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INDICE INDICE

1 Obiettivi 1.1 Obiettivi tesi 2 Progetto 2.1 Paradigmi di progetto 2.2 Bando “Via Cenni, Una comunità per crescere” 3 Definizione del contesto 3.1 Analisi territoriale 3.2 Analisi di quartiere 3.3 Analisi area di progetto 3.4 Analisi sismica 3.5 Analisi climatica 3.5.1 Temperatura 3.5.2 Sole 3.5.3 Vento 3.5.4 Precipitazioni 3.5.5 Neve 3.5.6 Umidità relativa 3.5.7 Nuvolosità 4 Idee progettuali 4.1 Fattore di protezione e analisi attività interna 4.2 Orientazione ed esposizione 4.3 Forma ottimale 4.4 Principi di progetto

5 Fronti 5.1 Fronte sud 5.1.1 Comportamento nel periodo estivo 5.1.2 Comportamento nel periodo invernale 5.2 Fronte nord 5.3 Fronti est e ovest 6 Controllo dell’apporto radiativo 6.1 Analisi ombre 6.1.1 Periodo invernale 6.1.2 Periodo estivo 6.1.3 Considerazioni progettuali 6.2 Edifici di raffronto 6.2.1 Edificio di raffronto formale 6.2.2 Edificio orientato a -13° nord 6.3 Analisi radiazione diretta 6.3.1 Radiazione diretta 21 dicembre 6.3.2 Radiazione diretta 21 giugno 6.3.3 Radiazione cumulativa 6.3.4 Raffronto radiazione diretta 6.4 Analisi ombreggiamento 6.4.1 Edificio di progetto 6.4.2 Raffronto 6.5 Analisi cielo non ostruito 6.6 Analisi energia assorbita oraria 6.6.1 Picco 21 dicembre 6.6.2 Picco 21 giugno 6.6.3 Raffronto 7 Bilancio energetico 7.1 Bilancio energetico edificio di progetto 7.2 Raffronto 7.3 UNI TS 11300


INDICE 8 Sistema costruttivo (UNI 8290 - 1981) 8.1 Sistema leggero 8.2 Struttura di elevazione 8.3 Chiusure verticali 8.3.1 Pareti perimetrali verticali – M1 8.3.2 Infissi esterni verticali 8.4 Partizioni interne verticali 8.4.1 Muro divisori alloggi – M2 8.4.2 Muro divisori alloggi – M4 8.4.3 Partizioni interne – M3 8.4.4 Partizioni interne – M5 8.5 Partizioni interne orizzontali 8.5.1 Solai interni – M7 8.5.2 Solaio piano seminterrato – M8 8.6 Chiusura orizzontale superiore 8.6.1 Copertura – M6 8.7 Verifica D.M. 05/07/1975 9 Near zero energy building 9.1 Pannelli fotovoltaici 9.2 Pompa di calore acqua/acqua 9.3 Recupero acque 10 Conclusioni

11 Render A1 A2 A3 A4 A5 12 Allegati B1 Dati generali di progetto B2 Edificio di progetto - Riscaldamento B3 Edificio di progetto - Raffrescamento B4 Edificio orientato a -13° N - Riscaldamento B5 Edificio orientato a -13° N - Raffrescamento B6 Edificio di raffronto - Riscaldamento B7 Edificio di raffronto - Raffrescamento 13 Bibliografia e sitografia 13.1 Bibliografia 13.2 Sitografia


1.1 OBIETTIVI TESI La tesi che ho sviluppato consiste nello studio del metodo progettuale dei fratelli Olgyay applicato ad un edificio residenzale basato sul bando di concorso “Via Cenni, Una comunità per crescere”. Victor Olgyay, con il suo libro “Progettare con il clima”, ha pionieristicamente introdotto il concetto di architettura bioclimatica applicato al movimento moderno e ancora oggi il suo manuale, nonostante sia stato scritto negli anni 40, è considerato uno dei punti di riferimento per questa disciplina. La volontà di progettare una fabbrica passiva capace di basse emissioni, mi ha portato a cercare delle soluzioni progettuali diversificate per ogni elemento costruttivo. Lo studio dei dati climatici e delle traiettorie solari mi ha permesso di realizzare fronti con caratteristiche specifiche per la loro esposizione e con elementi tecnologici differenti a seconda dei fabbisogni termici richiesti dalla struttura nei diversi periodi dell’anno. Questa necessità mi ha spinto alla progettazione di un’architettura con un metodo costruttivo leggero.

Gli Olgyay considerano la progettazione come un insieme di subsistemi: - il subsistema tecnologico costruttivo; - il subsistema ambientale climatico: - il subsistema dell’organizzazione distributiva; - il subsistema figurativo della articolazione formale.

OBIETTIVI

1 OBIETTIVI

Il manuale “Progettare con il clima” è ancora oggi considerato importante per la sua capacità di integrare il regionalismo architettonico con lo stile internazionale. I gemelli concepivano le pareti degli edifici come dei “filtri della radiazione” e questo li portò allo studio delle soluzioni adottate da architetti come Le Corbusier, Mies e Harrison. Una parte importante di questa tesi consiste nello studio della soluzione compositiva del prospetto sud, specialmente per quanto riguarda l’analisi termica in due diversi periodi dell’anno. I giorni scelti come sono il 21 dicembre ,solstizio d’inverno, e il 21 giugno ,solstizio d’estate.

I dati raccolti grazie all’utilizzo del programma Autodesk Ecotect 2011 sono stati confrontati con quelli ottenuti dalle medesime analisi effettuate su un edificio simile ma con un prospetto sud tradizionale e su un altra fabbrica uguale per aspetto formale ma con orientamento Il libro “Progettare con il Clima”, scritto da Victor Olgyay fu pubblica- differente. to per la prima volta a Budapest nel 1946 nella collana “Arti e artisti in Ungheria. Questa prima edizione, in cui erano illustrati i loro progetti e La scelta di questo libro per lo sviluppo del mio lavoro di tesi è determile loro realizzazioni non ebbe molto successo. Nel 1948 i fratelli nata dal fatto che fino ad oggi questa pubblicazione è considerata la Olgyay emigrarono negli Stati Uniti e nel 1951 ripubblicarono il loro più completa per quanto riguarda la progettazione bioclimatica. Al suo libro a New York edito dalla Reinhold Publishing Corporation e con un interno contiene una raccolta dei casi studio più significativi realizzati da due illustri professori dell’università di Princenton, quali i fratelli importante introduzione scritta da Marcel Breuer. Questa pubblicazione propone un metodo per controllare la dimensio- Olgyay, durante la loro vita. ne climatica, ambientale ed energetica degli edifici attraverso la progettazione ambientale, in particolar modo la progettazione solare passiva. Il manuale presenta anche una raccolta di casi studio delle tipologie per edifici e delle forme di tessuti urbani per gli insediamenti nelle varie fasce climatiche. Le fascie climatiche da loro studiate sono divise in: area fredda, area temperata, area caldo-umida e area caldo-secca.

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2.1 PARADIGMI DI PROGETTO Il progetto di tesi parte dal Concorso Internazionale di progettazione di housing sociale “Cenni, una comunità per crescere”. L’edificio è il risultato di una serie di obiettivi che mi sono preposto per la progettazione. Il primo passo è stato quello di individuare target di progetto capaci di influenzare i consumi complessivi, sia di costruzione che di utilizzoe manutenzione della fabbrica. Le quattro categorie principali selezionate sono: -

Sole Acqua Terra Aria

La categoria di partenza, la principale per lo sviluppo del progetto, è il Sole ed è proprio ispirandomi a questo astro che ho scelto di ideare il logo che caratterizza il progetto. Il logotipo rappresenta una persona intenta ad abbracciare il sole. L’idea è rappresentativa dell’intenzione di creare una comunità unita, simboleggiata dall’abbraccio, e di progettare un edificio sostenibile che grazie alla progettazione passiva è capace di selezionare l’energia solare e di utilizzarla quando necessario. VITAE, nome del progetto, deriva dall’antica parola latina Vita. La decisione di utilizzarla al plurale sottolinea l’aspetto aggregativo inteso come insieme di vite. Vitae per i latini oltre ad esistenza significava anche vitto e umanità, intesa come insieme di uomini. Sono questi significati secondari che mi hanno convinto a chiamare Vitae il progetto. Il motto: “VITAE – Live with the Sun” è dichiarativo dell’utilizzo del sole come risorsa principale per il bilancio energetico dell’edificio.

necessità di apporti solari durante il periodo invernale, decisamente più lungo di quello estivo, ha fin da subito influenzato la posizione dell’edificio. Un’altra importante strategia che ha influenzato enormemente il progetto, è stata la scelta di adottare un metodo passivo, abbinato al sostegno di energie rinnovabili, per la riduzione dei consumi di utilizzo. La progettazione architettonica passiva mi ha portato a ricercare un metodo che potesse far interagire il prospetto sud con il trascorrere delle giornate durante tutte le stagioni, in particolar modo in estate e in inverno. L’utilizzo di pannelli solari per la produzione di energia elettrica mi ha imposto l’utilizzo del vano scala di distribuzione come superficie captante, vero e proprio cuore pulsante del progetto.

PROGETTO

2 PROGETTO

Un'altra importante categoria è quella riguardante l’Acqua. Partendo dall’analisi idrogeologica svolta dal comune di Milano per il progetto Qualfalda II ho rilevato la presenza di una falda acquifera freatica ad una quota che varia tra i -5 m e i -15 m di profondità, con presenza di acqua per tutto l’anno. Questa caratteristica del terreno mi ha permesso di utilizzare una pompa di calore acqua-acqua per il riscaldamento e il condizionamento degli alloggi. La grande superficie captante a pannelli solari mi ha anche permesso di utilizzare la pompa di calore come prima scelta per la climatizzazione, senza attingere energia dalla rete elettrica per il suo funzionamento. Per un ulteriore ottimizzazione dei consumi ho optato per il recupero dell’acqua piovana sia per l’alimentazione degli scarichi che per l’irrigazione dei giardini limitrofi.

La categoria Terra mi ha permesso di imporre l’utilizzo di materiali riciclati per la costruzione della fabbrica. Il vincolo dei materiali di riutilizzo non è limitato al solo utilizzo di materiali ma esteso anche a materiali facilmente riciclabili una volta dismessi. Inoltre mi sono imposto il vincolo dell’utilizzo di materiali locali, con un raggio massimo di 150 km, dal sito di costruzione. Questa accortezza permette di risparmiare sui costi di trasporto e di ridurre i consumi totali di energia incorporata. Sempre nella categoria Terra ho fatto riferimento all’analisi geologica Il design della struttura parte da un’analisi approfondita dei dati climati- e sismica svolta dalla società Pro Iter srl per conto del Comune di Milano. ci acquisiti nella zona urbana di Milano. Lo studio eliotermico e la

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2.2 BANDO “Via Cenni, una Comunità per Crescere”

Il bando “Cenni, una comunità per crescere” è un’iniziativa della Fondazione Cariplo e di Polaris Investment Italia GSR, che nel 2009 hanno indetto un concorso internazionale di progettazione di Housing Sociale a Milano. Ho scelto questo concorso in quanto permette di In fase progettuale ho considerato le variazioni del microclima a causa progettare un edificio per la comunità, intesa come insieme di rapporti della realizzazione del nuovo edificio. Il progetto dell’area tiene anche umani. Il titolo con “..una comunità per crescere” esplicita i futuri fruitoconto della riduzione di suolo permeabile totale, in relazione anche ri. La fabbrica è progettata per favorire l’uscita di casa dei giovani, ma anche di altre persone che intraprendono una strada verso alla captazione di acqua piovana di riutilizzo (rif. par. 3.3). l’autonomia, la crescita e il consolidamento di nuovi nuclei familiari. Per agevolare i rapporti con il vicinato, il contesto deve essere studiato in modo da assecondare la condivisione degli spazi. Il mix funzionale è un altro modo per favorire il buon vicinato e i rapporti di fiducia, molto importanti per questo tipo di comunità. I servizi annessi non saranno solo a disposizione degli inquilini ma saranno anche aperti alla città in modo da creare anche una nuova centralità per la zona. Le indicazioni progettuali sono chiare all’interno del bando e sono così articolate: z -

PROGETTO

La categoria aria, invece, si è limitata allo studio dei venti prevalenti presenti nella zona ad ovest di Milano in modo da sfruttare al meglio le brezze estive per il raffrescamento dei locali. I venti che attraversano il territorio Milanese permettono di non avere ulteriori dispersioni di calore durante il periodo invernale.

Identità del luogo e disegno delle future interazioni tra il quartier re preesistente e il nuovo insediamento Lo spazio pubblico come luogo di relazione e scambio Progettazione degli spazi di vicinato Flessibilità degli spazi Materiali e tecnologie per la sostenibilità ambientale

L’area di progetto si trova all’interno di una zona di Milano densamente costruita ed abitata. Via Cenni risulta tutt’ora ben servita grazie alla vicinanza di diversi poli attrattori come l’ospedale S. Carlo Borromeo, la Fondazione Don Gnocchi, lo stadio S. Siro, il Parco delle Cave, il Parco di Trenno e Boscoincittà. Per contro, questa zona molto costruita è carente di spazi pubblici verdi e di luoghi che possano favorire la condivisione sociale. Questo concorso può essere l’occasione valorizzare questa zona considerandola come una risorsa da destinare alla realizzazione di ambiti dedicati alla tranquillità residenziale. Inoltre il progetto è un opportunità per creare una zona che è considerata irrisolta dal punto di vista urbanistico.

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PROGETTO

Per quanto concerne lo spazio pubblico come luogo di relazione e di autonoma. Un altro aspetto considerato riguarda la produzione artistica e culturale con la realizzazione di spazi adibiti alla musica e al scambio, al punto 2 del bando di concorso, si legge: teatro. Tra i Sistemi-servizii troviamo anche la realizzazione di un “particolare attenzione deve essere posta all’articolazione e alla ristorante/caffè e una libreria. progettazione degli spazi di vicinato interni all’intervento: spazi verdi, Il secondo Sistema-servizio concerne la progettazione di luoghi di spazi riservati al gioco dei bambini, spazi di attività per gli adulti, attivi- incontro dove passare il tempo libero, dedicato soprattutto a mamme tà di servizio, permeabilità pedonale ai singoli edifici e collegamenti e bambini ma anche aperto al vicinato. pedonali. Tutti questi spazi dovranno essere progettati affinché si moltiplichino le possibilità d’incontro e di scambio all’interno Il bando, in sintesi, ha come obbiettivo principale quello di creare una comunità giovane, unita e in stretta relazione con il contesto urbano dell’intervento” (pag. 7 – Bando di Concorso). esistente. Come detto in precedenza gli spazi comuni sono un tema importante e di particolare importanza per la progettazione. Un altro tema capitale riguarda la flessibilità degli spazi. Questa prerogativa deve essere intrinseca in diversi ambiti progettuali tra cui spicca anche la facilità di aggiornamento degli impianti in fase di manutenzione. Un ambito importante per i fruitori degli alloggi è la possibilità di adattare gli spazi per le famiglie solidali, in particolare la capacità di ampliare e modificare la superficie nel corso del tempo. Un altro aspetto suggerito dalle indicazioni progettuali riguarda l’utilizzo di materiali e tecnologie moderne in modo da risparmiare sui costi di costruzione e di mantenimento. “Le tipologie residenziali e i servizi vanno disposti nell’edificio pensando accuratamente alle relazioni tra le diverse tipologie, le quali devono dipendere dai diversi modi di vivere e dai vantaggi di eventuali vicinanze. Tutto questo per garantire una proficua mixitè di tipologie che può corrispondere anche ad una mixitè sociale” (pag. 8 – Bando di Concorso). Leggendo il bando di concorso è chiaramente percepibile l’obbiettivo principale di creare una comunità unità ma non omogenea in modo da favorire un mix sociale differente collegato alle molteplicità di servizi rischiesti. Il primo Sistema-servizio è caratterizzato da servizi rivolti principalmente ai giovani, chiamato Foyer (rif. imm. Schema dei sistemi-servizi). Questi servizi sono ancora mirati alla progettazione di un luogo d’incontro che si occupa di formazione mirata alll’inserimento nel mondo del lavoro e alla vita autonoAMMA

Schema dei sistemi-servizi

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DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3 DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.1 ANALISI TERRITORIALE L’area di via Cenni è situata nella zona 7 di Milano. Questo distretto si trova ad ovest del centro città ed è comprensivo dei seguenti quartieri: Assiano, Baggio, Figino, Fopponino, Forze Armate, La Maddalena, Muggiano, Quartiere Harar, Porta Magenta, Quartiere degli Olmi, Quartiere Valsesia, Quartiere Vercellese, Quarto Cagnino, Quinto Romano, San Siro. La zona ad ovest di Milano è una delle più verdi del comune in quanto era un’area che fino al recente passato era adibita all’agricoltura. Sempre in questa zona non è raro trovare i fontanili, segno di antiche tecniche agricole tramandate dai monaci cistercensi a partire dalla seconda metà del XIV secolo. I fontanili (rif. imm. fontanili) sono ancora oggi visibili nei numerosi parchi presenti nella zona, considerata il polmone verde di Milano, e sono un chiaro segno della natura idrogeologica dell’area. L’area di progetto è caratterizzata da un terreno con presenza di falde acquifere ad una quota che varia tra i – 5 m e i – 15 m dal piano di campagna (rif. par. 8.2). La zona 7 è inoltre servita da numerosi servizi, tra cui la linea rossa della metropolitana, che rendono quest’area allettante per gli sviluppi residenziali del Comune. A prova di questa tendenza nelle vicinanze troviamo i numerosi interventi edilizi che si sono suggeguiti da inizio secolo fino ai giorni nostri. Prospetto Pros Pr ospe os pett pe tto tt o Su Sud d Scala Scal Sc alaa Li al Libe Libera bera be ra

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Come visibile dall’immagine (rif. imm. Milano zona 7) l’area di progetto si trova in una zona ricca di servizi primari e secondari di vario genere. Analizzando il quartiere si può notare come il lotto sia localizzato in modo strategico rispetto all’ospedale e alle scuole presenti nell’area, aspetto importante per una giovane famiglia. Tenendo conto di un raggio di 100 m è presente l’ufficio postale, all’incrocio tra via Novara e via Cenni. A ovest, confinante con il lotto, si trova un centro sportivo polifunzionale mentre a sud è presente una tranquilla area residenziale con un grande parco pubblico.

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.2 ANALISI DI QUARTIERE

Considerando un raggio di 300 m è possibile raggiungere il comando della polizia e l’ospedale, a ovest, la caserma e la chiesa di SS. MM. Nabore e Felice, a est, e i servizi sociali e la chiesa di S. Giuseppe a Nord. Dal punto di vista dell’istruzione, come accennato in precedenza, è presente un asilo nido a ovest, due scuole d’infanzia e una scuola secondaria di secondo livello, a nord, e tre scuole a est di cui una d’infanzia, una primaria e una secondaria di primo livello. In modo più ampio l’area si trova a ovest di piazzale Siena e di piazzale Selinunte, zone ad alta densità abitativa. La vicinanza dello stadio di San Siro e del nuovo Polo fieristico rende questa zona collegata in modo eccellente con il centro città. La stazione metro più vicino è Primaticcio, linea rossa. Per quanto riguarda il lotto di progetto, la vicinanza della caserma e del deposito Atm rendono l’area sicura in quanto strettamente sorvegliata. A nord sono presenti diversi edifici residenziali multipiano ma la loro collocazione non compromettono l’irraggiamento così come le modeste dimensioni della caserma a sud.

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L’area di progetto, essendo una area verde di risulta, non presenta strutture costruite al suo interno. Una delle scelte progettuali che ho considerato per il recupero del lotto riguarda il mantenimento di un ampia superficie verde in modo da non compromettere le caratteristiche drenanti del suolo. L’intervento è mirato alla realizzazione di numerose aree comuni in modo da favorire la socializzazione, non solo tra gli abitanti della fabbrica ma anche con i residenti del quartiere. A nord ho previsto un accesso a senso unico con ingresso da ovest in modo da ridurre al minimo l’accesso al traffico e favorendo così la circolazione in uscita su via Cenni. Nel triangolo risultante ho previsto la realizzazione di un giardino coltivato dove gli inquilini posso coltivare essenze stagionali in compartecipazione. A sud, invece, ho previsto una serie di percorsi pedonali che grazie alla loro diramazione formano circuiti dove è possibile allenarsi alla corsa.

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.3 ANALISI AREA DI PROGETTO

Su tutta l’area di progetto ho previsto la collocazione di aree di sosta. Le principali sono le due a sud, di forma circolare, quella a ovest. Inoltre ho previsto due zone relax con affaccio sul bacino d’acqua. Nella parte a sud ho previsto l’inserimento di essenze arboree di medie dimensioni come carpini bianchi, betulle bianche e ontani neri in modo da non ostacolare la radiazione incidente sul fronte sud durante il periodo invernale. A nord, invece, ho scelto alberi caratterizzati da chiome ampie come il tiglio nostrano e l’acero di monte, in modo da creare una cortina visiva verso gli altri edifici. La posizione delle essenze arboree è stata studiata in modo da ridurre la rifrazione della luce incidente sull’acqua e in modo da inquadrare la vista verso il parco urbano posto a Sud/Ovest. Il bacino d’acqua ha come funzione principale quella di collezionare le acque meteoriche per il riciclo ma può essere anche utilizzato come zona rinfrescante durante il periodo estivo.

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L’area di progetto si trova in una zona a bassa sismicità, come si legge dalla relazione delle verifiche sismiche realizzate dalla società Pro.iter srl per il Comune di Milano: “Il modello sismotettonico di riferimento per la penisola italiana è quello elaborato dal GNDT, Gruppo Nazionale Difesa terremoti, ed è noto come zonazione sismogenetica ZS4 dove la zona in esame è inserita nel dominio strutturale delle Alpi Meridionali in prossimità del fronte di compressione a vergenza adriatica. dove domina un movimento di convergenza continente-continente tra Adria ed Europa, con un meccanismo atteso tipo strike-slip.

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.4 ANALISI SISMICA

L’area in esame è comunque caratterizzata da una sismicità molto bassa, testimoniata dall’assenza di terremoti storici di magnitudo superiore a 3, come visibile nella mappa sismica della Regione Lombardia dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia”. Per rendere la struttura di progetto antisismica ho deciso di utilizzare un sistema costruttivo leggero che meglio si adatta al carattere sismico della zona. I recenti terremoti che hanno scosso l’Emilia Romagna hanno avuto una forte ripercussione in tutta la pianura padana. Nella zona di Milano i sismografi hanno rilevato le scosse che, seppur di minore intensità rispetto ai 6.2 Ml registrati a Reggio Emilia, sono comunque superiori alle medie rrilevate in passato.

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Sommario Settimanale L’analisi climatica che ho svolto riguarda il comune di Milano, in particolar modo si riferisce ai dati climatici acquisiti dalla stazione metereologica del polo tecnologico Don Gnocchi, che dista meno di 500 m dal sito di progetto. L’analisi svolta prende in considerazione la temperatura, il sole, il vento, le precipitazioni, la neve, l’umidità relativa e la nuvolosità.

Media Temperature (°C) Location: Milano, Italy (45.4°, 9.3°) © Weather Manager

3.5.1 Temperatura 36 40

La temperatura massima media è di 30,0°C; la temperatura minima media è di +0,0°C. I record registrati per la temperatura minima è di -7,4°C registrata il 7 dicembre 1996, mentre la temperatura massima raggiunta è di 37,9°C registrata l’11 agosto 2003. La temperatura media utilizzata di progetto è di 0°C per il periodo invernale, che coincide con un periodo di temperature medie di stagione da novembre a febbraio e 20°C per il periodo estivo che si verificano nei pomeriggi caldi da maggio a ottobre.

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°C 45+ 40 35 30 25 20 15 10 5 <0

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44 48 52

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.5 ANALISI CLIMATICA

Wk

3.5.2 Sole W/m²

RADIAZIONE PROBABILE - Milano, Italy

1st January to 31st December

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LEGEND 0.60k 0.40k

Temperature Rel.Humidity Wind Speed

Direct Solar Diffuse Solar Cloud Cover

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La distribuzione delle giornate serene e nuvolose è abbastanza uniforme durante tutto l’anno. Durante il periodo estivo si ha un addensamento periodico maggiore di nubi, con medie fino all’80% da luglio a ottobre. Le giornate più limpide si verificano nel periodo invernale da ottobre a marzo, arco di tempo nel quale gli strati nuvolosi si assestano ad una media vicino al 30%. Il soleggiamento massimo probabile, ottenuto dalla sovrapposizione del grafico della radiazione diretta con quello della nuvolosità media, indica che il massimo soleggiamento probabile si ha da metà settembre a novembre e da aprile a giugno. La radiazione solare fornisce un contributo apprezzabile da novembre a marzo, periodo nel quale le temperature possono scendere sotto lo 0°C. Durante il periodo estivo, invece, è necessario una schermatura dalla radiazione diretta in quanto la radiazione media è di 600 W/m2, con picchi di 800 W/m2 a metà maggio e tra giugno e luglio.

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I venti prevalenti soffiano da suda nord per tutto il corso dell’anno. La corrente soffia per il 65% del tempo ad una velocità di 20km/h ed ad una temperatura di 15°C. Durante il periodo più caldo la brezza da sud soffia ad una velocità di 20 Km/h mentre durante l’inverno la velocità del vento scende ad una velocità di 10 Km/h. Il fatto che il vento soffi da sud anche durante il periodo invernale è una caratteristica positiva dell’area urbana di Milano che permette di non avere ulteriore dispersione sul prospetto nord. Le correnti da sud hanno temperature medie più alte rispetto ai relativi venti da nord. La velocità massima rilevata è di 50Km/h ad una temperatura di 20°C e per una durata inferiore a 114 ore.

Venti Prevalenti

NORTH

345°

Temperature Massime Estive Location: Milano, Italy (45.4°, 9.3°) Date: 1st June - 31st August Time: 00:00 - 24:00

50 km/h

°C 45+ 40 35 30 25 20 15 10 5 <0

15°

330°

30°

40 km/h

© Weather Tool 315°

45°

30 km/h 300°

60°

20 km/h

285°

75°

NORTH

345°

Temperature Massime Invernali Location: Milano, Italy (45.4°, 9.3°) Date: 1st December - 28th February Time: 00:00 - 24:00

40 km/h

© Weather Tool 315°

45°

30 km/h 300°

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20 km/h

285°

75°

10 km/h

WEST

EAST

255°

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SOUTH

°C 45+ 40 35 30 25 20 15 10 5 <0

15° 30°

10 km/h

195°

50 km/h

330°

165°

WEST

EAST

255°

105°

240°

120°

225°

135°

210°

150° 195°

SOUTH

165°

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

3.5.3 Vento

3.5.4 Precipitazioni Le precipitazioni mensili sono abbastanza uniformi per tutto l’anno. Durante il periodo primaverile si registra un incremento percentuale delle precipitazioni. In media durante il periodo invernale si hanno 19 giorni di pioggia, 23 in primavera, 19 in estate e 20 in autunno. La precipitazioni massime si registrano però in ottobre e in media sono di 110 mm contro i rovesci minimi registrati nel mese di febbraio di 50 mm. Durante il periodo estivo, invece, si registrano sporadici temporali in grado di portare la media di agosto a 80 mm in poche ore di piogge. Le precipitazioni totali medie sono di circa 990 mm all’anno.

3.5.5 Neve La nevosità media annuale è di circa 3 giorni all’anno anche se nell’ultimo anno si è registrato un incremento delle precipitazioni nevose fino a 4 giorni. Il manto nevoso dura in media pochi giorni, raramente più di 4/5 giorni. Il record di neve a Milano è di 70 cm, registrato il 17 gennaio 1985. Dal 1960 agli anni 2000 la nevosità è calata drasticamente ne mese di gennaio da 13 cm a 3 cm. Negli ultimi anni si registra un aumento del livello medio di neve tra febbraio e marzo.

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Umidità Relativa (%) Location: Milano, Italy (45.4°, 9.3°) © Weather Manager

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3.5.6 Umidità relativa L’umidità relativa media annuale varia dal 71% al 80,7%, valore considerato stabile durante tutto l’anno. L’umidità maggiore è rilevata d’inverno, dove sale ad un picco di oltre 80% da ottobre a gennaio. Il periodo estivo raggiunge un valore attorno al 70% per la maggior parte dell’anno. L’umidità relativa più bassa è di 0% registrata il 13 aprile 2011 mentre la più alta è di 98% registrata durante alcune giornate di nebbia intensa.

Wk

Sommario Settimanale Nuvolosità Media (%) Location: Milano, Italy (45.4°, 9.3°) © Weather Manager

3.5.7 Nuvolosità Il progetto è stato studiato per selezionare maggiormente la radiazione diretta considerando i 4,1 Okta di nuvolosità media a Milano. Il valore di 4,2 Okta indica una copertura media annuale del 50% del cielo da parte delle nubi e corrisponde a circa 400W/m2. La radiazione diretta è considerata nociva in estate in quanto decisamente più calda della radiazione diffusa ma è altrettanto importante in inverno per gli apporti di calore.

20

8

36 40

32

28

24

20

4

% 90+ 80 70 60 50 40 30 20 10 <0

DEFINIZIONE DEL CONTESTO

% 90+ 80 70 60 50 40 30 20 10 <0

Sommario Settimanale

0 4 8

16 20 24 Hr

44 48 52 Wk

011


Tira

Le idee progettuali che hanno caratterizzato il mio studio di tesi sono state considerate come altamente vincolanti ai fini progettuali. I limiti imposti dal bando “Via Cenni – Una comunità per crescere” mi hanno limitato prevalentemente dal punto di vista distributivo ma mi hanno lasciato libero dal punto di vista formale. Le idee impiegate nel progetto sono quindi frutto di considerazioni personali derivanti da studi formali svolti durante i tre anni di studi al Politecnico di Milano. Spingi

IDEE PROGETTUALI

4 IDEE PROGETTUALI

Spingi

4.1 FATTORE DI PROTEZIONE E ANALISI ATTIVITA’ INTERNA

3,1 m

Per ogni unità abitativa ho scelto le orientazioni delle stanze, basandomi sulla tabella elaborata da Jeffrey E. Aronin, che suggerisce le orientazioni negli edifici residenziali per le latitudini superiori a 35° N. 1/4 Le attività che non richiedono esposizione solare diretta durante il giorno, come le camere da letto e lo studio, sono state classificate con 1/2 un fattore solare uguale a uno. Gli ambienti che invece richiedono un apporto di luce continuo durante la giornata, come il soggiorno e la sala da pranzo, ho assegnato un fattore solare uguale a tre. Per tutte le stanze che non richiedono luce diretta o per le zone di distribuzione ho attribuito un fattore solare pari a due. Definiti i fattori solari ho scelto x2 le disposizioni “tipo” interne dei diversi alloggi in modo da definire una 7,4 m regola da replicare per tutto il progetto. Così facendo le unità abitative funzionano in modo indipendente dal Per le zone a fattore 1 ho deciso di spingere gli ambienti verso punto di vista climatico. l’interno, creando così un completo ombreggiamento durante il perioA seconda del fattore solare prima individuato si è scelto di operare su do estivo; per le attività 3, al contrario, ho deciso di tirare fuori il volume relativo alle attività diurne, esponendo così l’involucro alla radiazione tre diversi livelli di facciata: solare diretta. Il fattore 2 rimane in posizione neutra, cioè quella di partenza. - 1 per le zone a basso fabbisogno solare; La movimentazione della facciata, specialmente per quanto riguarda il - 2 le zone neutre; fattore 3, permette di definire delle zone di ombre “protettive” che - 3 per le stanze ad elevato fabbisogno solare. evitano agli altri fattori di ricevere la radiazione diretta durante il periodo estivo.

012


Lo studio per l’ottimale orientazione dell’edificio è partito dall’approccio ritrovato nel libro “Progettare con il Clima” di Victor Olgyay che tratta l’argomento nel capitolo sesto, Orientazione Sole-Aria:

Diagramma Stenografico Location: 45.4°, 9.2° Sun Position: -177.6°, 67.9° HSA: 169.9° VSA: 111.7°

Wh

N 345°

30.0

15°

27.0 330°

30°

24.0 21.0

10°

18.0

315°

15.0

45°

12.0

20°

9.0 6.0

30° 1st Jul 300°

“… il problema dell’orientazione degli edifici comprende molti fattori: la topografia locale, i requisiti di privacy, il piacere di una veduta, la riduzione del rumore e i fattori climatici del vento e della radiazione solare”.

20

5

0.0

40° 1st Aug 50°

1st May

19

6

60°

285° 1st Sep

75°

70°

18

7 80°

1st Apr

17

Seguendo pari passo la metodologia proposta sono partito con lo studio della topografia locale, in particolar modo ho svolto uno studio delle ombre create dalle strutture limitrofi al lotto di progetto. Per l’edificio, essendo una abitazione residenziale, ho preferito una distribuzione degli alloggi a doppio affaccio, anche se quello a nord decisamente ridotto, in modo da permettere un’orientazione ideale verso sud. Nel caso avessi scelto di progettare un edificio con appartamenti bilaterali a doppio affaccio avrei dovuto scegliere un orientamento est/ovest che avrebbe influenzato le performance termiche totali. Un altro dei problemi maggiori che ho tenuto in considerazione per la scelta dell’ orientamento ideale l’ho appreso da quanto scritto dall’autore nel libro:

3.0

1st60° Jun

IDEE PROGETTUALI

4.2 ORIENTAZIONE ED ESPOSIZIONE

8

270° 16

1st Oct

90°

9 15

10 14

13

12

11 1st Mar

255°

105°

1st Nov 1st Feb 1st Dec 240°

120° 1st Jan

225°

135°

210°

150° 195°

165° 180°

La Ru, Radiation underheated, è stata calcolata 0,34 kWh/m2 mentre la Ro, Radiation overheated, è stata calcolata in 1.03 kWh/m2. L’orientazione ideale ottenuta prevede una rotazione dell’edificio di 167.5°, - 13° N, il che significa un orientamento SSE. Questa orientazione, ritrovata come ideale anche nel libro di Olgyay, è un orientamento media per edifici residenziali convenzionali in quanto permettoPer scegliere la corretta orientazione ho quindi studiato i grafici relativi no di scaricare i fronti est ed ovet dalla potente radiazione estiva e alla radiazione globale annua che sovrapposti alla carta solare della permette di avere un buon irragiamento totale durante l’inverno. Per la latitudine di progetto mi ha suggerito le altezze solari prevalenti e le fascia temperata il libro definisce l’orientamento SSE nel seguente modo: relative capacità termiche. “…il secondo problema per quanto riguarda l’orientazione è l’equilibrio termico giornaliero. Idealmente la temperatura interna dovrebbe essere compresa nella zona di comfort durante tutto il giorno. L’orientazione che meglio soddisfa questi requisiti è quella più vicina alle condizioni di equilibrio”.

Grazie al programma Ecotect e ai dati climatici della zona di Milano “Caratteristiche annuali: buona distribuzione. Rapporto tra Ru e Ro sono riuscito a ottenere la perfetta esposizione media dell’edificio, molto soddisfacente. Caratteristiche giornaliere: condizione ben equilibrata”. compromesso che porta ad avere un buon equilibrio tra Ru e Ro.

013


Location: Milano, Italy Orientation based on average daily incident radiation on a vertical surface. 330° Underheated Stress: 1331.9 Overheated Stress: 205.4 Compromise: 167.5°

N

345°

15°

kWh/m²

Best 30°

1.80

Worst

1.60

© Weather Tool

315°

45° 1.40 1.20

300°

60°

1.00

Per ovviare a questo problema ho orientato l’edificio a 0°N e dopo aver compiuto la medesima analisi fatta in precedenza ho constatato che con quest’ultima orientazione l’edificio ha il miglior irraggiamento potenziale. Come visibile dall’immagine (rif. imm. Dettaglio ombreggiamento radiazione diretta 0°) la radiazione diretta a 0° incide in egual modo su tutta la superficie vetrata senza riduzione di potenza radiativa dovuta all’ombreggiamento.

0.80 0.60 285°

IDEE PROGETTUALI

Orientazione Ottimale

75° 77.5°

0.40 0.20 270°

90°

255°

105°

240°

120°

225°

Avg. Daily Radiation at 167.0° Entire Year: 0.70 kWh/m² Underheated: 0.34 kWh/m² Overheated: 1.03 kWh/m²

135°

210°

150° 195°

180°

Compromise: 167.5° 165°

Annual Average Underheated Period Overheated Period

Dettaglio ombreggiamento radiazione diretta -13°

Dettaglio ombreggiamento radiazione diretta 0°

4.3 FORMA OTTIMALE Questo tipo di esposizione è sufficiente per una progettazione climatica comunque attenta all’esposizione solare ma per la progettazione di un edificio passivo questo approccio non è definitivo. Io sono partito con il mio studio orientando l’edificio a – 13°N ma dopo aver calcolato e analizzato i dati di radiazione diretta incidente sul fronte sud mi sono accorto che questa esposizione riduceva l’accumulo di calore durante i mesi sotto riscaldati. La causa di questo perdita di energia “gratuita” derivava dal fatto che la radiazione incidente, non essendo parallela alla muratura trasversale, creava coni d’ombra che riducevano l’irragiamento totale. (rif. imm. Dettaglio ombreggiamento radiazione diretta -13°)

Per quanto riguarda lo studio di forma mi sono sentito libero di progettare l’edificio senza troppo considerare che la movimentazione del fronte sud ha una dispersione teorica maggiore rispetto ad un edificio di forma compatta. Questa mia libertà di composizione deriva dal fatto che Victor Olgyay, nel capitolo sulla forma del suo libro, scrive riguardo a edificio collocati nella fascia temperata: “Nella regione temperata, dove l’intervallo di temperature consente piante più flessibili, è desiderabile una forma allungata... Questa regione può quindi consentire edifici a forma di croce o a pianta libera; un allungamento est/ovest è tuttavia decisamente preferibile”.

014


Inclinazione raggi 21 dicembre

Concept inverno ore 10.00

Concept Estate ore 10.00

IDEE PROGETTUALI

Una volta confermata la distribuzione interna delle piante per ogni tipologia di alloggio, considerate come se fossero progettate per un edificio convenzionale, cioè con un prospetto sud non articolato, ho provveduto alla movimentazione degli ambienti in modo da creare l’ombreggiamento desiderato in facciata. Lo studio degli aggetti, effettuato per ogni singola tipologia abitativa (rif. imm. Concept Inverno ore 10.00; Concept Estate ore 10.00), mi ha consentito di progettare le ombre del fonte sud, come se quest’ultime fossero un componente costruttivo. Ogni unità abitativa, vincolata da un passo strutturale di 7,4 m di larghezza e da un’altezza di 3,1 m, da pavimento a pavimento, è stata ulteriormente divisa secondo un intrapasso di 3,4 m e 4 m definendo 4.4 PRINCIPI DI PROGETTO così una divisione longitudinale doppia per il bilocale e quadrupla per L’edificio, avendo un approccio di architettura passiva, si basa princi- le due tipologie di duplex. palmente sullo studio eliotermico dell’area. Le traiettorie solari annuali e l’orientamento (rif. par. 4.2) scelto in seguito alle analisi climatiche (rif. par. 3.2) svolte nei paragrafi precedenti, fanno si che il prospetto sud rimanga esposto alla radiazione solare diretta durante il periodo invernale. Lo studio della facciata parte dall’analisi delle unità abitative messe a disposizione come vincolo progettuale dal bando di concorso: duplex famiglia, duplex studio e bilocale. Nonostante l’autore non imponga limiti formali per edifici a queste latitudini ho deciso di considerare il fronti Est e Ovest come superfici adiabatiche e il fronte Nord come una grande superficie compatta, articolata negli accessi ma schermata dalla grande listellatura in legno. Il fronte Sud, invece, ho scelto di movimentarlo per la realizzazione di zone d’ombra a discapito delle dispersioni. La scelta progettuale di utilizzare un sistema costruttivo leggero mi ha permesso di utilizzare pacchetti edilizi più performanti con spessori ridotti, riducendo così il rischio di fastidiosi ponti termici.

Inclinazione raggi 21 giugno

Dopo aver definito la maglia strutturale ho iniziato il vero e proprio studio delle traiettorie dei fasci radiativi in modo da definire la lunghezza di aggetto o di incasso dei volumi. Questo studio è stato calcolato in base all’inclinazione dei raggi solari durante il solstizio d’inverno (rif. imm. Inclinazione raggi 21 dicembre), il 21 dicembre, quando i raggi solari arrivano con una inclinazione di circa 22° e il 21 giugno (rif. imm. Inclinazione raggi 21 giugno) quando la radiazione ha un’inclinazione di circa 72°. Con questa soluzione durante il periodo sottoriscaldato gli ambienti possono ricevere apporti solari grazie alla radiazione diretta mentre durante il periodo estivo la maggior parte del fronte sud rimane ombreggiato, riducendo così il carico termico interno. 015


IDEE PROGETTUALI

Oltre a scegliere le attività interne di ogni singolo alloggio (rif. par. 4.1) ho definito i movimenti di facciata a seconda delle funzioni svolte all’interno. Per questo studio ho deciso di collocare i blocchi delle unità abitative in una posizione che possa far svolgere al meglio le funzioni interne; per esempio il duplex studio trova collocazione esclusivamente al piano terra per rendere pratico l’accesso ai possibili clienti. I duplex famiglia, invece, sono stati collocati in maggior numero ai piani superiori in modo da ombreggiare una superficie maggiore del prospetto sud. Lo studio concettuale mi ha permesso di concretizzare gli obbiettivi di progetto che mi sono preposto ma anche di definire, non solo la distribuzione delle piante a seconda delle attività svolte, ma anche gli aggetti del fronte sud che sono gli elementi caratterizzanti di questa tesi.

Pianta Piano Quarto

Pianta Piano Primo

Pianta Piano Terzo + 9,3 m Scala Libera

016


La soluzione che meglio si presta per ombreggiare dalla facciata è la schermatura a carabottino che permette di ottenere una facciata a doppia profondità: una esposta e una protetta. Nel mio caso, lo studio dell’inclinazione dei raggi incidenti al solstizio d’estate mi ha aiutato ad Per la caratterizzazione dei fronti dell’edificio di progetto ho scelto di ottenere una facciata su tre livelli. utilizzare approcci progettuali completamente diversi per ogni prospetto. Grazie al confronto con il libro “Progettare con il clima” sono riuscito Per le zone a fattore 1 ho deciso di spingere gli ambienti verso a definire concretamente le funzioni dei prospetti a seconda delle l’interno, creando così un completo ombreggiamento durante il perionecessità di esposizione. Per esempio, la scelta di realizzare i fronti do estivo; per le attività 3, al contrario, ho deciso di tirare fuori il volume est e ovest altamente isolati deriva dal fatto che la loro captazione relativo alle attività diurne, esponendo così l’involucro alla radiazione solare estiva è la maggiore di tutto l’edificio, così come la loro disper- solare diretta. Il fattore 2 rimane in posizione neutra, cioè quella di sione invernale è molto alta. Le medesime considerazioni sono state partenza. La movimentazione della facciata, specialmente per quanto effettuate per gli altri fronti considerando comunque una maggiore riguarda il fattore 3, permette di ottenere delle zone di ombre “protettilibertà compositiva derivante dalla collocazione dell’edificio in fascia ve” che evitano agli altri fattori di essere completamente irraggiati durante l’estate. temperata (rif. par. 4.3).

5.1 FRONTE SUD

5.1.1 Comportamento nel Periodo Estivo

Lo studio degli aggetti del fronte sud è il lavoro su cui si sono concentrati i miei sforzi progettuali. L’analisi dei dati climatici, in particolare delle temperature medie, e lo studio delle traiettorie solari mi ha permesso di trovare la soluzione ideale per pervenire ad uno degli obbiettivi principali: la massima radiazione durante il periodo invernale e il massimo ombreggiamento possibile durante i mesi estivi. Per questo studio mi sono ispirato ad uno dei concetto principali che Victor Olgyay scrive nel capitolo sul controllo solare:

La volontà di rendere progettualmente le linee guida di concept mi ha costretto a studiare ogni tipologia abitativa in modo indipendente in modo da controllare al meglio le zone ombreggiate e le zone di luce. L’applicazione dell’idea concettuale è stata svolta, in primo luogo, per il periodo estivo, essendo quello che richiede maggior selezione della radiazione diretta.

FRONTI

5 FRONTI

”L’energia viene intercettata nel posto giusto: prima che raggiunga l’edificio. In questo modo, il calore viene riflesso e può essere disperso nell’aria esterna. Le schermature offrono le prestazioni di gran lunga più efficaci, poiché, modellandole in conformità al mutevole percorso stagionale del sole, si possono ottenere sia la schermatura estiva sia il guadagno termico invernale” La decisione di progettare un involucro edilizio il più libero possibile, cioè sprovvisto di schermature, mi ha imposto di utilizzare la struttura come protezione dal sole.

Concept ombre 21 giugno

017


Per ridurre ulteriormente la radiazione diretta totale estiva e in particolare per ridurre la radiazione alle zone soleggiate, quelle del fattore 3, ho previsto l’installazione di pannelli oscuranti scorrevoli. Per aumentare la superficie fotovoltaica totale, lo scure più esterno è stato provvisto di shaders inclinabili con cellule fotovoltaiche ad alta efficienza.

Il posizionamento delle unità abitative singole ha richiesto maggiore attenzione in quanto non sono capaci di auto-ombreggiarsi. Per questo sono stati posizionati a ridosso dei duplex famiglia in modo da beneficiare delle proiezioni d’ombra degli aggetti superiori.

“…qualsiasi energia termica catturata nei periodi sotto riscaldati farà diminuire i costi di riscaldamento; ogni quantità di calore a cui si impedisce di raggiungere l’interno dell’edificio nei periodo surriscaldati farà diminuire la spesa per il riscaldamento.”

L’edificio è diviso in due unità separate dal vano scala di distribuzione agli alloggi e questo permette di controllare la radiazione degli alloggi in modo da realizzare dei coni trasversali che lasciano passare la radiazione durante il mattino e al pomeriggio. Questi tagli sono stati pensati principalmente per il periodo invernale ma sono anche utili durante l’estate in quanto selezionano la radiazione attenuata in ingresso all’alba e al tramonto (rif. imm. Coni radiazione attenuata).

L’area di progetto è caratterizzata da 4,1 Okta il che significa che la volta celeste è coperta mediamente per il 50% dell’anno dalle nubi. Questo dato permette di avere un certo bilanciamento tra la radiazione diretta e quella diffusa. Essendo la radiazione diretta molto più calda di quella diffusa si è deciso di selezionare maggiormente quella diretta per le sue proprietà caloriche durante il periodo sotto riscaldato. Per questo motivo la radiazione diretta, per come sono stati progettati gli aggetti, riesce a raggiungere l’interno dell’edificio dalle prime ore del mattino fino alla sera rilasciando una potenza calorica maggiore, rispetto a quella incidente sull’involucro edilizio, grazie alla bassa trasmittanza degli infissi.

Coni radiazione attenuata

FRONTI

Una volta ottenuti risultati soddisfacenti per ogni tipologia edilizia, ho iniziato l’analisi della facciata, per la quale le ombre (rif. imm. Concept ombre 21 giugno), in modo da tenere in considerazione le attività svolte al suo interno. Per esempio il Duplex studio è stato collocato al piano terra in modo da facilitare l’arrivo di possibili clienti. Altri obiettivi, secondari ma sempre tenuti in considerazione in questa fase progettuale sono il risparmio di energia elettrica di utilizzo e la riduzione dei costi di costruzione. Per contenere entrambe ho previsto il posizionamento di una serie di Duplex famiglia a coronamento dell’edificio in modo che l’ascensore che porta ai corridoi di distribuzione non vada oltre il 3° piano e facendo in modo che la proiezione delle ombre dovute ai terrazzi aggettanti protegge gran parte della facciata dalla radiazione solare.

5.1.2 Comportamento nel Periodo Invernale Per quanto riguarda il periodo invernale, invece, mi sono riferito ad un altro dei concetti espressi dall’autore del libro nel capitolo sulla progettazione eliotermica e che ho ritenuto importanti per lo sviluppo del design del fronte sud:

La scelta di avere il prospetto sud prevalentemente vetrato è dovuto al fatto che la radiazione incidente al solstizio d’inverno, nell’area di progetto, ha un angolo di incidenza di 22° che permette un apporto di calore notevole in quanto i vetri hanno un’energia dispersa per rifrazione minore fino ad angoli di incidenza di 50°. Oltre i 60° la radiazione trasmessa all’interno dalle superfici vetrate si riduce sensibilmente. 018


FRONTI

Per quanto riguarda il periodo sovra riscaldato, durante il solstizio d’estate, si ha una inclinazione dei raggi di 72° permettendo un ulteriore riduzione degli apporti di calore interni. La radiazione con angoli d’incidenza superiori ai 60° va da maggio fino ad agosto e questo permette di ridurre ulteriormente del 28% l’efficienza della radiazione entrante attraverso i vetri. La parte di edificio a est del vano scale è stata progettata in modo da avere maggior radiazione diretta durante le prime ore del mattino del periodo sotto riscaldato. Il posizionamento di un duplex famiglia e di una unità singola a ridosso del vano scale, entrambe al secondo piano, ha permesso di ottenere un cono radiativo efficace per entrambe le unità sin dalle prime ore del mattino. La medesima scelta è stata fatta in modo speculare per la parte a ovest (rif. imm. Ombreggiamento ovest ore 8.30; Ombreggiamento ovest ore 12.30; Ombreggiamento ovest ore 16.30).

Ombreggiamento ovest ore 8.30

Ombreggiamento ovest ore 12.30

Prospetto Sud Scala Libera

Ombreggiamento ovest ore 16.30

019


FRONTI

5.2 FRONTE NORD Il fronte nord è stato progettato in modo da ridurre le dispersioni di calore. La facciata, lineare e poco articolata, permette, durante il periodo invernale, di contenere i consumi da dispersione dovuti alla mancanza di radiazione. Come scelta costruttiva ho deciso di mantenere il prospetto con un superficie vetrata totale notevolmente inferiore rispetto alla facciata a sud. Il corridoio di distribuzione rimane protetto dai venti freddi, anche se in area di progetto i venti prevalenti giungono da sud per quasi tutta la durata dell’anno. L’involucro edilizio è costituito da un cappotto esterno per contenere le dispersioni durante il periodo sotto riscaldato e per attenuare la conduzione di calore verso l’interno durante il periodo estivo. Sempre a nord ho deciso di mantenere gli accessi agli alloggi in quanto la trasmittanza degli elementi di ingresso è minore rispetto a quelle degli elementi trasparenti. La localizzazione dell’area di progetto in area Temperata mi ha consentito di realizzare un prospetto nord più articolato senza aumentare le dispersioni.

Prospetto Nord Scala Libera

Dettaglio ingressi

020


FRONTI

5.3 FRONTI EST E OVEST I fronti est e ovest ho deciso di considerarli come se fossero delle pareti adiabatiche in quanto la loro captazione di calore varia molto durante l’anno e in particolare, alla latitudine di progetto di 45° 28’ 06.63” N , abbiamo un energia solare globale di circa un terzo rispetto al prospetto sud durante il periodo invernale e di circa il doppio durante il periodo estivo. Considerare questi prospetti come gli altri, specialmente quello a sud, sarebbe estremamente dispendioso in quanto aumenterebbe i costi di climatizzazione durante il periodo sovra riscaldato e di riscaldamento durante il periodo sotto riscaldato. Per questo motivo ho scelto di ridurre al minimo le aperture, grazie a piccole porte che danno accesso a terrazzi di superficie contenuta. L’involucro edilizio ho deciso di progettarlo con una soluzione costruttiva leggera in quanto mi ha permesso l’utilizzo di un cappotto esterno isolante di notevole spessore in modo neutralizzare il calore estivo.

Prospetto Ovest Scala Libera

Dettaglio Prospetto Est

Prospetto Est Scala Libera

021


6.1 ANALISI OMBRE L’analisi dell’ombreggiamento è una parte importante dello studio dalla facciata sud in quanto la mia strategia di architettura passiva si è basata sullo studio delle traiettorie solari e di conseguenza del comportamento delle ombre. Per la scelta degli sporti aggettanti sono partito dalle proiezioni delle ombre durante il periodo estivo e il periodo invernale e di conseguenza ho scelto i tre fattori in base alla penetrazione dei raggi solari all’interno degli ambienti. Un'altra considerazione tenuta da conto è l’angolo d’incidenza dei raggi solari sulle superfici vetrate dei serramenti in modo da avere la minima perdita di calore per rifrazione in inverno.

Per quanto riguarda il controllo dell’apporto radiativo, che è l’obbiettivo di progetto principale di questa tesi, ho deciso di approfondire diversi aspetti riguardanti l’irraggiamento. In primo luogo ho progettato la movimentazione delle ombre non solo durante giornata ma, ben più importante, anche durante tutto l’anno. Il controllo della radiazione diretta mi ha permesso di ridurre in modo consistente l’energia impiegata per il mantenimento delle temperature interne in zona di comfort. Lo studio dell’energia accumulata, invece, è stato fondamentale per comprendere dove la struttura subisce maggior stress calorico in modo da prevedere un maggior isolamento o, in fase progettuale, modificare la movimentazione dei fronti. L’analisi dell’ombreggiamento, unito allo studio dell’angolo dei raggi 6.1.1 Periodo Invernale incidenti fatto in sezione, è stata un ulteriore conferma del funzionamento delle idee progettuali che unite ad un involucro performante mi I raggi solari, dai primi giorni di novembre alla prima decade di marzo, hanno angoli di incidenza compresi tra i 22° del solstizio d’inverno ai ha aiutato ad ottenere le prestazioni di passività ricercate. 30° del 1 novembre e del 10 marzo. Un aspetto che ho trovato davvero interessante e utile per il controllo Queste traiettorie molto basse permettono al sole di passare sotto gli dell’apporto radiativo è l’utilizzo di edifici di raffronto. Il confronto è aggetti consentendo alla radiazione diretta di riscaldare una superficie stato un mezzo fondamentale per le migliorie ambientali necessarie maggiore di facciata. Grazie al programma Ecotect 2011 sono riuscito per la progettazione di un edificio passivo. L’edificio di raffronto, di a calcolare le movimentazioni delle ombre durante il periodo illuminato egual involucro ma differente fronte sud, mi ha permesso di confronta- (rif. imm. range ombre 21 dicembre) in modo da comprendere come re e verificare le scelte progettuali rispetto ad un edificio tradizionale queste influenzano il fronte sud dalle prime ore del mattino fino alla mentre l’edificio con orientazione differente rispetto all’edificio di sera. progetto, che in questo elaborato chiemerò edificio -13°, mi ha permesso di perfezionare l’orientazione in funzione di ottenere il massimo irraggiamento.

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6 CONTROLLO DELL’ APPORTO RADIATIVO

Range ombre 21 dicembre

022


Sezione 21 giugno ore 12:00

6.1.2 Periodo Estivo La radiazione incidente, durante il periodo estivo, ha angoli di incidenza compresi tra i 72° del solstizio e i 60° del 1 maggio e del 1 agosto. La scelta di effettuare lo studio delle ombre invernali al 21 dicembre è Gradi di inclinazione così elevati permettono di ottenere facilmente stata vincolata dal fatto che durante il solstizio d’inverno la traiettoria zone ombreggiate in prossimità degli aggetti. solare è più bassa rispetto a qualsiasi altro giorno dell’anno (rif. imm. Ombra 21 dicembre ore 12:00). In questo modo le ombre appaiono più La scelta di posizionare la maggior parte dei Duplex famiglia nella lunghe e permettono di riscaldate gli ambienti interni in maggior parte alta della fabbrica mi ha permesso di ottenere l’ombreggiamento completo dei fattori solari uno e due, durante le prime ore del mattino profondità (rif. imm. Sezione 21 dicembre ore 12:00). e le ultime della sera, mentre un parziale ombreggiamento del fattore Per avere un ulteriore apporto di luce solare durante il periodo sotto due nelle ore centrali della giornata. (rif. 2.6.2) riscaldato ho pensato di lasciare il profilo del prospetto est ed ovest particolarmente movimentato a sud in modo che la luce dell’alba ad Per aumentare l’ombreggiamento della facciata ho pensato di allungaest, e del tramonto ad ovest possa irradiare gli ambienti per maggior re i muri perimetrali del vano scale verso sud in modo da avere un tempo. Lo stesso ragionamento è stato fatto per la parte a ovest della ombra proiettata in facciata sia durante la mattina, per quanto riguarda vano scale. La scelta di avere al terzo piano un duplex famiglia, un la parte a ovest, che durante la sera, per la parte ad est. Un'altra scelta bilocale e altri due duplex famiglia permette di avere un ingresso di progettuale è quella di realizzare il coronamento della zona di distribuzione ai piani a forma di imbuto. Questo elemento pur essendo molto luce in prossimità dell’alloggio a un livello. Queste aperture permettono un maggior irraggiamento degli alloggi formale, non viene percepito per le sue dimensioni reali dal suolo, e mi sottostanti quando la radizione ha minor potenza riscaldante in modo permette di avere una superficie totale maggiore di pannelli fotovoltaici da non aggravare l’impianto di climatizzazione di ulteriore calore ma e mi aiuta a ridurre il carico solare sulle coperture grazie alla proieziopermettendo un recupero energetico continuativo durante l’inverno ne delle sue ombre. (rif. par. 5.1.1: 5.1.2). Ombra 21 dicembre ore 12:00

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

Sezione 21 dicembre ore 12:00

023


CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

Range ombre 21 giugno

Ombra 21 giugno ore 12:00

Come per l’analisi dell’ombreggiamento invernale (rif. par. 6.1.1) ho analizzato il comportamento delle ombre durante il periodo sovra riscaldato. I raggi solari incidenti alle ore 12:00 del 21 giugno, solstizio d’estate, hanno un angolo di 72° ed una volta a contatto con gli aggetti dei fattori di protezione 1 proiettano ombre sulla maggior parte del fronte sud. Per quanto riguarda la scelta dei limiti di ombreggiamento massimi e minimi estivi ho approfondito le analisi fatte in precedenza analizzando le sezioni trasversali. Come è visibile dall’immagine (rif. imm. Sezione 21 giugno ore 12:00) le ombre incidenti alle ore 12:00 rimangono esterne alle superfici vetrate. Mantenendo la radiazione calda, quella diretta, all’esterno, l’edificio rimane soggetto solamente alla radizione diffusa. Durante la maggior parte della giornata la struttura rimane ombreggiata per il 70% (rif. par. 6.4). Questo comportamento selettivo della facciata permette una consistente riduzione del carico termico con una riduzione dei consumi energetici per il condizionamento pari al 39,2%(rif. par. 7.2).

Render 21 giugno ore 12:00

024


Un'altra importante peculiarità del comportamento del fronte sud che ho tenuto da conto durante la progettazione consiste nella variazione della percentuale di radiazione diretta entrante a seconda dell’intensità radiativa: maggiore è l’intensità calorica del Sole e maggiore è la percentuale di ombreggiamento. Nel periodo tra novembre e marzo ho ottenuto una media del 40% di edificio ombreggiato durante le ore di luce, considerando anche i fronti nord, est e ovest. Questo significa che la facciata sud, con una superficie totale maggiore degli altri, viene irraggiato quasi completamente per le otto ore di luce giornaliere (rif. imm. Irraggiamento medio invernale). Durante il periodo tra aprile e ottobre, invece, la percentuale di edificio ombreggiato aumenta notevolmente ottenendo ombreggiamento massime dell’70%, riducendo l’irraggiamento (rif. imm. Irraggiamento medio estivo). Il dato più significavo è stato riscontrato calcolando il periodo di ombreggiamento minimo, quindi quello che permette maggior irraggiamento entrante nell’edificio, che sia in inverno che in estate è del 40%. Grazie al programma Ecotect ho calcolato che nel mese di dicembre ho l’ombreggiamento minimo per il 71% della radiazione totale entrante mentre a giugno solo per il 7%.

Irraggiamento medio invernale

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.1.3 Considerazioni Progettuali

Irraggiamento medio estivo

Questo ottimo risultato evidenzia il carattere passivo dell’edificio. Durante il periodo sotto riscaldato si ha una necessità di fare entrare maggior calore possibile e quindi è meglio avere percentuali di ombreggiamento basse mentre per il periodo sovra riscaldato è preferibile avere percentuali elevate. In inverno le percentuali di ombreggiamento massime non vanno altre il 50% e incidono sulla riduzione di apporti solari per il 31% della radiazione ricevuta. In estate, invece, ho ottenuto ombreggiamenti superiori al 70% per il 42,8% del periodo irradiato consentendo un notevole risparmio di energia per il raffrescamento.

025


Per verificare le caratteristiche di passività dell’edificio che ho progettato ho scelto di utilizzare due edifici di raffronto che mi permettono di dimostrare come la differenza di orientazione e di forma influiscono sulle performance energetiche di un qualsiasi edificio. Per l’analisi formale ho deciso di paragonare l’edificio di progetto con un altro che ha le medesime caratteristiche prestazionali ma con un prospetto sud tradizionale mentre per verificare l’orientazione ho invece scelto di paragonare l’edificio di tesi, orientato a 0° Nord, con la medesima fabbrica orientata a -13° Nord.

Fronte sud edificio di raffronto

L’edificio con l’orientazione differente mi ha consentito di constatare l’efficacia delle soluzioni adottate durante il periodo invernale mentre l’edificio comparativo mi consente di verificare l’efficacia degli ombreg6.2.2 Edificio orientato a -13° Nord giamenti estivi.

6.2.1 Edificio di raffronto formale Per una maggiore completezza di analisi e per dimostrare la reale passività del progetto ho scelto di utilizzare un edificio di raffronto. Questa fabbrica, a differenza dell’edificio di progetto, ha un prospetto sud convenzionale che consiste in un fronte che non è caratterizzato dalla movimentazione degli alloggi secondo i fattori precedentemente determinati. Il fronte sud quindi presenta una grande superficie vetrata (rif. im. Fronte sud edificio di raffronto) che permette l’irraggiamento invernale ma durante il periodo sovra riscaldato non presenta possibilità di ombreggiamento. La scelta di caratterizzare questo prospetto come una grande superficie captante è sorta analizzando numerosi edifici di nuova realizzazione nel comune di Milano. I fronti Nord, Est e Ovest ho scelto di non cambiarli in modo da rendere lo studio il più possibile focalizzato sulle scelte progettuali fatte a Sud. Anche per quanto riguarda le caratteristiche stratigrafiche dell’involucro esterno ho scelto di utilizzare i medesimi pacchetti edilizi in modo da non influenzare l’analisi formale con valori di trasmittanza differenti.

Per la verifica di orientazione ho scelto di raffrontare il progetto con il medesimo edificio orientato a -13° Nord. Ho scelto di utilizzare questo orientamento in quanto considerato, anche dal libro “Progettare con il Clima”, come la soluzione migliore per un irraggiamento ottimale. Il lavoro di tesi, invece, vuole essere un’ulteriore strumento a dimostrazione del fatto che per progettare un edificio passivo bisogna tenere anche conto della formalità dell’edificio strettamente correlata all’orientazione. Anche in questo caso i fronti Nord, Est e Ovest non hanno subito variazioni in modo da rendere l’analisi il più possibile focalizzato sulle scelte fatte per il fronte Sud.

Edificio Orientato 0° N

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.2 EDIFICI DI RAFFRONTO

Edificio Orientato -13° N

026


Lo studio della radiazione diretta, insieme a quello delle ombre, è stata l’analisi che più mi ha coinvolto in fase progettuale. Come dice Olgyay in “Progettare con il Clima” un edificio Bioclimatico deve sapersi adattare alle condizioni climatiche in modo da poterle sfruttare a proprio vantaggio. La radiazione diretta, a differenza di quella diffusa, è molto più calda ma anche molto più controllabile. Il controllo dell’irraggiamento consiste in sistemi di schermatura capaci di localizzare i raggi incidenti dove necessario. Per esempio, durante l’inverno, le basse temperature fanno si che l’edificio necessiti di molta energia per il riscaldamento. In questo caso si avrà bisogno di radiazione solare diretta all’interno in modo da ridurre il carico termico dell’impianto di riscaldamento. In estate, invece, la radiazione calda diventa un problema e quindi la soluzione migliore è quella di intercettarla all’esterno della struttura. Una delle note positive di questo tipo d’irraggiamento consiste nel facile calcolo dell’angolo d’incidenza dei raggi solari che ci permette di adottare diverse strategie a seconda di come e quando vogliamo utilizzare l’energia in guadagno.

Radiazione diretta 21 dicembre

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.3 ANALISI RADIAZIONE DIRETTA

Le scelte progettuali, per quanto siano formali, si sono strettamente correlate allo studio delle traiettorie solari. La scelta di come muovere gli aggetti, in fase compositiva, mi ha severamente influenzato dal punto di vista formale tanto che l’edificio è il risultato della somma di alloggi singoli ripetuti nella volumetria definita da bando. Grazie all’utilizzo del programma Autodesk Ecotect 2011 ho potuto calcolare la radiazione di diretta incidente sull’edificio, con particolare attenzione al fronte Sud. Per la verifica della passività ho scelto di analizzare la radiazione incidente in tre diversi momenti dell’anno: 21 Dicembre ore 12.00, 21 Giugno ore 12.00 e tutto l’anno per l’energia cumulativa. I dati ottenuti mi hanno permesso di verificare l’effettiva efficacia delle scelte progettuali e il più delle volte, grazie al confronto, mi hanno permesso di apportare migliorie di orientamento. Dalle immagini elaborate con il software Ecotect 2011 (rif. imm. Radiazione diretta 21 dicembre; Radiazione diretta 21 giugno) è possibile vedere

Radiazione diretta 21 giugno

come la radiazione diretta incidente sul fronte nord sia distribuita, seppur con intensità minore (88 Wh invernali contro i 660Wh estivi), in modo omogeneo attorno a valori tra i 70 Wh e i 74 Wh. Durante il periodo estivo, invece, la media dei valori si attesta sui 63 Wh grazie a una consistente riduzione dovuta all’ombreggiamento. Le superfici orizzontali sono sempre soggetti a carichi termici maggiori ma grazie alla loro bassa trasmittanza riducono l’assorbimento di calore.

027


CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

A differenza del periodo estivo, quello invernale, ha potenze radiative inferiori ma comunque tali da ridurre sensibilmente il fabbisogno termiDurante il periodo invernale la radiazione diretta assume un ruolo co totale della fabbrica. importante per la progettazione di edifici passivi. Il calore immagazzinato all’interno degli ambienti permette di ridurre la potenza di esercizio della centrale termica in ordine da avere una riduzione di energia e quindi di consumi. La radiazione incidente ha anche la caratteristica di essere più calda se i raggi incidenti raggiungono il corpo irradiato con inclinazioni inferiori ai 50° in quanto l’energia termica non viene riflessa ma bensì maggiormente assorbita. In area di progetto i raggi incidenti durante il periodo invernale hanno inclinazioni che variano dai 22° ai 30°. Il programma Ecotect 2011, grazie all’inserimento dei dati climatici dell’area di Milano, ha calcolato il corretto apporto di radiazione (Wh) che colpisce la facciata sud il 21 dicembre alle ore 12.00. 6.3.1 Radiazione Diretta 21 Dicembre

Sezione radiazione diretta 21 dicembre

Fronte sud 21 dicembre

Dalla sezione (rif. imm. Sezione radiazione diretta 21 dicembre) è possibile vedere come l’irraggiamento agisca su tutti e tre i fattori solari di progetto. I raggi solari che alle ore 12:00 del solstizio d’inverno hanno un’inclinazione di 22° permettono di avere un bilancio invernale negativo rendendo così l’edificio passivo durante il periodo sotto riscaldato.

L’immagine (rif. imm. Fronte sud 21 dicembre) ottenuta rende chiaramente visibile la radiazione diretta captata dal fronte analizzato. La maggior parte delle superfici vetrate è interessata da irraggiamento con un riscontro di calore accumulato (rif. Bilancio Energetico Progetto) capace di rendere l’edificio passivo durante il periodo sottoriscaldato. La scelta progettuale che ho fatto di avere il prospetto sud vetrato è stata influenzata dal fatto che la trasmittanza dei vetri è più alta rispetto a quella delle murature e la trasparenza del vetro permette all’energia entrante di scaldare le superfici interne.

028


Fronte sud 21 giugno

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

A differenza del periodo invernale, quello estivo, ha potenze radiative superiori ma grazie alla superficie ombreggiata la riduzione del carico Durante il periodo estivo la radiazione solare diretta è considerata termico necessario al raffrescamento è tale da avere un risparmio del nociva in quanto aggrava di ulteriore calore gli ambienti interni. 30% dell’energia necessaria al mantenimento della temperatura interL’utilizzo di una pompa di calore per il condizionamento, come in na in zona di comfort. questo caso, permette eccellenti risultati di risparmio energetico se abbinati anche ad un mantenimento delle condizioni climatiche interne. La scelta di utilizzare gli aggetti come schermature per ridurre il carico termico mi ha permesso di ridurre notevolmente il calore in ingresso con il conseguente risparmio energetico di raffrescamento. 6.3.2 Radiazione Diretta 21 Giugno

Sezione radiazione diretta 21 giugno

Dall’immagine (rif. imm. Fronte sud 21 giugno) è facilmente constatabile come il fronte sud rimanga maggiormente soggetto alla sola radiazione diffusa. La potenza radiativa del periodo estivo è di oltre sei volte più potente rispetto a quella invernale ma grazie al movimento dei volumi in facciata e all’inclinazione fino a 72° dei raggi solari incidenti, sono riuscito ad ottenere una drastica riduzione del fabbisogno energetico per la climatizzazione.

Dalla sezione (rif. imm. Sezione radiazione diretta 21 giugno) è possibile notare come l’ombreggiamento eviti alla radiazione diretta incidente di raggiungere le superfici verticali vetrate. Gli aggetti, che hanno un lunghezza di 1,5 m ad ogni fattore, permettono di localizzare i raggi solari incidenti. che al solstizio d’estate hanno un angolo di 72°, sulle superfici orizzontali esterne, favorendo la dispersione di calore nell’aria. Il risparmio energetico ottenuto è pari a circa il 40% dell’energia utiliz- Questo processo è inoltre facilitato dal rivestimento ligneo dei terrazzi che per natura ha pessime proprietà di assorbimento termico. zata dall’edificio comparativo. Per le caratteristiche progettuali del fronte sud, il raffrescamento è la fonte di maggiori consumi energetici in quanto durante l’inverno l’edificio ha comportamento passivo. 029


Un’altra conferma del fatto che le idee progettuali aiutano a ridurre la radiazione totale è constatabile sempre dall’immagine (rif. imm. Fronte radiazione cumulativa) che mostra come la radiazione incidente sugli aggetti orizzontali sia elevata anche in prossimità dei fattori 1 e 2. Per esempio al terzo livello è visibile come l’energia accumulata sul piano xy, orizzontale, sia notevolmente maggiore rispetto a quella del piano zx, verticale, in prossimità del limite d’ombra precedentemente calcolato. Grazie allo studio dell’energia cumulativa mi sono reso conto quali fossero i piani geometrici e le zone del fronte sud maggiormente irradiate durante l’arco dell’anno. Questo tipo di analisi permette un facile riconoscimento delle aree dell’edificio da modificare per ridurre o aumentare le superfici captanti.

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

l’ombreggiamento estivo. Il fatto che il fronte sud riduca sostanzialmente l‘energia accumulata Lo studio dell’energia Cumulativa che ho svolto per mezzo del softwa- non pregiudica il rendimento invernale, ma bensì favorisce il bilancio re Ecotect 2011 mi ha permesso di calcolare la quantità di energia a estivo. cui è sottoposto il fronte sud durante tutta la durata dell’anno. Dall’immagine (rif. imm. radiazione cumulativa 2) è facilmente visibile come il fattore 3 è soggetto ad una radiazione continuativa durante tutto l’arco dell’anno. La sua posizione aggettante lo rende capace di una captazione di 630000 Wh/anno contro una media di 206000 Wh/anno per gli ambienti soggetti al fattore 1. Dai bilanci energetici che ho fatto (rif. par. 7) è possibile constatare come il fattore 3 non influenzi in modo particolarmente negativo durante il periodo estivo in quanto permette l’ombreggiamento degli altri alloggi. Al contrario, durante il periodo sottoriscaldato, l’assenza di corpi aggettanti sovrastanti permette un maggiore accumulo di calore che a bilancio riduce Fronte radiazione cumulativa l’energia necessaria per il riscaldamento. 6.3.3 Radiazione Cumulativa

Radiazione cumulativa

Dall’immagine (rif. imm. Radiazione cumulativa) è facilmente constatabile che il fattore 1 ha una riduzione dell’energia accumulata del 67,31% dovuto all’ombreggiamento estivo, così come il fattore 2 ha una riduzione di energia del 33,66%. Come ho analizzato nei paragrafi precedenti (rif. par. 6.3.1; 6.3.2) la radiazione entrante invernale ha un effetto positivo per la riduzione dei consumi, così come

030


L’edificio di verifica a -13°N mi ha permesso di calcolare il migliore orientamento per l’ottimizzazione dell’apporto calorico all’interno dell’edificio. Dall’immagine (rif. imm. Radiazione diretta -13° - 21 dicembre) mi sono reso conto che la radiazione entrante, non essendo parallela ai setti murari divisori degli alloggi, perdeva efficacia termica in quanto l’energia utile veniva captata in maggior parte delle cornici degli aggetti (rif. par. 4.2). La scelta di portare l’inclinazione a 0° (rif. imm. Radiazione diretta 0° 21 dicembre) deriva dal fatto che orientando il fronte Sud rispetto alla normale dei raggi solari, l’apporto di energia termica all’interno dell’edificio aumenta fino al proprio massimo potenziale. Il risultato è quello di ottenere il massimo apporto energetico possibile durante il periodo freddo dell’anno, riducendo di conseguenza i consumi di riscaldamento.

L’edificio di confronto, invece, mi ha permesso di dimostrare l’efficacia della soluzione estiva. Durante l’inverno la radiazione entrante non è ostacolata dagli aggetti mentre durante l’estate la radiazione diretta è catturata all’esterno dove viene dispersa. L’utilizzo del legno permette di non accumulare il calore che andrebbe a sovraccaricare l’isolante del cappotto, riducendo così il tempo di sfasamento del pacchetto edilizio. Dall’immagine elaborata (rif. imm. Radiazione diretta 0° - 21 giugno) è evidente come la riduzione del carico termico estivo sia, nel caso dell’edificio di progetto, limitato al fattore 3, il più esterno. L’edificio di raffronto, invece, non avendo aggetti per la schermatura della radizione, ha un potente carico termico durante i mesi caldi dell’anno. Il confronto con i bilanci termici effettuati per i tre edifici di analisi hanno dimostrato ulteriormente l’effettivo funzionamento delle soluzioni adottate.

Radiazione diretta -13° - 21 dicembre

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.3.4 Raffronto Radiazione Diretta

Radiazione diretta confronto - 21 giugno

Radiazione cumulativa

Radiazione diretta 0° - 21 dicembre

Radiazione diretta 0° - 21 giugno

031


Lo studio di ombreggiamento che ho effettuato sull’edificio di tesi riguarda l’analisi delle ombre come conseguenza della radiazione incidente. La strategia progettuale di ridurre il calore durante il periodo estivo mi ha spinto a trovare soluzioni che valorizzano al massimo la radiazione invernale e al minimo quella estiva. Il primo approccio allo studio delle ombre si è svolto in modo sperimentale provando a sovrapporre volumi con forme parallelepipoidali sovrastati da una fonte luminosa. Le prime considerazioni mi hanno portato a sviluppare l’idea di creare un’ombra da schermature esterne in modo da integrare la funzione schermante nella progettazione di un edificio residenziale moderno. Il risultato è stato quello di decidere gli aggetti per le tre tipologie edilizie riscontrate nel bando in modo da rendere più semplice il controllo e la gestione della composizione del fronte sud.

Lo studio delle sezioni fatte sul modello dettagliato (rif. imm. Dettagliato 21 dicembre ore 12:00; Dettagliato 21 giugno ore 12:00) mi ha permesso di verificare l’effettiva permeabilità alla radiazione della facciata durante il periodo invernale ed estivo. I risultati ottenuti, uniti alla verifica dei rapporti aeroilluminanti, ha dimostrato che la luce interna soddisfa i parametri richiesti dalla normativa in tutti gli alloggi. Un altra interessante considerazione riguarda la capacità dell’edificio di tenere la radiazione all’esterno degli alloggi (rif. imm. Dettaglio ombre estive) durante le ore di massimo irraggiamento.

6.4.1 Edificio di Progetto L’edificio di progetto, nella sua costante mutazione, è sempre stato verificato da studi che ho fatto per accertarmi della veridicità delle soluzioni adottate. Uno delle prime verifiche che ho effettuato sul fronte sud consiste nella valutazione delle ombre del fronte in 4 diversi giorni dell’anno allo Zenit: 21 dicembre, 21 marzo, 21 giugno e 21 settembre. Le viste prospettiche rendono chiaramente quale sia la superficie ombreggiata durante i 4 periodi dell’anno e sono state la base per gli studi successivi.

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.4 ANALISI OMBREGGIAMENTO

Dettagliato 21 dicembre ore 12:00

Un’altra importante valutazione preliminare delle ombre consiste nella valutazione del range di ombreggiamento giornaliero preso al solstizio d’estate e d’inverno. Le immagini (rif. par. 6.1.1; 6.1.2 ), elaborate con il software Ecotect 2011, mi hanno permesso di constatare il reale movimento delle ombre e l’intensità durante le ore di luce in modo da verificare l’efficacia degli aggetti.

Dettagliato 21 giugno ore 12:00

032


Anche il fronte est e ovest sono stati studiati in modo da apportare più radiazione a Sud specialmente nelle prime ore del mattino, a est, e le ultime della sera, a ovest. Dall’immagine (rif. imm. Ombreggiamento cumulativo in ore totali) dell’ombreggiamento cumulativo durante l’anno è possibile constatare gli alloggi posti al secondo piano sono interessati da un minore ombreggiamento che permette, in questo specifico caso, di avere più luce durante la sera.

6.4.2 Raffronto Per la comparazione dell’ombreggiamento ho in prima battuta fatto considerazioni basate sulle semplici proiezioni delle ombre sui fronti con in programma Sketckup 8. In seguito ho esportato i modelli necessari per lo studio con il software Ecotect 2011. Il raffronto più importante è stato realizzato studiando i dati ottenuti dall’edificio di raffronto e dalla fabbrica di progetto (rif. imm. Sezione edificio raffronto; Sezione edificio di progetto). Grazie alla differenza di prospetti ho ottenuto dati interessanti che hanno confermato la riduzione di radiazione diretta incidente sul fronte sud.

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

Dettaglio ombre estive

La medesima intenzione progettuale è stata applicata alla collocazione dei Duplex Famiglia al terzo piano. Il ritmo degli alloggi in copertura permette di avere dei coni di ombra durante le ore più calde ma anche radiazione proiettata durante le prime e le ultime ore del giorno, quando i raggi del sole sono meno intensi. Anche questa scelta distributiva permette di controllare e selezionare la radiazione diretta incidente. Ad ulteriore prova della funzionalità del concept si può notare dalle immagini degli accumuli orari che il fattore 3 rimane esporto alla radiazione per un numero totale di ore maggiore di 400. Gli altri due prospetti presentano un ombreggiamento radiazione disomogenea che varia dalle 200 ore per il fattere 2 alle 80 del fattore 3.

Ombreggiamento cumulativo in ore totali

Sezione edificio raffronto

Sezione edificio di progetto

033


grafico edificio 0°

grafico edificio raffronto

Come si può notare dal grafico, nei mesi tra maggio e luglio, il fronte sud dell’edificio di progetto ha un forte ombreggiamento durante le ore centrali della giornata. Nel dettaglio alle ore 8.00 e dalle 19.00 alle 20.00 le ombre proiettate creano un ombreggiamento pari al 70% mentre durante le ore più calde, dalle 9.00 alle 11.00 e dalle 16.00 alle 17.00, l’ombreggiamento sale al 100%. Il fatto di avere una media pari al 90% di fronte ombreggiato durante i mesi di giugno e luglio permettono da avere consumi ridotti di condizionamento in quanto il calore della radiazione diretta viene disperso nell’aria all’esterno. L’edificio comparativo, invece, a differenza dell’edificio di progetto ha un ombreggiamento dello 0% per il 95% del tempo di esposizione radiativa. Alle prime ore del mattino, ore 6.00, e le ultime alla sera, ore 20.00, le ombre proiettate arrivano al 30% nel mese di luglio. In questo caso la radiazione incidente porta molto calore attraverso le superfici vetrate e come si può constatare dal bilancio energetico dell’edificio comparativo (rif. doc. bilancio comparativo) i consumi per il raffrescamento sono elevati se paragonati all’edificio di progetto.

Ombreggiamento 0° orario

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

Grazie al programma Ecotect 2001 ho elaborato dei grafici che Per quanto riguarda la comparazione con l’edificio orientato a -13° N mostrano la differenza di ombreggiamento dell’edificio durante tutto non ho potuto fare uno studio mensile degli ombreggiamenti ma bensì orario in quanto le differenze tra i due ombreggiamenti sono minimi. l’anno (rif. imm. grafico edificio 0°; grafico edificio raffronto). Come si può notare dal grafico (rif. imm. Ombreggiamento 0° orario: Ombreggiamento -13° N orario) le percentuali di ombreggiamento sono maggiori per l’edificio orientato a -13° N durante il periodo invernale. Come visibile dalla comparazione dei bilanci, la differenza di orientazione porta ad avere coni d’ombra dovuti alla radiazione incidente sui muri contenitivi degli aggetti perdendo cosi calore utile per il riscaldamento. Le percentuali di ombreggiamento estivo rimangono invariate per entrambe le strutture.

Ombreggiamento -13° N orario

034


Un altra analisi che ho condotto per verificare la facciata Sud consiste nella verifica delle percentuali di cielo non ostruito. L’elaborazione dei dati, effettuata con Ecotect 2011, consiste nella graficizzazione della calotta di cielo visibile utilizzando come riferimento le superfici vetrate a Sud. Questo tipo di studio è strettamente correlato all’analisi delle ombre e permette di visulizzare la quantità di cielo visibile, cioè di radiazione incidente, sulla facciata. Per verificare ulteriormente la veridicità della soluzione adottata ho scelto di effettuare lo studio per i mesi estivi, da maggio ad agosto, e di confrontare i dati ottenuti con l’edificio comparativo.

PERCENTAGE UNOBSTRUCTED SKY - Total Monthly

% 17

22

16

20

14

18

12

16

10

14

9

12

7

10

5

08

3

06

2

04

0

02 Jan

Dai grafici (rif. imm. Cielo non ostruito progetto; Cielo non ostruito raffronto) è possibile vedere come la quantità di cielo non ostruito vari notevolemente per i due edifici. Nel mese di luglio, alle ore 13.00, l’edificio di progetto ha una percentuale di cielo visibile pari al 17% mentre l’edificio comparativo ha il 97%. Questa grande divegenza è data dalla capacità della fabbrica di progetto di captare la radiazione diretta tramite gli aggetti del fattore 1. L’edificio comparativo, al contrario, non avendo aggetti che permettono l’ombreggiamento del fronte subisce un massiccio irraggiamento che ne riduce le performance energetiche per il raffrescamento durante il periodo sovra riscaldato. Prendendo il mese di luglio come mese di riferimento, grazie alla grande discrepanza dei risultati, ho ottenuto una media mensile di cielo non ostruito del 91,42% per l’edificio di confronto e del 12,33% per l’edificio di progetto.

Milano, Italy (Direct Only)

Hr

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Cielo non ostruito progetto PERCENTAGE UNOBSTRUCTED SKY - Total Monthly - Edificio Comparativo

Milano, Italy (Direct Only)

Hr

% 97

22

87

20

77

18

68

16

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.5 ANALISI CIELO NON OSTRUITO

58

14

48

12

39

10

29

08

19

06

10

04

0

02 Jan

Feb

Mar

Apr

May

Jun

Jul

Aug

Sep

Oct

Nov

Dec

Cielo non ostruito raffronto

Attraverso il confronto dei dati ottenuti ho calcolato che il fronte sud dell’edificio oggetto di tesi ha una riduzione di radiazione media mensile, durante i mesi sovrariscaldati, pari a 86,52% rispetto ad un edifico con fronti tradizionali.

035


Lo studio dell’energia oraria assorbita permette di comprendere come l’edificio risponde all’esposizione solare, assorbendo energia sotto forma di calore. L’analisi che ho deciso di effettuare prende in considerazione i due giorni più significativi dell’anno: 21 dicembre, il più corto, e il 21 giugno, il più lungo. I dati elaborati grazie al software Ecotect 2011 sono grafici che permettono di visualizzare i diversi dati climatici come: conduzione, temperatura dell’aria, radiazione diretta, ventilazione e temperatura interna. I dati che ho deciso di analizzare in questo studio considerano l’ombreggiamento in rapporto all’energia assorbita nei singoli giorni e la quantità di radiazione diretta confrontata con la fabbrica di raffronto.

W/m2

HOURLY SOLAR EXPOSURE - 153 Objects

Friday 21st December (355) - Milano, Italy (Direct Only)

%

960

80

720

60

480

40

240

20

0

00 Incident

02

04 Absorbed

06 Transmitted

08 Direct

10

12 Diffuse

14 Reflected

16 18 % Shading

20

22

0

Esposizione oraria 21 dicembre

6.6.2 Picco 21 Giugno 6.6.1 Picco 21 Dicembre Per quanto riguarda l’energia assorbita è interessante constatare come la questa si relazioni strettamente all’ombreggiamento. Dal grafico elaborato (rif. imm. Esposizione oraria 21 dicembre) è possibile notare come l’edificio sia influenzato dalla propria forma. Il 21 dicembre, al solstizio d’inverno, la struttura è soggetta ad un ombreggiamento medio del 79% per tutta la durata dell’irraggiamento. Dal grafico si può inoltre notare come il periodo di assorbimento dell’energia solare sia ridotto rispetto al grafico del periodo estivo (rif. imm. esposizione oraria 21 giugno). Il dato ottenuto di 79 % di edificio ombreggiato può sembrare eccessivo ma va considerato il fatto che un cubo soggetto a radiazione diretta ha un ombreggiamento pari al 50%. Per un edificio residenziale il dato ottenuto rientra nei valori di energia assorbita media.

L’energia assorbita durante il 21 giugno, invece, risulta essere in proporzione minore rispetto a quella del periodo sovra riscaldato. I dati che sono riuscito ad elaborare dimostrano come l’ombreggiamento durante il periodo estivo sia di entità maggiori soprattutto durante le ore più calde della giornata. Dallo studio del grafico (rif. imm. Esposizione oraria 21 giugno) è visibile come durante le prime ore e le ultime della giornata l’edificio ha un ombreggiamento pari al 85% mentre dalle ore 8:00 alle ore 16:00 l’ombreggiamento sale fino al 95%. Questi andamenti riducono l’energia oraria assorbita di oltre il 35%.

W/m2

HOURLY SOLAR EXPOSURE - 69 Objects

Thursday 21st June (172) - Milano, Italy (Direct Only)

%

960

80

720

60

480

40

240

20

0

00 Incident

02

04 Absorbed

06 Transmitted

08 Direct

10

12 Diffuse

14 Reflected

16 18 % Shading

20

22

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.6 ANALISI ENERGIA ASSORBITA ORARIA

0

Esposizione oraria 21 giugno

036


L’analisi di raffronto che ho fatto per quanto riguarda l’energia assorbita prende in considerazione la radiazione diretta dell’edificio di progetto confrontata con quella dell’edificio di raffronto al 21 giugno. Come è facilmente visibile dai grafici (rif. imm. Grafico apporti 21 giugno progetto; Grafico apporti 21 giugno raffronto) l’energia incidente sull’edificio di progetto risulta essere di molto inferiore riguardo alla fabbrica di comparazione. Questa andamento influisce in modo positivo sul bilancio energetico per il raffrescamento in quanto permette una significativa riduzione dell’energia assorbita dalla struttura. Questo si traduce in una riduzione dell’energia necessaria per portare la temperatura interna a quella che ho deciso essere di progetto, in accordo con gli studi effettuati da S. F. Markham: 24,2°C.

HOURLY GAINS - All Visible Thermal Zones

Tuesday 21th June (156) - Milano, Italy

3 2 2 1 0 0 1 2 2 3 0 HVAC Load

2

4 Conduction

6

8 SolAir

10 12 Direct Solar

14 Ventilation

16

18 Internal

20 22 Inter-Zonal

Grafico apporti 21 giugno progetto

W

HOURLY GAINS - All Visible Thermal Zones - Edificio Comparativo

Thursday 21st June (172) - Milano, Italy

4 3

CONTROLLO DELL’APPORTO RADIATIVO

6.6.3 Raffronto

2 1 0 0 1 2 3 4 5

0 HVAC Load

2

4 Conduction

6

8 SolAir

10 12 Direct Solar

14 Ventilation

16

18 Internal

20 22 Inter-Zonal

Grafico apporti 21 giugno raffronto

037


7.1 BILANCIO ENERGETICO EDIFICIO DI PROGETTO

Il bilancio energetico ottenuto per l’edificio di tesi rivela come le dispersioni invernali totali siano maggiori, in Watt, rispetto agli apporti di calore per irraggiamento estivo. Nel dettaglio, escludendo l’apporto Per il calcolo del comportamento climatico ho deciso di realizzare il calorico della radiazione diretta, il fronte sud disperde maggior energia bilancio energetico dell’edificio residenziale. Con l’aiuto dell’ing Massi- durante il periodo invernale di quanto non ne disperda durante l’estate. mo Giovannelli ho realizzato un foglio di calcolo, strettamente correlato alla normativa UNI 11300, che mi ha permesso di ottenere la stima dell’Energia Totale necessaria.

BILANCIO ENERGETICO

7 BILANCIO ENERGETICO

Il foglio di calcolo ottenuto si basa sul calcolo delle prestazioni dell’involucro edilizio comprensivo delle perdite o apporti per trasmissione di ogni piano. In aggiunta il file tiene conto dei rapporti di ventilazione previsti per legge, degli apporti termici ottenuti dallo svolgimento di attività all’interno dei locali e degli apporti termici solari. I risultati ottenuti sono l’energia necessaria per riscaldamento e il condizionamento dell’edificio. Per il dimensionamento della potenza della pompa di calore ho utilizzato un altro foglio di calcolo che mi ha premesso di ottenere il rendiDal grafico delle trasmissioni (rif. imm. Apporti e dispersioni per mento globale da inserire nell’Excel precedente. trasmissione - Involucro) si intuisce facilmente come l’edificio scambi minor energia con l’esterno il 21 giugno, sotto forma di apporto di calore, rispetto al 21 dicembre quando lo scambio energetico per dispersione è più alto. Il terzo piano, per esempio, presenta numerosi fattori 2 e tre in quanto zona “protetta” dei Duplex Famiglia e a causa di questa distribuzione presenta dispersioni per trasmissione maggiori rispetto agli altri piani. Durante il periodo sovra riscaldato, invece, gli apporti sono inferiori rispetto a piani più esposti al sole. Come conseguenza della sua collocazione, il terzo piano, è il livello che consuma più energia per il riscaldamento ma è anche uno di quelli che spende meno per il condizionamento (rif. imm. grafico energia totale progetto). Il primo piano, al contrario, grazie all’assenza di aggetti superiori, ha un forte irraggiamento invernale che riduce i consumi per il riscaldamento ma ha anche un maggiore esposizione durante i mesi più caldi. Dal grafico dell’energia totale si nota che il primo piano è il livello elevato che consuma più di tutti per il raffrescamento.

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Come per le altre analisi effettuate ho calcolato nel medesimo modo i bilanci degli edifici comparativi. Come spiegato in precedenza (rif. par. 6.2), le tre fabbriche hanno i medesimi pacchetti edilizi in modo da non alterare i dati di risulta. Per quanto riguarda la comparazione dei bilanci ho provveduto ad analizzare l’energia totale in quanto la più significativa perchè riporta fedelmente i consumi potenziali delle costruzioni.

Raffrescamento

Riscaldamento

I fattori 1 aiutano a ridurre il consumo totale di energia per il condizionamento di tutto l’edificio ma per l’alloggio che lo ospita è fonte di maggior dispendio in estate ma anche di risparmio invernale. Utilizzando una pompa di calore caldo/freddo ad energia elettrica il bilancio totale dell’appartamento rimane in linea con quello degli altri alloggi in quanto i maggiori consumi causati dagli apporti si equivalgono al risparmio ottenuto dall’irraggiamento diretto. Dal grafico dell’energia totale (rif. imm. Energia totale) il condizionamento utilizza il 100% dell’energia totale in quanto l’edificio risulta avere bilancio negativo durante l’inverno.

BILANCIO ENERGETICO

7.2 RAFFRONTO

Dall’analisi dell’energia consumata dall’edificio con orientazione a -13° N è possibile notare come l’energia utilizzata per il raffrescamento ha i medesimi valori rispetto ai consumi dell’edificio di progetto ma la differenza sostanziale si ha per quanto riguarda gli apporti di calore invernali. Dal grafico (rif. imm. Energia totale -13°) si evince che i dati di energia entrante sono inferiori su tutti i piani ed in particolare al piano terra dove l’edificio ha un consumo di energia pari a 1572 W. Pur essendo un valore molto basso non permette al piano di essere completamente passivo. L’impedimento dovuto alla maggiore rotazione evita alla radiazione diretta di colpire perpendicolarmente la superficie vetrata degli infissi, riducendo cosi la ricezione di calore all’interno degli alloggi. Il bilancio dell’energia totale dell’edificio rimane comunque negativo facendolo risultare passivo.

-13°

Raffrescamento

Riscaldamento

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raffronto

Durante il periodo estivo tutti e tre gli edifici consumano energia per il riscaldamento mentre durante il periodo invernale sono tutti passivi. Dal grafico di comparazione dell’energia totale è facilmente visibile come l’edificio di progetto ha caratteristiche medie migliori rispetto agli edifici comparativi (rif. imm. Energia totale generale).

generale

BILANCIO ENERGETICO

La caratteristica dell’edificio di progetto di avere un bilancio invernale completamente negativo di -19457 W, contro i -1280 dell’edificio diversamente orientato, pemette di non avere bisogno di energia per il riscaldamento per un periodo di tempo maggiore rispetto ad un edificio con bilancio maggiore.

Raffrescamento Riscaldamento

Raffrescamento

Riscaldamento

L’edificio comparativo, invece, è soggetto al medesimo apporto di calore invernale ma a diversi consumi di climatizzazione. Come si può notare dal grafico dell’energia totale per piano (rif. imm. energia totale raffronto) l’energia consumata per raffrescare l’edificio ha valori significativamente più elevati rispetto all’edificio di progetto. La composizione del fronte sud, non presentando aggetti, non riduce la radiazione calda incidente aumentando così i consumi estivi. Come per l’edificio di progetto, il primo piano comporta consumi più elevati ma comunque in linea con la media degli altri livelli. Questa caratteristica trova spiegazione nel fatto che tutti i piani hanno la stessa composizione di facciata. Il bilanco estivo dell’edificio di progetto è di 85949,5 W contro i 140360,5 W della fabbrica di raffronto. La struttura oggetto di tesi ha una riduzione del 39,2% di energia rispetto ad un edificio con fronte sud tradizionale.

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Per la realizzazione dei fogli di calcolo per il bilancio degli edifici ho Per quanto riguarda i dati di ventilazione ho fatto riferimento alla normativa UNI EN ISO 13790:2008, mentre la ISO 9920:1995 per utilizzato la normativa UNI TS 11300-1:2008 come riferimento: quanto riguarda gli apporti di calore latente generato dalle persone. “Prestazione energetica degli edifici – Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale” La UNI 11300 nasce come evoluzione della normativa tecnica UNI 10344:1993 che regolava i consumi di riscaldamento degli edifici tramite il calcolo del fabbisogno termico. Nel 2008 viene ripubblicata la UNI 13790 e viene inoltre approvato il pacchetto delle norme tecniche EPBD che consiste in 50 norme sviluppate dai 5 comitati tecnici Cen. Il pacchetto EPBD, a causa del numero eccessivo di norme, non viene più utilizzato così la UNI, insieme a CTI, pubblicano le prime tre parti della UNI 11300. In totale la normativa è costituita da 4 parti:

BILANCIO ENERGETICO

7.3 UNI TS 11300

P1 – Involucro edilizio: determina il fabbisogno energetico dell’edificio per la climatizzazione estiva e invernale P2 – Impianti di riscaldamento: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e la produzione di acqua calda sanitaria P3 – Impianti di raffrescamento: Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione estiva P4 – Energie rinnovabili: Utilizzo di energie rinnovabili e di altri metodi di generazione per il riscaldamento di ambienti e produzione di acqua calda sanitaria. La modalità di calcolo che ho utilizzati è il Design Rating che permette di stimare consumi di esercizio di edifici in fase di progettazione e si basa su dati di utilizzo e dati climatici standard. In ambito professionale questa valutazione è utilizzata per ottenere il permesso di costruire o calcolare la certificazione energetica Nel dettaglio ho utilizzato l’appendice A per determinare la trasmittanza termica dei componenti opachi, l’appendice C per determinare la trasmitttanza termica dei componenti opachi e l’appendice D per i fattori di ombreggiatura.

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Per la stesura della parte relativa al sistema costruttivo ho deciso di catalogare i diversi componenti tramite la classificazione UNI 8290 (1981) che fornisce l’articolazione delle unità tecnologiche e degli elementi tecnici nei quali è scomponibile il sistema tecnologico. Le classi di unità tecnologiche, che compongono il sistema tecnologico, è così distribuito: Struttura portante Chiusura Partizione interna Partizione esterna La normativa Uni 8290 prevede un ulteriore suddivisione in unità tecnologiche. Questa divisione scinde le classi di unità tecnologiche in elementi orizzontali, verticali e obliqui coprendo così tutti gli elementi costruttivi dell’edificio che saranno ulteriormente divisi in classi di elementi tecnici. I primi due livelli rappresentano funzioni finalizzate a soddisfare i requisiti imposti dall’utenza mentre le voci del terzo livello corrispondono alle diverse tipologie di risposte che il progettista compie per soddisfare i requisiti di progetto. Ad esempio nell’edificio realizzato gli infissi sono catalogati nella classe di unità tecnologica come chiusura, nelle unità tecnologiche come chiusura verticale e nelle classi di elementi tecnologici come infissi esterni verticali. Un altro tema che ho affrontato durante la scelta dei componenti del sistema costruttivo riguarda la dismissione e il riciclo della fabbrica. A questo proposito ho pensato di progettare una struttura imbullonata, senza saldature, così come per la posa dei solai e dei rivestimenti. La possibilità di smontare l’edificio riduce i costi di dismissione e permette di riutilizzare la maggior parte degli elementi costitutivi dell’edificio. L’utilizzo di materiali riciclati riduce l’energia complessiva impiegata.

8.1 SISTEMA LEGGERO Per quanto riguarda il sistema costruttivo ho scelto di utilizzare un soluzione leggera in quanto mi permette di ottenere un edificio con elevate prestazioni energetiche grazie all’utilizzo di materiali performanti, con basse trasmittanze, che riducono al minimo gli apporti termici stagionali. Un'altra importante caratteristica di questo metodo costruttivo è quello di impiegare materiali facilmente riciclabili, come ad esempio l’acciaio impiegato nella struttura portante o l’alluminio utilizzato per i pannelli isolanti prefabbricati e il rivestimento. Un'altra caratteristica affine ai miei target di progetto riguarda la reversibilità degli spazi interni nel breve periodo e di tutto l’edificio nel medio-lungo termine e la possibilità di impiegare poche risorse per lo smantellamento e il riciclo della struttura. Per quanto riguarda il breve periodo, la distribuzione degli alloggi nello studio di facciata è pensata in modo che le aree comuni siano in futuro utilizzate come possibili estensioni per gli alloggi limitrofi e viceversa nel caso di inutilizzo di alcune unità abitative si può momentaneamente prevedere l’utilizzo della superficie come aree gioco. Nel medio periodo si può prevedere l’estensione degli alloggi attraverso i vari piani. I vari scenari ipotizzati nel tempo prevedono l’espansione dei singoli alloggi sia in verticale che in orizzontale. Questa scelta costruttiva prevede sin da subito la realizzazione di pareti interne isolate, consentendo di non limitare la cessione vincolata all’intera unità abitativa ma così facendo si può prevedere la cessione dei singoli ambienti, anche per brevi periodi. Questo è possibile grazie alla estrema facilità di intervento sia sui divisori interni che sui solai leggeri che realizzati con lamiere grecate portanti permettono di collegare facilmente due alloggi tramite corpi scala prefabbricati. Nel lungo periodo ho pensato di facilitare il cambio di destinazione d’uso realizzando la struttura portante in acciaio con una maglia ripetitiva ma non simmetrica. Il rivestimento, inoltre, è realizzato con pannelli isolanti in alluminio e schiuma poliuretanica prefabbricati che grazie alla loro modularità permettono di riutilizzare i pannelli già impiegati o di integrare con pannelli nuovi dove si prevedono aumenti di superfici.

SISTEMA COSTRUTTIVO

8 SISTEMA COSTRUTTIVO

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La struttura di elevazione, come da normativa Uni 8290, comprende sia la struttura primaria verticale che quella orizzontale. La struttura portante dell’edificio leggero che ho progettato consiste nella connessione di travi e colonne realizzata a secco per mezzo di viti e bulloni, in modo da rendere il più reversibile possibile la struttura. Le travi sono studiate come semplici supporti mentre le colonne sono la vera e propria struttura di elevazione. Per semplificare i processi di costruzione dell’edificio ho scelto di rendere modulare e ripetitiva il posizionamento dei pilastri mentre le travi si articolano in modo diverso verso Sud dove sono presenti i diversi corpi aggettanti. Ogni unità abitativa è vincolata da una maglia portante di 3,4 m e 4 m, da ovest a est, in modo che la larghezza lorda totale di ogni modulo sia di 7 m. Dai calcoli di massima realizzati ho ipotizzato che le colonne portanti possano essere realizzate con HEB 240 in acciaio mentre le travi siano IPE 220. La zona del vano scala di distribuzione risulta essere di collegamento tra il gruppo di alloggi a Est e il gruppo a Ovest. Le due parti di edificio sono progettate in modo da essere costruite in modo indipendente, se necessario, anche in tempi diversi. I ballatoi a sbalzo esposti a nord sono realizzati con la medesima travatura.

SISTEMA COSTRUTTIVO

8.2 STRUTTURA DI ELEVAZIONE

La modularità della struttura permette la prefabbricazione dei moduli costruttivi e quindi di ridurre i tempi e costi di costruzione.

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SISTEMA COSTRUTTIVO

8.3 CHIUSURE VERTICALI Per quanto riguarda la classe di unità tecnologiche delle chiusure e in particolare delle chiusure verticali (rif. UNI 8290) ho scelto di utilizzare il sistema Arval della ArcelorMittal come sistema costruttivo delle pareti perimetrali verticali. La tecnologia Arval consiste nell’utilizzo di pannelli modulari standard che assemblati tra di loro forniscono un efficace sistema di isolamento. Questo sistema costruttivo, più economico e veloce da costruire rispetto ad un metodo costruttivo tradizionale, prevede l’utilizzo di pannelli prefabbricati in alluminio e schiuma poliuretanica PUR/PIR ad elevate prestazioni isolanti. I pannelli si presentano rifiniti con diverse forme e spessori e grazie ai loro innesti seriali sono facili da assemblare. Per gli edifici residenziali è inoltre possibile installare pannelli di finitura verniciati di diversi colori in modo da rendere la struttura piacevole alla vista e soddisfare i desideri progettuali della committenza. Tutti i prodotti ArcelorMittal sono derivati da materiale metallico riciclato al 100%. “Arval rispetta la natura. Prodotti per sistemi tetti e muri sono costruiti in accordo con le ultime tecnologie verdi. Sostenibilità su tutti i prodotti è uno degli impegni della tradizione di ArcelorMittal. Per il tuo benessere e per la protezione dell’ambiente noi sviluppiamo una serie di sistemi e soluzioni per costruzioni a basso consumi di energia” (Rif. Catalogo Arval)

Esempi Chiusure Verticali

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Il pacchetto edilizio che ho scelto per l’edificio di progetto consiste nell’unione del sistema Arval con un cappotto interno realizzato in doppia lastra di sughero biondo naturale. Alla struttura portante principale è fissata la struttura secondaria esterna che ha funzione di sostenere il sistema Arval. Questo telaio in alluminio, dello spessore di 5 cm, è realizzato con profili a C realizzati a freddo dall’azienda Knauf ed è fissato all’interno delle flange del pilastro portante. Il telaio interno ha uno spessore di 10 cm ed è anch’esso fissato alle flange del pilastro. Quest’ultima struttura ha il compito di sostenere la prima lastra di sughero biondo naturale e funge anche da sostegno per il controtelaio interno che ha il doppio compito di affrancare la seconda lastra di sughero Sokoverd dello spessore di 5 cm, per uno spessore totale di isolante naturale di 15 cm, e la lastra in cartongesso da 1 cm per la finitura interna.Con questa soluzione stratigrafica sono riuscito a diminuire la trasmittanza da 0,18 W/mqK della lastra Alliance del sistema Arval a 0,11 W/mqK del pacchetto completo. Il risultato ottenuto si attesta ben al di sotto del limite di trasmittanza imposto dall’allegato C del DLgs 192/05 che attesta la trasmittanza minima a 0.33 per gli edifici costruiti dopo il primo Gennaio 2010 in fascia E e F.

SISTEMA COSTRUTTIVO

8.3.1 Pareti perimetrali verticali – M1

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SISTEMA COSTRUTTIVO


Per gli infissi verticali esterni, specialmente per il fronte sud, ho scelto di utilizzare i serramenti Shuco ASS 70 Hi che mi hanno permesso di ridurre le dispersioni grazie al loro telaio in alluminio ad alto isolamento termico. La scelta di questi serramenti ricade anche sul fatto che essendo modulari e sprovvisti di battente possono essere utilizzati più di due ante scorrevoli alla volta. Questo è risultato molto utile soprattutto per le aree comuni dove le ante scorrevoli sono addirittura cinque. Per il fronte sud ho scelto di utilizzare infissi a due ante scorrevoli in modo da semplificare il procedimento di apertura e in modo da ridurre le dispersioni che inevitabilmente si hanno in prossimità della sovrapposizione dei telai. Il sistema Shuco mi ha inoltre permesso di ottenere un ridotto spessore totale del sistema finestra il che mi ha permesso di guadagnare spazio a favore della distribuzione interna.

Un altro motivo che mi ha spinto ad utilizzare il marchio Shuco è la loro visione aziendale in sintonia con le idee di progetto: “Ogni azienda possiede una propria visione. Quella di Schüco è proteggere le risorse naturali della terra tutelando così il nostro Pianeta. Questa visione trova una chiara espressione in Energy3: Risparmiare, produrre e gestire Energia. Si tratta di un principio di base applicato in tutti i prodotti Schüco.” (Rif. Shuco Vision - Sitografia)

SISTEMA COSTRUTTIVO

8.3.2 Infissi esterni verticali

Per le porte di ingresso ho scelto di utilizzare la stessa linea di prodotti Shuco, in particolare la porta ADS 70 Hi. Come per il sistema finestra, anche per gli infissi verticali opachi, ho scelto un infisso in alluminio ad alto isolamento termico. Il pannello centrale isolato ha anche ottime caratteristiche meccaniche che offrono un’ottima protezione in caso di tentativo di furto. Il telaio perimetrale ha le medesime caratteristiche termiche della finestra Shuco ASS 70 Hi. Per le schermature esterne ho scelto il sistema Shuco Sliding Shutters in quanto mi ha permesso di ottenere un ulteriore ombreggiamento senza ridurre la superficie captante invernale grazie alla possibilità di ruotare gli shaders inclinabili. Il sistema ABL (Aluminium Louvre Blades) è costruito completamente in alluminio ed è possibile applicare dei pannelli fotovoltaici sulle lame orientabili. Questa soluzione l’ho utilizzata per lo scuro esterno, che per la sua capacità di produrre energia, rimane in posizione fissa per essere collegato alla rete elettrica dell’alloggio e funge da quinta per gli scuri quando il fabbisogno solare è elevato. Abaco infissi verticali esterni

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Il sistema che ho deciso di utilizzare per le partizioni interne consiste nella realizzazione di muri leggeri, realizzati principalmente da un’orditura metallica di sostegno per l’isolante e le lastre di finitura in cartongesso. Il sistema adottato è quello realizzato dall’azienda Knauf, leader nella produzione di profili a C in alluminio per edilizia e di pannelli in cartongesso.

8.4.1 Muro divisori alloggi – M2

SISTEMA COSTRUTTIVO S

8.4 PARTIZIONI INTERNE VERTICALI

Il muro divisorio tra gli alloggi M2 ho scelto di progettarlo in modo che abbia buone caratteristiche di trasmittanza termica che permette di non disperdere calore verso alloggi periodicamente disabitati ma anche ottima capacità di isolamento acustivo. gePer ovviare al problema della risonanza acustica delle strutture leggere ho previsto l’utilizzo di lastre fonoassorbenti da 2,5 cm tra i divisori. ori. la La parete M2, rispetto alla M4, ha un vano di 3,5 cm di spessore nella stratigrafia della parete. La riduzione dello spessore dell’intercapedine ine da 17 cm a 3,5 cm mi ha permesso di aumentare la superficie netta di pavimento degli alloggi senza avere compromessi dal punto di vista ta acustico e termico. Il pacchetto edilizio scelto utilizza il metodo costruttivo proposta dalla la Knauf e consistente nella realizzazione di un doppio telaio metallico ico ottenuto dall’accostamento di due travi leggere a C, una di sp. 5 cm e l’altra di sp. 10 cm. La trave da 10 cm ha la funzione di contenere ere l’isolante di sughero biondo naturale da 5 cm e i pannelli in cartongessso di finitura mentre la travatura da 5 cm ha funzione di sostenere la lastra Silentboard da 2,5 cm, l’isolante in sughero da 5 cm e le lastre tre di finitura in cartongesso dell’unità abitativa adiacente.

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La parete divisoria M4 differisce dalla M2 soltanto per il fatto che il vano intercluso tra i due telai leggeri risulta di una dimensione di 17 cm. Il motivo di questa differenza di larghezza di intercapedine dariva dal fatto che la muratura m4 si trova a cavallo dei pilastri della struttura portante in acciaio. Ho scelto di mantenere inalterata la distanza tra le due pareti divisorie fino al fronte nord in modo da ridurre ulteriormente la trasmissione di suoni tra i diversi alloggi. Per quanto riguarda gli alloggi esposti a nord, essendo prevalentemente camere da letto e bagni, ho deciso di prestare particolare attenzione al comfort interno.

SISTEMA COSTRUTTIVO

8.4.2 Muro divisori alloggi â&#x20AC;&#x201C; M4

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SISTEMA COSTRUTTIVO


SISTEMA COSTRUTTIVO

8.4.3 Partizioni interne – M3 La parete M3, insieme alla M5, costituiscono la classe di elementi tecnici delle partizioni interne. Anche per quanto riguarda i tramezzi interni ho scelto di utilizzare la tecnologia Knauf che permette di costruire in modo economico ma soprattutto altamente reversibile i divisori interni che definiscono gli ambienti. Il metodo costruttivo, come utilizzato per i divisori degli alloggi, consiste nella realizzazione di una struttura autoportante vincolata tramite viti autofilettanti nel solaio e nel controsoffitto isolato. La stratigrafia della parete M3 l’ho progettata per i muri divisori dei locali umidi da bagno. La parete è stata pensata per avere una doppia lastra di cartongesso Aquapanel, realizzata sempre dalla Knauf, verso il bagno mentre verso gli altri ambienti ho utilizzato un isolante in sughero biondo naturale per le sue proprietà di resistenza all’acqua e una lastra singola di cartongesso come base per la finitura in gesso da interni. La scelta di utilizzare l’isolante anche nelle pareti del bagno mi ha permesso di utilizzare pannelli radianti indipendenti in modo da avere il bagno riscaldato alla temperatura prescelta durante l’inverno. Nei paesi del nord europa questi ambienti riscaldati sono ampiamente utilizzati anche per l’asciugatura dei vestiti durante le giornate più rigide. La finitura interna dei bagni le ho pensate con un rivestimento Bisazza che permette un facile lavaggio ed una maggiore igiene delle superfici interne, specialmente per quelle sprovviste di areazione naturale.

M3

Pianta Bagno Duplex

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SISTEMA COSTRUTTIVO


SISTEMA COSTRUTTIVO

8.4.4 Muro divisorio alloggi – M5 Per quanto riguarda la parete M5 che divide le camere da letto dagli altri ambienti, come per esempio corridoi di distribuzione, soggiorno e bagno ho scelto di mantenere il sistema costruttivo leggero e di prevedere la realizzazione di pareti dello spessore di 12,4 cm che mi consente di isolare l’ambiente sia acusticamente che termicamente. La scelta di utilizzare l’isolante anche per le pareti di distribuzione interne deriva dalla necessità di avere gli alloggi dell’edificio estremamente flessibili. Scenari ipotizzati nel tempo prevedono l’espansione dei singoli alloggi sia in verticale che in orizzontale senza limitare la cessione all’intera unità abitativa ma prevedendo anche la cessione dei singoli ambienti

Pianta Bagno Dettaglio pianta terzoDuplex piano

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SISTEMA COSTRUTTIVO


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8.5 PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI Le partizioni interne orizzontali presenti nell’edificio di tesi sono principalmente di due tipologie. La prima soluzione stratigrafica l’ho pensata come divisorio orizzontale tra gli alloggi. La seconda soluzione adottata divide invece gli alloggi riscaldati dall’area cantine e garage posti al piano interrato. Per quanto riguarda la prima soluzione utilizzata ho scelto di fondere il metodo costruttivo Arval di ArcelorMittal al sistema di telaio autoportante Knauf. Il metodo costruttivo scelto come divisorio tra il piano terra e il seminterrato consiste nell’utilizzo di solai predalles prefabbricati sostenuti da muri contenitivi in calcestruzzo che hanno la funzione di supporto della struttura primaria portante in acciaio.

Sezione solaio 4° piano

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Il solaio M7 ha la funzione di isolare termicamente gli alloggi in modo indipendente, per ottenere questo ho scelto di integrare il metodo costruttivo Arval con il sistema a telaio autoportante in alluminio leggero della Knauf collegato alla struttura primaria portante che è costituita da un orditura IPE 220 in acciaio. La stratigrafia dall’alloggio inferiore a quello superiore è costituita da una lastra in cartongesso da 1 cm con finitura in gesso a tinta bianca. La lastra di finitura è avvitata con viti autofilettanti al telaio in alluminio Knauf che ha anche la funzione contenere l’isolamento in sughero biondo dello spessore di 5 cm. La lamiera autoportante di supporto Hacierco 34/258, fissata all’orditura principale, ha la funzione di supporto per l’isolamento Sokoverd in sughero da 10 cm. Nella parte superiore è avvitata una lastra anticalpestio Phonoray da 2,2 cm che ha funzione di supporto per la pavimentazione in fasciame di legno massello.

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8.5.1 Solai interni – M7

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Il solaio che divide il seminterrato dagli alloggi presenti al piano terra ha la duplice funzione di isolamento termico e di isolamento acustico dal rumore dei motori delle auto in fase di parcheggio. La tipologia di solaio che ho deciso di impiegare consiste nellâ&#x20AC;&#x2122;utilizzo di lastre Predalles prefabbricate da 25 cm di spessore a supporto di uno strato di 15 cm di sughero biondo naturale Sokoverd che ha ottime caratteristiche termoacustiche isolanti. Nella parte superiore ho comunque previsto lâ&#x20AC;&#x2122;impiego di ulteriore isolamento acustico fornito dalla lastra anticalpestio Phonoray da 2,2 cm. La finitura interna, come per il solaio M7, consiste in una pavimentazione in fasciame di legno massello.

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8.5.2 Solaio Piano Seminterrato â&#x20AC;&#x201C; M8

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8.6.1 Copertura - M6

La copertura Verde che ho scelto di utilizzare a coronamento dei Duplex famiglia riprende parte del metodo costruttivo Arval, proposto dalla azienda ArcelorMittal, ma ulteriormente isolato per abbassare la trasmittanza totale del pacchetto edilizio. La struttura portante primaria è costituita da travi IPE 220 che hanno la funzione di sostenere il peso del tetto giardino. Nella parte superiore ho previsto l’utilizzo di lamiera grecata autoportante Hacierco, sempre prodotta dalla ArcelorMittal, che ha la funzione di contenere lo strato isolante di 15 cm realizzato con sughero vetrificato Sugherolite della Coverd. Questo isolante è molto utile per i solai in quanto permette di realizzare un getto leggero calpestabile, isolante e facilmente modellabile per Da punto di vista energetico ho pensato di utilizzare la grande superfi- la realizzazione di superfici inclinate per lo scolo delle acque. La posa cie delle coperture come spazio utile per integrare i pannelli fotovoltai- consiste nella miscelazione di sughero tritato con leganti chimici. Lo strato superiore è costituito da un pacchetto progettato per inverdici nell’edificio. menti intensivi con manto erboso. Verso l’interno, invece, l’orditura di sostegno per il pannello isolante in Sughero biondo naturale da 5 cm è realizzata con profili a C laminati a freddo dall’azienda Knauf. La struttura è direttamente connessa all’orditura portante principale. Il telaio in alluminio ha anche funzione di sostegno per i pannelli di finitura in cartongesso. La chiusura orizzontale superiore riprende il sistema costruttivo utilizzato per tutte le pareti perimetrali dell’edificio: Arval di ArcelorMittal. La copertura, come per le pareti Nord, Est e Ovest è stata pensata trattata in modo da avere contenute dispersioni invernali e ridotti apporti calorici estivi. L’edificio, per la sua caratteristica di avere i duplex famiglia all’ultimo piano, presenta due diverse tipologie di coperture. Lo studio di progettazione che ho fatto per entrambe tiene anche conto del recupero delle acque piovane. Per la copertura dei duplex ho scelto di utilizzare coperture verdi mentre per l’area comune ho scelto di trattare la superficie di calpestio con un pavimento in cemento spazzolato.

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8.6 CHIUSURA ORIZZONTALE SUPERIORE

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Art.1 “L'altezza minima interna utile dei locali adibiti ad abitazione è fissata in m.2,70, riducibili a m.2,40 per i corridoi, i disimpegni in genere, i bagni, i gabinetti ed i ripostigli. Nei comuni montani al di sopra dei m.1.000 s.l.m. può essere consentita, tenuto conto delle condizioni climatiche locali e della locale tipologia edilizia, una riduzione dell'altezza minima dei locali abitabili a m.2,55”.

Il bilocale, pensato per una giovane coppia o per gli studenti, ha una superficie abitabile di 76 mq, contro i 38 mq richiesti dall’art. 3.

Art.2 “Per ogni abitante deve essere assicurata una superficie abitabile non inferiore a mq.14, per i primi 4 abitanti, ed a mq.10, per ciascuno dei successivi. Le stanze da letto debbono avere una superficie minima di mq.9, se per una persona, e di mq.14, se per due persone. Ogni alloggio deve essere dotato di una stanza di soggiorno di almeno mq.14. Le stanze da letto, il soggiorno e la cucina debbono essere provvisti di finestra apribile”.

Per l’articolo 4 ho pensato di utilizzare un sistema di riscaldamento e climatizzazione a pompa di calore in modo da soddisfare le condizioni climatiche interne definite dal decreto. Inoltre, per il periodo estivo, ho deciso di utilizzare gli studi effettuati da S. F. Markham che definisce a 24,4 °C come temperatura ideale. Le scelte costruttive che ho fatto utilizzano materiali naturali con basse trasmittanze e alte capacità di tenuta al vapore. Il sughero, utilizzato nelle pareti divisorie per la soluzione leggera, ha ottime proprietà idrorepellenti, tanto da essere considerato un materiale impermeabile.

Art.4 “Gli alloggi debbono essere dotati di impianti di riscaldamento ove le condizioni climatiche lo richiedano. La temperatura di progetto dell'aria interna deve essere compresa tra i 18 °C e i 20 °C; deve essere, in effetti, rispondente a tali valori e deve essere uguale in tutti gli ambienti abitati e nei servizi, esclusi i ripostigli. Nelle condizioni di occupazione Per soddisfare questo requisito ho scelto di utilizzare un’altezza e di uso degli alloggi, le superfici interne delle parti opache delle pareti non debbono presentare tracce di condensazione permanente.” minima interna di progetto di 2,7m per ogni locale..

Gli alloggi progettati rientrano tutti nel requisito di abitabilità. Il duplex famiglia sono pensati per un nucleo famigliare di 4 persone, due adulti e due bambini, e ha una superficie totale interna di 140 mq e quindi superiore ai 56 previsti dalla normativa. La superficie permette una capienza di 6 persone (14 mq per le prime 4 e 10 mq per le successive). Il duplex studio, anch’esso progettato per un nucleo famigliare di 4 persone, ha una superficie totale di 134 mq e quindi soddisfa anche lui il decreto. Ogni tipologia abitativa è provvista di finestre sia nelle stanze da letto, che nel soggiorno e nella cucina.

SISTEMA COSTRUTTIVO

Art.3 “Ferma restando l'altezza minima interna di m.2,70, salvo che per i Per la verifica del progetto dal punto di vista normativo ho deciso di comuni situati al di sopra dei m.1.000 s.l.m. per i quali valgono le utilizzare il DM 05/07/1975 come riferimento. Per ogni articolo ho valu- misure ridotte già indicate all'art.1, l'alloggio monostanza, per una tato che il progetto rispetti appieno le caratteristiche igienico – sanita- persona, deve avere una superficie minima, comprensiva dei servizi, non inferiore a mq.28, e non inferiore a mq.38, se per due persone.” rie previste per gli edifici residenziali. 8.7 VERIFICA D.M. 05/07/1975

Art.5 “Tutti i locali degli alloggi, eccettuati quelli destinati a servizi igienici, disimpegni, corridoi, vani-scala e ripostigli debbono fruire di illuminazione naturale diretta, adeguata alla destinazione d'uso. Per ciascun locale d'abitazione, l'ampiezza della finestra deve essere proporzionata in modo da assicurare un valore di fattore luce diurna medio non inferiore al 2%, e comunque la superficie finestrata apribile non dovrà essere inferiore a 1/8 della superficie del pavimento. 063


La soluzione adottata per massimizzare le aperture è quella di utilizzare delle finestre scorrevoli che permettono di avere ampie superfici libere per la circolazione dell’aria e per il passaggio delle persone. Per quanto riguarda il rapporto aerante per i garages e i relativi 24 posti auto ho fatto riferimento al Decreto Ministeriale 16/2/1982 che sancisce una superficie aerante dei parcheggi interrati non inferiore a 1/25 della superficie totale comprensiva di garages e del relativo corsello. L’areazione è garantita dalla presenza di due aperture carrabili d’ingresso caratterizzate da una base di 6 m ed un’altezza di 2,4 m. La superficie totale delle due aperture è quindi di 28,8 mq, superiore a 1/25 richiesto dalla legislazione. Art.6 “Quando le caratteristiche tipologiche degli alloggi diano luogo a condizioni che non consentano di fruire di ventilazione naturale, si dovrà ricorrere alla ventilazione meccanica centralizzata immettendo aria opportunamente captata e con requisiti igienici confacenti. E' comun-

SISTEMA COSTRUTTIVO

que da assicurare, in ogni caso, l'aspirazione di fumi, vapori ed esalazioni nei punti di produzione (cucine, gabinetti, ecc.) prima che si diffondano. Il "posto di cottura", eventualmente annesso al locale di soggiorno, deve comunicare ampiamente con quest'ultimo e deve essere adeguatamente munito di impianto di aspirazione forzata sui Data la particolare conformazione della facciata sud dell’edificio, ho fornelli” scelto di verificare il rapporto aero-illuminante per i locali caratterizzati dal fattore solare 1, in modo verificare che indirettamente anche quelli Ogni cucina è munita di impianti di aspirazione forzata e di finestra. Gli unici locali che non sono provvisti di ventilazione naturale sono i bagni con fattore solare maggiore soddisfano i requisiti imposti. di entrambe le tipologie di duplex. Per incontrare le direttive del decreHo scelto di effettuare in modo specifico questa verifica del Decreto to ho munito questi servizi di ventilazione meccanica centralizzata. Ministeriale in quanto e’ l’unica che non è facilmente verificabile dai disegni di progetto. L’effettiva disponibilità di luce in relazione alla Art.7 dimensione dei locali e all’apporto di luce e aria al suo interno è calco- “La stanza da bagno deve essere fornita di apertura all'esterno per il lata dalla Superficie netta di pavimento (SL), la lunghezza dell’aggetto ricambio dell'aria o dotata di impianto di aspirazione meccanica. Nelle sovrastante (L), la profondità del locale (PL) e dai dati progettuali degli stanze da bagno sprovviste di apertura all'esterno è proibita l'installazione di apparecchi a fiamma libera. Per ciascun alloggio, almeno una infissi: altezza (hF), larghezza (lF) e area (AF). Inoltre la profondità massima ammessa è pari a 2,5 volte l’altezza stanza da bagno deve essere dotata dei seguenti impianti igienici: vaso, bidet, vasca da bagno o doccia, lavabo”. della finestra. Per gli edifici compresi nell'edilizia pubblica residenziale occorre assicurare, sulla base di quanto sopra disposto e dei risultati e sperimentazioni razionali, l'adozione di dimensioni unificate di finestre e, quindi, dei relativi infissi.”

Tutti i bagni di progetto soddisfano i requisiti dell’articolo 8. Art.8 “I materiali utilizzati per le costruzioni di alloggi e la loro messa in opera debbono garantire un'adeguata protezione acustica agli ambienti per quanto concerne i rumori da calpestio, rumori da traffico, rumori da impianti o apparecchi comunque installati nel fabbricato, rumori o suoni aerei provenienti da alloggi contigui e da locali o spazi destinati a servizi comuni. All'uopo per una completa osservanza di quanto sopra disposto occorre far riferimento ai lavori ed agli standards consigliati dal Ministero dei lavori pubblici o da altri qualificati organi pubblici”. Per quanto riguarda l’isolamento acustico ho previsto di utilizzare barriere acustiche, in particolar modo tra un alloggio e l’altro visto che lo spessore dei muri perimetrali, abbinato alle tecnolgie utilizzate, offrono un ottimo isolamento. Per quanto riguarda i muri divisori tra gli alloggi ho scelto di utilizzare lastre isolanti Silentboard da

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Art.9 “Tutta la parte delle istruzioni ministeriali 20-6-1896 incompatibile o, comunque, in contrasto con le presenti disposizioni deve ritenersi abrogata”.

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2,5 cm per entrambe le soluzioni. Anche nella costruzione del solaio ho previsto l’utilizzo di lastre anticalpestio Phonoray da 2,2 cm. Ulteriore attenzione è stata prestata all’assemblaggio dei tramezzi posizionando una striscia in neoprene Isolmant che evita la risonanza acustica bloccando le vibrazioni.

Non preso in considerazione in fase di progetto

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Un altro tema che ho scelto di prendere in considerazione è la provenienza dei materiali da costruzione: < 150 km per i materiali d’isolamento, allestimento, finitura e climatizzazione e < 250 km per infissi e struttura. Questo tipo di accortezza riduce sensibilmente Uno dei primi obiettivi, se non il primo, che mi sono posto come proget- l’energia totale dell’edificio. to di tesi consiste nella progettazione di un edificio sostenibile. Prendendo come punto di riferimento il libro di Victor Olgyay ho deciso di La categoria Aria, invece, mi ha portato a considerare tutti gli apporti estendere il concetto di sostenibilità ambientale in tutti gli ambiti invernali positivi e negativi estivi in modo da ottimizzare la risorsa aria progettuali. Negli ultimi anni, grazie alle nuove tecnologie, è più facile per la riduzione di calore impiegato. Il calore derivante dell’attività controllare gli apporti e le dispersioni di calore, i consumi di energia e interna è una risorsa preziosa in inverno ma dannosa in estate. La scelta della posizione delle finestre è un'altra accortezza che mi ha gli sprechi di preziose risorse come l’acqua. permesso di sfruttare le brezze estive che passando attraverso La scelta di progettare un edificio Near Zero Energy Building mi ha l’edificio, da sud a nord, hanno il compito di ridurre i carichi termici. permesso di apprendere diverse tecniche di riutilizzo delle risorse, dalle più semplici alle più tecnologiche. L’attenzione che ho posto al Nel 2010, durante la conferenza “World Sustainable Energy Days” di recupero energetico mi ha portato a dividere le strategie in quattro Wels, in Austria, si è definito l’edificio Near Zero Energy Building nel seguente modo: macro categorie: Sole, Acqua, Terra e Aria. Per quanto riguarda la macro categoria Sole potete trovare le scelte utilizzate ai paragrafi precedenti (rif. par. 6). Questa categoria è quella “Nearly Zero Energy Building significa un edificio che ha un performaggiormente presa in considerazione durante la fase progettuale ed mance molto alta per quanto riguarda l’energia, determinata in accorè anche quella che permette di ridurre drasticamente i consumi ener- do con Annex I. Vicino allo zero o uno livello molto basso di energia richiesta significa essere coperti da energia rinnovabile, incluse energetici. gie rinnovabile prodotte in sito o nelle vicinanze”. Per quanto riguarda la categoria Acqua, invece, ho scelto di considerare questa risorsa come fonte di calore per lo scambio termico sia Il RNEL, National Renewable Energy Laboratory, del U.S. Department estivo che invernale che grazie ad una pompa di calore Acqua/Acqua of Energy definisce un edificio ZEB, Zero Energy Building, come: mi permette di ridurre notevolmente i consumi di esercizio. Inoltre ho previsto il recupero delle acque piovane per mezzo di filtri e cisterne di “At the heart of the ZEB concept is the idea that buildings can meet all accumulo che abbinate a un modesto bacino idrico artificiale mi their energy requirements from low-cost, locally available, nonpolluting, renewable permette di fornire acqua di servizio per tutto l’anno. sources. At the strictest La categoria Terra prende in considerazione tutti gli aspetti legati alla level, a ZEB generates enough renewable energy on site to equal or costruzione e ai materiali impiegati nella costruzione. Uno dei principa- exceed its annual energy use”. li obiettivi è quello di impiegare il più possibile materiali riciclati. La scelta di utilizzare acciaio ArcelorMittal per la struttura e il sistema La somma di tutti questi accorgimenti mi ha permesso di progettare un Arval, come metodo costruttivo, deriva dal fatto che la fonderia impie- edificio ZEB durante il periodo invernale e Near Zero Energy Building durante il periodo estivo. ga grandi quantità di acciaio e alluminio riciclato. terettstss

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Pannelli Fotovoltaici Tetto Giardino Recupero delle acque

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Listellatura di legno

Schema soluzioni tecniche

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Il vano scale di distribuzione è la fonte principale di energia di tutto l’edificio e permette di risparmiare energia elettrica per la maggior parte dell’anno. La maggior parte dei pannelli sono situati in corrispondenza del vano scala di distribuzione così da rimanere integrata nel prospetto dell’edificio. La sua funzione è quella di produrre energia ma ha anche funzione protettiva e scenica per chi la percorre, specialmente durante la giornata quando le celle fotovoltaiche proiettano le loro ombre sulle pareti interne. La scelta progettuale di utilizzare una pompa di calore acqua/acqua mi ha vincolato nella scelta dei pannelli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica. Una volta calcolato il fabbisogno energetico di ogni unità abitativa ho totalizzato l’energia necessaria per tutto l’edificio. Stimando 1 Kw per unità abitativa ho calcolato la superficie fotovoltaica per ogni appartamento sulla base della captazione media a Milano e sui dati della potenza di picco dei moduli fotovoltaici monocristallini Back-Contact della ditta EnergyGlass. La superficie media per ogni alloggio è di 7 mq e quindi l’intero edificio risulta avere un fabbisogno di 112 mq sulla base dei 16 appartamenti previsti. Le tecnologie adottate per il riscaldamento e la climatizzazione richiedono l’utilizzo di superfici captanti in facciata e sulla copertura per un totale di 527,84 mq di fotovoltaico. Uno degli obbiettivi progettuali è quello di inserire le fonti di energia rinnovabile nel progetto in modo che risultino parte integrante dell’edificio. Una delle soluzioni che ho scelto di utilizzare è la copertura del vano scale a forma di imbuto che mi permette di avere una grande superficie fotovoltaica senza che sia percepita all’esterno e mi permette anche il recupero delle acque piovane. I moduli fotovoltaici monocristallini Back-Contact che ho utilizzato nella progettazione rispondono a pieno alle necessità di produzione energetica e alle funzioni estetiche. Nello specifico ho classificato i metri quadrati captanti totali in quattro diverse categorie: Shaders orientabili, imbuto captante, pergolati fotovoltaici e pannelli di schermatura verticale.

Vano scala

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9.1 PANNELLI FOTOVOLTAICI

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In facciata ho pensato di utilizzare sistemi di schermatura verticale, per ombreggiamento dei nuclei abitativi maggiormente esposti alla radiazione. I 14 pannelli utilizzati sono costituiti da listelli intelaiati orientabili (0,76 m x 0,1 m) ricoperti con celle fotovoltaiche, le quali incrementano di 1,94 m la superficie captante, per un totale di 27,13 m. La seconda tipologia di superficie captante è costituita da 34 shaders (4,2 m x 0,34 m) collocati a protezione del vano scala che complessivamente aumentano la superficie fotovoltaica di 47,94 mq (rif. imm. Vano scala). In copertura, invece, ho scelto di utilizzare due soluzioni progettuali differenti: la prima, l’imbuto captante (rif. imm. vista a volo d’uccello), è costituita da quattro pannelli (6,46 m x 2,2 m) inclinati di 40° rispetto l’orizzonte e di 0° rispetto l’asse Nord. Il totale di queste superfici è di 56,84 mq e li ho progettati in modo da poter essere convertiti con pannelli solari per il riscaldamento di acqua sanitaria. L’ultima soluzione utilizzata consiste nella progettazione di pergole fotovoltaiche che riescono a conciliare la necessità di zone comuni ombreggiate durante l’estate e la necessità di produrre energia elettrica. Le due pergole sono costituite da 73 pannelli di 4,95 mq ognuno, per un totale di 395,93 mq.

Vista a volo d’uccello

Sommando tutte e quattro le soluzioni si ottiene una superficie totale captante di 527,84 mq capace di un apporto energetico totale di 87093,6 W durante le ore di picco. L’energia ricavata è in grado di alimentare le necessità di tutti gli alloggi oltre a garantire il funzionamento della pompa di calore Robur E3WS. Il parco captante è costituito da moduli di vetro fotovoltaico stratificato EnergyGlass che mi ha permesso di ottenere una totale integrazione architettonica nell’edificio, unendo la funzione estetica alle esigenze produttive (rif. imm. Ombre vetro fotovoltaico). Per sfruttare il potenziale dei sistemi BIPV (Building Integreted Photovoltaics) e per far fronte al costo crescente dell’energia elettrica, la soluzione innovativa che ha il miglior rapporto costi/prestazioni per i pannelli fotovoltaici integrati nei vetri strutturali è il PVB. Questo componente è in grado di garantire ottime proprietà di adesione, resistenza, sicurezza e brillantezza una volta esposti ai raggi UV.

Ombre vetro fotovoltaico

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Per il riscaldamento e il raffrescamento ho scelto di utilizzare la pompa di calore in quanto utilizza energia elettrica per la maggior parte del suo funzionamento. Grazie ad una superficie totale di 527,84 mq di pannelli fotovoltaici che producono fino a 87093,6 Watt annui, il fabbisogno energetico della pompa di calore è assicurato grazie all’energia fornita della “centrale energetica”. L’area di progetto, ad est di Milano, è situata in una zona caratterizzata da un sottosuolo con altezze di falda compresa tra i -5 m e i -15 m. Questa caratteristica del sottosuolo, confermata anche da studi idrogeologici realizzati dal Comune di Milano per il progetto “Qualfalda II” mi ha permesso di utilizzare la tecnologia dello scambiatore di calore acqua/acqua per il recupero energetico ed incrementare ulteriormente il risparmio dell’energia di esercizio (Rif. imm. Analisi piezometrica Milano)

Analisi piezometrica Milano

La pompa di calore acqua/acqua, tramite una falda sotterranea permette di scambiare calore con il circuito di distribuzione, grazie alla capacità delle acque interrate di rimanere ad una temperatura costante tra i 10° C e i 14° C per tutto l’anno. Durante il periodo invernale lo scambiatore recupera il calore dalle acque di falda per preriscaldare le acque da immettere nel circuito, mentre l’estate avviene il procedimento inverso e quindi le acque verranno preventivamente raffreddate nel sottosuolo. Questa tecnologia, unita alla capacità di riscaldamento e di raffreddamento per mezzo degli stessi ventilconvettori e alla vicinanza della azienda produttrice, la Robur, mi ha ulteriormente convinto di questa scelta. La Robur è un azienda leader nel mercato degli scambiatori di calore sia per il mercato residenziale che per quello industriale. A catalogo mi sono reso conto che hanno tre macchine con le stesse caratteristiche ma che hanno tre potenze di esercizio differenti. Per la scelta della più idonea ho fatto il calcolo della potenza termica necessaria per il riscaldamento dell’intero edificio. Il risultato ottenuto di 40357,9 W mi ha fatto optare per la la pompa di calore E3WS W10W50 che ha un punto di funzionamento di 41600 W. Il sistema elettrico Comfort Control (rif n° 1 – all. schema impianto) gestisce l’inserimento in cascata delle pompe di calore ed anche della caldaia, garantendo l’utilizzo delle apparecchiature che permettono la più alta efficienza energetica. Nel caso studio i pannelli sono stati dimensionati in modo da avere il 100% di fabbisogno energetico per il funzionamento della pompa. I sistemi E3WS sono dotati di circolatori elettronici a portata variabile (rif n° 2 – all. schema impianto) che vengono gestiti direttamente dalla scheda elettronica a bordo macchina. I circolatori a portata variabile permettono di mantenere monitorato il salto termico, di recupero o rilascio energetico, del fluido termovettore che nel nostro specifico caso è l’acqua. Il valore fissato è di 10° C. Grazie al sistema di accensione automatico, che permette di ridurre ulteriormente i consumi di esercizio. La pompa di calore e la caldaia svolgono la doppia funzione di riscaldamento ambientale su un massimo di tre spillamenti (rif n° 4 – all. schema impianto) e di produzione di acqua calda sanitaria attraverso un bollitore apposito (rif n° 5 – all. schema impianto). Durante il funzionamento estivo sarà possibile la funzione di raffrescamento tramite free-cooling.

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9.2 POMPA DI CALORE ACQUA/ACQUA

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Il sistema elettronico Comfort Control, grazie alle sue sonde, rivela la temperatura e calcola la necessità di produrre acqua calda sanitaria all’interno del bollitore per mezzo della valvola deviatrice (rif n° 6 – all. schema impianto) e ad innalzare la temperatura dell’acqua in uscita dal condensatore in direzione della pompa di calore se necessario. Qualora non fosse sufficiente la potenza termica offerta dalla macchina, il sistema di controllo devierà nuovamente il fluido termoconvettore elaborato dalle macchine verso l’impianto di raffrescamento, abbassando nuovamente la temperatura dell’acqua in uscita dalle pompe facendo così intervenire la caldaia sul bollitore deviando il corso d’acqua mediante una seconda valvola deviatrice (rif n° 7 – all. schema impianto). Il serbatoio inerziale a tre attacchi (rif n° 8 – all. schema impianto) svolge la doppia funzione di separatore idraulico e di volano termico controllato e gestito dal sistema elettronico. L’integrazione dell’impianto con il sistema di pannelli fotovoltaici (rif n° 9 – all. schema impianto) assicura il funzionamento della pompa di calore. L’unità E3WS prevede, noto l’utilizzo di energia dagli acquiferi di falda. La presenza di uno scambiatore di calore (rif n° 11 – all. schema impianto), interposto tra il lato freddo della macchina e il circuito del pozzo di falda (rif n° 13 – all. schema impianto). Viene utilizzato uno scambiatore a piastre ispezionabile oppure a fascio tubiero, in modo da agevolare le operazioni di pulizia periodica che saranno più o meno frequenti in funzione dell’acqua di falda utilizzata, anche allo scopo di mantenere le condizioni di scambio termico ottimali. La circolazione a lato impianto sarà garantita dalla pompa a portata variabile (rif n° 14 – all. schema impianto), gestita dal sistema di regolazione a modalità On/Off, alimentata anch’essa dall’energia prodotta dai pannelli fotovoltaici così come il resto dell’impianto.

Schema impianto 071


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capace di collezionare grandi quantità di acqua, gia parzialmente Filtrata. La sua posizione collocata nella parte occidentale del comune Uno degli obbiettivi che ho scelto di perseguire per la realizzazione di di Milano ha un flusso di precipitazioni medie di 990 mm all’anno che un edificio Near Zero Energy Building consiste nella valorizzazione grazie a un filtro ad alta efficacia, 95%, otteniamo un apporto di acqua della risorsa acqua come una potenzialità per l’intero sistema. Per piovana pari a: ridurre gli sprechi, in previsione dei crescenti costi di approvvigionamento d’acqua, ho deciso di prevedere il recupero e il riciclaggio delle 726 mq x 0,4 x 990 x 0,95 = 273’121 Litri/Anno acque meteoriche. Una altro motivo che mi ha spinto a progettare il recupero dell’acqua è il fatto di ridurre il quantitativo di acqua consu- Calcolo per la determinazione del fabbisogno di acqua di servizio mata per abitante a milano che pur rimanendo stabile negli ultimi anni, La stima della quantità d’acqua di servizio va fatta in funzione del rimane sempre un consumo notevole: oltre 50.000.000 mc/annui. Il sistema previsto è stato dimensionato in base alle necessità di ogni numero di abitanti e del tipo di apparecchi utilizzati per l’irrigazione. alloggio e in base ai dati di precipitazioni medie nell’area di progetto. La normativa definisce il fabbisogno idrico giornaliero per una persona Per i calcoli eseguiti ho utilizzato il modello fornito dalla norma E DIN in 200 lt/giorno, di cui circa 100 Lt/Giorno possono essere non potabili e quindi possono essere di origine piovana. Una famiglia di 4 persone 1989-1:2000-12 consuma mediamente 300 mc/anno, di questi 150 mc/anno possono provenire da acqua non potabile. Singolarmente una dotazione media procapite giornaliera è di 150 litri/(abitante x giorno), dei quali circa il 9.3.1 Dimensionamento Serbatoio 50% è impiegata per la lavatrice, il lavaggio stoviglie, il lavaggio veicoPer la determinazione della quantità d'acqua piovana che è possibile li, l’irrigazione e le cassette wc. Questo tipo di attività può essere servicaptare in un anno ho utilizzato il metodo di calcolo basato principal- ta da acqua piovana di recupero, facendo così risparmiare il consumo mente sulle quantità medie di precipitazioni. Ci sono variabili che, della risorsa acqua. opportunamente considerate, consentono di dimensionare corretta75 litri/abitante giorno x 300 giorni x 75 abitanti = 1687500 Litri/Anno mente la capacità del serbatoio. Per il calcolo della ho utilizzato la dotazione media procapite ridotta del 50%. Calcolo della resa annuale di pioggia Facendo la media algebrica tra la resa annuale di pioggia e il fabbisoR = S (m2) x Vp (litri/m2) x Vt gno idrico di servizio si ottiene: Legenda: S = Superficie tetto proiettata, indipendentemente dalla forma e dall'in- ( 273’121,2 litri/anno + 1’687'500 litri ) / 2 = 980'310 litri/anno clinazione; Vp = Valori di precipitazione: indica la quantità di pioggia annuale; Vt = Valore copertura tetto. Varia in funzione del materiale di costruzio- Calcolo per la determinazione del volume del serbatoio ne tetto. Per il calcolo della capienza del serbatoio ho considerato il periodo La seguente formula l’ho applicata all’edificio di progetto che con i suoi secco medio ovvero la quantità di settimane, espresso in giorni, duran726 mq di superficie captante a tetto verde ha una superficie captante te le quali si può verificare assenza di precipitazioni. Per l’area di progetto il periodo secco medio è di 21 giorni. 9.3 RECUPERO DELLE ACQUE

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Legenda: R = Prepicitazioni totali medie annuali in litri Psm = Periodo secco medio GA = Giorni dell’anno Il valore ottenuto è stato poi confrontato con la capienza dei serbatoi in commercio per la scelta di quello più idoneo alle necessità di progetto. 980'310 litri x 21 giorni / 365 giorni = 56'401 litri. La scelta progettuale di realizzare un bacino di recupero delle acque nelle vicinanze dell’edificio mi ha permesso di contenere le dimensioni del serbatoio ad una capienza di 9’000 litri in quanto il mancante apporto può essere fornito da questa ulteriore riserva d’acqua.

Calcolo del risparmio economico ipotizzato Il costo dell’acqua potabile al metro cubo in Italia varia da zona a zona in modo sensibile. Moltiplicando tale valore per il volume di acqua piovana recuperata sono riuscito ad ottenere un risparmio economico, in Euro, dal fatto di non aver consumato la risorsa idrica.

per ogni colonna di appartamenti, ho deciso di sfruttare l’elemento “gravità” grazie al posizionamento in copertura di sei serbatoi da 1’000 litri ciascuno in corrispondenza delle rispettive colonne di moduli abitativi. Le acque raccolte subiscono un primo filtraggio grazie al sistema a cestello dei filtri che permettono così di immagazzinare l’acqua gia utilizzabile per gli scarichi. Le cisterne permettono il necessario apporto idrico ai rispettivi moduli sottostanti grazie alla presenza di un deviatore per ogni piano, che, sfruttando la forza di gravità assicura un continuo afflusso agli alloggi. La restante quantità liquida non utilizzata prosegue la sua discesa verso un serbatoio interrato KESSEL Aqabase Komfort che ha una capienza pari a 9'000 ed è in grado di assicurare una presenza d’acqua sempre costante anche nei mesi di elevata siccità anche grazie al diretto collegamento con il piccolo bacino idrico limitrofo. Il serbatoio è servito da un doppio sistema di filtraggio KESSEL 800 presente sia nella direzione per le acque entranti nell’edificio che per le acque in uscita verso il lago. Per quanto riguarda gli impianti di risalita dal sistema di accumulo situato al piano seminterrato ai moduli abitativi ho scelto di sfruttate sei pompe KESSEL Aqadive con unità di controllo Aqatronic K dotate di sonda ad ultrasuoni per la misurazione del livello di riempimento, display digitale per il livello di riempimento, punti di commutazione programmabili e allarme ottico/acustico in caso di riflusso. Lo scambio lago/serbatoio è invece assicurato da una pompa KESSEL Aqadive con unità di controllo Aqatronic S con interruttore a galleggiante in dotazione.

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V = R x Psm / GA

Anche in questo caso l’energia elettrica necessaria per il funzionamento delle pompe e delle centraline è fornita dai pannelli fotovoltaici Calcolo dell’acqua potabile proveniente dalla rete idrica comunale. Utilizzando il costo dell’acqua nel comune di Milano per l’anno 2012, presenti sulla copertura. pari a 1,38 euro/m3, ho ottenuto il seguente risparmio economico: 980'310 litri/anno /1'000 litri/m3 x 1,38 euro/m3 = 1’352.82 euro/anno

9.3.2 Applicazione impiantistica Dimensionata la capienza che il serbatoio dovrà garantire, equivalente a 9'000 litri totali, ho scelto di sfruttare al meglio la risorsa Acqua integrando l’ impianto di recupero nell’edificio, prestando particolare attenzione alle soluzioni tecniche innovative e ad elevata sostenibilità. Per ridurre al minimo l’energia impiegata dalle pompe dell’acqua, una

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Durante questo studio di tesi ho imparato ed approfondito un metodo progettuale che ha aspetti teorici come punto di partenza e che attraverso un’analisi scientifica mi ha permesso di raggiungere gli obiettivi prefissati. La scelta del libro “Progettare con il Clima” di Victor Olgyay mi ha fornito gli spunti iniziali dai quali partire per iniziare la progettazione di un edificio basato sullo studio climatico dell’area. Nell’arco di questi mesi di analisi è stato interessante constatare come i fratelli Olgyay fossero consapevoli della progettazione bioclimatica già a partire dagli anni ’40, gettando le basi per un metodo progettuale che forse ancora oggi è poco conosciuto: l‘architettura ambientale. Il loro approccio di studio delle tecniche regionali di progettazione è per me fonte di ispirazione e motivo di approfondimento nei successivi anni di specialistica.

CONCLUSIONI

10 CONCLUSIONI

Un altro importante aspetto che ho appreso si basa sul metodo di confronto, fondamentale per apportare le migliorie che mi hanno permesso di ottenere la parziale passività dell’edificio. Il raffronto delle forme mi ha aiutato a migliorare il fronte sud, mentre il confronto di orientamento mi ha permesso di ottenere la perfetta orientazione solare basata sul preciso aspetto formale. In conclusione ritengo che questa tesi mi abbia dato l’opportunità di valutare l’efficacia di metodi progettuali maturati in questi anni di studi al Politecnico di Milano. Questo studio mi ha fatto capire come sia importante partire dalla teoria, ma essendo applicata a esempi standardizzati non è sufficiente nella realtà in quanto ogni progetto è diverso dall’altro. La differenza tra un’architettura regionale e un’architettura passiva sta nel fatto che quest’ultima applica studi scientifici del microclima locale alle scelte progettuali, mentre l’architettura regionale si basa sulla sapienza vernacolare tramandata di generazione in generazione.Pertanto per ottenere un’architettura passiva che non si impone sul paesaggio, bisogna applicare la tecnologia derivante dagli studi scientifici all’architettura vernacolare, come già fecero i fratelli Olgyay durante movimento moderno.

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A1

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B1 DATI GENERALI DI PROGETTO La temperatura interna di progetto è stata scelta tenendo conto degli studi condotti da S. F. Markham che considera come zona ideale un intervallo di temperatura esterna che va da 15,6 °C a 24,4 °C, con umidità varianti relative oscillanti tra il 40% al 70%. Per la temperatura interna, invece, ho scelto temperature di confort tra i 18 e i 24 gradi. Al di sotto dei 18° si avrà l’accensione dei riscaldamento mentre per temperature superiori ai 24° si avrà l’accensione del raffrescamento. Il progetto ha come obbiettivo quello di progettare temperature interne prossime a quelle di confort per la maggior parte dell’anno in modo da avere una riduzione di energia per la climatizzazione interna.

ALLEGATI

12 ALLEGATI

PANNELLO ARVAL - gamma Alliance Hainaut Linea 034 B sp.10cm Lamiera Grecata Tettogiardino - Hacierco | 39/333 Isolante Anticalpestio – Phonoray 1cm Isolante Acustico Pareti - Lastre Knauf GKB Vidiwall Diamant Silentboard sp 25mm Areazione Cucina – Tubatura Sacob con innseto Shunt Neoprene antirumore Isolmant – fascia taglia muro standard.

Prodotti Commerciali utilizzati nel il progetto: Pompa di Calore: Robur E3 WS LT Infissi: Shuco linea ASS 70 HI Scuri: Shuco Sliding Shutters ABL Isolante: Sughero Biondo Naturale – Sokoverd Coverd Pareti divisorie bagno – Knauf a singola Orditura e doppio rivestimento W112 Pareti Divisorie Asciutte – Knauf a singola Orditura e singolo rivestimento W111 Lastra Cartongesso Leggero – Knauf Diamant sp12,5mm Isolante Pareti divisori Interne – Lana di Pecora Naturale – Lankot Coverd Igloo – Pontarolo Engeneering Arcelor Mittal: Solai a Secco – Dry Floor Travi – Slim Floor Lamiera Gracata – SupportSol 40 PANNELLO ARVAL - gamma Alliance Hainaut Linea 2034 B sp.15cm

B1


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER IL RISCALDAMENTO DELL'EDIFICIO DI PROGETTO Riempire i dati della casello blu I dati in rosso sono da controllare

altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

P

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

397.7

372.1

344.3

365.7

286.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

447.6

w

1558.4

0.0

0.0

0.0

0.0

w

2373.6

2159.8

2159.8

2373.6

1582.4

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO DI PROGETTO - RISCALDAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

PERDITA TOTALE PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

4472.1

2661.9

2632.6

2879.8

2461.8

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

10549.4

9599.0

7679.2

8439.6

5626.4

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione (secondo la norma 40 m^3/h) portata d'aria necessaria PERDITA TOTALE PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

B2


apporti interni medi specifici APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio invernale, ore 12) angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22째 al solstizio invernale, 72째 al solstizio estivo) Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

w/m^2

6

6

6

6

6

3996.0

3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

w/m^2

150

150

150

150

150

gradi

22

22

22

22

22

139.08

139.08

139.08

139.08

139.08

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

13505.0

12288.3

12288.3

13505.0

9003.3

-2479.5

-3663.4

-4885.3

-5382.4

-3046.4

w

w/m^2

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DEL PIANO

w

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

ALLEGATI

EDIFICIO DI PROGETTO - RISCALDAMENTO

-19457.0

1.151

-16904.4

B2


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO DI PROGETTO 1 altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

m^2

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

132.6

124.0

114.8

121.9

95.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

-149.2

w

519.5

0.0

0.0

0.0

0.0

w

791.2

719.9

719.9

791.2

527.5

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO DI PROGETTO - RAFFRESCAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

APPORTI TOTALI PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

1585.5

974.0

963.2

1053.6

619.1

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

3516.5

3199.7

2559.7

2813.2

1875.5

6

6

6

6

6

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione portata d'aria necessaria APPORTI TOTALI PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

apporti interni medi specifici

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

w/m^2

B3


3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio estivo, ore 12)

w/m^2

600

600

600

600

600

angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22° al solstizio invernale, 68° al solstizio estivo)

gradi

68

68

68

68

68

Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

224.81

224.81

224.81

224.81

224.81

1

0.08

0.13

0

0

0

0.00

0

0

0

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

[Kgv/h]

2500 0.066 666 43.956 0.1

2501 0.066 606 39.996 0.1

2502 0.066 484.8 31.9968 0.1

2503 0.066 532.8 35.1648 0.1

2504 0.066 355.2 23.4432 0.1

[Kgv/h]

4.3956

3.9996

3.19968

3.51648

2.34432

3052.5

2778.6

2223.8

2444.9

1630.6

w/m^2

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ALLEGATI

3996.0

w

APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

APPORTI PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA PERSONE calore latente di vaporizzazione dell'acqua indice di affollamento del locale superficie del piano persone presenti nel locale portata di vapore emessa da una persona portata di vapore immessa dalla persone nel locale calore latente generato dalle persone al piano considerato

[KJ/Kg] [persone/m^2] [m^2]

[w]

PERDITE PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA VENTILAZIONE umidita specifica dell'aria interna richiesta (relativa a una umidità relativa interna del 50% e a una Tint=26°C)

[Kgv/Kga]

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

umidita specifica dell'aria esterna imessa nel locale (relativa a una umidità relativa esterna del 65% e a una Test=31°C)

[Kgv/Kga]

0.018

0.018

0.018

0.018

0.018

2500 40 39.996 1599.84

2500 40 31.9968 1279.872

2500 40 35.1648 1406.592

2500 40 23.4432 937.728

calore latente di vaporizzazione dell'acqua portata di ventilazione per unità di persona persone presenti nel locale portata di ventilazione

[m^3/h]

2500 40 43.956 1758.24

calore latente generato dalla ventilazione al piano considerato

[w]

9768.0

8888.0

7110.4

7814.4

5209.6

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DEL PIANO

w

21918.5

19476.3

15765.9

17322.9

11465.9

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

[KJ/Kg] [m^3/h*persona]

85949.5

1.151

74673.8 B3


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER IL RISCALDAMENTO DELL'EDIFICIO DI PROGETTO Riempire i dati della casello blu I dati in rosso sono da controllare

altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

P

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

397.7

372.1

344.3

365.7

286.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

447.6

w

1558.4

0.0

0.0

0.0

0.0

w

2373.6

2159.8

2159.8

2373.6

1582.4

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO ORIENTATO A -13° N - RISCALDAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

PERDITA TOTALE PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

4472.1

2661.9

2632.6

2879.8

2461.8

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

10549.4

9599.0

7679.2

8439.6

5626.4

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione (secondo la norma 40 m^3/h) portata d'aria necessaria PERDITA TOTALE PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

B4


apporti interni medi specifici APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio invernale, ore 12) angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22째 al solstizio invernale, 72째 al solstizio estivo) Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

w/m^2

6

6

6

6

6

3996.0

3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

w/m^2

150

150

150

150

150

gradi

22

22

22

22

22

139.08

139.08

139.08

139.08

139.08

1

1

1

1

1

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

9453.5

8601.8

8601.8

9453.5

6302.3

1572.0

23.1

-1198.8

-1330.9

-345.4

w

w/m^2

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DEL PIANO

w

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

ALLEGATI

EDIFICIO ORIENTATO A -13째 N - RISCALDAMENTO

-1280.0

1.151

-1112.1

B4


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO DI PROGETTO 1 altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

m^2

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

132.6

124.0

114.8

121.9

95.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

-149.2

w

519.5

0.0

0.0

0.0

0.0

w

791.2

719.9

719.9

791.2

527.5

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO ORIENTATO A -13° N - RAFFRESCAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

APPORTI TOTALI PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

1585.5

974.0

963.2

1053.6

619.1

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

3516.5

3199.7

2559.7

2813.2

1875.5

6

6

6

6

6

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione portata d'aria necessaria APPORTI TOTALI PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

apporti interni medi specifici

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

w/m^2

B5


3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio estivo, ore 12)

w/m^2

600

600

600

600

600

angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22° al solstizio invernale, 68° al solstizio estivo)

gradi

68

68

68

68

68

Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

w/m^2

224.81

224.81

224.81

224.81

224.81

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.0

0.0

0.0

0.0

0.0

[Kgv/h]

2500 0.066 666 43.956 0.1

2501 0.066 606 39.996 0.1

2502 0.066 484.8 31.9968 0.1

2503 0.066 532.8 35.1648 0.1

2504 0.066 355.2 23.4432 0.1

[Kgv/h]

4.3956

3.9996

3.19968

3.51648

2.34432

3052.5

2778.6

2223.8

2444.9

1630.6

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ALLEGATI

3996.0

w

APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

APPORTI PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA PERSONE calore latente di vaporizzazione dell'acqua indice di affollamento del locale superficie del piano persone presenti nel locale portata di vapore emessa da una persona portata di vapore immessa dalla persone nel locale calore latente generato dalle persone al piano considerato

[KJ/Kg] [persone/m^2] [m^2]

[w]

PERDITE PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA VENTILAZIONE umidita specifica dell'aria interna richiesta (relativa a una umidità relativa interna del 50% e a una Tint=26°C)

[Kgv/Kga]

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

umidita specifica dell'aria esterna imessa nel locale (relativa a una umidità relativa esterna del 65% e a una Test=31°C)

[Kgv/Kga]

0.018

0.018

0.018

0.018

0.018

2500 40 39.996 1599.84

2500 40 31.9968 1279.872

2500 40 35.1648 1406.592

2500 40 23.4432 937.728

calore latente di vaporizzazione dell'acqua portata di ventilazione per unità di persona persone presenti nel locale portata di ventilazione

[m^3/h]

2500 40 43.956 1758.24

calore latente generato dalla ventilazione al piano considerato

[w]

9768.0

8888.0

7110.4

7814.4

5209.6

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DEL PIANO

w

21918.5

19476.3

15765.9

17322.9

11465.9

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

[KJ/Kg] [m^3/h*persona]

85949.5

1.151

74673.8 B5


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER IL RISCALDAMENTO DELL'EDIFICIO DI PROGETTO Riempire i dati della casello blu I dati in rosso sono da controllare

altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

P

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

0 18 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

397.7

372.1

344.3

365.7

286.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

447.6

w

1558.4

0.0

0.0

0.0

0.0

w

2373.6

2159.8

2159.8

2373.6

1582.4

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DELLE PERDITE PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO DI RAFFRONTO - RISCALDAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

PERDITA TOTALE PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

4472.1

2661.9

2632.6

2879.8

2461.8

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

10549.4

9599.0

7679.2

8439.6

5626.4

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione (secondo la norma 40 m^3/h) portata d'aria necessaria PERDITA TOTALE PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

B6


apporti interni medi specifici APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio invernale, ore 12) angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22째 al solstizio invernale, 72째 al solstizio estivo) Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

w/m^2

6

6

6

6

6

3996.0

3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

w/m^2

150

150

150

150

150

gradi

22

22

22

22

22

w

w/m^2

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DEL PIANO

w

ENERGIA NECESSARIA PER IL RISCALDENTO DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

139.08

139.08

139.08

139.08

139.08

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

13505.0

12288.3

12288.3

13505.0

9003.3

-2479.5

-3663.4

-4885.3

-5382.4

-3046.4

ALLEGATI

EDIFICIO DI RAFFRONTO - RISCALDAMENTO

-19457.0

1.151

-16904.4

B6


CALCOLO DELLA POTENZA NECESSARIA MASSIMA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO DI PROGETTO 1 altezza interpiano superficie del piano considerato perimetro del piano superficie vetrata lorda totale del piano superficie del solaio superiore (se si sta considerando l'ultimo piano) superficie del pavimento (se si sta considerando il piano terra) temperatura esterna di progetto temperatura interna conduttivita termica dei muri esterni conduttivita termica dei vetri conduttivita termica del pavimento se si sta considerando il piano tera conduttivita termica del solaio superiore-tetto (se si è all'ultimo piano) CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE Perdite per trasmissione attraverso i muri esterni Perdite per trasmissione attraverso il solaio superiore-tetto se si considera l'ultimo piano Perdite per trasmissione attraverso il pavimento se si sta considerando il paino terra Perdite per trasmissione attraverso i vetri

m m^2 m^2 m^2

PIANO TERRA 2.7 666 118.8 119.88

1° PIANO 2.7 606 110 109.08

2° PIANO 2.7 484.8 104.8 109.08

3° PIANO 2.7 532.8 112.8 119.88

4° PIANO 2.7 355.2 83.2 79.92

m^2

0

0

0

0

355.2

m^2

666

0

0

0

0

°C °C w/m^2°C w/m^2°C

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

30 24 0.11 1.1

w/m^2°C

0.13

0.13

0.13

0.13

0.13

w/m^2°C

0.07

0.07

0.07

0.07

0.07

w

132.6

124.0

114.8

121.9

95.5

w

0.0

0.0

0.0

0.0

-149.2

w

519.5

0.0

0.0

0.0

0.0

w

791.2

719.9

719.9

791.2

527.5

20.5

18.9

20.1

15.8

109.5

109.5

120.4

80.3

0.0

0.0

0.0

49.2

CALCOLO DEGLI APPORTI PER TRASMISSIONE PER EXTRAFLUSSO TERMICO Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 21.9 volta celeste, dai muri esterni Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la w 120.4 volta celeste, dai vetri Perdite per trasmissione per extraflusso termico verso la volta celeste, dal tetto (se si sta considerando l'ultimo piano)

ALLEGATI

EDIFICIO DI RAFFRONTO - RAFFRESCAMENTO

w 0.0

Dati per il calcolo dell'extraflusso termico Qet verso la volta celeste (Q perso per irraggiamento dall'edificio) Fattore di forma dei componeneti verticali 0.5 Fattore di forma dei componeneti orizzontali 1 resistenza superficiale esterna m^2°C/W 0.04 w/(m^2°C) 0.9 emissività cemento ε emissività vetro ε

w/(m^2°C)

0.83

∆Θer

°C

11

APPORTI TOTALI PER TRASMISSIONE NEL PIANO CONSIDERATO

w

1585.5

974.0

963.2

1053.6

619.1

1200 0.066 0.011 0.49

1200 0.066 0.011 0.44

1200 0.066 0.011 0.36

1200 0.066 0.011 0.39

1200 0.066 0.011 0.26

3516.5

3199.7

2559.7

2813.2

1875.5

6

6

6

6

6

capacità termica volumi dell'aria indice di affollamento del piano considarato portata d'aria di ventilazione portata d'aria necessaria APPORTI TOTALI PER VENTILAZIONE NEL PIANO CONSIDERATO

apporti interni medi specifici

j/(m^3+°C) persone/m^2 m^3/(sec*persona) m^3/sec

w

w/m^2

B7


3636.0

2908.8

3196.8

2131.2

Energia radiante totale incidente una supericie esposta a sud ortogonale ai raggi solari a Milano (condizione di solstizio estivo, ore 12)

w/m^2

600

600

600

600

600

angolo della posizione del sole rispetto al piano orizzontale (22° al solstizio invernale, 68° al solstizio estivo)

gradi

68

68

68

68

68

Energia radiante totale proiettata sui vetri Fattore di ombreggiatura per superfici orizzontali (0 in estate, 1 in inverno) Fattore di ombreggiatura per superfici verticali (0 in estate, 1 in inverno) fattore telaio dell'infisso (tiene conto della superficie occupata dal telaio) trasmittanza di energia solare totale del vetro Ggl (varia in base all'inclinazione dei raggi: 0,9 in inverno, 0,5 in estate)

224.81

224.81

224.81

224.81

224.81

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0.9

0.9

0.9

0.9

0.9

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

12127.7

11035.2

11035.2

12127.7

8085.2

[Kgv/h]

2500 0.066 666 43.956 0.1

2501 0.066 606 39.996 0.1

2502 0.066 484.8 31.9968 0.1

2503 0.066 532.8 35.1648 0.1

2504 0.066 355.2 23.4432 0.1

[Kgv/h]

4.3956

3.9996

3.19968

3.51648

2.34432

3052.5

2778.6

2223.8

2444.9

1630.6

w/m^2

APPORTI TERMICI SOLARE NEL PIANO CONSIDERATO

ALLEGATI

3996.0

w

APPORTI TERMICI INTERNI NEL PIANO CONSIDERATO

APPORTI PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA PERSONE calore latente di vaporizzazione dell'acqua indice di affollamento del locale superficie del piano persone presenti nel locale portata di vapore emessa da una persona portata di vapore immessa dalla persone nel locale calore latente generato dalle persone al piano considerato

[KJ/Kg] [persone/m^2] [m^2]

[w]

PERDITE PER CALORE LATENTE GENERATO DALLA VENTILAZIONE umidita specifica dell'aria interna richiesta (relativa a una umidità relativa interna del 50% e a una Tint=26°C)

[Kgv/Kga]

0.01

0.01

0.01

0.01

0.01

umidita specifica dell'aria esterna imessa nel locale (relativa a una umidità relativa esterna del 65% e a una Test=31°C)

[Kgv/Kga]

0.018

0.018

0.018

0.018

0.018

2500 40 39.996 1599.84

2500 40 31.9968 1279.872

2500 40 35.1648 1406.592

2500 40 23.4432 937.728

calore latente di vaporizzazione dell'acqua portata di ventilazione per unità di persona persone presenti nel locale portata di ventilazione

[m^3/h]

2500 40 43.956 1758.24

calore latente generato dalla ventilazione al piano considerato

[w]

9768.0

8888.0

7110.4

7814.4

5209.6

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DEL PIANO

w

34046.3

30511.4

26801.0

29450.7

19551.1

ENERGIA NECESSARIA PER LA CLIMATIZZAZIONE DELL'EDIFICIO (SENZA CONSIDERARE UN RENDIMENTO GLOBALE)

w

CALCOLO POTENZA IDEALE rendimento globale raffrescamento POTENZA NECESSARIA POMPA

[KJ/Kg] [m^3/h*persona]

140360.5

1.151

121946.5 B7


13.1 BIBLIOGRAFIA Amulsaeded A., Biophilic and Bioclimatic Architecture: Analytical Therapy for the Next Generation of Passive Sustainable Architecture, Springer, London, 2011 Aronin A. J.,“Climate and Architecture”, Reinhold Publishing, New York, 1953. Banham R., Ambiente e Tecnica nell’Architettura Moderna, La Terza, 1995. Calvino I., Città Invisibili, Mondadori, Milano, 1996. Bertoldini M., Campioli A. (a cura di), Cultura tecnologica e ambiente, Utet, Novara, 2009. Lavagna M., Life Cycle assessment in edilizia. Progettare e costruire in una prospettiva di sostenibilità ambientale, Hoepli, Milano 2008. McLeod V., “Detail in Contemporary Residential Architecture”, Laurence King, London, 2007 McLeod V., “Detail in Contemporary Glass Architecture”, Laurence King, London, 2011 Olgyay V., Design with Climate: “Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism”, Princeton University Press, Princenton, 1963. Righini P., Think Architecturally: an introduction to the creation of form and place, University of Cape Town press, Cape Town, 1999 Rogora A., Progettazione e bioclimatica, Esselibri, Napoli 2003. Szokolay S. V., Introduzione alla progettazione sostenibile, Hoepli, Milano, 2006 Concorso Internazionale di Progettazione di Housing Sociale International Design Competition of Social Housing Comune di Milano – Direzione centrale risorse ambientali – Progetto QUALFALDA II

13.2 SITOGRAFIA Meteo e temperature http://www.tutiempo.net/en/Climate/Milano_Linate/160800.htm http://www.wmo.int/pages/index_en.html http://www.centrometeolombardo.com Terremoti http://emidius.mi.ingv.it/GNDT/ZONE/zone_sismo.html http://kharita.rm.ingv.it/Gmaps/reg/index.htm Sostenibilità Riba – Royal Institute of British Architects http://www.architecture.com/Files/RIBAProfessionalServices/RIBAGu idetoSustainabilityinPractice.pdf http://www.architecture.com/Files/RIBAHoldings/PolicyAndInternation alRelations/Policy/Environment/2Principles_LC_Design_Refurb.pdf NREL – National Renewable Energy Laboratory http://www.nrel.gov/docs/fy06osti/39833.pdf World Sustainable Energy Days http://www.wsed.at/fileadmin/redakteure/WSED/2010/download_pres entations/Turmes.pdf Riferimenti Normativi UNI 11300 http://www.acca.it/Software/TerMus/tabid/215/Default.aspx UNI 8290 – 1981 http://www.nqci.it/p/load/normative

BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA

13 BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA


BIBLIOGRAFIA E SITOGRAFIA Dettagli Costruttivi ArcelorMittal - Arval http://www.arcelormittal.com/distributionsolutions/flipflop/Christoph.La morski/Dokumente/Arval%20Produktprogramm%20Systeme%20und %20Produkte/index.html Shuco - Vision http://www.schueco.com/web/it/start/home/start/corporate_vision Shuco - ASS 70 Hi http://www.schueco.com/web/it/partner/fenster_und_tueren/products/f inestre_e_porte_scorrevoli/alluminio/tutte_le_profondita/3969670 Shuco - ADL 70 Hi http://www.schueco.com/web/it/partner/fenster_und_tueren/products/ porte/alluminio/schueco_ads_profondita_partire_70/3969432 Cartografia http://www.geoplan.it/cartine-mappa/mappa-comunemilano_zona_7-mi.pdf Grafici Chartle.net http://www.chartle.net/create


"Progettare con il clima" dalla teoria al progetto  

This thesis concerns a climatic studio of a residential building previously designed. It studies different climatic aspects starting from th...

"Progettare con il clima" dalla teoria al progetto  

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