto verde estensivo (80 mm); tessuto non tessuto di protezione; cartone catramato antiradici; listellatura con pendenza (27 mm); controlistellatura per ventilazione (60/100-160 mm) su tappetino di scarti di gomma con funzione di isolamento ai rumori di calpestio; strato di tenuta all’aria; elementi lignei portanti cavi riempiti con isolante (360 mm); freno al vapore; controsoffitto acustico tipo knauf (95 mm) con isolamento; pannello in fibrogesso con rasatura liscia (15 mm)
Solaio interpiano (dall’estradosso)
rivestimento (15 mm); sottofondo in cemento con riscaldamento a pavimento (80 mm); strato separatore in PE; isolamento ai rumori da calpestio pannello in fibra di legno (17 mm) + pannello in lana di vetro (25 mm); struttura portante lignotrend LIGNO Rippe Q3 BV - 320 (320 mm); controsoffitto acustico tipo knauf (95 mm) con isolamento; isolamento delle cavità della struttura portante con lana di vetro Flumroc tipo 3 (60 mm); pannello in fibrogesso con rasatura liscia (15 mm); (si raccomanda di chiudere a tenuta elastica i collegamenti con le pareti)
Solaio verso vano non riscaldato (dall’estradosso)
rivestimento (15 mm); strato livellante di cemento con impianto di riscaldamento a pavimento (80 mm); strato di separazione (foglio in PE) come freno a vapore; strato isolante in poliuretano (180 mm); pannello isolante per pavimenti in lana di roccia (120 mm); cemento (250 mm)
ARCHITETTONICO CLASSIFICAZIONE ENERGETICA E AMBIENTALE
Passivhaus Institut Darmstadt
FOTOGRAFIE: Thomas Søndergaard, Lotte Dahl Andersen
Olav Langenkamp
Villa Langenkamp è la prima casa passiva certificata in Danimarca Di legno, semplice e molto moderna, costruita con elementi prefabbricati, la casa scopre una geometria compatta e linee pulite che si inseriscono perfettamente nel paesaggio circostante Il concept architettonico e il consumo ridotto di energia rivelano un edificio minimalista adatto ai nuovi e ridottissimi requisiti energetici danesi
gli sPazi dell’architettUra
Per il risParmio energetico
Durante la 14a conferenza internazionale del Passivhaus a Dresda a Villa Langenkamp è stato aggiudicato uno dei 4 premi di riconoscimento consegnati ogni anno dall’Istituto di Darmstadt
Il giudizio della giuria ha messo in luce molti aspetti e strategie che il progettista ha sapientemente combinato, a partire dalla disposizione dell’edificio nel piccolo lotto, alla forma, al risparmio energetico
Innanzi tutto la collocazione sul territorio Visto da lontano l’edificio presenta una forma modesta e semplice, circondato da alberi imponenti e da un panorama ondulato Tuttavia, la villa, un parallelepipedo dalle linee nette, si inserisce nel paesaggio circostante con delicatezza, orientandosi secondo l’asse est-ovest e aprendosi alla vista su un’area protetta a ovest Le grandi vetrate del soggiorno portano lo sguardo, attraverso il prato verde, a godere di molteplici livelli prospettici, dai luminosi e gialli ar-
busti di ginestra al piccolo lago blu La severa geometria e la forma scatolare che contrastano con l’organicità dei dintorni si armonizzano reciprocamente, sia internamente sia esternamente, con il paesaggio
Ma la semplicità del fabbricato è apparente
La distribuzione spaziale della villa fa emergere l’asse principale, separando in modo sorprendente gli spazi della “buffer area” affacciata a nord, dalla zona delle camere da letto, dei bagni, della cucina, della zona giorno e della sala (a est e a ovest) L’edificio è stato pensato e suddiviso secondo differenti strategie di riscaldamento; le parti della casa rivolte a nord (garage, locale tecnico e ingresso), sebbene siano totalmente integrate nel volume dell’edificio, non sono riscaldate: una porta in triplo vetro isolante le separa dall’abitazione che è la parte dell’edificio che rientra nello standard Passivhaus
Progetto Olav Langenkamp architetto eth-maa, Ebeltoft (Danimarca)
I primi schizzi di progetto proponevano un fabbricato a due piani dalla geometria complessa, pensato per una duplice finalità: separare le zone private da quelle dedicate alla socialità e sfruttare i benefici energetici derivanti da una forma più compatta. Tuttavia la scelta del modello finale a un piano è stata dettata dalla volontà di sottrarre, piuttosto che aggiungere, superficie da riscaldare.
Accurati studi sulla distribuzione interna hanno permesso la realizzazione di un edificio con una chiara ed evidente suddivisione degli spazi La caratteristica dominante della villa è l’asse longitudinale che ripartisce le funzioni, lasciando a nord la zona destinata ai servizi e a sud la zona abitativa vera e propria Il corridoio di ingresso diventa parte della zona giorno, creando uno spazio particolarmente efficace e interconnettendo le aree centrali interne con gli spazi aperti.
Nessun dettaglio è lasciato al caso, anzi: un esame più approfondito del progetto rivela che il linguaggio architettonico di questo edificio trova origine nella consistente ricerca di risparmiare energia
In particolare: ogni porta si apre di fronte a una finestra a tutta altezza, così da illuminare naturalmente anche le aree più interne, la facciata della zona notte è abilmente retrocessa nella sua totalità per evitare il surriscaldamento e un elemento solare captatore è integrato con armonia nella facciata sul lato sud
La pianta mostra l’applicazione dei principi di bioclimatica: a ovest e a sud sono rivolte le facciate trasparenti, altamente coibenti.
I lati nord ed est sono invece opachi, rivestiti con pannelli di legno-cemento e, nell’angolo di nord-est, con lamelle in larice, permettendo un migliore isolamento dell’involucro
pianta
per accumulare energia durante i lunghi inverni nordici La cucina può essere riscaldata, grazie all’elevato isolamento dell’edificio, solamente perchè chiusa mediante pannelli scorrevoli alti quanto la stanza, che scompaiono all’interno di pareti quando invece si preferisce la soluzione aperta I condotti della ventilazione sono nascosti all’interno dei pannelli strutturali e la ventilazione nel garage è integrata nella struttura nei frangisole Le facciate più aperte (a est, sud e ovest) e l’asse longitudinale simboleggiano il funzionamento della casa, quasi fosse una meridiana: il sole entra nelle camere da letto al mattino, mentre verso mezzogiorno un asse di luce separa le camere dal soggiorno Nel pomeriggio, i raggi del sole colpiscono la facciata a ovest, dipingendo strisce di luce all’interno attraverso le veneziane adottate per l’ombreggiamento; in estate, il sole raggiunge anche il prospetto a nord, compiendo un intero giro attorno all’edificio
le fondazioni
Lo scavo di fondazione ha rimosso il terreno fino a trovare un livello stabile del suolo; la sagoma dell’edificio è stata ricreata mediante blocchi doppi in calcestruzzo e argilla espansa con interposto isolante in polistirene ad alta densità e grafite dallo spessore di 600 mm Solo in seguito è stata realizzata la platea armata di fondazione Il basamento è stato completato con un ultimo strato di calcestruzzo, terminando l’opera delle fondazioni dopo circa 3 settimane Rispetto alla fondazioni standard, la differenza sostanziale è da ricercarsi nell’utilizzo di questi blocchi isolati in argilla espansa, coibentati all’esterno con ulteriori 10 cm di materiale isolante. In un’ottica di conservazione del calore, questo tipo di fondazioni è preferibile visto il valore U (0,05 W/m2K), due volte più basso rispetto a quanto richiesto dalla normativa danese per gli edifici (BR10)
Dal 2006 la Danimarca ha introdotto una regolamentazione energetica per gli edifici che identificava 2 classi di consumo Dal 2010 le classi sono diventate obbligatorie e dal 2015 sarà obbligatoria la classe 1 (25 kWh/m2anno massima domanda di calore). Il concetto di casa passiva si affaccia nel Paese già nel 1997. Ogni anno è organizzata una conferenza sui temi della Passivhaus dal Passivhus dk (centro studi per gli edifici estramente efficienti), dall’Università di Aalborg (centro strategico di ricerca sugli edifici zero emission) e dalla Scuola di Architettura di Aarhus (centro per l’apprendimento delle case a basso consumo eneergetico e passive) L’obiettivo delle conferenze, a cui partecipano tutti i paesi scandinavi, è quello di condividere le esperienze e cercare delle conclusioni utili per proseguire nella ricerca
termografia, protezione dal surriscaldamento, accumulo di energia
Grande attenzione è stata posta, sia in fase di progetto sia di verifica, alla presenza dei ponti termici Le simulazioni effettuate hanno permesso di accertare l’assenza di ponti termici nella struttura opaca, realizzata con un sistema in legno a telaio Gli unici punti che mostrano una leggera criticità riguardano le connessioni tra la struttura portante lignea e i grandi serramente metallici, ininfluenti comunque per il raggiungimento dei valori richiesti dal Passivhaus Institut Pannelli a nido d’ape in cartone cerato dipinto di rosso posti sulla facciata sud formano una vera e propria parete solare Studiata appositamente, la trama del pannello permette al sole invernale di penetrare nell’edificio e, indirettamente, di scaldare gli ambienti, mentre d’estate la stessa trama provvede a schermare gli interni dai raggi solari
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,09 W/m2K solaio controterra, U = 0,05 W/m2K copertura, U = 0,05 W/m2K serramenti, Uw = 0,65 W/m2K
IMPIANTI
VMC con recupero di calore fino al 92% pompa di calore
2,2 kW con 75 m di tubi posti a 1 m di profondità nel giardino a est della casa collettori solari
8 m2 con serbatoio di accumulo di 400 l impianto radiante a pavimento nei bagni
Copertura (dall’estradosso)
doppio strato di lamiera di copertura; isolamento termico; pannello OSB; travi di legno con sezione a I e isolamento con lana di roccia lambda 35 (400 mm); barriera al vapore; pannello in legno con isolamento in lana di roccia lambda 35 (60 mm); lastra di cartongesso (13 mm)
Solaio contro terra (dall’estradosso)
sabbia stabilizzata; isolamento termico (600 mm); platea di fondazione in c a (100 mm); guaina; isolamento termico(60 mm); pannello in OSB (22 mm); feltro fonoassorbente (4 mm); pavimento in legno (16 mm)
Parete (dall’esterno)
rivestimento in listelli (30x70 mm); listelli distanziatori impregnati (25x45 mm); pannello in fibra di legno (16 mm);
struttura portante con travi a I e isolamento con lana di roccia (358 mm);
pannello in OSB (15 mm); isolamento termico in lana di roccia lambda 35 (60 mm); pannello in OSB (15 mm); lastra di cartongesso (13 mm)
focus on edifici a basso consumo energetico
Il tema che più assilla i progettisti di case a basso consumo è proprio il titolo di questa nuova rivista: si possono realizzare case “a zero energia” ovvero che producano più energia di quanta ne consumino? Tale risultato è raggiungibile con i materiali e le tecnologie disponibili sul mercato? Queste realizzazioni hanno un tempo di ritorno dell’investimento sostenibile per l’utente? Nel presente articolo cercherò di raccontarvi alcune strategie impiantistiche adottabili (o già adottate) per ottenere effettivamente una casa che sia autosufficiente in tutti i consumi energetici
Innanzi tutto, occorre definire qual è il fabbisogno energetico di una casa; vi ricordo che fino a poco tempo fa (2007) l’obbligo del costruttore era quello di contenere unicamente i consumi energetici per il riscaldamento invernale. Le leggi sul contenimento di energia, a partire dagli anni ‘70 fino al 2007, si sono concentrate sulla riduzione delle dispersioni invernali per il riscaldamento Ciò avveniva poiché il consumo per riscaldamento invernale era preponderante rispetto agli altri usi energetici di una abitazione Solo con la pubblicazione del D Lgs 311/06 si è
Case a zero energia. sono possibili?
Involucro e concept energetico: strategie e impianti da adottare in una casa mediterranea. Teoria e pratica a confronto in un edificio quadrifamiliare con un’efficienza complessiva negativa di 3,5 kg CO2/m2 anno (-40 kWh/m2 anno).
Gionata Sancisi ingegnere, Passivhausplaner
Componenti della efficienza energetica di un involucro edilizio.
Solo con la pubblicazione del D.Lgs 311/06 si è considerato il consumo energetico per la produzione di acqua calda sanitaria, che deve essere ottenuta obbligatoriamente per il 50% da fonte rinnovabile Per quanto riguarda i consumi estivi, infine, sono stati posti limiti specifici con l’emanazione del D.P.R. 59/09. Chi progetta un nuovo edificio, rispettando le normative vigenti, deve contenere il consumo energetico invernale e i consumi energetici per la produzione di ACS e per il raffrescamento estivo Ma la domanda che tutti si pongono è: posso ridurre al minimo i consumi energetici di un edificio fino ad annullarli e raggiungere quindi l’obiettivo di una casa “a zero energia”?
Un involucro efficiente
Per conseguire questo traguardo occorre considerare che è fondamentale investire i primi danari nella realizzazione di un involucro molto efficiente dal punto di vista energetico Tale strategia risulta di ovvia applicazione per quanto riguarda il contenimento dei consumi invernali: si aumenta la capacità isolante dell’involucro attraverso la maggiorazione degli spessori o con infissi più performanti. Non tutti i progettisti sono però consapevoli che alcune scelte architettoniche hanno un notevole impatto sui consumi energetici estivi; inoltre non tutti ricercano soluzioni che permettano un’efficace strategia di raffrescamento passivo, lasciando invece questo compito al raffrescamento attivo mediante impianti.
Altro punto nodale: la “moda della casa a basso consumo”, pensata per climi freddi ma non riadattata ai climi mediterranei, fa sì che il risparmio invernale si traduca in un maggior consumo estivo rendendo l’abitazione molto più calda d’estate.
Ho udito spesso nella Pianura Padana l’espressione “la mia CasaClima Classe A è calda d’estate” Ciò è dovuto al fatto che si copiano i progetti del Nord Europa caratterizzati da superfici vetrate spropositate per le nostre latitudini e che persiste un approccio alla progettazione secondo un’ottica “invernale passiva” e non “mediterranea”.
Nel Nord Europa, per contenere il consumo energetico per la climatizzazione prevalentemente invernale (sono pochissime le zone con esigenze di raffrescamento estivo), si cerca di sfruttare al massimo gli apporti gratuiti invernali mediante aumento delle superfici vetrate esposte a sud; questo approccio non può essere importato alle nostre latitudini senza un’attenta analisi dell’effetto che tale strategia può comportare: gli apporti estivi, non più “gratuiti”, devono essere mitigati con l’impianto di raffrescamento! È quindi errato ricercare progettualmente apporti gratuiti invernali elevati aprendo ampie finestrature senza predisporre un opportuno sistema schermante mobile estivo da realizzarsi possibilmente all’esterno della superficie vetrata. Se costruiamo a Milano la copia perfetta di una Casa Passiva Danese, otteniamo un consumo nullo per il riscaldamento invernale, ma un consumo elevatissimo d’estate e creiamo una specie di “serra solare” che ci “regala” energia d’inverno ma che ci “soffoca” d’estate.
Per ottenere una elevata efficienza dell’involucro edilizio dobbiamo fare riferimento ai punti fondamentali riassunti nella figura della pagina precedente Alcuni di questi possono essere ovvi; tuttavia occorre che il progettista architettonico prenda in considerazione tutti gli aspetti al fine di ottenere un involucro efficiente sia d’estate che d’inverno
Partiamo dall’isolamento termico: è chiaro che maggiore è l’isolamento delle parti opache, maggiore sarà il contenimento energetico invernale; parimenti, se viene migliorata anche la capacità termica dei serramenti, si migliora l’efficienza energetica dell’involucro
Oltre a un certo spessore di isolamento delle pareti o a valori Uw bassi, non conviene insistere sulla coibentazione o sulla qualità degli infissi: è piuttosto consigliabile mitigare le conseguenze dei ponti termici, i quali, oltre a incidere negativamente sulle dispersioni energetiche, provocano abbassamenti localizzati delle temperature superficiali, formando condense e quindi muffe L’eliminazione dei ponti termici però non è vissuta dal progettista come una necessità imprescindibile: ci si limita spesso alla
Incidenza dei ponti termici sui consumi in base alla trasmittanza media dell’involucro
Prova di tenuta all’aria dell’involucro: il Blower Door Test
loro valutazione nel calcolo, sottovalutandone l’effetto negativo che essi comportano. Solamente i sistemi di certificazione energetica CasaClima e Passivhaus impongono l’eliminazione dei ponti termici per tutte le classi energetiche Nel diagramma in alto a sinistra si può apprezzare come al diminuire della trasmittanza dell’involucro esterno aumenti in percentuale il peso delle dispersioni dovute ai ponti termici non risolti
Parlando di geometria del progetto è evidente che questa influenza l’efficienza energetica Più basso è il rapporto tra superficie esterna e volume (rapporto S/V), meglio è; le dispersioni energetiche, infatti, dipendono dalla superficie esterna dell’edificio Perciò, se si progetta bene, evitando il più possibile movimenti di parete (rientranze, sporgenze ecc ) e utilizzando meno superficie esterna a parità di volume interno, si ottiene un progetto più efficiente Purtroppo la norma italiana che alza il limite di Epi all’aumentare del rapporto S/V non sprona i progettisti a concepire edifici con elevata efficienza intrinseca, ma anzi: sono perdonati se fanno qualche rientranza o sporto di troppo!
La Ventilazione Meccanica Controllata (o VMC) è necessaria per ottenere un edificio in Classe A ed è sempre consigliata La necessità dell’installazione di questo impianto per la classe A deriva da considerazioni energetiche che, calcoli alla mano, provano che la ventilazione, se eseguita in modo naturale, ha un peso energetico invernale molto elevato, pari a 25 kWh/m2anno per la Pianura Padana Ne deriva che, se si vuole ottenere un’abitazione che non superi i 30 kWh/m2a di indice energetico, occorre sicuramente recuperare buona parte dell’energia dispersa con la ventilazione naturale
L’impianto è di solito realizzato con un indice di ricambio pari a 0,5 che garantisce ampiamente il comfort termoigrometrico interno sia d’inverno che d’estate Importante è non dimenticare che la VMC è in grado non solo di recuperare il caldo d’inverno ma anche il freddo d’estate, contribuendo a contenere anche i consumi estivi Durante la primavera e l’autunno, quando la temperatura media esterna è simile a quella interna, spegnere l’impianto e ventilare in modo naturale l’abitazione rappresenta la soluzione migliore La ventilazione meccanica controllata permette inoltre, nel periodo invernale o estivo, di mantenere un’elevata qualità dell’aria interna, abbassando il livello di CO2 e diminuendo l’umidità relativa interna
La tenuta all’aria è la vera sfida in un progetto che vuole raggiungere classi energetiche di elevata efficienza CasaClima impone per la classe energetica A un valore di tenuta all’aria n50<1,0 h-1 La tenuta all’aria deve essere elevata (indice n50 < 1-1,5) poiché le infiltrazioni di aria esterna costituiscono una dispersione energetica, ed essa incrementa con l’installazione di un sistema di VMC
La VMC aumenta il processo di infiltrazione che avviene in modo naturale per effetto del vento laterale a cui è soggetta una casa, simulando l’effetto negativo del vento e mettendo in depressione alcuni ambienti all’esterno Si ottiene perciò un effetto sinergico negativo che induce l’aria a entrare dalle fessure della struttura piuttosto che provenire da altri ambienti attraversando le porte di comunicazione come schematizzato nella pagina a sinistra
Altro fattore importante nella progettazione di edifici a bassisssimo consumo energetico è l’orientamento dell’edificio, di cui è nota l’importanza, anche se a volte non viene considerata, in quanto di difficile applicazione a causa dell’orientamento del lotto edificabile
La destinazione d’uso dei vani secondo la loro esposizione al sole, ovvero la zonizzazione, è un aspetto consciuto; una casa efficiente avrà la zona giorno a sud mentre a nord troveranno posto gli ambienti non abitati, quali ripostigli, cantine o garage.
Gli ultimi due argomenti sono importantissimi per controllare le entrate di energia nel periodo estivo Troppo spesso si trascura lo studio dell’ombreggiatura delle superfici finestrate e, se si abbina a tale scelta una parete “leggera” ovvero senza massa (a parità di capacita isolante), si ottiene una casa molto confortevole d’inverno ma con “effetto serra” d’estate
Una volta ottenuto l’involucro perfetto con un comportamento passivo in equilibrio ottimale sia d’inverno che d’estate occorre definire la tipologia degli impianti possibili per una casa a basso consumo
Alla domanda di un cliente che chiede “voglio un impianto che costi poco e consumi pochissimo”, io consiglio sempre la stufa economica (chiedete a vostra nonna !!) È ovvio che occorre considerare i costi degli impianti, ma è altrettanto importante raggiungere uno standard di comfort interno accettabile
Quadrifamiliare ad Argenta (FE)
Committente RB Immobiliare srl, Argenta (FE)
Progetto/direzione lavori geom. Silvia Mantovani, Argenta (FE)
Strutture ing Marco Rossi, Argenta (FE)
Termotenico p i Michele Coatti, Argenta (FE)
Consulente CasaClima ing. Gionata Sancisi, Argenta (FE)
Date progetto 2009-2011
Superficie utile 494 m2
Superficie verde 413 m2
Attacco a terra e isolamento balcone garages
Attacco parete tetto
Schema funzionale impianto pompa di calore
A questo punto la progettazione impiantistica può percorrere due strade: “soluzioni low cost” per case a basso consumo e con esigenze di comfort interno limitate, oppure “soluzione comfort” con priorità al benessere interno e alla gestione automatica. La prima alternativa prevede il soddisfacimento del fabbisogno energetico ricercando combinazioni di sistemi pratiche ed economiche: per esempio, un impianto a radiatori e a un impianto split per l’estate Nel secondo caso, invece, si dà risposta alle esigenze di benessere interno e/o si scelgono soluzioni che agevolano la gestione dell’impianto: ad esempio, impianti con superfici radianti e sistemi di deumidificazione localizzati Nelle case a basso consumo è relativamente poco costoso sviluppare un progetto impiantistico sulla base dei soli fabbisogni energetici Purtroppo, se si procede al mero dimensionamento a partire dalle dispersioni, potremmo ottenere una casa che si può riscaldare con un solo radiatore o raffrescare con un solo split! Ma dove posizionare tali unità interne? In salotto? O in cucina? E in camera da letto? È comprensibile come tale scelta di puro calcolo non permetta una ampia e uniforme diffusione del calore d’inverno o del fresco d’estate, lasciando alquanto a desiderare in termini di comfort interno
A lato, unità interna
A destra, unità interna chiusa e inverter dell’impianto fotovoltaico.
Dall’altra parte, potremmo scegliere il massimo del comfort realizzando un impianto radiante a parete/pavimento con un sistema automatico di regolazione del calore per ogni locale in inverno e un sistema a parete/pavimento dotato di deumidificatori per il raffrescamento estivo. Tale scelta rappresenta la soluzione migliore per il comfort interno, è sicuramente la più costosa e richiede una capacità di gestione delle apparecchiature più qualificata da parte dell’utenza
Cito una massima di Henry Ford che calza a pennello per gli impianti in case a basso consumo ed elevata efficienza e che afferma: “quello che non c’è non si rompe” Se l’obiettivo quindi è non impattare sui consumi energetici e sull’ambiente, è necessario installare un’impiantistica adeguata e un sistema di controllo ponderato in base alla complessità dell’edificio e alle esigenze del committente
Non esiste pertanto l’impianto ottimale per la casa a basso consumo: le scelte tecnologiche o funzionali sono dettate principalmente da una scala di priorità del cliente, dall’uso previsto e dagli obiettivi di comfort In questo contesto cambia anche la figura professionale del termotecnico, in passato mero verificatore della rispondenza normativa dell’involucro-impianto, oggi preparato consulente sulle varie tecnologie e sul loro contributo al comfort interno In sintesi: ieri era sufficiente rispettare la norma, oggi occorre capire le esigenze del cliente e il modo in cui vive la casa cercando di comprendere a fondo le “vere necessità” e di leggere tra le righe delle richieste
Molto spesso, infatti, il cliente vuole costruire una casa che non coincide con l’uso effettivo che ne farà in futuro; solo attraverso un’analisi più profonda emergono i comportamenti reali
e i bisogni Un esempio: perché richiedere una stufa legna, collegata al sistema di riscaldamento, se non si ha il tempo di ricaricarla, quando si è fuori casa tutto il giorno?
Altra questione importante è la scelta del combustibile da utilizzare e le possibilità sono molteplici Ricordiamoci che tale decisione ha un impatto notevole sulle
emissioni di CO2, così importanti da essere oggetto della direttiva Europea, CEE 31/2010 (non ancora recepita in Italia; è la stessa che impone gli edifici a consumo zero per il 2020), la quale all’art. 6 chiede di scegliere in via prioritaria tra le fonti rinnovabili, il teleriscaldamento, la cogenerazione o le pompe di calore Solamente nel caso in cui non sia tecnicamente possibile sfruttare una delle precedenti fonti energetiche rinnovabili è possibile utilizzare fonti fossili convenzionali
Considerando l’eventualità di un sistema multifonte, si deve tener conto che il basso consumo di un edificio non ripaga i costosi investimenti necessari ad integrare due o più fonti energetiche alternative. Ovvero, non chiedete di collegare il camino (che dovrà comunque essere a tenuta Blower Door Test) al circuito della caldaia o della pompa di calore: il semplice allacciamento tra le due fonti costa l’equivalente di 8-10 anni di bolletta di riscaldamento Meglio installare un unico sistema che sia in grado di produrre caldo in inverno e freddo nel periodo estivo
Caso specifico: una quadrifamiliare ad argenta
Quali sono le scelte ottimali, che non pregiudicano il comfort, che sono semplici da adottare e che possiedono un rapporto costi/benefici ottimale? Per rispondere a questa domanda vi de-
scrivo le scelte effettuate in un caso concreto Si tratta di una plurifamiliare composta da quattro appartamenti, due da 70 m2 e due da 100 m2, fabbricata ad Argenta in provincia di Ferrara.
Il costruttore intendeva realizzare un edificio che fosse a consumo zero per quanto riguarda l’uso di energia per la climatizzazione e l’acqua calda sanitaria
L’involucro dell’edificio è stato realizzato secondo lo standard
Classe A CasaClima, ovvero con un indice energetico per la climatizzazione invernale inferiore a 30 kWh/m2a Sono stati eliminati tutti i ponti termici: attacco fondazione, balconi e attacco parete/tetto, come si può vedere nelle figure a pag. 48 in alto.
L’eliminazione dei ponti termici è importante non solo per gli aspetti energetici, quanto piuttosto per l’ottenimento di una temperatura superficiale interna superiore alla temperatura di condensazione in condizioni di umidità massima relativa del 65%
L’impianto di climatizzazione invernale ed estiva realizzato prevede lo sfruttamento di un’unica fonte energetica: l’energia elettrica
Tale scelta deriva dalla considerazione che l’energia elettrica può essere autoprodotta con sistemi fotovoltaici e quindi è possibile compensare il restante fabbisogno energetico con un sistema di autoproduzione, oltre che eliminare tutti i costi di
A lato, impianto VMC in controsoffitto
A lato sotto, particolare VMC e batteria di post coibentata
Sopra, da sinistra: cucina con bocchetta VMC e bocchetta di passaggio sopra porta; camera da letto con bocchetta di ripresa (dietro la tenda); salotto con bocchetta di mandata vicino alla porta finestra
Nella pagina accanto, un dettaglio dell’impianto VMC con ripresa a parete ed espulsione a tetto
allacciamento e di installazione della rete metano e i relativi costi di manutenzione
La questione dell’aumento di potenza di fornitura elettrica e di gestione dei carichi può essere agevolmente governata installando il secondo contatore previsto per usi non abitativi o installando un sistema di gestione delle priorità Ovviamente il piano cottura sarà del tipo a induzione elettrica a quattro fuochi autolimitato a 3 kWp L’impianto è costituito da un’unità esterna collegata a un’unità interna che produce acqua calda/fredda nel circuito primario (inverno/estate). La stessa unità interna alimenta un bollitore di accumulo per acqua calda sanitaria come da schema a pagina 48 in basso
Come si può vedere, il circuito primario alimenta i termoarredi nei bagni d’inverno e la batteria di post della VMC d’estate Durante il periodo estivo la batteria di post funge da deumidificatore e il pavimento radiante è alimentato da acqua la cui temperatura è gestita dalla centralina termostatica In tal modo si semplifica notevolmente l’impianto e si consegue un minor costo d’installazione La centralina termostatica, che produce acqua per il radiante a pavimento, può essere gestita con temperatura a punto fisso (temp di alimentazione non inferiore a 21 °C) o con temperatura scorrevole in base all’umidità interna rilevata da un’opportuna sonda di umidità Questa seconda scelta è da preferire nelle case con superfici maggiori di 150 m2 a più piani, mentre per gli appartamenti è comunque sufficiente e confortevole la prima soluzione. Per capire gli ingombri esterni e interni si vedano le figure a pagina 49
Le macchine della VMC sono state posizionate orizzontalmente nel controsoffitto, dove trova posto anche la batteria di post per la deumidificazione estiva come si può vedere nelle immagini della pagina accanto in alto
Le bocchette interne sono posizionate in modo strategico per lavorare nel migliore dei nodi e non risultano invasive per l’estetica degli interni (vedi pagina accanto al centro)
L’impianto fotovoltaico per complessivi 12 kWp (3 kWp per ogni unità abitativa) è integrato in copertura, mentre le unità esterne della pompa di calore sono facilmente occultabili (pagina 44).
La realizzazione descritta, grazie all’ottimo involucro e alla scelta oculata degli impianti installati, ha raggiunto la Classe A CasaClima e un’efficienza complessiva negativa (il fotovoltaico produce più di quanto la casa consumi per la climatizzazione e ACS) pari a -3,5 kg CO2/m2a ovvero -40 kWh/m2a
In conclusione si può affermare che è possibile progettare e costruire case “a zero energia” già oggi senza elevatissimi sovracosti (circa il 10% in più dell’edilizia “normale”) e che il potenziale cliente è sicuramente disposto a pagare qualcosa di più per una casa “senza bolletta”
Ora rispondiamo all’ultima domanda: ma quanto costano? Il costruttore vende gli appartamenti a meno di 2000 Euro/m2!! Stupiti?
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,24 W/m2K
solaio contro terra, U = 0,23 W/m2K copertura, U = 0,21 W/m2K serramenti, Uw = 1,4 W/m2K
IMPIANTI
VMC con recupero di calore fino al 90% impianto fotovoltaico n. 4 impianti da 3 kWp impianto radiante a pavimento sistema di raffrescamento con batteria di post su ventilazione e pavimento radiante
PRESTAZIONI ENERGETICHE
per riscaldamento e acqua calda, 21 kWh/m2 anno per raffrescamento estivo, 15 kWh/m2 anno emissioni di CO2, -3,5 kg CO2/m2 anno
involucro ponti termici
Maria Elisabetta Ripamonti architetto, Presidente OAPPC di Lecco
analisi e ipotesi risolUtive
dei ponti termiCi
L’attenzione alla riduzione dei consumi e delle emissioni in atmosfera, i temi riguardanti l’energia, la sua produzione, conservazione e risparmio sono sempre più d’attualità
Se fondamentale è lo sfruttamento delle fonti rinnovabili (solare, geotermia ed eolico) l’efficienza energetica rappresenta il più importante, rapido ed efficace strumento per garantire la riduzione di emissioni, la protezione e la qualità dell’ambiente e la diminuzione della dipendenza dall’estero per l’approvvigionamento di materie prime e di energia
Proprio in merito alla riduzione dei consumi in edilizia, spesso si sottovaluta l’incidenza delle perdite di calore dell’involucro più difficili da individuare e calcolare, tra cui i ponti termici
La tendenza a costruire edifici a basso consumo li rende elementi cruciali ai fini del risparmio energetico; perché, muffe a parte, essi determinano maggiori dispersioni di calore e quindi consumi più elevati, con peggioramento della classe energetica dell’edificio
In questa sede si affronta il problema della coibentazione delle fondazioni ponendo attenzione alla risoluzione dei ponti termici Il presente articolo richiama, infatti, il contenuto del testo “Ponti termici: analisi e ipotesi risolutive” (Flaccovio Editore) Il volume, destinato a studenti, progettisti e imprese, compie un’analisi accurata dei ponti termici, della loro struttura e collocazione, con una ricerca puntuale per individuare le soluzioni più appropriate alle criticità a essi connesse ed è corredato da esempi pratici anche in formato digitale.
Soluzioni e nuovi materiali per isolare le fondazioni e realizzare edifici a bassissimo consumo energetico senza perdite di calore. Come scegliere l'isolamento adatto e non precludere la strada alla realizzazione di una casa passiva.
Principio del “pennarello rosso”: la continuità dell’isolamento deve essere ricercata sia in sezione che in pianta
La nuova Direttiva Europea n° 2010/31/UE richiede massima attenzione nella progettazione e costruzione imponendo edifici “a energia quasi zero” Per raggiungere questa qualità è indispensabile il controllo degli aspetti tipologici della costruzione quali la forma, il rapporto superficie/volume, l’orientamento e la distribuzione interna delle unità abitative Altrettanto importante è valutare gli aspetti costruttivi che incidono sul comportamento energetico dell’edificio ovvero la presenza di efficace isolamento termico, il corretto utilizzo di sistemi solari passivi e di schermature, l’uso di tecnologie solari attive, l’utilizzo di finestre ad alte prestazioni e di sistemi impiantistici ad alto rendimento In controtendenza a una stagnante congiuntura economica l’incremento di edifici ben isolati, iniziato nel Nord Europa, accelera anche in Italia grazie alla richiesta di qualità e basso consumo
L’attenzione va posta sia all’involucro, sia al sistema impiantistico. Le leggi della fisica e i metodi di calcolo matematico relativi a conduzione, convenzione e irraggiamento, individuano e quantificano i processi di scambio del calore attraverso le pareti esterne dell’edificio In queste ultime, quando la resistenza termica cambia in modo significativo per la discontinuità dei materiali, per la variazione dello spessore della costruzione o per discontinuità geometrica, si è in presenza di ponti termici La loro eliminazione favorisce il risparmio dei costi di riscaldamento, la riduzione delle emissioni di CO2, la conservazione delle risorse di energia e il mantenimento dell’edificio A tal fine una progettazione consapevole e attenta agli aspetti energetici è indispensabile sia nelle ristrutturazioni sia nelle nuove costruzioni Per ottenere un risultato d’eccellenza nella coibentazione risolvendo i ponti termici, è indispensabile garantire la continuità dell’isolamento termico secondo il principio del “pennarello rosso” (pagina accanto)
Il consumo energetico per la climatizzatine estiva dal 2003 ha superato quello per il riscaldamento invernale Occorrono, pertanto, strategie migliorative delle prestazioni termiche anche in estate per contrastare i picchi di domanda di energia elettrica che sconvolgono i bilanci degli edifici Un’ottima coibentazione è efficace anche per difendersi dal calore estivo
Le fondazioni costituiscono il punto di partenza nella realizzazione degli edifici e richiedono particolare attenzione Si possono adottare differenti coibentazioni in funzione anche della necessità o meno di includere la cantina nell’involucro termico. Si parla di:
1- isolamento sul plinto di fondazione e separazione termica della parete verticale;
2- isolamento sotto il plinto di fondazione con l’utilizzo di materiali isolanti resistenti alla compressione;
Foto esemplificative dell’utilizzo della ghiaia in vetro cellulare come isolamento delle fondazioni continue
Materiale costruttivo
Lastra in Lana di Vetro
Spessore consentito [mm]
Durata massima del carico di compressione
Conducibilità termica [W/mK]
Ghiaia di Lana di Vetro
Malta leggera porosa
Tabella 1 Materiali isolanti
Costi per avere un valore U = 0,16 W/m2K [euro] 150,65,35,65,-
Distribuzione del carico con plinti di fondazione (sinistra) e in fondazione a platea (destra)
Nessuna limitazione
3- isolamento sopra e sotto il plinto di fondazione (in fondazione continua)
La scelta della tipologia utilizzata è in funzione delle caratteristiche del terreno; in presenza di buone capacità di portanza di quest’ultimo la migliore soluzione, in quanto non comporta perdita di calore, è la fondazione a platea con isolamento continuo Fondazioni profonde sono, invece, necessarie quando i depositi portanti sono a grandi profondità: le sollecitazioni della strut-
tura dell’edificio convergono sui pali e passano attraverso i depositi deboli Nei casi di bassa capacità portante del suolo sottostante in alternativa a fondazioni profonde si possono eseguire miglioramenti o sostituzioni del sottosuolo valutando la tipologia di fondazione anche in relazione alle disponibilità economiche della committenza (figura a centro pagina)
I terreni costituiti da sabbia e ghiaia hanno generalmente buone caratteristiche: all’alta resistenza alla compressione del sottosuolo si aggiunge facilità di deflusso dell’acqua nelle parti più
basse; questo tipo di suolo, poco soggetto a rigonfiamenti o ritiri, consente fondazioni a plinti oppure continue In presenza di alte sollecitazioni è meglio utilizzare fondazioni di superficie che limitino la deformazione dell’edificio per scongiurare cedimenti
il terreno e i materiali isolanti
I nuovi materiali isolanti possono essere equiparati al terreno in termini di capacità por-
tante: questo significa poter posizionare l’isolamento termico sotto al plinto di fondazione o intorno all’edificio interrato, cioè sottostante a parti che scaricano le sollecitazioni
L’isolamento sotto al plinto è un ottimo metodo per coibentare la base dell’edificio eliminando i ponti termici, a meno che non vi sia necessità di basamenti a pilastri oppure di spazi freddi in corrispondenza di garage interrati o specifiche esigenze per realizzare uno scantinato freddo.
Alcune soluzioni architettoniche libere da ponti termici permettono di includere il piano dello scantinato nell’involucro riscaldato e utilizzare l’isolamento termico ottimale sotto al plinto di fondazione
A volte si tralascia questo tipo d’isolamento nell’errata convinzione che un isolamento sotto alle fondazioni non sia realizzabile, sia sconsigliabile o non autorizzato Le conseguenze sono: alte perdite di calore, circa il 250% rispetto a un isolamento ideale e la preclusione alla realizzazione di una casa passiva Non è possibile correggere successivamente l’errore nemmeno sostenendo notevoli spese Una buona progettazione aiuta a evitare questi errori in fase iniziale
A seconda della conformazione i terreni possono reggere sollecitazioni fino a 700 kN/m2 e sul mercato vi sono isolanti con una resistenza fino a 500-700 kN/m2. Lo strato isolante posto al di sotto del plinto di fondazione deve avere un’alta capacità di resistenza alla compressione per poter sostenere la struttura senza perdere le proprie proprietà
Nelle schede tecniche i produttori indicano la deformazione da compressione (sino al 10%) e la durata della sollecitazione a compressione Nei documenti riferiti ai prodotti è indicato anche quanto deve essere alta la sollecitazione del materiale isolante, affinché, dopo 50 anni quest’ultimo raggiunga un massimo di deformazione da compressione del 2% Maggiore è la durata più alta è la sollecitazione, e, quindi, la deformazione Per il calcolo delle fondamenta e per la posa dello strato isolante questo valore è determinante.
A titolo di esempio si ricorda che la lana di vetro è consigliata nelle pratiche costruttive senza compressione
Il vetro cellulare (vedi foto sopra), invece, costituito da materiale sciolto completamente riciclabile e con alte capacità di portata, può essere adatto come strato isolante sotto le fondazioni (foto sottostanti)
Isolamento sopra e sotto le fondamenta
Posizioni d’isolamento in corrispondenza delle fondazioni
Copertina del testo “Ponti termici: analisi e ipotesi risolutive” di Maria Elisabetta Ripamonti, Francesco Claudio Dolce (Flaccovio Editore)
Lo spessore delle lastre consentito sotto le fondamenta è al massimo di 120 mm; il costruttore può richiedere una specifica autorizzazione all’utilizzo di spessori maggiori qualora vi fosse l’esigenza di costruire case passive (da 200 mm a 300 mm). Si noti come l’eventuale coibentazione interna a seconda della costruzione possa innescare ponti termici in prossimità delle fondazioni (vedi pag 55)
La tabella 1 illustra diversi isolanti in relazione alla perdita di calore e al carico di compressione indicandone i corrispondenti costi
Dal momento che differenti varianti nel posizionamento della coibentazione possono causare ponti termici con ripercussioni significative per il fabbisogno di energia calorifica, se si opta per la posizione dell’isolamento in prossimità delle fondazioni bisogna valutare se la separazione termica deve correre sopra o sotto queste ultime
Nella fondazione i ponti termici non sono rilevanti finché lo strato isolante sta all’esterno o meglio sotto al plinto di fondazione Con fondazioni a platea il valore percentuale del 100% (figura sotto, a) indica la risoluzione del ponte termico, non vi sono cioè, perdite di calore aggiuntive dovute a quest’ultimo; l’aumento
Aumento percentuale di ponte termico con isolamento posto sopra la platea di fondazione
dello spessore isolante determina valori inferiori al 100% (figura sotto, b), indica la riduzione della perdita di calore per trasmissione dell’edificio rappresentando un dato positivo in termini di coibentazione cioè un ponte termico negativo. Un aumento dello strato isolante inserito internamente figure sotto, c-d) limita la perdita di calore ma non esclude problemi di condensa, si devono, pertanto, attuare misure per l’eliminazione dei danni legati all’umidità
Fondazioni continue
Le fondazioni continue (figura sotto, e), a parità di spessori isolanti, determinano una maggior perdita di calore di un quarto rispetto alle fondazioni a platea illustrate nella figura sotto, al punto a Uno strato isolante in una piastra di fondazione di 30 cm mostra all’incirca la stessa perdita di calore di una di 20 cm figura sotto, a-b); le perdite di calore aumenterebbero notevolmente se la sollecitazione diventasse eccessiva per il materiale coibente, oppure se si dovesse evitare lo strato isolante sotto le fondazioni continue (figura sotto, g)
Per contrastare l’effetto dei ponti termici e migliorare termicamente l’edificio è possibile posizionare l’isolamento sui plinti di
Esempi di posizione dell’isolante termico in prossimità della fondazione continua
Fondazione continua su 30 cm di malta leggera porosa (porre attenzione all’umidità), a destra vi è l’aggiunta di uno strato isolante di 10 cm
Platea di fondazione con isolamento esterno
fondazione (figura pagina accanto, h) raggiungendo una riduzione di perdita di calore rispetto al valore di riferimento
Al fine di evitare danni dovuti all’umidità, l’isolamento interno non deve superare i 20-25 cm
Si noti come nelle case passive soluzioni senza isolamento sotto alle fondazioni continue sono inadatte a causa dell’entità delle perdite di calore aggiuntive
A causa delle elevate sollecitazioni a cui è sottoposto, lo strato isolante sotto i basamenti degli edifici deve essere realizzato con materiali costruttivi con grande resistenza alla compressione come calcestruzzo poroso o cellulare (figure pagina accanto, i-l)
Circa 30 cm di malta leggera porosa (magrone alleggerito con EPS, λ = 0,11 W/mK) sotto alla zona delle fondazioni ad alto carico riducono la perdita di calore al 140%, valore notevole se confrontato con una situazione che ne è priva (figura pagina accanto, g)
In merito alla resistenza alla compressione, l’isolamento termico esterno non ha grandi esigenze può, pertanto, essere in XPS Materiali come XPS e vetro cellulare hanno valori di certificazione per la resistenza alla compressione rispettivamente di 0,25 e 0,38 N/mm2; quando i suoli non sono coesi hanno valori compresi tra 0,2 e 0,7 N/mm2.
Fondazione profonda
La scelta dei materiali adatti per la separazione termica è molto limitata in presenza di pesi elevati scaricati attraverso i pilastri (figura sotto) Rispetto a un plinto di fondazione senza ponti termici isolato dall’esterno, un pilastro con fondazione profonda subisce una perdita di calore del 20%; questa diminuirebbe del 10% con l’utilizzo di una separazione termica at-
Platea di fondazione isolata con ghiaia di vetro cellulare
Casa Magnanelli, Montescudo (RN); Progetto: arch Manuel Benedikter, Bolzano; Fotografia: Studio Benedikter, Bolzano
traverso uno strato di cemento leggero (figura accanto a destra) I pilastri, in funzione della natura del carico e delle proprietà del suolo, possono avere caratteristiche diverse Se si eleva l’armatura fino al plinto di fondazione vi sono svantaggi a livello termico
separazione termica nel soffitto dello scantinato non riscaldato
Nel caso in cui vi è esigenza di uno scantinato freddo la divisione termica deve essere nella zona del soffitto dell’interrato Inserendo l’isolamento sopra al soffitto, infatti, si creano punti critici di compenetrazione nelle pareti e nei sostegni a contatto con il suolo
Se, invece, i solai tra l’interrato e il piano terra vedono la presenza di impianti radianti è opportuno inserire lo strato sotto al soffitto dello scantinato
Nel caso in cui avvenga la compenetrazione dello strato isolante nella parete in muratura per eliminare il ponte termico è possibile inserire come primo o ultimo strato (all’interno dello strato isolante) un offset block isolante (pag 58 in alto) Si tratta di un elemento portante isolante e idrorepellente per l’eliminazione di ponti termici alla base delle costruzioni; questi mattoni sono di-
Esempio di palo per fondazioni profonde con (destra) e senza (sinistra) separazione termica.
Compenetrazione dell’involucro termico attraverso le pareti in muratura
sponibili in tutte le classi di resistenza per tutte le costruzioni murarie
In alternativa alle fondazioni a pilastri si può optare per la sostituzione o miglioramento del sottosuolo. Si potrebbe, inoltre, far uso di fondazioni a platea tradizionale con lastre, tipologia ottimale di isolamento esterno
Il coefficiente di perdita dei ponti termici in riferimento a ogni tipologia di fondazione è un dato necessario, seppur difficilmente calcolabile, nel bilancio energetico delle case passive La DIN 4108-2 indica una temperatura minima sulla superficie di 12 6 °C al fine di evitare danni legati all’umidità
La continuità dell’isolamento nelle fondazioni continue, come riportano le soluzioni dei casi 2 1 e 2 2 della figura sottostante, consente di risolvere il ponte termico L’assenza dello strato iso-
lante sotto le fondazioni continue ad alto carico porta, invece, a un valore Ψ molto alto (caso 2 3) Uno strato isolante di 20 cm sul plinto di fondazione (caso 2 4) consente di limitare la perdita di calore, in tal modo il valore Ψ si riduce più della metà e la temperatura minima è al di sopra del limite di 12 6 °C La scelta di materiali resistenti all’alta compressione sotto alle fondazioni continue, come per esempio la malta leggera porosa (λ = 0 11 W/mK), riduce ulteriormente l’effetto dei ponti termici rispetto all’isolamento interno (casi 2.5 e 2.6).
Per quanto riguarda l’attacco a terra dell’edificio occorre, invece, proseguire con l’isolante al di sotto del piano di calpestio (ultimo solaio riscaldato) (figura a sinistra, pagina a lato) Fra i numerosi dettagli da risolvere con cura ci sono i collegamenti fra il solaio verso lo scantinato e i muri interni o quelli fra le pareti esterne e il tetto
L’utilizzo di materiale isolante quale il vetro cellulare o il calcestruzzo cellulare (figura a destra, pagina a lato) consente di risolvere il ponte termico garantendo continuità dell’isolamento secondo il principio del pennarello rosso.
Ponti termici in fondazioni continue senza locale interrato
Accanto, a sinistra, incidenza del ponte termico in corrispondenza del raccordo tra parete e primo solaio.
Accanto, più a destra, risoluzione del ponte termico in corrispondenza del raccordo tra parete e primo solaio
Pagina a lato. Sopra: fondazione coibentata con ghiaia di vetro cellulare (Casa Magnanelli, Montescudo - RN; arch. Manuel Benedikter, Bolzano). Sotto Isolamento in XPS della platea (Naturresidence Dahoam, Scena - BZ; arch Manuel Benedikter, Bolzano) In questa pagina Ghiaia di vetro cellulare sotto la platea e XPS a coibentare le fondazioni (Naturresidence Dahoam, Scena - BZ; arch Manuel Benedikter, Bolzano) Le fotografie di queste due pagine sono dello Studio Benedikter, Bolzano
prodotti ponti termici
GHIAIA DI VETRO CELLULARE
misapor®
isolante ad alte prestazioni
Descrizione. Prodotta dal vetro riciclato attraverso un processo termico a 950 °C e rapidamente raffreddata così da provocarne la rottura, la ghiaia di vetro cellulare è estremamente resistente alla compressione – nonostante la sua leggerezza –, è imputrescibile, possiede una grande capacità drenante e una durabilità illimitata Permette di ottenere continuità nell’isolamento termico degli edifici grazie alla sua struttura a celle ermeticamente chiuse, in particolare nelle fondazioni a platea, negli angoli, nelle pareti montanti controterra Se bagnato, il materiale peggiora le sue capacità coibenti per riacquistarle una volta asciutto. Utilizzabile anche nelle ristrutturazioni, sfrutta le sue proprietà sul lungo periodo e impedisce la formazione di umidità ascendente
Dati tecnici
Granulometria 10/50 mm
Densità/Densità costipata 160/210 kg/m3
Peso specifico 160/kg/m3
Resistenza alla compressione 600 kN/m2 (strato costipato al 30%)
Di facile lavorazione, la ghiaia è fornita in big bag da 2 m3 o sfusa (da 60 a 80 m3 per carico), da compattare con appositi piatti vibranti o con rulli compressori Può essere applicata anche su superfici in pendenza fino a 15°, e modellata senza necessità di sostegni laterali fino a 45°
Utilizzo. Isolamento delle fondazioni e delle strutture verticali perimetrali controterra; isolamento di coperture piane e tetti giardino; isolamento sotto i pannelli radianti o sotto una nuova pavimentazione in legno; come protezione antigelo per piscine, per sottofondi stradali e per tubature di approvigionamento; stabilizzazione dei terreni; come inerte nella preparazione di c a per edifici a bassissimo consumo energetico
PANNELLI DI VETRO CELLULARE polydros
pannelli specifici per zoccolature perimetrali di edifici
Descrizione. Il pannello di puro vetro si ottiene da sabbie quarzifere e vetro riciclato (ca 50%), attraverso un processo di estrusione ad alta temperatura che permette al vetro di assumere una dimensione caratterizzata da milioni di piccole celle ermeticamente chiuse che garantiscono ottimo isolamento termico e assoluta impermeabilità, non assorbendo in alcun modo l’acqua È inalterabile nel tempo, è leggero, offre ottima resistenza alla compressione (è indeformabile) La posa dei pannelli viene effettuata a giunti strettamente accostati e sfalsati; sia i giunti che i pannelli devono essere completamente incollati Solo così è assicurata l’impermeabilità all’acqua e al vapore In corrispondenza di angoli di finestre e di porte, prima dell’armatura superficiale va applicata un’armatura diagonale e strisce di rete di armatura
Utilizzo. Isolamento di edifici verso il terreno in presenza di acque in pressione; isolamenti interni di cantine, zone wellness, piscine Può essere utilizzato sia in nuovi fabbricati che nelle ristrutturazioni come strato separatore fra il primo solaio e la muratura in blocchi di laterizio Durante la fase di lavorazione e di essiccamento la temperatura dell’ambiente circostante e del supporto non deve scendere al di sotto dei 5 °C Il supporto deve essere pulito, stabile e asciutto
Dati tecnici
Prodotto secondo norme DIN-53420; DIN-53421; DIN-53428; DIN-52615; DIN-4102; DIN-52612
Spessore 20/30/40 mm
Formato 300x450 mm
Peso specifico 170/kg/m3
Resistenza alla compressione 8 kg/cm2
Resistenza al calore 1257 °C
Conduttività termica (λ) 0,048 W/mK
Capacita termica specifica (c) 850 J/mK
Coefficiente diffusione vapore (μ) infinito
Classe di resistenza al fuoco A1
PANNELLI IN XPS
XenergYtm sl, CW, etiCs
pannelli isolanti ad alte prestazioni
Descrizione. Le lastre rigide in polistirene espanso estruso a celle chiuse, con ridotta conducibilità, permettono di soddisfare con maggiore efficienza e minor impiego di materiale i requisiti più elevati per l’isolamento termico degli edifici. È particolarmente indicato per l’isolamento di pareti sia in intercapedine (XENERGY CW) che a cappotto (XENERGY ETICS), per pavimenti e tetti (XENERGY SL) Un uso particolare è quello relativo all’isolamento termico esterno di pareti a diretto contatto con il terreno e per le solette di fondazione
L’isolante è prodotto tramite estrusione ed espansione dal polistirene utilizzando come agente espandente anidride carbonica, riciclata La struttura a celle chiuse determina le caratteristiche di impermeabilità, elevata resistenza meccanica e durabilità È
Dati tecnici
Formato 1200x600, 1250x600, 2800x600 mm
Spessore 42, 53, 63, 71, 80, 89, 100, 110, 120 mm
Resistenza alla compressione ≥ 300 kPa (al 10% di deformazione)
Resistenza alla compressione a lungo termine 110 kPa (spess. ≥ 80 mm)
Resistenza al passaggio del vapore acqueo (μ) 100-200
additivato con assorbitori di raggi infrarossi che si legano in modo duraturo alle pareti delle celle al fine di influenzare la micro trasmissione del calore
I pannelli XENERGY sono oggi i pannelli in polistirene estruso, espanso ad aria a migliori prestazioni termiche disponibili sul mercato
Utilizzo Isolamento termico esterno di pareti controterra, applicato sull’impermeabilizzazione di tetti piani alla rovescia, di pavimenti civili riscaldati, di tetti a falde e di pareti sia in intercapedine che tramite applicazione a cappotto, di edifici a bassissimo consumo energetico (case passive) Nell’applicazione controterra le lastre non richiedono strati protettivi aggiuntivi e non sono soggetti a limitazioni nella profondità di posa
PANNELLI IN EPS
pannelli specifici per zoccolature perimetrali
Descrizione. I pannelli sono composti da polistirolo duro fortemente espanso Il materiale è costituito da schiuma dura stampata, idrofobizzata, prodotta attraverso un trattamento termico di un granulato espandibile in polistirene.
Possiede caratteristiche di buon isolamento termico, un basso peso specifico, ottima lavorabilità ed è esente da CFC
Possiede una superficie rigida idonea all’utilizzo sia in nuove costruzioni che in edifici esistenti Durante la fase di lavorazione ed essiccamento la temperatura dell’ambiente esterno e del supporto non deve scendere al di sotto dei + 5 °C
Il prodotto deve essere conservato in luogo asciutto, protetto dall’umidità e dai raggi UV
Utilizzo Isolamento termico delle zoccolature perimetrali per edifici nuovi ed esistenti
Dati tecnici
Formato 1000x500 mm
Spessore 100, 120, 140, 160, 180, 200 mm
Resistenza alla flessione (28 giorni) ≥ 200 kPa
Resistenza alla trazione trasversale ≥ 150 kPa
Resistenza al passaggio del vapore acqueo (μ) ca 60
Assorbimento acqua per immersione 0,4 Vol-%
Conducibilità termica (λ) 0,035 W/mK
Calore specifico ca 1,5 kJ/kgK
Classe di resistenza al fuoco E (EN 13501-1)
styrodur® 2800 C
pannello isolante per la correzione dei ponti termici
Descrizione. Styrodur® 2800 C è un isolante termico di colore verde in polistirene espanso estruso a celle chiuse, prodotto dalla BASF, che non utilizza CFC, HCFC, HFC come gas espandenti contribuendo in modo significativo alla riduzione delle emissioni di CO2 in fase di produzione Le lastre possiedono conducibilità termica, soddisfacendo con maggiore efficienza e minor impiego di materiale i requisiti più elevati di isolamento termico degli edifici Il pannello offre basso assorbimento d’acqua, grande longevità e imputrescibilità La caratteristica principale dei vari tipi di Styrodur® C è l’alta resistenza alla compressione È prodotto secondo i requisiti della norma europea UNI EN 13164 e secondo UNI EN 13501-1
Utilizzo È il materiale della gamma Styrodur® C ideale per la correzione dei ponti termici, in particolare negli edifici passivi, poiché associa tutte le proprietà dello Styrodur® C ad una superficie goffrata a caldo sui due lati che conferisce una migliore adesione al calcestruzzo Tale trattamento permette di applicare il materiale tramite tasselli, a colla oppure direttamente a cassero In quest’ultima applicazione mantiene inalterate le sue prestazioni termiche durante le fasi di presa e di indurimento del calcestruzzo anche in giornate umide o in presenza di condense
Formato 1250x600 mm
Spessore 20,30,40,50,60,80,100,120,140,160,180 mm
Resistenza alla compressione (con schiacciamento del 10%)
200 kPa
Resistenza alla compressione a lungo termine 80 kPa
Resistenza al passaggio del vapore acqueo (μ) 100-200
Descrizione. Cupolex® è un sistema brevettato per la creazione di vespai aerati che consente la realizzazione veloce ed economica del vuoto sanitario che permette di ottenere una perfetta salubrità dei locali soprastanti contro gli effetti dell’umidità e del ristagno di gas nocivi alla salute come il radon
L’utilizzo di Cupolex® risulta rapido e intuitivo
Cupolex®, a differenza degli altri vespai, è dotato di un cono centrale I ricercatori di Pontarolo Engineering hanno, infatti, osservato che l’introduzione del cono centrale su un vespaio aerato, solitamente costituito da 4 “gambe”, permette di inserire un nuovo punto di appoggio a terra, garantendo in questo modo maggiore stabilità per l’operatore durante le fasi di camminamento
elementi per vespaio aerato
sopra gli elementi La presenza del cono centrale permette questa maggiore portata con l’impiego di meno plastica per la produzione dell’elemento La miglior distribuzione del carico consente quindi a Cupolex® di essere stampato più sottile rispetto agli altri elementi, quindi con minor impatto ambientale Questa peculiare sagomatura, inoltre, permette di assorbire le vibrazioni provocate durante l’operazione di lisciatura meccanica del pavimento evitando l’innesco di miscrofessure Cupolex® inoltre è il primo vespaio aerato dotato di compensatore laterale Beton Stop Utilizzo Aereazione in tutte le direzioni; riscaldamento o condizionamento a pavimento; convogliamento del gas radon all’esterno del fabbricato; passaggio sotto la soletta di cavi, tubazioni, impianti; posa su qualsiasi superficie di appoggio (magrone - terreno - ghiaione - ecc ); grande adattabilità a qualsiasi forma in pianta; alternativa ai pavimenti galleggianti o flottanti; aereazione di coperture ventilate; intercapedini ispezionabili per intercettare prodotti inquinanti o percolato
Dati tecnici
Dimensioni (cupola) interasse 56x56 cm (71x71 cm x altezze da 55 a 70 cm)
Consumo di cls da 0,014 a 0,073 m3/m2 (raso a filo sup cupola), a seconda delle dimensioni
MEMBRANA
delta® terraxx
protezione e drenaggio di interrati
Descrizione. Delta® Terraxx, una membrana alveolare costituita da due strati, uno in HDPE speciale ad alta resistenza e l’altro in tessuto non tessuto in PP, non si decompone nel terreno e non inquina l’acqua. Lo strato alveolare funge da drenaggio, mentre il geotessuto termosaldato resistente alla compressione e filtrante impedisce l’occlusione della struttura alveolare Grazie alla elevata resistenza alla compressione può essere utilizzato fino a una profondità di 10 m, anche in condizioni di precipitazioni intense Il telo, in rotolo, può essere installato svolgendo direttamente il rotolo e lavorato con estrema rapidità Il bordo di sovrapposizione autoadesivo permette una posa sicura e stabile nel tempo Non contiene materiali riciclati, è provvisto di marchio CE 0799-CPD-13 ed è conforme alla norma EN 13252 Utilizzo. Utilizzato come sistema di protezione e drenaggio per superfici verticali e orizzontali soggette a carico elevato di compressione ai sensi delle norme DIN 18195 e DIN 4095
La membrana protegge l’impermeabilizzazione e le lastre isolanti perimetrali interrate dall’umidità, garantendo l’efficacia della coibentazione e mantenendo le strutture asciutte
Dati tecnici
Formato rotoli da 12,5x2,4 m
Resistenza alla compressione ca 400 kN/m2
Resistenza allo strappo MD 6 kN/m; CMD 6 kN/m (EN 10139)
Comportamento alla perforazione 40 mm (EN918)
Dimensioni caratteristiche dell’apertura 150 μm (EN ISO 12956)
Velocità di drenaggio 8 · 10-2 m/s (EN ISO 11058)
Capacità di drenaggio 3,1 l/s con 20 kN/m2 di carico (EN ISO 12958)
Dörken Italia Srl
doerken de/bvf-it/
eps 200 bianco
pannelli specifici per zoccolature perimetrali di edifici
Descrizione. I pannelli sono composti da polistirerene espanso sinterizzato autoestinguente Il prodotto è conforme alla norma
UNI EN 13163 e marcato CE
Riduce i costi energetici per il riscaldamento e rende l’abitazione confortevole sia in inverno che in estate Il prodotto deve essere conservato in luogo asciutto, protetto dall’umidità e dai raggi UV
Resistenza alla passaggio del vapore acqueo (μ) 40/100
Conducibilità termica (λ) 0,033 W/mK
Classe di resistenza al fuoco E (EN 13501-1)
Utilizzo. Isolamento termico delle zoccolature perimetrali per edifici nuovi ed esistenti. Il pannello deve essere incollato a un supporto stabile e preventivamente trattato II cordolo perimetrale deve essere largo circa 50 mm, mentre nel centro della lastra 3 tamponi delle dimensioni del palmo di una mano In alternativa l’adesivo può essere applicato a macchina In questo caso è applicato direttamente sul sottofondo sotto forma di cordoni a serpentina, a un intervallo massimo di 80 mm, e la superficie di adesione deve essere almeno del 60%
sistema cappotto termico M EPS Bianco
impianti ventilazione meccanica controllata
Valentina Raisa architetto
VENTILAZIONE DEGLI EDIFICI Come garantire ambienti salubri e contenimento dei consumi energetici
Vorrei introdurre questo articolo richiamando l’attenzione del lettore sul tema della qualità dell’aria degli ambienti interni. Cito a tal proposito i due più importanti convegni internazionali svoltisi nel 2011 ad Austin in Texas e a Throndheim in Norvegia: si tratta rispettivamente di “Indoor Air”, organizzato da ISIAQ (International Society of Indoor Air Quality and Climate) e “Roomvent” organizzato da SCANVAC (una organizzazione formata a sua volta da associazioni nazionali di riscaldamento, ventilazione e condizionamento di Danimarca, Finlandia, Islanda, Norvegia e Svezia).
Nella presentazione di Roomvent è riportato quanto segue, perfettamente in linea con il tema di questa rivista, strettamente legato agli edifici a bassissimo consumo energetico: “L’energia utilizzata dagli edifici rappresenta una grande parte del consumo energetico globale e contribuisce significativamente all’effetto serra. Pertanto sono essenziali misure per migliorare il risparmio energetico al fine di affrontare i cambiamenti climatici e ridurre il riscaldamento ambientale. Per raggiungere questo obiettivo, è della massima importanza realizzare sistemi di ventilazione e climatizzazione efficienti. Lo scopo della conferenza è quello di illustrare in che modo possiamo utilizzare le nostre conoscenze e realizzare attività di ricerca per migliorare la qualità dell’ambiente interno e allo stesso tempo migliorare le prestazioni energetiche degli edifici”. Per la mentalità italiana, sembra strano che “aggiungere” ad un edificio un impianto tecnologico, come il sistema di ventilazione,
Rivestimenti di pavimenti e pareti, pitture, vernici, intonaci, colle: fibre VOC biocontaminanti acari fungicidi e altri biocidi
Edificio: materiali e prodotti di costruzione
Manutenzione prodotti e tecnologie: polveri VOC allergeni biocidi
Riparazioni: polveri VOC veleni
Attività umane
Apparecchi integrativi al riscaldamento (a gas, a cherosene): monossido di carbonio umidità anidride carbonica ossido d’azoto polveri
Asciugatura del bucato: umidità
Apparecchiature per lavare (biancheria, stoviglie): umidità
Apparecchiature, arredamento e rivestimenti
Cucina: umidità VOC fumi
Toilette: umidità VOC
Ventilazione: inquinanti esterni fibre minerali polvere micro organismi
Rifiuti domestici: micro organismi VOC allergeni (insetti)
possa migliorarne la prestazione energetica, ma è proprio così. Nei paragrafi che seguono, sono pertanto brevemente descritte le tecnologie di ventilazione per gli edifici residenziali e per il piccolo terziario, ed è chiarito perché, mediante il loro utilizzo, si ottengono benefici sotto il doppio profilo della qualità ambientale e del risparmio energetico.
L’inquinamento degli ambienti interni
Gli ambienti nei quali viviamo e lavoriamo possono, e anzi tendono a essere, molto inquinati al punto tale che la qualità dell’aria interna è scarsissima. Questo fenomeno è riconducibile al
Tecnologie di ventilazione meccanica per gli edifici residenziali e per il piccolo terziario. Soluzioni, aspetti energetici, benefici e costi connessi alla ventilazione degli ambienti.
Abiti e cosmetici: fibre VOC polveri
Fumo da sigaretta: polvere VOC monossido di carbonio ossido d’azoto formaldeide catrame nicotina
soggiorno
Climatizzazione: biocontaminanti VOC
Apparecchi a combustione: monossido di carbonio anidride carbonica ossido d’azoto polveri umidità
Moquette: formaldeide
Arredamento: VOC formaldeide
L’immagine riporta l’elenco degli inquinanti suddividendoli in categorie, con colori diversi.
In rosso: gli inquinanti legati all’occupazione dei locali da parte delle persone.
Figurano infatti prodotti metabolici dell’uomo e sono citate “piante” e “animali” a cui l’uomo si può dedicare in ambiente domestico.
In arancione: gli inquinanti legati alle attività svolte nei locali, come cucinare, dedicarsi all’igiene personale, a hobbies o ancora alle pulizie. Si cita anche il fumo di sigaretta.
In verde: gli inquinanti rilasciati dai materiali di arredo o da costruzione.
In blu: gli inquinanti rilasciati dagli impianti tecnici. Fonte: ADEME.
fatto che gli edifici sono costruiti con una sempre crescente attenzione per la limitazione di eventuali infiltrazioni d’aria: si pensi ad esempio all’eccellente tenuta dei serramenti di odierna produzione Senza dubbio in questa maniera si ottiene un elevato risparmio energetico, ma allo stesso tempo i fabbricati risultano dei veri e propri “bunker”, quasi perfettamente sigillati. Da quando si è diffusa la pratica della “sostituzione dei serramenti” nella ristrutturazione degli edifici esistenti, si sono ampiamente diffusi i fenomeni di proliferazione di muffe, in prossimità di pareti fredde o ponti termici, che incidono sull’aumento di malattie come asma, allergie respiratorie, ecc I proprietari o gli inquilini degli immobili compromessi dalle muffe, ma addirittura alcuni tecnici (poco esperti) interpellati nell’ambito di vertenze legali, spesso non comprendono le cause di questo tipo di danno, anche se si tratta di un concetto piuttosto semplice: l’eccesso di umidità prodotto all’interno degli ambienti non è evacuato all’esterno mediante un adeguato ricambio d’aria, pertanto ristagna e condensa sui punti freddi creando un terreno fertile per miceti e spore fungine Ecco quindi che in breve tempo, angoli freddi di camere da letto, in prossimità di ponti termici, o le pareti nascoste dagli armadi, assumono il classico colore verdastro causato dalla presenza di muffe Cosa cambia quindi, sostituendo i serramenti? La risposta è semplice: sono drasticamente ridotte le infiltrazioni, in gergo “spifferi”, che, se da un lato causavano discomfort e perdite di calore, dall’altro erano estremamente utili per il rinnovo dell’aria. Spesso, per risolvere i problemi di proliferazione di muffe si crede che l’unico problema sia legato all’assenza di isolamento e in moltissimi casi si è cercato di risanare gli edifici coibentando all’interno o all’esterno i punti compromessi. Queste azioni si sono rivelate in alcuni casi deleterie perché con l’isolamento all’interno e in mancanza di un sistema di ventilazione, l’umidità tende a condensare al di sotto dello strato isolante, provocandone successivamente il deterioramento, mentre con un isolamento all’esterno, difficilmente il problema può essere risolto senza rilevanti interventi dal punto di vista estetico ed economico È molto semplice capire, quindi, che il ricambio dell’aria è estremamente salutare per evacuare all’esterno non solo il vapore d’acqua, ma anche gli inquinanti prodotti all’interno Il discorso vale anche per gli edifici di nuova costruzione dove usualmente si cerca di correggere gli eventuali ponti termici; probabilmente in questi edifici non vi saranno problemi di muffe o condense, ma, se l’aria interna non è ricambiata adeguatamente, potrebbero esserci elevate concentrazioni di sostanze inquinanti. Lo schema a fianco, tradotto da un depliant dell’ente francese ADEME (l’agenzia governativa francese per l’energia), rappresenta in maniera molto efficace l’insieme degli inquinanti generati all’interno degli ambienti residenziali.
È da notare che spesso siamo in contatto con agenti inquinanti dell’aria interna, senza percepirne la pericolosità: alcuni deterwc
sivi o prodotti per la pulizia della casa, così come profumatori ambientali, possono contenere VOC (Composti Organici Volatili) fortemente irritanti per l’apparato respiratorio. Inoltre possono sussistere problemi causati dalla formaldeide emessa da materiali d’arredo e da ftalati rilasciati da pavimentazioni in materiali plastici. Pertanto, i nostri edifici non potranno mai essere sigillati e il ricambio d’aria è essenziale.
Come fare, quindi? Sicuramente le infiltrazioni, pur se ci sono, costituiscono uno sperpero di energia durante le stagioni più fredde e non sono comunque controllabili. Lo stesso vale per l’apertura dei serramenti: se fosse svolta in maniera efficace ai fini della qualità dell’aria, almeno 4 o 5 volte al giorno, la conseguente perdita di energia nel periodo invernale sarebbe senza dubbio elevatissima.
Schemi di sistemi a flusso semplice a confronto. In alto fonte Vortice; in basso fonte VMC Italia.
I sistemi di ventilazione meccanica, di contro, permettono un “controllo” delle portate di rinnovo adeguato alle necessità di inquinamento dell’aria degli ambienti interni e, se dotati di recuperatore di calore, è addirittura possibile evitare di disperdere all’esterno buona parte dell’energia contenuta nell’aria espulsa.
Di conseguenza, obiettivo della progettazione consapevole, deve essere quello di individuare la tecnica più corretta ed efficiente per ricambiare l’aria degli edifici.
Le opportune valutazioni devono essere riferite al contesto climatico (per la scelta di installare o meno un recuperatore di calore, o per la possibile realizzazione del “free cooling” estivo), all’inquinamento del sito (da cui dipenderà il grado di filtrazione), alla tipologia di edificio (edifici di nuova costruzione o in fase di ristrutturazione richiedono scelte progettuali differenti),
al tipo di utenza (alcune persone sono ostili al sistema di ventilazione perché non ne comprendono i benefici) e al costo delle apparecchiature (per quanto modesto, ogni sistema di ventilazione ha un costo iniziale, di installazione, esercizio e di manutenzione; il progettista, assieme all’utente finale, può individuare la tecnologia più adeguata alle aspettative e all’onere economico che si intende sostenere).
Nel successivo paragrafo sono presentate le diverse tecniche di ventilazione in edilizia, con riferimento alle loro caratteristiche, modalità di installazione, efficienza, manutenzione richiesta e costo.
Tecniche di ventilazione meccanica in edilizia
In questo paragrafo sono brevemente descritte le tecniche di ventilazione meccanica più utilizzate in Italia. Non sono invece descritti i sistemi di ventilazione naturale, sia per il fatto che il loro potenziale di controllo della qualità dell’ambiente interno dipende fortemente dalle condizioni climatiche esterne, sia perché non permettono di utilizzare sistemi di recupero di calore dall’aria espulsa. La trattazione è realizzata sottoforma di schede, che illustrano le principali caratteristiche delle diverse tecnologie.
In generale, possiamo distinguere tra due fattispecie di impianti: quelli centralizzati (per edificio o per alloggio) e quelli decentralizzati, per singolo ambiente. Quelli di tipo centralizzato possono essere a loro volta a flusso semplice (per estrazione o immissione) oppure a flusso bilanciato con recupero di calore, mentre quelli per singolo ambiente sono generalmente a flusso bilanciato con recupero di calore. Tutti i componenti dei sistemi di ventilazione meccanica devono essere provati secondo EN 13141 (al momento suddivisa in 10 parti per le diverse tipologie di apparecchiature) e classificati secondo la EN 13142 (attualmente in fase di revisione).
Sistemi di ventilazione meccanica a flusso semplice
per estrazione
Principio di funzionamento: nei locali a bassa produzione di inquinanti (stanze da letto e soggiorni) sono installati dispositivi di ingresso dell’aria (generalmente sull’anta o il telaio dell’infisso, ma anche a cassonetto o a muro), mentre nei bagni e nelle cucine sono installate bocchette di ripresa connesse a una rete
Schema di un sistema a flusso semplice per estrazione.
Fonte: SOLER & PALAU.
Legenda:
1 - dispositivo di ingresso aria igroregolabile;
2 - bocchetta di estrazione igroregolabile;
3 - modulo di regolazione;
4 - condotto flessibile;
5 - terminale a tetto.
Sotto, dispositivi di ingresso dell’aria e, in basso, bocchette di estrazione per sistemi a flusso semplice.
Fonte: ANJOS.
Legenda:
1 - manicotto con giunto a labbro (diametro 125 mm);
2 - corpo della valvola;
3 - modulo di regolazione;
4 - griglia amovibile;
5 - segnalatore di apertura della portata supplementare;
6 - comando a cordicella della portata supplementare.
aeraulica di estrazione. Un ventilatore che funziona costantemente, riprende l’aria viziata da bagni e cucine e, così facendo, mette in depressione l’alloggio, richiamando aria nuova esterna tramite i dispositivi d’ingresso installati nei soggiorni e nelle camere da letto.
Controllo delle portate: le portate possono essere fisse oppure variabili. Nel primo caso il sistema funziona continuativamente per ricambiare la portata d’aria di progetto (generalmente pari a 0,5 volume ambiente all’ora), mentre nel secondo caso il ricambio è regolato sulla base di un parametro interno che può essere l’umidità relativa (mediante sensori igrosensibili installati nelle bocchette, particolarmente utilizzati nell’edilizia residenziale) oppure la CO2 (mediante appositi sensori usati nel terziario) Per l’edilizia del terziario esistono comunque molteplici possibilità di regolazione delle portate come ad esempio temporizzatori (tipico utilizzo: le mense), umidostati (tipico utilizzo: spogliatoi di palestre), sensori di presenza di persona (tipico utilizzo: sale riunioni o negozi)
Nelle residenze, generalmente, è possibile maggiorare la portata di estrazione dalla cucina, durante le fasi di cottura dei cibi, mediante un apposito dispositivo temporizzato.
Pregi: facilità di installazione in edifici di nuova costruzione. Nel caso di impianti condominiali si utilizzano colonne montanti verticali, che vanno dalla base alla sommità dell’edificio, alle quali si connettono le bocchette di estrazione di bagni e cucine. I ventilatori centralizzati possono essere installati all’esterno o all’interno, in un vano tecnico facilmente accessibile per la manutenzione, in genere abbastanza semplice. Le bocchette di estrazione e i dispositivi di ingresso dell’aria possono essere agevolmente puliti da parte dell’utente. Il consumo energetico del sistema è molto contenuto, poiché la potenza richiesta è di pochi Watt per appartamento.
Svantaggi: non è possibile filtrare l’aria esterna e non è possibile utilizzare un sistema di recupero di calore sull’aria espulsa, anche se recentemente sono stati immessi sul mercato sistemi che utilizzano l’aria estratta per alimentare una pompa di calore per produzione di acqua calda sanitaria. In caso di ristrutturazione di un edificio esistente non sempre è possibile individuare cavedi disponibili per il passaggio delle colonne montanti verticali e quindi risulta difficile installare sistemi centralizzati per un edificio condominiale. Tuttavia è possibile installare impianti individuali per appartamento, utilizzando singoli ventilatori di estrazione, con espulsione in facciata e a bassis-
simo consumo energetico, in ogni bagno e cucina. Costi: si tratta di sistemi economici; per l’edilizia residenziale i costi – riferiti al sistema installato –, si aggirano tra i 1.000 e i
1.800 Euro (IVA esclusa) per appartamento, a seconda del tipo di regolazione della portata. Per il settore terziario, invece, è difficile quantificare un costo specifico, perché dipende dalla grandezza dell’edificio e quindi dalla quantità di canali da installare, dalla tipologia di centrale e dal numero di bocchette (vedi figure pagg. 70-71)
Sistemi bilanciati centralizzati con recupero di calore
Principio di funzionamento: nei locali a bassa produzione di inquinanti (stanze da letto e soggiorni) sono installate bocchette di mandata, connesse a una rete aeraulica di immissione, mentre nei bagni e nelle cucine sono installate bocchette di ripresa connesse a una rete aeraulica di estrazione. La centrale di ventilazione è equipaggiata con un recuperatore di calore che può raggiungere efficienze molto elevate (80-90%) L’entità del recupero dipende non solo dalla qualità del recuperatore stesso, ma anche dall’entità delle portate: un sistema bilanciato ha un’efficienza differente da quella di un sistema sbilanciato, ovverosia in cui le portate in entrata e uscita dello scambiatore non si equivalgono; pertanto il progettista deve considerare questi aspetti in fase progettuale e ai fini del calcolo delle prestazioni energetiche dell’edificio
Controllo delle portate: nei sistemi bilanciati residenziali, generalmente le portate sono fisse, mentre negli edifici del terziario dove si utilizzano centrali di più grandi dimensioni e più accessoriate, anche a fronte di profili di occupazione completamente diversi da quelli d’abitazione, possono essere anche previsti diversi regimi di funzionamento
Pregi: possibilità di effettuare il recupero di calore a elevata efficienza sull’aria di recupero e possibilità di filtrare l’aria in entrata Per rendere indipendente l’azione di recupero, evitando “furti di calore”, nei sistemi centralizzati si possono prevedere recuperatori singoli per alloggio, mentre i ventilatori possono essere a servizio di tutto l’edificio
Svantaggi: il costo è superiore rispetto ai sistemi a flusso semplice e di conseguenza anche il tempo di ritorno dell’investimento (il progettista può valutare il “pay-back”, noto il costo del sistema, nota l’efficienza del recuperatore di calore e noto il clima della località in questione); la manutenzione è più complessa rispetto a
Schema di un sistema a flusso bilanciato di tipo semi-centralizzato, in cui i recuperatori di calore (indicati con il numero 1) sono singoli per appartamento. I numeri 2 e 3 indicano rispettivamente i ventilatori di espulsione e di immissione, mentre con il numero 4 sono indicati i canali per il passaggio dell’aria.
quella di un sistema a semplice flusso per estrazione, infatti sono da controllare periodicamente, oltre che la centrale, anche le canalizzazioni di mandata e lo stato del recuperatore di calore. Costi: il costo di un sistema a flusso bilanciato per un appartamento, in un edificio di nuova costruzione, non è in genere inferiore a 3.500 Euro. Anche in questo caso i prezzi si riferiscono al sistema installato, IVA esclusa. Nelle grandi abitazioni unifamiliari, che a volte possono essere su due piani distinti, possibile può risultare opportuno utilizzare un recuperatore di calore per ogni piano. Da qui dipende la difficoltà di definire con precisione il costo Per quanto riguarda l’edilizia del terziario, valgono le considerazioni espresse a proposito dei sistemi a flusso semplice (vedi figura sotto e figure in alto a pagina 74).
Sistemi bilanciati con recupero di calore per singolo ambiente
Principio di funzionamento: si tratta di unità dedicate alla ventilazione di un singolo ambiente (come ad esempio una stanza da letto o un soggiorno) e sono dotate di recuperatore di calore sull’aria espulsa.
Controllo delle portate: le portate possono essere fisse o variabili; in questo secondo caso la variazione può essere realizzata da parte dell’utente, anche tramite un telecomando con cui scegliere tra diverse velocità di funzionamento, oppure si può basare sulle rilevazioni di sensori (UR, CO2).
Pregi: il principale pregio di questi sistemi consiste nella totale assenza di canalizzazioni (il che implica anche un abbattimento
dei costi legati alla manutenzione e pulizia degli stessi) e quindi è particolarmente indicato nei casi di ristrutturazione e riqualificazione energetica degli edifici. Le unità sono dotate generalmente di filtri sia sul flusso in entrata che su quello in uscita. I modelli più recenti sono equipaggiati con recuperatori di calore a elevatissima efficienza. La potenza richiesta per il funzionamento è di pochi Watt e la rumorosità in ambiente è più che accettabile Esistono molti modelli in commercio che presentano differenti modalità di installazione: alcuni, addirittura, si possono celare sotto il davanzale della finestra, mentre altri, a muro, hanno comunque un design piuttosto gradevole.
Sv antaggi: tali unità implican o la pres enza di uno o due fori sulla facciata di ogni stanza in cui sono installati. L’effetto estetico che ne deriva può tuttavia essere gradevole, se le griglie esterne sono di design elegante.
Costi: i costi delle unità sulle sono dell’ordine di poche centinaia di Euro (vedi schema pagina accanto, a sinistra).
Aspetti energetici connessi
alla ventilazione degli ambienti
Per compiere delle stime sui consumi energetici legati al ricambio d’aria negli ambienti di tipo residenziale, occorre necessariamente riferirsi anche alla condizione di assenza di un sistema di ventilazione meccanico. In questo caso, il ricambio dell’aria è arbitrariamente definito dall’utenza, che può essere più o meno
sensibile ai temi della qualità dell’aria interna. Per essere equi, quindi, occorre riferirsi alla medesima qualità dell’aria interna ottenibile, altrimenti sarebbe molto facile essere virtuosi: non si effettuano ricambi, cioè non si aprono le finestre, ma in questo modo l’ambiente interno sarà di pessima qualità. Pertanto, considerando la medesima qualità dell’aria interna ottenibile, si può fare riferimento a tassi di rinnovo convenzionali “equivalenti” relativi all’aerazione e alla ventilazione naturale che, per esempio, possono essere stimati rispettivamente pari a 1 h-1 e 0,8 h-1. I sistemi di ventilazione meccanica, invece, sono solitamente dimensionati per un tasso di rinnovo di 0,5 h-1; nel caso in cui siano presenti dispositivi di variazione della portata, si applica un coefficiente correttivo (pari a 0,6, come previsto anche dalla norma UNI TS 11300-1) che tiene conto di tale fenomeno e quindi il tasso equivalente è pari a 0,3 h-1 (0,6x0,5); nel caso di utilizzo di un recuperatore di calore, il tasso equivalente si ottiene moltiplicando quella di progetto per (1-η), dove η rappresenta l’efficienza del recuperatore stesso. Per fare un esempio, nel caso in cui si utilizzi un recuperatore di calore con efficienza pari al 90%, per valutare la portata equivalente ai fini dei calcoli energetici, si compie questo calcolo:
Il valore 0,05 h-1 non indica il ricambio reale ma quello ridotto, da prendere in considerazione per il calcolo dei fabbisogni ener-
Alcune centrali per sistemi bilanciati con recuperatore di calore. A sinistra, unità di VMC Italia, a destra unità di SYSTEMAIR.
Sotto a sinistra: schema di un sistema a flusso bilanciato per il singolo ambiente. Al centro e a destra: schemi di recuperatore di calore rispettivamente in controcorrente e a flussi incrociati (fonte Recuperator).
getici per ventilazione. Pertanto, il sistema ricambia costantemente 0,5 h-1, ma per effetto del recuperatore di calore, rimane da riscaldare solo una quota parte dell’intero volume d’aria ricambiato, che corrisponde appunto a 0,05 h-1.
Da queste riflessioni è molto semplice comprendere come mai, per costruire in “Classe A”, oppure per realizzare case “passive”, sia praticamente obbligatorio il ricorso a sistemi di ventilazione con recupero di calore ad elevata efficienza.
Per fare un esempio, in una località della zona climatica E caratterizzata da 2.200 Gradi Giorno, il tasso di ricambio di 1 h-1 implica un consumo stagionale di 47,52 kWh/m2 di Energia Primaria, il ricambio di 0,5 h-1 implica un consumo di 23,76 kWh/m2 e, se se c’è un recuperatore di calore ad elevata efficienza (η=0,9), tale consumo si riduce a 2,38 kWh/m2 Il consumo elettrico necessario al funzionamento dei ventilatori di un sistema di ventilazione meccanica è di gran lunga inferiore rispetto al risparmio di energia termica dovuto in parte al controllo delle portate e in parte all’utilizzo del recuperatore di calore, a patto che la sua efficienza sia superiore al 75%; valori indicativi vanno da 1,5 a 4,50 kWh/m2 di Energia Primaria rispettivamente per i sistemi a flusso semplice con ventilatori a basso consumo e per sistemi bilanciati. Stime più precise si possono condurre consultando i dati tecnici delle aziende presenti sul mercato.
Per quanto riguarda l’edilizia del terziario, dove, in presenza di impianti aeraulici le portate di ricambio sono disciplinate dalla
UNI 10339:1995 (attualmente in fase di revisione), l’impiego di un recuperatore di calore, a fronte di portate di ricambio decisamente superiori a quelle dell’edilizia residenziale, permette di ridurre drasticamente sia i consumi di energia termica che i costi di ammortamento del recuperatore stesso (attorno a 2 anni) (vedi figure in alto in questa pagina)
Bibliografia
Raisa V., Schiavon S., Zecchin R., Teoria e tecnica della ventilazione. Soluzioni per l’edilizia residenziale e il piccolo terziario, Editoriale Delfino, Milano, 2010.
UNI EN 13142 - Componenti/ prodotti per la ventilazione residenziale - Caratteristiche di prestazione richieste e facoltative
UNI EN 13141 - Ventilazione degli edifici - Verifica delle prestazioni di componenti/ prodotti per la ventilazione degli alloggi (il titolo riportato è quello generale. La norma è poi composta da 10 parti. Maggiori informazioni si possono reperire dal sito dell’UNI).
UNI 10339:1995 – Generalità, classificazione e requisiti. Regole per la richiesta d’offerta, l’offerta, l’ordine e la fornitura.
Siti internet di riferimento www.scanvac.net www.isiaq.org www.sintef.no/projectweb/roomvent-2011 lifelong.engr.utexas.edu/2011 www.ademe.fr www.isprambiente.gov.it
sistemi ventilazione meccanica controllata
VMC CON RECUPERO DEL CALORE
serie gam alto rendimento
recuperatori statici - controllo elettronico - free-cooling
Descrizione. L’unità di ventilazione e recupero GAM 13 fa parte della nuova serie di recuperatori ad alta efficienza per ventilazione domestica Tutti gli apparecchi della gamma, che copre le portate da 140 a oltre 4000 m3/h, sono dotati di recuperatore statico a flussi incrociati in controcorrente; free-cooling; motori EC con controllo elettronico; allarme filtri e sbrinamento automatico
La modularità delle configurazioni permette di installare le unità sia a basamento che a plafone, in configurazione verticale e orizzontale, garantendo la massima flessibilità impiantistica
La macchina più compatta sul mercato: 16 cm di altezza
Utilizzo. L’elevata portata e prevalenza rende la serie GAM indicata sia nella ventilazione individuale sia negli impianti collettivi di tipo centralizzato
Caratteristiche
Efficienza nominale 90%
Portata d’aria massima 140 m3/h – 100Pa
Alimentazione 230 V
Assorbimento massimo 0 45 Wh/m3
Comandi controllo elettronico
Dimensioni 1010x450x160 mm
Peso 28 kg
VMC Italia www vmcitalia it
Dati tecnici
Dimensioni 600x600x2316 mm
Peso 232 kg
Alimentazione 230 V monofase
Portata d’aria media 120 m3/h
Efficienza recupero calore del modulo aerazione 85%
Efficienza recupero calore di tutto l’apparecchio 236%
COP 3,4
Assorbimento max dei ventilatori 100 W
Assorbimento della pompa di calore 285 W con aria esterna a 5 °C, aria ripresa a 21 °C, umidità relativa 40%
Potenza termica nominale 970 W
Serbatoio acqua calda sanitaria 200 l
Comandi touchpanel
Certificazione Fraunhoferinstitut ISE, Freiburg PHI Zertifikat
ventilazione meccanica e pompa di calore
Descrizione Aerosmart® S fa parte di una famiglia di apparecchi compatti che aggregano tre distinte funzioni: ventilazione, pompa di calore e riscaldamento acqua sanitaria Tutti gli apparecchi della famiglia garantiscono un’elevata efficienza di recupero calore dall’aria estratta e sono espressamente studiati per l’applicazione nelle case passive. Gli apparecchi della gamma aerosmart® vengono forniti in diverse taglie La soluzione classica per la casa passiva prevede un primo preriscaldamento a 4-10 °C dell’aria fresca di mandata attraverso uno scambiatore geotermico di terreno Il flusso di mandata passa poi nello scambiatore a piastre ad alto rendimento ed entra nell’alloggio a una temperatura molto vicina a quella ambiente, con il solo modesto impiego di energia richiesto dal ventilatore L’aria di ripresa estratta, dopo aver ceduto il suo calore per il preriscaldamento dell’aria di mandata come sopra descritto, contiene pur sempre un calore residuo a una temperatura di 5-10 °C Esso viene estratto dalla pompa di calore e usato sia per il riscaldamento dell’acqua sanitaria, contenuta nell’apposito serbatoio integrato, che per un riscaldamento aggiuntivo dell’aria di mandata
Utilizzo. Questi apparecchi sono concepiti per essere installati in piccoli edifici con standard Passivhaus, laddove cioè risulta sufficiente una potenza di riscaldamento di 10 W/m2 e si può rinunciare a un impianto tradizionale di riscaldamento
ventilazione meccanica controllata
VMC DOPPIO FLUSSO ALTO RENDIMENTO
pluggit la ventilazione residenziale
ventilazione meccanica controllata
Descrizione. I sistemi di ventilazione offrono “benessere”: una nuova qualità dell’abitare che dipende dall’aria che respiriamo Un buon clima negli ambienti interni è un vantaggio impagabile in termini di qualità della vita. Oggigiorno, un edificio va costruito nel rispetto delle norme sul risparmio energetico, ossia con un isolamento termico ottimale dei serramenti e del corpo di fabbrica; peccato che l’aria fresca da respirare, in questo modo, rimanga quasi tutta all’esterno dell’edificio
Aprire le finestre, è uno spreco d’energia preziosa e riduce il comfort abitativo, soprattutto d’inverno Del resto, le finestre sono pensate per diffondere luce nelle case e non per garantire un ricambio d’aria ottimale Questa funzione è svolta in modo assai più efficace e sicuro da un impianto d’aerazione Pluggit A seconda delle dimensioni della casa, dell’isolamento di cui è dotata e delle abitudini nell’aerare gli ambienti, è possibile risparmiare fino al 50% sulle spese di riscaldamento Ecco perché un impianto Pluggit non si ripaga solo in termini di benessere
Caratteristiche
Rec term Max 90% (Certificati DIBt, Passivhaus, Ö-Norm) Potenza termica assorbita 38 W (con 150 m3/h; 100 Pa) Potenza riscaldante di singolo elemento PluggMar ~600Watt (in media)
Componenti. I condotti di mandata flessibili sono posati generalmente a pavimento (spessore 50mm) Un ulteriore componente è l’elemento aria/calore PluggMar che diffonde aria nuova nelle stanze fungendo contemporaneamente da “radiatore”. Al PluggMar arrivano i tubi dell’acqua calda (mandata e ritorno) Le due importanti funzioni di riscaldamento e di apporto d’aria fresca vengono integrate in un unico impianto garantendo il massimo comfort La velocità dell’aria nell’elemento aria/calore PluggMar e le temperature di mandata sono molto basse; ne risulta un apporto continuo d’aria pulita riscaldata, senza rumori fastidiosi né correnti d’aria, che garantisce un clima interno e una qualità dell’ aria ideali Rispetto ai sistemi di riscaldamento convenzionali, PluggMar reagisce in modo veloce e flessibile e grazie alle ridotte masse d’accumulo, può essere regolato secondo le esigenze risparmiando così energia. PluggMar garantisce una perfetta distribuzione della temperatura nell’ambiente, un design raffinato e personalizzabile
Il sistema può essere dotato anche di scambiatore geotermico di tipo idronico per il riscaldamento dell’aria esterna in inverno e il preraffreddamento d’estate
DOPPIO FLUSSO ALTO RENDIMENTO
Unità ventilanti Ubbink
ventilazione meccanica controllata
Descrizione. Le Unità VMC di Ubbink si contraddistinguono per massimi livelli di comfort e di efficienza energetica, progettuale ed esecutiva Il 95% di rendimento certificato è raggiunto grazie alla sinergia dei vari componenti dell’unità: isolamento; filtri aria; scambiatore a flussi incrociati; ventilatori cc a bassa tensione con controllo volumetrico Le peculiarità delle Unità Ubbink sono uno scambiatore realizzato con piastre stampate in PET-G con un esclusivo design a geometria incrementale; dispositivo by-pass automatico dello scambiatore per il free-cooling; protezione antigelo; filtraggio dell’aria di estrazione e di rinnovo; controllo volumetrico per il bilanciamento dei flussi di immissione ed estrazione in ambiente
Per la soluzione di tutti gli aspetti legati alla distribuzione dell’aria, Ubbink ha sviluppato “Air Excellent” la distribuzione aria ideale per la realizzazione del sistema VMC.
sistema Ubbink
Visione d’insieme
Utilizzo. La realizzazione di un sistema VMC Ubbink è vantaggiosa in tutte le sue fasi: progettazione, installazione e vivibilità Il progetto: Unità Ventilanti per l’edilizia residenziale da 50m3/h a 400 m3/h; ampia gamma di prodotti ed accessori; valvole e griglie di design per ogni ambiente; strumenti di dimensionamento con lista materiali; supporto tecnico per trasferimento del know-how L’installazione: condotto antistatico, antibatterico, flessibile, semiovale h=50mm, a basso raggio di curvatura per ridurre gli ingombri; anelli di tenuta a geometria speciale per permettere la rotazione del condotto di 180°; box di distribuzione ad orientamento variabile rivestiti con materiale fonoassorbente; diaframmi per la regolazione della portata costante; gamma completa di condotti isolati con raccordi a scatto, terminali, passaggi tetto e a parete L’utilizzo: abbattimento di polveri sottili, allergeni, insetti; riduzione dei rumori esterni; maggiore sicurezza contro le intrusioni indesiderate; deumidificazione invernale degli ambienti e zero correnti d’aria interne e tanto altro
Dati tecnici
Mantellatura acciaio verniciato a polvere epossidica
Portata massima 400 m3/h
Prevalenza ottimale di progetto 150 Pa
Coefficiente prestazione energetica 95%
Assorbimento 121-149 W a 300 m3/h
Tensione di alimentazione 230/50 V/Hz
Livello sonoro a 240 Pa 52,5 dB(A)
Dimensioni esterne 675x602x455 mm (lxhxp)
Peso 32 kg
sistemi ventilazione meccanica controllata
SISTEMI COMPATTI VMC - POMPA DI CALORE - ACS
zehnder Comfoair 140
ventilazione meccanica e pompa di calore
Descrizione. Il sistema per la Ventilazione Meccanica Controllata provvede a ricambiare l’aria interna viziata carica di anidride carbonica e altri inquinanti sostituendola con aria “nuova” proveniente dall’esterno, ricca di ossigeno e non inquinata. Nelle nostre pur inquinate città, l’aria esterna è sempre di qualità migliore rispetto all’aria stantìa degli ambienti chiusi: sull’aria proveniente dall’esterno è inoltre prevista una filtrazione per abbattere il contenuto di polveri e inquinanti aerodispersi L’impianto di ventilazione comfort diventa così il polmone dell’ambiente confinato e si integra con la struttura edilizia per formare un unico sistema edificio-impianto potenziando l’involucro edilizio nella funzione di interfaccia con l’ambiente esterno, creando un microclima interno flessibile e personalizzabile dagli abitanti dei locali
Componenti e utilizzo. Condotti realizzati in PET, terminali di aspirazione/espulsione dell’aria nuova/viziata e recuperatore di calore sensibile (o entalpico) formano il sistema Lo scambiatore di calore a flussi in controcorrente è caratterizzato da un elevato rendimento termico (> 90%) non richiedendo post riscaldamento dell’aria immessa nei locali Il sistema è dotato di
by-pass per free-cooling che si attiva automaticamente in base alle condizioni ambientali interna ed esterna all’abitazione e alle preferenze dell’utente per rinfrescare i locali durante le ore notturne nel periodo estivo. I motori azionati da logiche EC (Electonically Commutated) permettono una parzializzazione dei carichi che si adattano alle diverse esigenze volute, limitando la manutenzione dell’utente alla semplice pulizia e sostituzione periodica dei filtri della macchina e dei terminali di mandata e ripresa in entrata e in uscita dai singoli locali
Descrizione. Resolair® è una macchina composta da due accumulatori energetici di tipo rigenerativo, dotati di un’elevata massa di assorbimento e di scambio termico, attraversati alternativamente dall’aria in ingresso e in uscita. Gli accumulatori hanno la capacità di assorbire rapidamente il calore e di rilasciarlo altrettanto rapidamente a una successiva corrente fredda In questo modo viene recuperata anche una notevole parte dell’umidità dell’aria Grazie all’elevato scambio termico, nella maggior parte dei casi, non è più necessario riscaldare l’aria di mandata
Durante le stagioni intermedie il recupero di calore scambiato diminuisce gradualmente fino a un funzionamento in totale freecooling
Classificazione generale secondo normative DIN EN 1886
Il sistema va dimensionato di volta in volta a seconda della destinazione d’uso e della tipologia dell’edificio
Dati tecnici
Cassone telaio autoportante in lamiera di acciaio coibentato con materiale espanso schiumato e profili in acciaio zincato
Portata d’aria da 800 a 36 000 m3/h
Prevalenza utile ext 300-400 Pa
Recupero di calore sensibile > 90%
Recupero di calore latente > 70%
Tensione di alimentazione 400/50 V/Hz
Consumo elettrico, livello sonoro, dimensioni esterne, peso i dati dipendono dal modello della macchina e dalla tipologia dell’impianto
VMC A RECUPERO ENTALPICO
ventilazione meccanica controllata
Componenti. Un sistema di serrande – quelle interne sono servo-comandate, mentre quelle esterne lavorano a funzionamento dinamico – è installato all’estremità degli accumulatori I due ventilatori forniscono contemporaneamente ai due accumulatori aria calda dall’ambiente e aria fredda dall’esterno Con intervalli variabili, tramite le serrande, viene invertito il flusso d’aria sugli scambiatori Le serrande esterne dinamiche assicurano il flusso unidirezionale dell’aria Il circuito frigorifero è corredato, secondo la grandezza della macchina, con idoneo compressore
Le macchine sono dotate di quadro elettrico cablato e di programmazione delle diverse modalità funzionamento
Come optional è fornita la regolazione della potenza frigorifera per il mantenimento costante della temperatura dell’aria di mandata durante la fase di raffreddamento.
funzionamento invernale (1)
funzionamento invernale (2)
funzionamento estivo
approfondimenti_dettagli di cantiere
progettazione
Manuel Benedikter
realizzazione
2009-2010
consumo
10 kWh/m2 anno
fotografie
Studio Benedikter
Le scelte progettuali e costruttive in un fabbricato che produce più energia di quanta ne consumi. Analizziamo in tre puntate la costruzione di un edificio a energia positiva.
Una casa di qualità nasce da una progettazione scrupolosa, da un concetto energetico ben definito e da un’attenta cura in fase di cantiere Questi sono i presupposti da cui prende forma il Naturresidence Dahoam a Scena (BZ), un edificio certificato CasaClima Gold, progettato dall’arch Manuel Benedikter di Bolzano Per raggiungere il fabbisogno energetico di una casa passiva, si sono combinati nel migliore dei modi l’involucro e l’impianto di riscaldamento, a partire dalla suddivisione dell’edificio in zone climatizzate individualmente La geotermia rappresenta la fonte energetica primaria, il riscaldamento avviene mediante sistemi radianti a pavimento e parete e il restante fabbisogno di calore e di raffrescamento viene fornito da un sistema di VMC Un involucro altamente performante, tripli vetri e infissi con telai con ottime prestazioni termiche rispettano gli obiettivi di progettazione e contribuiscono a contenere il dispendio energetico Ma nessun progetto è un buon progetto senza una scrupolosa Direzione dei lavori
Per dare continuità all’isolamento anche sotto la platea di fondazione è stato posizionato uno strato di vetro cellulare, sopra cui è stato posto un tessuto non tessuto e un elemento prefabbricato in XPS, che funge da cassero a perdere per la platea di fondazione, di spessore di 26 cm fuori terra (nelle bocche di lupo) e di 16 cm sotto terra, visto il ∆T più favorevole Una volta eseguito il magrone sono stati posati i ferri della platea di fondazione Nella seconda fotografia è evidenziato il collegamento strutturale tra la zona riscaldata e le bocche di lupo (spessore di XPS tra le due zone = 26 cm)
In seguito è stato eseguito il getto della platea di fondazione e nello spessore della platea di fondazione sono state annegate le reti di scarico delle acque nere
La parte seminterrata della casa è stata eseguita in calcestruzzo armato Le pareti sono state gettate mediante casseri in metallo Sulla parte esterna delle pareti in calcestruzzo armato, quelle contro terra, sono state posate guaine bituminose Qui sopra è evidente l’isolamento della platea di fondazione in XPS di 20 cm Muro in calcestruzzo armato, guaina bituminosa a protezione della muratura, ripresa dell’impermeabilizzazione e isolamento della platea di fondazione in XPS con la doppia funzione di cassero a perdere nella foto in basso a sinistra Qui sotto particolare dei casseri metallici
Il progetto ha previsto la realizzazione di una terrazza coperta, sotto cui sono collocati gli appartamenti del residence il pavimento del terrazzo è quindi stato completamente isolato Nella fotografia in alto è evidente il getto di calcestruzzo e la struttura della copertura della terrazza
Sopra il getto in calcestruzzo sono stati posati 30 cm di EPS idrofobizzato sagomato in pendenza per assicurare il deflusso dell’acqua
Sopra l’isolamento in EPS è stata posta una guaina in PVC, a perfetta tenuta d’acqua, protetta a sua volta da un ulteriore telo
Sopra la guaina in PVC è stato posato un pavimento in listelli di larice autoctono non trattato
innovAzione luce, ventilazione, energia
apporto solare/di calore diretto
Come può un’azienda prendere parte attivamente allo sviluppo degli edifici sostenibili? Creando un progetto in cui si possano testare e sviluppare alcune strategie per la sostenibilità Ispirata dal motto del suo fondatore “un esperimento vale più di mille esperti”, il gruppo internazionale VELUX ha promosso un’impegnativa ricerca su edifici reali, Model Home 2020, in cui design energetico e vivibilità formano un equilibrio concreto e in cui il microclima indoor è ottimale grazie a un involucro dinamico e CO2 neutrale Il progetto ha previsto la realizzazione di sei fabbricati (gli ultimi due sono in fase di edificazione), sperimentali e dimostrativi in scala 1:1, che rispondono a tre principi importanti – design energeticamente efficiente, alto livello di vivibilità, minimo impatto climatico – così come a differenti condizioni ambientali, culturali e architettoniche dei cinque paesi in cui sono stati costruiti Al fine di capire come si comportano in condizioni oggettive, gli edifici sono stati testati da utenti e, dopo un primo periodo di monitoraggio e di misurazione, saranno messi in vendita, pur continuando i test con i nuovi residenti I primi due edifici sono stati costruiti in Danimarca nel 2009, le altre due case in Germania e in Austria nel 2010, mentre gli ultimi due fabbricati (in Francia e in Gran Bretagna) sono attualmente in costruzione La concretizzazione del progetto, e quindi delle sei case, è stata possibile grazie anche a una serie di partner locali e regionali, fornitori, architetti, ingegneri e ricercatori , 0",-, L’idea di Model Home 2020 trova origine, innanzitutto, nella politica energetica dell’Unione Europea che prevede, entro il 2020, la riduzione del consumo totale di energia e delle emissioni di CO2 del 20% da parte di tutti gli stati membri, i quali devono anche dimostrare che il 20% dei consumi energetici deriva da fonti rinnovabili Altro punto fondamentale per il progetto sono le esigenze e le necessità dell’uomo che devono essere poste al cen-
tro dell’edificio e del concetto progettuale Un ambiente abitativo sano e un elevato comfort devono essere raggiunti, tenendo sempre presenti alcuni fattori, quali:
- l’energia: fabbisogno ener getico generale e prima basso; utilizzo di fonti energe esclusivamente rinnovabili; zione di energia in quantità rispetto a quella consumata; a tenuta d’aria; nessun utiliz il raffrescamento;
luce naturale indiretta
isolamento intelligente protezione dalla luce abbagliante
- il microclima interno: elev rale e di aria fresca; microc l’anno, evitando il surriscaldamento estivo; basso contenuto di umidità dell’aria/CO2; utilizzo di materiali edili “sani” e liberi da sostanze nocive;
- l’ambiente: un edificio che si adatti al clima e all’ambiente circostante, orientato verso il sole con utilizzo ottimale dell’energia solare, sia passiva che attiva; un edificio che lasci entrare la natura mediante un passaggio fluido tra interno ed esterno; facciate dinamiche Basandosi su questi principi, l’obiettivo di Model Home 2020 è quello di riuscire a contribuire agli impegni presi dall’Unione Europea attraverso lo studio del comportamento di edifici reali, proponendo un nuovo modello abitativo energeticamente efficiente con un microclima interno salutare e con abbondanza di aria fresca e di luce naturale e assicurando contemporaneamente un’elevata qualità architettonica
VELUX® Noto gruppo internazionale fondato in Danimarca nel 1942 con sedi in tutto il mondo, produttore di finestre per tetti, lucernari e collettori solari
Da tempo attivo nel campo dell’efficienza energetica e della
energia termica solare
raffrescamento attraverso la ventilazione protezione dal surriscaldamento
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realizzati è stata definita sei basa sulla massimizzazione ergetica e la minimizzazione ni di CO2, su un’idea olistica ettura (ambiente più salutare ore comfort per le persone) e risorse energetiche rinnova, in particolare sull’energia olare
Il primo passo è stato quello di ridurre i consumi energetici mediante un notevole isolamento dell’involucro, un’elevata tenuta all’aria dello stesso e adottando soluzioni costruttive che non compromettono il microclima indoor Il modello trova applicazione nel concetto di Active House, casa attiva, edifici che focalizzano l'attenzione sul benessere, sulla salute egli abitanti e sul comfort inno al fine di di ottimizzare delle risorse naturali e di riconsumo energetico ostenibile, e quindi i sei edio su:
nsumo energetico, uguali a 020 dalle norme europee; l consumo di energia per il ririco e involucro dinamico per regolare la trasmissione di calore durante notte/giorno ed estate/inverno;
- design ottimizzato, consumo quasi zero di energia in estate per il raffrescamento, guadagno solare passivo in inverno e illuminazione naturale durante tutto l’anno;
- controllo intelligente delle performance energetiche, con sistemi di domotica per la riduzione del consumo energetico;
dell’esterno e in alto per l’illuminazione, con la migliore transizione possibile dalla superficie vetrata alle superfici interne, senza creare discomfort visivo e abbagliamento; - salubrità del clima indoor, da documentare sia con misurazioni di carattere scientifico sia con valutazioni soggettive; - controllo automatico della ventilazione naturale, mediante strategie di verifica basate su condizioni reali; rinuncia all’uso della VMC come risorsa primaria di aria fresca, da utilizzarsipiuttosto come supporto/sostituzione alla ventilazione naturale; - effetto camino, grazie a finestre per tetti apribili collocate in basso e in alto, per sfruttare al massimo la ventilazione e il ricircolo d’aria. )) 1$,/( )) -/ 1(" $ #( +2,3, )) 1$,/(
Tutti i progetti M od el H om e 2 0 2 0 sono costantemente testati sotto gli aspetti quantitativi e qualitativi, attraverso il monitoraggio del consumo energetico e del clima indoor e mediante la comparazione tra i risultati acquisiti e quelli ottenuti a livello progettuale/teorico.
Dai primi risultati si nota che c’è un vero e proprio scarto tra la teoria e la pratica: pertanto, la vera sfida sta nel creare un dialogo tra teoria e pratica allo scopo di qualificare la teoria e quindi la pratica futura Un esempio: l’esperienza derivante dal primo di questi progetti, Home for Life realizzato in Danimarca, è che la teoria e i parametri di valutazione definiti all’inizio del progetto devono essere rivisti per progetti futuri La famiglia-tester, infatti, utilizza l’edificio in maniera diversa rispetto a quanto assunto dai progettisti
È opportuno coinvolgere gli utenti fin dall’inizio di un progetto, cercando di capire quali siano le reali esigenze e i comportamenti; è necessario anche dotare gli utenti stessi di un manuale d’uso dell’edificio, cosicché possano capire il corretto funzionamento di edifici che sono, a tutti gli effetti, delle macchine energetiche
sostenibilità, ha realizzato e finanziato diversi progetti in questo ambito sulla scia del motto del fondatore “Un esperimento è meglio del parere di mille esperti”.
Tutte le immagini e i disegni delle seguenti pagine sono di proprietà del Gruppo VELUX®
- embodied energy, verifica dell’energia presente nei materiali usati per la costruzione dell’edificio e della loro neutralità alle emissioni di CO2;
- autosufficienza energetica, da realizzarsi con fonti rinnovabili;
- massimizzazione della luce naturale, soprattutto zenitale dalla copertura, buoni livelli di illuminazione naturale quale potenziale risparmio energetico della luce artificiale e per assicurare salute e benessere ai residenti;
- collocazione delle finestre, in basso per una migliore visuale
Non basta pensare a una buona programmazione e alla eventuale risoluzione dei problemi di progettazione, anche la qualità di costruzione è importante Un edificio sostenibile non sarà migliore delle persone che lo stanno costruendo o delle persone che lo gestiscono; chi realizza un edificio CO2 neutrale e a bassissimo consumo energetico, o chi lo abita, deve capire come si comporta l’edificio: costruire in modo sostenibile significa, altresì, dare qualità a un involucro!
Nelle pagine successive verranno descritti in dettaglio i quattro edifici realizzati, delineando in particolare il rapporto che si è instaurato tra il concept energetico, l’illuminazione, la ventilazione e le fonti energetiche rinnovabili.
VELUX Home for Life è una casa unifamiliare di 190 m2 distribuiti su un piano e mezzo, costruita in legno con travi portanti a I, travetti in lamellare e travi in acciaio dove necessario; tavole di compensato stabilizzano le pareti e il tetto L’ardesia sulla facciata e in copertura riflette l’idea di durabilità, di basso impatto di CO2, di minima manutenzione ma anche il desiderio di integrare le superfici nere delle celle fotovoltaiche, dei collettori solari e delle finestre ,+"$-1 $+$/&$1(", 2"$ 3$+1() 4(,+$ $ ',*$ 21,* 1(,+ È stato ottimizzato l’apporto di luce diurna per assicurare salute e benessere ai residenti e per minimizzare i consumi di energia elettrica durante il giorno L’area delle finestre ammonta al 40% della superficie calpestabile e le aperture sono posizionate sulle quattro facciate e sul tetto per permettere alla luce naturale di entrare in profondità
La grandezza e la disposizione delle finestre sono state determinate dalla posizione stagionale del sole, dalla razionalizzazione dell’energia e dai bisogni teorici dei residenti Schermi solari interni ed esterni e la sporgenza del tetto a sud consentono anche ai bassi raggi solari invernali di penetrare all’interno, evitando il rischio di abbagliamento La facciata attiva regola il guadagno di luce e di calore mediante un sistema di home automation, controllando aperture e schermature
In inverno, la ventilazione si attua attraverso un sistema di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore mediante una macchina programmata per adattarsi alle esigenze di ventilazione di ogni singola stanza In estate, l’aria fresca entra dalle finestre che si aprono grazie a sensori, assicurando una ventilazione naturale adeguata e mantenendo un buon clima interno Tutte le finestre sul tetto della Home for Life sono controllate da io-homecontrol®, un sistema di home automation a radiofrequenza, che assicura un clima interno confortevole e minimizza i consumi di energia, chiudendo le finestre per evitare dispersioni di calore durante il periodo invernale e aprendole quando è necessario ventilare in regime estivo o quando sia necessaria maggiore illuminazione.
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La prima parte del monitoraggio ha verificato come è stata prodotta e utilizzata l’energia nell’edificio e ciò ha convalidato le previsioni di progetto Sono stati misurati costantemente fattori del microclima interno – livelli di luce, temperatura dell’aria, concentrazione di CO2, umidità – e fattori ambientali esterni –intensità solare, temperatura dell’aria, umidità, velocità del vento – al fine di valutare la loro influenza sul bilancio energetico e sul clima interno all’edificio La misurazione della temperatura delle stanze, del tasso di umidità e di CO2 in tutta la casa hanno indicato che il clima generale interno è stato uguale a
I livelli di luce naturale sono stati definiti tramite simulazioni con il software VELUX Daylight Visualizer e con studi su modelli in laboratorio Nelle due piante sopra sono indicati in percentuale i fattori di luce naturale: la disposizione delle aperture permette di illuminare ogni spazio della casa
quello previsto Inoltre, il contenuto di CO2 era significativamente più basso nelle camere con ventilazione naturale La produzione di energia dei collettori solari e delle celle fotovoltaiche ha soddisfatto tutte le aspettative, anzi, ha superato i rendimenti calcolati
Il funzionamento dell’edificio è stato testato anche in un altro modo, ovvero facendo abitare la casa per un anno da una famiglia, i Simonsen, 5 persone (2 adulti e 3 bambini), alcune delle quali soffrono di allergie
L’esperienza degli utenti è stata generalmente positiva: la famiglia ha riferito che la luce naturale e l’aria fresca in casa hanno raggiunto livelli elevati e ha confermato che il miglior clima interno era quello delle camere con ventilazione naturale A volte, solo il surriscaldamento dovuto alle finestre rivolte a sud è stato fastidioso, per mancanza di un comando di gestione sincronizzato delle aperture L’afflusso di luce dalle finestre per tetti e verticali si sono rivelate di grande importanza per il benessere I risultati hanno, però, messo in evidenza che i modelli di com-
Finestre
Uw = 1 0 W/m2K (tetto);
1 1 W/m2K (sud);
1 1 W/m2K (nord);
Ug = 0 5 W/m2K (tetto);
0 7 W/m2K (sud);
0 6 W/m2K (nord);
g = 0.67
Pareti esterne
U = 0 1 W/m2K (395 mm di isolamento)
Tetto
U = 0 07 W/m2K (540 mm di isolamento)
Solaio contro terra
U = 0 07 W/m2K (500 mm di isolamento)
Il concetto energetico di Home For Life: ventilazione naturale, ventilazione meccanica con recupero di calore, guadagno solare passivo attraverso le vetrate, solare termico per ACS, fotovoltaico per l’elettricità, pompa di calore.
portamento della famiglia sono stati diversi da quelli programmati, implicando un consumo maggiore di energia; in particolare, i problemi maggiori si sono riscontrati nella temperatura interna (3 °C in più in inverno rispetto allo standard di progetto) e nel sistema di controllo
Due i punti da riconsiderare: il consumo di energia per il riscaldamento, più alto di quanto ci si aspettasse, e il surriscaldamento delle facciate a sud A ciò si è già ovviato durante l’anno di prova, ritarando il sistema di building automation a seconda delle esigenze della famiglia Dopo il primo anno di sperimentazione è stato deciso di installare una nuova pompa di calore dimensionata per soddisfare le reali esigenze dell’edificio Quando il periodo di monitoraggio sarà completato, il consumo richiesto dal sistema di controllo sarà più basso, in particolare quando il sistema si ottimizzerà anche nei periodi di transizione (primavera e autunno) e durante l’estate
Inaugurato nell’ottobre 2009 a Copenhagen e considerato un vero e proprio modello innovativo di architettura sostenibile non residenziale, la VELUX Green Lighthouse è il primo edificio pubblico danese a zero emissioni Green Lighthouse, con i suoi 950 m2 di superficie, si autoalimenta, produce cioè l’energia che consuma mediante la combinazione di fonti energetiche rinnovabili quali l’energia solare, le pompe di calore geotermiche e i solai termoattivi Grazie a un attento studio energetico e a una progettazione architettonica innovativa, l’edificio utilizza il 75% di energia in meno rispetto a un edificio costruito secondo gli standard attuali in Danimarca ed è quindi classificato come edificio a basso consumo Un nucleo interno, che racchiude la grande scala centrale, provvede alla ventilazione mediante un effetto camino e porta luce naturale all’interno attraverso le finestre per tetti
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L’illuminazione naturale è la fonte primaria di luce nell’edificio ed è stata una delle principali strategie progettuali La quantità di luce naturale che penetra all’interno è stata ben progettata grazie ai fattori di luce (DF) utilizzati come indicatori e analizzati mediante simulazioni computerizzate della radianza
I valori ottenuti mostrano i fattori di luce diurna su ogni piano dell’edificio secondo due diverse varianti, ovvero in presenza o
meno delle aperture sul tetto: si ottengono risultati positivi solo se vengono installate le finestre in copertura; in particolare, si acquisiscono alti livelli di luce naturale al secondo piano, offrendo agli occupanti un ambiente interno sano, fortemente illuminato e a contatto visivo con il cielo, e si aumentano i livelli di luce ai piani inferiori che si rivelano nell’atrio luminoso e in una migliore distribuzione della luce negli uffici al primo piano
La luce è utilizzata anche quale strategia di risparmio energetico attivo; il massimo soleggiamento esterno viene portato all’interno, in ogni momento e in qualsiasi condizione atmosferica, attraverso le finestre della facciata e del tetto e mediante sensori di luce e dimmerizzatori: un efficiente equilibrio tra luce naturale e luce artificiale si traduce quindi in un minimo uso di energia elettrica Se si rimuovessero le finestre del tetto e si dovessero raggiungere gli stessi livelli di luce naturale utilizzando quella artificiale, la richiesta e il fabbisogno di energia elettrica sarebbe quattro volte superiore
Green Lighthouse prevede una ventilazione ibrida, ventilazione naturale e ventilazione meccanica controllata con recupero di calore, utilizzata quando le condizioni atmosferiche non consentono la ventilazione naturale. Quest’ultima avviene con metodo passante tra le finestre di facciata da nord a sud e con un effetto camino dalle aperture di facciata a quelle di copertura in particolar modo durante la notte al fine di raffrescare i solai termoattivi Finestre e schermature esterne sono controllate da un
sistema automatico che ne regola l’apertura e la chiusura, seguendo il corso del sole
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Il progetto energetico di Green Lighthouse nasce con l’obiettivo di rendere il fabbricato CO2 neutrale e di conseguenza il sole diventa il punto centrale del concept e la fonte di energia primaria
L’edificio, costruito secondo i principi della “casa attiva”, ovvero una casa che genera energia attraverso una combinazione di impianti alimentati da fonti rinnovabili, è collegato a un teleriscaldamento che copre circa il 65% (35% con energia rinnovabile) del fabbisogno termico e che viene utilizzato per alimentare la pompa di calore, quando non è sufficiente il calore prodotto dai collettori solari I pannelli termici producono ACS e
acqua calda per il riscaldamento a pavimento: il surplus di calore viene immagazzinato nel terreno dalla pompa di calore geotermica che, in combinazione con gli stessi collettori, d’estate attraverso il solar cooling raffresca l’edificio 76 m2 di moduli fotovoltaici in copertura coprono il fabbisogno dell’illuminazione artificiale a led, della ventilazione meccanica e delle pompe Il teleriscaldamento viene utilizzato per produrre energia elettrica solo se necessario, riducendo così le emissioni di CO2 Il sole quindi produce l’acqua sanitaria, riscalda e raffredda durante l’estate e migliora l’efficienza della pompa di calore È questa una soluzione che potrà essere utilizzata nella costruzione di uffici ed edifici industriali nella maggior parte d’Europa e il concetto energetico verrà adottato in futuro per la pianificazione energetica dei fabbricati CO2 neutrali
Sulla base di questa progettazione energetica, l’edificio ha ridotto di 3/4 il suo consumo di energia rispetto agli standard costruttivi danesi
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Dopo i primi 18 mesi di operatività, Green Lighthouse ha richiesto più energia rispetto a quanto previsto dai calcoli di progetto
Si sono riscontrati consumi maggiori dovuti a diverse cause: la temperatura di comfort è stata superiore a quella prevista dai calcoli, il sistema della ventilazione naturale mancava di deflettori e alcune stringhe delle celle FV non erano state correttamente collegate Questi fattori hanno comportato un uso eccessivo di energia, stimato in circa 25 kWh/m2 anno Altri 6 kWh/m2 anno si sono persi nel sistema di ventilazione ibrida, in fase di rodaggio e di ottimizzazione, e nella maggiore quantità di aria naturale in ingresso
Questi dati sono serviti per ritarare il sistema e garantire durante il prossimo periodo di monitoraggio i risultati previsti dal progetto
La differenza di fattore di luce diurna tra l’ipotesi con finestre per tetti (piante sopra) e quella senza (piante sotto) varia tra 1% e 7% ai diversi piani.
Valori
tetto finestrato (90°)
Uw=1,0 W/m2K
Ug=0,5 W/m2K
g=0,45
tetto finestrato (15° south)
Uw=1,1 W/m2K
Ug=0,7 W/m2K
g=0,45
facciata vetrata (90°)
Uw=0,93 W/m2K
Ug=0,72 W/m2K
g=0,5
pareti esterne
U=0,095 W/m2K
tetto
U=0,084 W/m2K
solaio contro terra
U=0,085 W/m2K
Studio della luce naturale
diurna ai vari piani dell’edificio (da sinistra: secondo piano, primo piano, piano terra)
Il progetto di VELUX SunlightHouse, vincitore del concorso indetto da Velux nel 2008, è stato realizzato sotto la direzione dello studio di architettura Hein-Troj del Vorarlberg e la casa attende al momento solo di essere abitata, quindi testata Uno dei criteri di giudizio che ha guidato la scelta di questo progetto riguardava la soluzione innovativa nell’utilizzo del tetto inclinato
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Il lotto, a causa del bosco vicino e degli edifici confinanti, ha rappresentato per i progettisti una soluzione non propriamente ottimale in merito allo sfruttamento dell’energia solare
A partire dalla fase teorica, attraverso la pianificazione e il successivo monitoraggio, sono stati attori attivi del processo la Donau-Universität Krems (dipartimento per la costruzione e l’ambiente) e l’IBO (Österreichisches Institut für Baubiologie und-ökologie) Nello specifico, i due istituti hanno seguito la fisica tecnica, la valutazione dell’illuminazione naturale, l’ecologia, la scelta dei materiali da costruzione, il bilancio energetico, l’ottimizzazione energetica, la domotica, il bilancio della CO2, la LCA, la certificazione dell’edificio
La valutazione relativa all’illuminazione naturale è stata fatta dall’università di Krems in due modi, considerando i risultati raggiunti con due strade differenti tramite un’analisi in forma digitale con software dedicati e con un modello di studio vero e proprio creato in laboratorio presso l’università stessa
Nel caso della Sunlighthouse è stato richiesto fin dall’inizio un FLD medio del 5% per gli ambienti di soggiorno (la norma DIN 5034-4 consiglia un FLD medio di almeno 0,9%) La parte finestrata ha dovuto quindi ricoprire quasi la metà delle superfici e, rapportata alla superficie utilizzata, è di 5 volte superiore rispetto a quanto richiesto dalle norme edilizie austriache
Le finestre – ma anche le finestre per tetti e gli elementi trasparenti verticali – sono posizionate in modo strategico, per permettere collegamenti visivi mirati che massimizzano gli apporti solari passivi, sottolineando al contempo le caratteristiche architettoniche della casa
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La copertura del fabbisogno energetico avviene esclusivamente con fonti di energia rinnovabili: pompa di calore terra-acqua (3,3 kW) per il riscaldamento degli ambienti e, in parte, per la produzione di ACS; VMC con recupero di calore; ventilazione naturale controllata attraverso le finestre con sensori; 8 m2 di collettori solari che producono ca il 70% del fabbisogno di ACS; 43,55 m2 di moduli fotovoltaici monocristallini, backside-contact, connessi in rete (7,6 kWp); nessun bisogno di energia per il raffrescamento dell’edificio; rubinetteria a risparmio d’acqua; elettrodomestici efficienti e attacchi diretti all’acqua calda di lavatrice e lavastoviglie; illuminazione con luce naturale guidata; nessuna cappa elettrica per i vapori della cucina che ven-
gono asportati da una finestra posta davanti alla zona cottura.
Il bilancio energetico finale è più che positivo e l’edificio è neutrale dal punto di vista delle emissioni di CO2
A questo proposito, le emissioni di CO2 conseguenti alla costruzione dell’edificio sono state messe a confronto con quelle immagazzinate nel legno con cui è costruita la casa stessa In questo calcolo sono stati presi in considerazione la produzione dei materiali, il loro trasporto dal luogo di produzione al cantiere, la produzione/realizzazione degli impianti installati
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Il concetto biologico di VELUX Sunlighthouse è stato elaborato dall’IBO assieme al quale è stata decisa l’applicazione di tutti i materiali impiegati e tutte le costruzioni effettuate
In generale, è stata posta attenzione a:
- una costruzione ecologica e naturale;
- materiali la cui produzione richiede un uso minimo di energia; reperibili in zona, riciclabili in futuro, degradabili e separabili da altri materiali
Oltre a ciò, sono stati impiegati:
- legno del luogo, non trattato, per la struttura (telaio in legno), il rivestimento di facciata e le pannellature interne;
- ecocemento per la costruzione della cantina e delle fondazioni;
- cellulosa, lana di pecora e lino per l’isolamento;
- nessun prodotto contenente PVC e HFC;
- nessun colore o pittura che contenga solventi;
- rivestimenti in legno per pavimento trattati a olio o gres con un
elevato contenuto di materiale riciclato; - staffe di legno al posto di profili metallici
Ombreggiature applicate sugli elementi trasparenti verticali e sulle finestre poste sul tetto provvedono all’occorrenza a ridurre notevolmente l’apporto energetico, permettendo la penetrazione di luce naturale negli ambienti (FC = 0,13)
Si è cercato di portare all’interno della costruzione quanta più possibile massa di accumulo: dietro la pannellatura in legno trova infatti posto un doppio rivestimento di pannelli in fibrogesso supercompresso; anche il pavimento, un solaio massiccio in legno, viene sfruttato come massa, così che si può parlare di una “costruzione leggera” pesante.
Grazie alla sinergia della ventilazione controllata attraverso le finestre, dello sfruttamento dell’effetto camino e del raffrescamento notturno, il limite del comfort fissato a 27° non viene superato
In base alla simulazione effettuata secondo la ÖNORM EN ISO 13791, tutti i locali oggetto di studio raggiungono la classe di qualità A
Attraverso l’utilizzo del materiale di riporto degli scavi, si sono evitati molti viaggi di camion; compost di terreno torboso proveniente dai dintorni è stato utilizzato per il giardino e contribuisce a un miglioramento naturale del terreno stesso Infine, una cisterna di raccolta dell’acqua piovana, un prato fiorito autoctono e la piantumazione di specie vegetali del luogo garantiscono il massimo di ecologia anche in giardino
Sezione bioclimatica di VELUX SunlightHouse: sfruttamento solare passivo, collettori solari per la produzione di ACS, ventilazione naturale favorita dall’effetto camino, pannelli fotovoltaici, sfruttamento dell’energia geotermica attraverso un apparecchio compatto pompa di calore terra-acqua + ventilazione meccanica
Il progetto di VELUX LichtAktiv Haus si caratterizza per un concetto di modernizzazione innovativo, con lo scopo di unire un elevato valore abitativo a un’efficienza energetica ottimale
Rispetto agli altri progetti di Model Home 2020, quello di Amburgo è caratterizzato dal fatto che si tratta della ristrutturazione di una casa degli anni ‘50 (circa la metà dei 39 milioni di unità abitative in Germania ha, stando alle statistiche, tra i 30 e i 60 anni d’età e necessita di una modernizzazione dal punto di vista energetico)
Un corpo aggiuntivo sostituisce parte della vecchia costruzione e offre posto al soggiorno mentre un collegamento vetrato unisce l’edificio esistente con la parte di nuova costruzione fungendo al contempo da entrata.
Dopo la fase di progettazione, conclusasi nella primavera del 2010, è iniziato il cantiere vero e proprio e dalla fine del 2010 il “doppio” edificio rimodernato è visitabile per alcuni mesi Il consumo di energia e le condizioni interne sono costantemente monitorate durante la fase di utilizzo dell’edificio e i risultati documentati, come tutte le altre case del progetto Model Home
Un presupposto importante del concorso riguardava il fatto che la struttura dovesse essere conservata e che il nuovo aspetto si integrasse nel tessuto urbano presente
In collaborazione con alcuni professionisti, la quantità di luce naturale, sia nella parte esistente sia in quella nuova, è stata costantemente calcolata e ottimizzata con il software VELUX Day-
light Visualizer
Un fattore importante riscontrabile in tutte le Model Home 2020 è la neutralità rispetto alle emissioni di CO2, che viene raggiunta attraverso l’utilizzo di determinati materiali, la produzione di energia e il suo consumo. Nel caso della LichtAktiv Haus, si è trattato di una sfida particolare, poiché nella ristrutturazione di edifici esistenti il fabbisogno di energia è normalmente più elevato rispetto agli edifici nuovi, mentre il presupposto del progetto Model Home 2020 è proprio il contrario, cioè che l’edificio consumi poco
Di fondamentale importanza per il raggiungimento di questo obiettivo è stato l’impiego di fonti energetiche e di materiali rinnovabili; anche per questo si è deciso di costruire la parte nuova con una struttura a telaio di legno
Scopo della LichtAktiv Haus è stato poi quello di coprire il fabbisogno energetico domestico utilizzando totalmente energie rinnovabili senza per questo rinunciare a un elevato livello di comfort abitativo, con molta luce naturale e aria fresca
L’edificio raggiunge la neutralità rispetto alla CO2 proprio durante il suo esercizio, aspetto questo maggiormente degno di nota poiché per conseguire tale standard non vengono impiegati sistemi di recupero del calore o impianti di ventilazione meccanica – anche perché la loro installazione, in una ristrutturazione, è piuttosto complicata – ma si fa affidamento esclusivamente alla ventilazione e alla luce naturale
Nella LichtAktiv Haus i ricambi minimi di aria sono garantiti da lucernari automatici, poiché, per motivi energetici, l’edificio ha un involucro a tenuta d’aria Questo tipo di ventilazione naturale rappresenta, soprattutto in un caso di ristrutturazione, una buona alternativa, non essendo possibile creare pozzi di ventilazione.
Le finestre si aprono e si chiudono automaticamente a seconda della temperatura, della concentrazione di CO2 e dell’umidità presente nell’edificio, in modo da garantire un clima indoor piacevole e confortevole
Particolarmente efficace è la ventilazione naturale quando, in maniera sincronica, vengono aperte più superfici vetrate, anche quelle sul tetto Grazie alle diverse altezze a cui sono posizionate le finestre, aumenta la differenza di temperatura tra le parti e si favorisce l’effetto camino che sfrutta l’ascesa dell’aria viziata ai piani alti, questa fuoriesce dagli abbaini sul tetto e richiama automaticamente aria fresca dall’esterno
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Pompa di calore aria-acqua e solare termico sono le soluzioni scelte per far fronte al fabbisogno di calore e di ACS dell’edificio Nel caso della LichtAktiv Haus i collettori solari contribuiscono – come parte integrativa della pompa di calore – per tutto l’anno non solo alla produzione di ACS ma anche al riscaldamento. Grazie all’applicazione di questa tecnologia altamente efficiente, diminuisce il fabbisogno di energia convenzionale e quindi, in senso lato, si può dire che l’impianto contribuisce alla diminuzione delle emissioni di gas serra nell’atmosfera Il resto di energia necessaria per il funzionamento dell’edificio (circa 1/3 del totale) viene coperto dai pannelli fotovoltaici (moduli policristallini) installati sul tetto, così che il bilancio delle emissioni di CO2 viene compensato dall’utilizzo di fonti alternative
Strategie attive e passive adottate: sfruttamento solare passivo attraverso le finestre poste sul tetto durante il periodo invernale, collettori solari per la produzione di ACS e riscaldamento a pavimento collegati a una pompa di calore aria-acqua, ventilazione naturale favorita dall’effetto camino, pannelli fotovoltaici, recupero dell’acqua piovana
La luce naturale regola la vita dell’uomo, favorisce il benessere e aumenta le prestazioni e le capacità di apprendimento Oltre a ciò, l’ottimale sfruttamento della luce naturale riduce il ricorso alla luce artificiale per l’illuminazione, permette di ottenere, nel periodo invernale, un apporto solare maggiore e, non ultimo, contribuisce effettivamente a diminuire il fabbisogno energetico dell’edificio
La pianificazione della luce ha svolto un ruolo fondamentale fin dall’inizio del progetto Si è basata su numerose ricerche effettuate dal prof Andres dell’università di Darmstadt (partner accademico del progetto LichtAktiv Haus) che sono state da subito integrate nel processo progettuale
Attraverso la focalizzazione sul tema dell’utilizzo ottimale di luce naturale si è potuto garantire non solo un elevato comfort abitativo ma anche una buona efficienza energetica Tanta luce naturale e generose aperture verso l’esterno permettono anche una percezione più profonda del ritmo legato alla notte/giorno e al cambio delle stagioni
Grazie al posizionamento strategico delle aperture, tutti gli spazi di soggiorno più utilizzati (come la cucina o la sala da pranzo) riescono a superare la quota del 5% di FLD considerato ideale In salotto la quota supera addirittura il 10% Particolarmente buono è il FLD nel vano scale che funge da collegamento verticale/biblioteca e che rappresenta uno dei fulcri vissuti della casa. La pianificazione legata alla luce naturale ha tenuto conto anche delle variazioni di luce possibili durante il giorno e nei vari periodi dell’anno Con le schermature solari esterne è possibile regolare in modo dinamico la luce, così da rendere flessibile e confortevole la luminosità presente in un ambiente ed evitarne il surriscaldamento
A sinistra, sezione trasversale dell’edificio ristrutturato; a destra, sezione trasversale del nuovo corpo.
