azero_03 by EdicomEdizioni

Heating

Fresh Air Sostanze inquinanti nell’aria

Temperatura Pollini Rumore

Zehnder: tutto per un ambiente confortevole, sano ed energeticamente efficiente. Zehnder Comfosystems: Sistemi per la ventilazione climatica. Zehnder Tecnosystems S.r.l. Campogalliano (MO)

Zehnder Radiatori: Radiatori e scaldasalviette. Zehnder Group Italia S.r.l. Lallio (BG)

Zehnder Nest Systems: Sistemi per la climatizzazione radiante. Nest Italia S.r.l. Vedelago (TV)

www.zehnder.it

Aria esterna Aria di mandata Aria di ripresa Espulsione aria

Cooling

03 06

prospettive LA CERTIFICAZIONE PER EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO | 06 Gaia Bollini

SPOT PROGETTI

| 10

argomenti INTERVISTA A MARCO FILIPPI | 12

progetti MINIMALISTA E SOSTENIBILE | 16 casa sulla Morella a Castelnovo Sotto (RE)

UNA CASA A CONSUMO QUASI ZERO IN CLIMA MEDITERRANEO | 26 casa a Bisceglie (BT)

INNOVAZIONE E SOSTENIBILITÀ LOW TECH | 34 Aeropolis II, Bruxelles (B)

UFFICI OLTRE LE ZERO EMISSIONI | 40 Pixel Building, Melbourne (AUS)

azero - rivista trimestrale - anno 2 - n. 03, aprile 2012 Registrazione Tribunale Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Numero di iscrizione al ROC: 8147 ISSN 2239-9445 direttore: responsabile Ferdinando Gottard redazione: Lara Bassi, Gaia Bollini, Lara Gariup

stampa: Grafiche Manzanesi, Manzano (UD) Stampato interamente su carta con alto contenuto di fibre riciclate selezionate prezzo di copertina 15,00 euro - abbonamento 4 numeri - Italia: 50,00 euro, Estero: 100,00 euro. Gli abbonamenti possono iniziare, salvo diversa indicazione, dal primo numero raggiungibile in qualsiasi periodo dell’anno distribuzione in libreria: Joo Distribuzione, Via F. Argelati 35 – Milano

editore: EdicomEdizioni, Monfalcone (GO)

È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore

redazione e amministrazione: via 1° Maggio 117, 34074 Monfalcone (GO) tel. 0481.484488, fax 0481.485721

copertina: Aeropolis II, progetto Architectes Associés, foto: Marc Detiffe

focus on 46 | INDAGINE TERMOGRAFICA ED EFFICIENZA ENERGETICA Fabio Armillotta, Carmela Palmieri

46 54

involucro

54 | MATERIALI TRADIZIONALI E TECNOLOGIE INNOVATIVE PER L’ISOLAMENTO DELLE COPERTURE Maria Elisabetta Ripamonti

62 | PRODOTTI_ISOLAMENTO DELLE COPERTURE

impianti 70 | LA POMPA DI CALORE ELETTRICA NEGLI EDIFICI A BASSO CONSUMO ENERGETICO Luca Ceccotti

78 |

SISTEMI_POMPE DI CALORE

approfondimenti 84 |

DETTAGLI DI CANTIERE: NATURRESIDENCE DAHOAM

innovAzione 88 | A SCUOLA DI NET ZEBS Annamaria Belleri, Roberto Lollini

prospettive_la

certificazione CasaClima

Gaia Bollini, architetto, consulente energetico CasaClima

LA CERTIFICAZIONE PER EDIFICI A ENERGIA QUASI ZERO

Da questo numero esaminiamo i maggiori riferimenti progettuali per edifici nZEB, il cui iter finale sfocia in una certificazione della prestazione voluta. Iniziamo con il Protocollo CasaClima, la cui validità d’approccio è riconosciuta anche a livello nazionale. Le attuali politiche ambientali stanno orientando fortemente il mondo delle costruzioni verso il tanto auspicato basso impatto, ponendo quale obiettivo finale il net zero energy building, l’edificio a energia quasi zero. Il capitolo che si vuole aprire è riferito invece a quelli che sono, al momento, i riferimenti maggiormente riconosciuti quando si vuole certificare l’effettivo basso consumo dell’intervento progettato e/o realizzato. In realtà, come si capirà meglio in seguito, non si tratta di semplici sistemi di certificazione, ma di veri e propri approcci progettuali, concretamente tesi al risparmio e all’efficienza energetica, la cui corretta conduzione viene in ultima battuta attestata con riconoscimento formale. Uno di questi, nonché forse il più noto a livello nazionale, è il marchio di qualità costruttiva CasaClima, promosso e gestito dall’Agenzia CasaClima di Bolzano, struttura pubblica che gestisce la certificazione secondo il protocollo omonimo (www.agenziacasaclima.it). In tal senso è opportuno fare subito una precisazione: la certificazione che scaturisce da un iter progettuale teso al conseguimento del marchio di qualità CasaClima è obbligatoria in provincia di Bolzano e vale quale locale recepimento dell’allora direttiva europea 91/2002 sull’efficienza energetica degli edifici (oggi sostituita dall’EPBD 31/2010); essa è assolutamente

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volontaria fuori dai confini altoatesini, fatta eccezione per quei comuni italiani che l’hanno adottata a livello di regolamento edilizio come la città di Firenze e la provincia di Udine, le quali hanno aderito alla filosofia CasaClima, costituendo filiali locali dell’agenzia (l’Agenzia per l’Energia - APE del Friuli Venezia Giulia e l’Agenzia Fiorentina per l’Energia - AFE di Firenze). In ogni caso, fuori dalla provincia di Bolzano, la certificazione ottenuta in ottemperanza allo standard CasaClima non sostituisce la certificazione energetica (ACE) dovuta per legge ai sensi del d.lgs. 192/2005 e ss.mm. In questi casi essa rappresenta un attestato di qualità costruttiva e prestazionale, poiché la sua concessione implica che siano stati controllati in modo spinto i limiti di fabbisogno netto di energia e tutta la fase realizzativa del processo edilizio. L’assunto fondamentale è che non ci sia energia più “verde” o “rinnovabile” di quella risparmiata; ciò significa che quanto maggiore sarà il controllo delle dispersioni termiche per trasmissione e ventilazione attraverso l’involucro, tanto minore sarà il fabbisogno energetico dell’immobile (e quindi le emissioni di CO2 in atmosfera), inteso al netto delle perdite degli impianti e della produzione di acqua calda sanitaria (ACS). In ragione di ciò la classe di appartenenza è definita, diversamente dallo standard legislativo nazionale, dal solo fabbisogno netto per riscaldamento a carico dell’involucro. L’approccio progettuale necessario per raggiungere queste prestazioni è quello dell’edificio “a energia quasi zero”, che ha trovato per altro proprio nella filosofia CasaClima un primo momento di diffusione a livello nazionale. L’obiettivo è massimizzare la performance dell’involucro (ossia pareti esterne, superfici vetrate, solai e tetti), responsabile della quota più importante di perdite di calore, ottimizzando di conseguenza le soluzioni impiantistiche e minimizzandone gli impatti.

Fonte: CasaClima

Oro

≤ 10 kWh / (m2a)

≤ 30 kWh / (m2a)

≤ 50 kWh / (m2a)

≤ 70 kWh / (m2a)

≤ 90 kWh / (m2a)

≤ 120 kWh / (m2a)

≤ 160 kWh / (m2a)

> 160 kWh / (m2a)

Per raggiungere questi standard è fondamentale un approccio progettuale che fin dall’inizio tenga conto di alcuni principi cardine: la compattezza dell’edificio (per limitare le superfici disperdenti verso l’esterno), la massimizzazione del contributo passivo del sole come fonte luminosa e di calore (senza dimenticarne l’imprescindibile controllo nel periodo estivo), un isolamento importante delle pareti esterne (spingendosi a performance delle stesse anche ben maggiori dei riferimenti normativi nazionali e sempre ricordando la particolarità del clima italiano e delle sue estati calde), una perfetta tenuta all’aria e al vento di tutto l’involucro, l’adozione di finestre dal comportamento termico coerente (cercando sempre il giusto equilibrio tra limitazione della dispersione termica, capacità di sfruttamento passivo del sole in inverno e il controllo dell’irraggiamento estivo), l’eliminazione o almeno il controllo dei ponti termici (la cui insidiosità aumenta con l’aumentare della

performance dell’involucro). Tutto questo riporta a un controllo progettuale ed esecutivo del nodo tecnologico; su questo punto l’Agenzia CasaClima pone grande attenzione, sia in fase progettuale sia esecutiva, attraverso il controllo che effettua sulle pratiche che le pervengono e mediante verifiche, obbligatorie, condotte in cantiere dai suoi auditori. La certificazione, infatti, tesa all’ottenimento del marchio di qualità costruttiva CasaClima (ossia l’omonima “targhetta”), prevede che in fase istruttoria sia inviata all’Agenzia (possibilmente prima dell’inizio lavori) una pratica abbastanza corposa che include, fra le altre cose, sia il calcolo energetico1 condotto per verificare la rispondenza della classe in cui si vuole ricada l’opera, sia la cosiddetta tavola di progetto. In essa, oltre all’architettonico del progetto, con evidenziati gli elementi strutturali, l’identificazione delle diverse superfici disperdenti (orizzontali e verticali) e del volume riscaldato, nonché le varie

Classificazione CasaClima secondo l’efficienza energetica dell’involucro (o fabbisogno netto di energia) Classe Oro < 10 kWh/m2a

vincia di Bolzano sia per la certificazione fuori provincia).

Classe A < 30 kWh/m2a

In ragione della relazione per cui 1 kWh equivale circa a 10 m3 di me-

Classe B < 50 kWh/m a

tano o 10 l di gasolio, le suddette classi spesso indicano, rispettiva-

Classe C < 70 kWh/m2a

mente, la casa da “1 litro”, da 3 e da 5 “litri”; con ciò si vuole intendere

La classe C è stata il primo standard di riferimento alla nascita del

che sono costruzioni che richiedono solo 1, 3 o 5 “litri” di gasolio o

protocollo bolzanino. Oggi è ampiamente superato dall’imposizione

metri cubi di metano per essere mantenute a 20 °C interni (sempre al

della classe B come livello minimo per la nuova costruzione (sia in pro-

netto delle perdite legate agli impianti e alla produzione di ACS).

prospettive

Classificazione CasaClima in termini di efficienza complessiva Classe Oro ≤ 5 kg CO2/m2a

Classe A ≤ 10 kg CO2/m2a Classe B ≤ 20 kg CO2/m2a Classe C ≤ 30 kg CO2/m2a Classe D ≤ 40 kg CO2/m2a Classe E ≤ 75 kg CO2/m2a Classe F ≤ 100 kg CO2/m2a

Fonte: Michael Tribus Architecture

Fonte: Natural Building

Classe G > 100 kg CO2/m2a

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stratigrafie progettate, devono essere evidenziati i principali nodi tecnologici che costituiscono elemento di criticità o vero e proprio ponte termico. Ognuno di essi deve essere analizzato separatamente e risolto con un dettaglio esecutivo in scala opportuna2. Se ciò non fosse sufficiente, gli uffici tecnici dell’Agenzia sollecitano al referente energetico del progetto (solitamente, ma non necessariamente, un consulente energetico CasaClima o un esperto CasaClima, iscritti nei rispettivi elenchi predisposti dall’Agenzia) successive integrazioni e/o verifiche. Al pari, qualora quanto previsto non appaia conforme, chiedono la correzione dell’eventuale errore progettuale-tecnologico per proseguire con l’istruttoria della pratica. Durante i sopralluoghi (minimo due), l’auditore dell’Agenzia – nominato dalla stessa – verifica la rispondenza del costruito con il progetto inviato. L’iter si conclude con una verifica globale e i test di controllo in cantiere3. Ciò a garanzia dell’utente finale, effettivo beneficiario delle scelte fatte, per il quale l’ottenimento della targhetta CasaClima, marchio di reale qualità costruttiva, è prova della bontà delle scelte architettoniche, tecnologiche e impiantistiche condotte dal progettista. Una volta ottenuta la targhetta, essa è affissa all’ingresso dell’edificio4. Per ciò che concerne l’ambito impiantistico, sono preferiti i sistemi ad alta efficienza, che fanno uso di fonti rinnovabili, pensati e progettati ad hoc per il reale fabbisogno dell’immobile. Il protocollo CasaClima conteggia anche il contributo degli impianti (riscaldamento e ACS), sebbene non concorrano alla determinazione della classe energetica. Essi sono calcolati come bilancio globale in termini di CO2 emessa. Anche tale indice, espresso in kg/m2a di CO2 emessa, è comunicato attraverso una classificazione (A, B, C ecc.). Essa serve per rendere chiaro e confrontabile l’impatto energetico complessivo dell’intervento realizzato. Non necessariamente c’è equivalenza tra la classe energetica dell’involucro e quella complessiva; esse possono risultare diverse senza alcuna implicazione valutativa. Alla filosofia CasaClima, inoltre, è riconducibile, a mio avviso, l’introduzione, in Italia, della ventilazione meccanica controllata (VMC), la cui adozione, laddove prevista, contribuisce ad abbassare molto il fabbisogno energetico (in virtù del controllo effettuato sulle perdite di calore per ventilazione) e a innalzare la salubrità degli ambienti confinati. Quando si voglia raggiungere prestazioni al di sotto dei 30 kWh/m2a (ossia classe A o Oro), è pressoché impossibile prescindere dall’adozione di un impianto di VMC con recuperatore di calore. Una volta minimizzate le perdite di calore per trasmissione (cioè per conduzione termica attraverso l’involucro opaco e trasparente), non rimane altro ambito in cui intervenire se non quello della riduzione delle perdite per ventilazione (in un edificio correttamente realizzato dal punto di vista della tenuta all’aria e al vento esse sono legate ai normali ricambi d’aria). In parallelo e in ragione della consapevolezza che un basso consumo energetico è solo una parte (seppur imprescindibile) di un approccio più olistico che fa della costruzione ecobiocompatibile il vero contributo alla sostenibilità, il gradino più alto (e “virtuoso”) tra le categorie CasaClima è CasaClimaPiù, un marchio rilasciato a edifici che si contraddistinguono non solo per l’alto risparmio energetico (minimo la classe B), ma anche per una tecnica di costruzione che utilizza materiali ecologici, biocompatibili e si avvale di fonti rinnovabili. Ancora più puntuale è la recente certificazione energetica e ambientale CasaClimanature; con essa si misura l’impatto globale dell’edificio (costruzione e gestione) attraverso i materiali scelti, il cui peso ambientale è rapportato all’impatto generato nell’arco di tutto il loro ciclo di vita, “pesando” il consumo di suolo e premiando la gestione integrata dell’acqua, orientata a limitarne il fabbisogno dalla rete. Basso fabbisogno energetico per riscaldamento, controllo certo a livello di progetto ed esecuzione, verifica finale attraverso test di cantiere, indipendenza dell’ente certificatore: questi, in sintesi, i fattori salienti che caratterizzano il marchio di qualità costruttiva CasaClima.

Nella pagina accanto, due edifici CasaClima Goldplus: al centro, l’edificio per uffici della Natural Building a San Biagio di Callalta (TV); sotto, le residenze Lochbaur a Merano (BZ).

CasaClimaPiù

CasaClimaNature

Il marchio di qualità CasaClimaPiù si basa su una serie di criteri

Il marchio di qualità energetico e ambientale CasaClimanature si

qualitativi, la cui adozione è obbligatoria per il raggiungimento

basa su descrittori di tipo quantitativo. Sono articolati in tre aree

dello standard.

di analisi principali:

> Fabbisogno energetico <50 kWh/m2a

1. Valutazione fase di gestione edificio (efficienza energetica)

> Utilizzo di materiali ecocompatibili, ossia:

2. Valutazione materiali

• non infissi in PVC

3. Valutazione risorse ambientali (acqua e suolo)

• non isolanti sintetici

Area 1:

Efficienza dell’involucro ≤ 50 kWh/m2a (classe B) Efficienza complessiva CO2 max 20 kg/m2a (classe B)

• non impregnanti chimici per legno e non vernici con solventi

Uso di fonti rinnovabili

chimici Area 2:

• non legno tropicale

Utilizzo materiali dal più basso impatto possibile

> Riscaldamento con fonti rinnovabili

in termini di:

> Niente utilizzo di fonti fossili

> energia grigia > potere di acidificazione (AP)

> Presenza di almeno una misura fra:

> potenziale di effetto serra (GWP)

• impianto fotovoltaico

> durabilità del materiale

• collettori solari per produrre acqua calda Area 3:

• recupero acqua piovana

Valutazione e controllo delle risorse ambientali quali acqua e suolo

• tetto verde

> Acqua: provvedimenti tecnici per la diminuzione del fabbisogno idrico > Suolo: limitazione dell’impermeabilizzazione

Note 1 - Dal punto di vista del software di calcolo è opportuna una riflessione. Esso infatti nasce ed è un sistema di calcolo orientato alla certificazione energetica di quanto progettato; in tal senso è “viziato” da inevitabili semplificazioni legate alla necessità di riproducibilità del risultato, indipendentemente dall’operatore. Non è quindi un vero e proprio software di progettazione. È stata la pratica comune che ha creato questo misunderstanding, aprendo spesso a polemiche sulla eccessiva semplicità del sistema di calcolo. 2 - In ragione di ciò l’Agenzia CasaClima predispone periodicamente una Direttiva Tecnica (l’ultima è dell’agosto 2011) cui bisogna conformarsi se si desidera raggiungere la certificazione e quindi il marchio di qualità CasaClima. In essa sono riportate una serie di indicazioni generali (dagli strumenti di calcolo da adottarsi agli espletamenti burocratici necessari, inclusi i limiti di validità del protocollo), le specifiche in termini di definizione dell’involucro riscaldato, di superfici disperdenti (quali sono, come devono essere calcolate ecc.), eventuali semplificazioni nel caso di gestione di ambienti come i vani scale, nonché i limiti prestazionali estivi dell’involucro (ombreggiamenti inclusi) ecc. Sempre la direttiva indica quali sono i più comuni punti deboli dell’edificio (ponti termici o nodi particolari), indicando a seguito di quali accorgimenti tecnico-progettuali possano essere considerati risolti o comunque sotto controllo. Nella medesima ottica riporta quali sono i rendimenti da considerarsi per i sistemi di VMC. L’attuale allegato C riporta ulteriori specifiche per il conseguimento della classe Oro (casa passiva). 3 - A conclusione della pratica bisogna trasmettere agli uffici dell’Agenzia tutte le schede tecniche dei materiali impiegati, inclusa la parte impiantistica, ed eseguire il blower door test finale (secondo UNI 13829). A oggi, per l’ottenimento della Classe B, indipendentemente dalla tecnologia costruttiva, è necessario un esito della prova di η50,lim = 2/h ± 0,1. 4 - La certificazione CasaClima è sempre riferita all’intero immobile, non all’unità abitativa singola (eccetto gli edifici unifamiliari). Sono definite specifiche ad hoc nel caso di interventi a destinazione d’uso promiscua (terziario e residenziale).

Fonte: CasaClima

L’auspicio è che nel tempo i protocolli legati alla bioecocompatibilità diventino una parte sempre più imprescindibile di questo sistema di autocontrollo e trasparenza operativa.

prospettive

progetti

Foto: IPES Bolzano

prospettive_spot

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Foto: Pierre Boss

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_01. Realizzati con una struttura in legno prefabbricata isolata con pannelli di fibra di legno i 4 alloggi dell’Istituto per l’Edilizia Sociale della Provincia di Bolzano conseguono il significativo traguardo della certificazione CasaClima Gold (9 kWh/m2 anno). Nell’edificio di Aldino sono state installate finestre a elevato risparmio energetico con un valore di trasmittanza Uw = 0,85 W/m2K. Oltre all’impianto di riscaldamento centralizzato alimentato a pellets è stato installato anche un impianto di VMC. www.benedikter.biz

Foto: Luigi Filetici

Foto: Bädergesellschaft Lünen mbH

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_02. Inaugurata nel settembre 2011, la prima piscina coperta d’Europa ristrutturata e certificata Passivhaus si trova a Lünen (D). Una riqualificazione+nuova costruzione nata dalla collaborazione tra l’associazione di nuoto della città, il Passivhaus Institut di Darmstadt e lo studio “nps tchoban voss architekten”. La piscina è collegata al teleriscaldamento comunale per il fabbisogno di calore mentre sulla copertura sono stati installati pannelli fotovoltaici. www.stadtwerke-luenen.de _03. Il nuovo stabilimento di produzione della Rainbow a Loreto (AN) nasce con l’obiettivo di ridurre al minimo le emissioni di CO2 assicurando il massimo comfort con l’utilizzo di avanzate tecnologie impiantistiche. Un impianto fotovoltaico integrato in copertura da 360 kW garantisce la produzione di energia elettrica necessaria alla climatizzazione dell’edificio e permette di evitare circa 200.000 kg/anno di emissioni di CO2 (progettisti: arch. Sergio Bianchi, arch. Elisabetta Straffi). _04. Il corpo compatto di Villa Ausserhofer a San Giorgio (BZ) si apre con grandi superfici di vetro verso sud, per sfruttare al meglio gli apporti solari invernali, mentre d’estate una struttura pensile ricoperta di edera ombreggia l’edificio. La facciata nord è volutamente chiusa per minimizzare le dispersioni. Il consumo energetico è pari a 7,51 kWh/m2a. www.renato-dalberto.it _05. Il primo edificio industriale svizzero a ottenere la certificazione LEED Platinum si trova a Losanna ed è il Centro per l’innovazione Cereal Partners Worldwide di General Mills e Nestlé. Ha una superficie di 10.200 m2 e un consumo di energia ridotto di più del 30% grazie anche al riscaldamento a vapore generato dai residui di caffè e allo sfruttamento delle acque di scioglimento delle nevi delle Alpi per il raffreddamento.

Foto: Renato D’Alberto

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_06. Dalla collaborazione tra lo studio Pollini + Smania Architetti e il gruppo per la consulenza energetica (arch. Giulia Zordan, Gunther Gantioler, ing. Marco Marcheluzzo) è nato a Vicenza Energy House, un edificio di sei appartamenti il cui fabbisogno energetico certificato è di 8 kWh/m2 anno. Per le sue caratteristiche (apporti interni e solari, grande isolamento, elevata massa, un efficiente sistema impiantistico...) l’edificio ha ricevuto un premio di riconoscimento nell’edizione 2011 dei CasaClima Awards.

prospettive

argomenti_Net

Zero Energy Buildings e Sostenibilità

INTERVISTA LEI È COORDINATORE DEL COMITATO TECNICO SOSTENIBILITÀ E NET ZERO ENERGY BUILDINGS (NZEB) DELL’AICARR: QUALI SONO GLI OBIETTIVI DI QUESTO GRUPPO DI LAVORO? Il Comitato Tecnico Sostenibilità e Zero Energy Building è un organo consultivo permanente dell’Associazione Italiana Condizionamento dell’Aria Riscaldamento Refrigerazione (AiCARR) che ha il compito di trattare le tematiche relative agli aspetti prestazionali, progettuali, costruttivi e manutentivi riguardanti gli edifici sostenibili, con particolare riferimento a quelli a consumo energetico nullo o quasi nullo. In occasione di Mostra Convegno Expocomfort (27 marzo 2012), il Comitato ha organizzato un Seminario di Aggiornamento Tecnico intitolato “Introduzione alla simulazione termoenergetica dinamica” nella consapevolezza che gli strumenti di simulazione energetica dinamica sono divenuti indispensabili per la progettazione degli edifici del futuro a energia netta quasi zero (nearly net Zero Energy Building) e con l’intento di fornire ai progettisti le nozioni di base per la creazione di modelli energetici di sistemi edificio-impianti di climatizzazione, sottolineare le potenzialità degli strumenti disponibili e commentare 12

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MARCO FILIPPI

Ingegnere meccanico, professore ordinario presso Politecnico di Torino, insegna alla I Facoltà di Architettura ed è coordinatore del Dottorato di ricerca “Innovazione tecnologica per l’Ambiente costruito”. Guida il gruppo di ricerca TEBE (Technology Energy Building Environment), è stato presidente dell’AICARR ed è membro del comitato scientifico del Green Building Council Italia.

criticamente gli esiti di specifici casi di studio. In occasione dell’evento è stato pubblicato il secondo volume delle Linee Guida AiCARR avente lo stesso titolo del Seminario. Tale volume, curato con me da Enrico Fabrizio, è una guida introduttiva alle applicazioni della simulazione energetica dinamica di edifici, impianti di climatizzazione e sistemi energetici a servizio degli edifici; alla sua redazione ha contribuito, tra gli altri, il professor Clarke, autore del libro “Energy simulation in building design” e direttore dell’ESRU, il centro di ricerca del-

Building 03 dell’Energy Park di Vimercate (MB): primo intervento in Italia certificato LEED Platinum. Progetto Garretti Associati, committente SEGRO (fotografia: archivio SEGRO).

l’Università di Strathclyde di Glasgow che ha sviluppato il software ESP-r. Nel futuro delle attività del Comitato vi sono la redazione di ulteriori Linee Guida dedicate rispettivamente al monitoraggio energetico e ambientale degli edifici esistenti e alle soluzioni impiantistiche adottabili per l’edilizia residenziale a energia netta quasi zero, nonché la realizzazione di un Seminario itinerante inteso a far conoscere gli aspetti essenziali dei protocolli per la certificazione della costruzione sostenibile e a dibattere le implicazioni che tali protocolli hanno sulla progettazione impiantistica. Last but not least va citata la partecipazione del Comitato alla Task Force della REHVA (Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations) su “Reference Buildings for Energy Performance and Cost-Optimal Analysis”, che ha iniziato I suoi lavori nel marzo di quest’anno. SECONDO LA SUA ATTIVITÀ DI RICERCA E DI DIDATTICA QUALE PUÒ ESSERE LA DEFINIZIONE DI NZEB? QUALI SONO GLI ELEMENTI CHE CARATTERIZZANO UN NZEB? CE NE SONO ALCUNI PIÙ IMPORTANTI DI ALTRI? Un Net Zero Energy Building (NZEB) è un edificio che è connesso a una infrastruttura energetica territoriale (rete elettrica, rete gas, teleriscaldamento...) e che, nell’arco temporale di un anno solare, presenta una somma algebrica dei flussi energetici in ingresso e in uscita di valore pari a zero. Sono due le caratteristiche imprescindibili: la domanda di energia estremamente ridotta e la produzione di energia in sito da fonti rinnovabili. Certo potrei pensare di realizzare un edificio a energia netta zero anche soddisfacendo una notevole domanda di energia mediante un’imponente produzione di energia da fonti rinnovabili in sito o fuori sito (energia “verde” importata), ma è evidente che in tale ipotesi il costo globale (costo di investimento più costo di esercizio) sarebbe tutt’altro che ottimale. Dunque un tale edificio non può essere considerato un NZEB. QUAL È IL CONCEPT DEL DESIGN ENERGETICO DI UN NZEB? Non vi è molto da dire sul piano delle soluzioni tecniche adottabili; sono innumerevoli gli articoli di rivista e i manuali che raccontano come costruire un edificio a basso consumo e come dotarlo di impianti di produzione dell’energia da fonti rinnovabili. Ritengo dunque che le strategie progettuali siano chiare nei termini e che le tecnologie edilizie e impiantistiche adottabili siano oggi disponibili sul mercato...sarebbe noioso farne qui un elenco. Ritengo che qui debba invece essere sottolineato che è l’approccio al progetto che deve cambiare: occorre attivare un processo di progettazione integrata e dotare tale processo di strumenti BIM (Building Integrated Simulation) per simulare il comportamento dinamico dei diversi sottosistemi, edilizi e im-

piantistici, e realizzare l’accoppiamento ottimale fra di essi. In particolare, va ricordato che la domanda di energia non è mai in sincronia con l’offerta e, se pur si può ottenere il loro reciproco bilanciamento nell’arco di un anno solare, mese per mese, giorno per giorno, ora per ora, ciò non avviene ed è quindi necessario il corretto dimensionamento degli accumuli energetici e la corretta valutazione dei fattori di costo connessi all’importazione e all’esportazione delle diverse forme di energia verso le reti energetiche territoriali cui l’edificio è connesso. COME CONIUGARE PROGETTAZIONE NZEB E SOSTENIBILITÀ? Un edificio a energia quasi zero non è di per sé un edificio sostenibile, ma è sulla buona strada per diventarlo. In altre parole, il contenimento della domanda di energia e la produzione di energia da fonti energetiche rinnovabili sono certamente due elementi importanti nel quadro di una strategia intesa a realizzare una costruzione sostenibile, ma non sono gli unici elementi che la caratterizzano. Ve ne sono altri, quali le caratteristiche del sito su cui si colloca l’edificio, i materiali impiegati per la costruzione, la qualità degli ambienti interni, la riduzione dei consumi di acqua, le corrette modalità di esercizio ecc. che intervengono nel determinare il livello di sostenibilità di un edificio. I concetti NZEB e Sostenibilità sono quindi del tutto coniugabili, ma il primo è parte del secondo e può anche essere adottato in quanto tale (confronta la direttiva europea EPBD Recast); è comunque auspicabile che ambedue i concetti diventino obiettivi imprescindibili del futuro progetto edilizio e impiantistico. QUANTO PESO HANNO, O INCIDONO, LE FONTI ENERGETICHE RINNOVABILI IN UN EDIFICIO A BASSISSIMO CONSUMO ENERGETICO? Dipende, oltre che dal clima, dalla destinazione d’uso dell’edificio e dalla tipologia edilizia. In un edificio a destinazione residenziale di piccole dimensioni o in uno di grandi dimensioni organizzato con case a schiera (mono o bifamiliari) le coperture consentono l’inserimento di significative superfici di pannelli solari termici o fotovoltaici e l’impiego di pompe di calore ad aria o, in climi più rigidi, geotermiche possono facilmente condurre alla realizzazione di un edificio a energia zero con una copertura del 100% (nell’arco dell’anno solare) di tutta la domanda, compresi tutti gli usi elettrici obbligati (illuminazione, elettrodomestici, TV ecc.). Lo stesso risultato non si potrà ottenere però per un edificio residenziale multifamiliare a torre, caratterizzato da un lastrico solare relativamente piccolo, o per un edificio a destinazione terziaria, caratterizzato da un elevato consumo di energia elettrica connesso all’attività lavorativa, a meno che si decida di non considerare nel bilancio annuale il consumo di energia elettrica generato direttamente dall’utente.

argomenti

ALCUNI EDIFICI PROGETTATI E COSTRUITI COME FABBRICATI A ENERGIA ZERO IN SEGUITO A MONITORAGGI EFFETTUATI HANNO DIMOSTRATO DI CONSUMARE PIÙ DI QUELLO CHE PRODUCONO. QUESTA DIFFERENZA È DA RICERCARSI SOLO NEL DIFFERENTE MODO D’USO DELL’EDIFICIO RISPETTO ALLE PREVISIONI DI PROGETTO?

Il Research Strategic Plan 2010-2015 di ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) “Navigation for a Sustainable Future” riporta come primo obiettivo la massimizzazione della prestazione energetica reale degli edifici e degli impianti al loro servizio attraverso una maggiore comprensione dei fattori tecnici, economici, istituzionali e umani che contribuiscono a creare la divergenza fra consumi energetici calcolati e consumi energetici reali, essendo i secondi spesso maggiori dei primi, pur in presenza di condizioni interne peggiori di quelle attese. I fattori che ASHRAE identifica come critici per gli edifici esistenti sono: - la mancanza di conoscenza sugli usi dell’energia da parte dei proprietari di immobili, dei gestori e degli operatori; - la mancanza di conoscenza sui parametri che possono influire sulla prestazione energetica dell’edificio senza peggiorarne la funzionalità; - l’assenza di adeguati valori di riferimento (benchmark) per i diversi usi finali dell’energia; - la priorità data a interventi di contenimento dei consumi di durata limitata nel tempo piuttosto che a interventi con benefici a lungo termine; - la difficoltà di controllo dell’operato del gestore degli impianti

da parte del proprietario dell’immobile; - la carenza di strumenti diagnostici di facile e intuitivo impiego atti a facilitare l’individuazione delle criticità; - il basso profilo formativo e le grossolane modalità operative dei gestori degli impianti; - la difficoltà, da parte dei proprietari degli immobili, nell’identificare gestori realmente dotati di capacità e conoscenze; - la sottostima dell’importanza di sottoporre le installazioni a periodiche verifiche di funzionalità (continual commissioning) intese a ridurre l’uso dell’energia e a migliorare le prestazioni dell’edificio; - la mancanza di un sistematico feedback da parte degli occupanti riguardante le reali prestazioni dell’edificio. Quelli indicati da ASHRAE sono aspetti del tutto condivisibili e trasferibili nella realtà italiana. Anche se alcuni richiedono approfondimenti ascrivibili al campo della ricerca scientifica, la gran parte di essi richiedono soltanto codici di pratica e quindi meritano una riflessione da parte di tutti gli enti, pubblici o privati, proprietari di grandi patrimoni immobiliari o anche di singoli edifici, che intendono attivarsi per attuare una strategia di contenimento dei consumi energetici. Con i ricercatori che operano nell’ambito dell’International Energy Agency (IEA) sul tema “Total energy use in buildings” (Annex 53) abbiamo individuato sei gruppi di fattori influenzanti i consumi energetici di un edificio: il clima; le caratteristiche dell’edificio; le caratteristiche dei sistemi impiantistici (impianti interni e sistemi energetici); il livello di qualità dell’ambiente interno richiesto; il comportamento dell’occupante; le modalità di

A sinistra, schema di bilancio energetico di un edificio (immagine tratta da REHVA Journal May 2011). 10 7

Space heating DHW Space cooling

5 35

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Electricity for ventilation Lighting

A destra, i sei fattori che influenzano i consumi energetici di un edificio (Total energy use in buildings Annex53, International Energy Agency IEA).

Dinamica oraria dei carichi termici frigoriferi ed elettrici di un edificio multipiano.

Peak Loads [kW]

Design

Heating season

Cooling season

Space heating load Cooling load Electricity

65,19 35,62 30

43,46 0 30

0 32,18 30

Energy demand [MkW] Space heating energy DHW heating energy Cooling energy Electricity

Annual

Heating season

Cooling season

74,93 (61 kWht/m2) 29,52 (61 kWht/m2) 29,42 (61 kWht/m2) 39,60 (61 kWht/m2)

74,93 17,12 0 22,97

0 12,40 29,42 16,63

conduzione e manutenzione dei sistemi impiantistici. Esaminando tali fattori nel dettaglio si comprende che l’ottenimento dell’obiettivo NZEB in esercizio non dipende soltanto dalla qualità del progetto e della realizzazione, ma anche dal comportamento dell’utente e dalle modalità di gestione. L’obiettivo deve essere quindi fortemente condiviso dall’utente o, nel caso di strutture a uso terziario, dal facility manager. QUANTO POSSONO ESSERE ATTENDIBILI LE PREVISIONI SIMULATE RELATIVAMENTE AI CONSUMI DI UN EDIFICIO CHE SI PROPONE A ENERGIA ZERO? La simulazione termoenergetica dinamica viene impiegata per la determinazione dei carichi termici e frigoriferi dei vari ambienti per il progetto degli impianti di climatizzazione, la determinazione dei consumi energetici, le condizioni di comfort termico e di qualità dell’aria all’interno degli ambienti, il consumo elettrico per illuminazione artificiale, le produzioni energetiche degli impianti alimentati da fonti energetiche rinnovabili. Per soddisfare le esigenze del progettista sono disponibili specifici software di calcolo per ogni ambito di analisi, ma anche software di calcolo completi che consentono di svolgere, attraverso l’impiego di un unico modello, quasi tutti gli ambiti di analisi suddetti. I software maggiormente utilizzati (ESP-r, EnergyPlus e TRNSYS) sono oggi stati validati da un esteso impiego a livello mondiale. La maggiore criticità di impiego di tali software risiede nella competenza di chi li utilizza: non è facile introdurre correttamente i dati di input e talvolta si estrapolano con leggerezza i risultati che si ottengono in output. Per aumentare l’affidabilità dei risultati occorre puntare sulla formazione degli operatori.

QUANTO I SOFTWARE DISPONIBILI SUL MERCATO PER LA CERTIFICAZIONE ENERGETICA POSSONO INCIDERE SULLA PROGETTAZIONE DI EDIFICIO A BASSISSIMO CONSUMO ENERGETICO? I software disponibili sul mercato per effettuare i calcoli di certificazione energetica sono basati su un calcolo in regime “quasi stazionario” che consente di valutare il fabbisogno energetico medio mensile. Sono dunque strumenti di orientamento per individuare le strategie progettuali da attuare, ma non consentono di analizzare il sistema in condizioni dinamiche e di accoppiare correttamente domanda e offerta di energia. Il protocollo LEED per la certificazione della sostenibilità, ad esempio, mette a disposizione 19 crediti (su 100) per l’ottenimento di obiettivi di contenimento dei consumi energetici rispetto a edifici standard, ma dei 19 crediti ne ammette solo 3 se non viene utilizzato un vero e proprio software di simulazione energetica dinamica.

QUANTO È IMPORTANTE LA CERTIFICAZIONE ENERGETICA DI EDIFICI DI QUESTO TIPO? Come praticata in Italia, la procedura della certificazione energetica non ha alcuna efficacia, in quanto viene interpretata da chi ne è soggetto come una ennesima procedura burocratica e, in totale assenza di controlli da parte delle autorità competenti, si producono attestazioni di certificazione energetica di infimo livello qualitativo e del tutto inutili, anche solo dal punto di vista della formazione di un “catasto energetico” del patrimonio edilizio esistente. Permane inoltre una notevole confusione fra il “consumo energetico certificato”, cioè quello che è dichiarato sul certificato energetico (relativo ai fabbisogni connessi con un uso standard dell’edificio), e il “consumo energetico reale”, cioè quello che corrisponde all’effettivo esercizio dell’immobile.

prospettive

progetti_casa

sulla Morella a Castelnovo Sotto (RE)

PROGETTO ARCHITETTONICO

Andrea Oliva

REALIZZAZIONE

2008-2009

CLASSIFICAZIONI ENERGETICHE

Ecoabita classe A in fase di registrazione calcolo secondo CasaClima 5,19 kWh/m2 anno

FOTOGRAFIE: Kai-Uwe Schulte-Bunert

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L’edificio si propone come una rilettura in chiave contemporanea dei principi costruttivi delle architetture rurali locali, riassumendo al contempo i concetti-guida di un approccio bioclimatico al progetto. Un’architettura minimalista frutto di una riduzione all’essenziale e di una attenta integrazione delle soluzioni passive e attive per il suo funzionamento.

MINIMALISTA

E SOSTENIBILE

L’edificio si colloca in un contesto fortemente rurale, ai margini della campagna di Castelnovo Sotto, a pochi chilometri da Reggio Emilia. Staccata parzialmente dal terreno per proteggerla dalla falda acquifera di superficie, la residenza si connota come un “progetto di paesaggio” realizzato mediante la ri-costruzione, con filari di pioppi e querce, di prospettive di antica memoria e la combinazione di alcuni caratteri delle case coloniche del luogo, come lo spazio passante nell’abitazione per la ventilazione (“porta morta”), l’estensione della copertura a protezione delle murature verticali (“sporto di gronda”) e il portico. Orientata di 18° verso ovest, l’abitazione ha ampie vetrate a sud, protette in estate dal portico e dalle pareti coibentate scorrevoli, mentre a nord, verso la strada, piccole finestre a nastro inquadrano il paesaggio e proteggono dai venti freddi invernali. Le facciate, rivestite con cappotto e delineate dal sistema portico, si articolano in pieni e vuoti alla ricerca di un rapporto con la grande scala del paesaggio mentre da vicino la sottile trama

di scanalature del materiale di rivestimento le scompone in diverse partizioni che le diverse combinazioni date dai pannelli oscuranti scorrevoli moltiplicano all’infinito. L’accesso coperto sul lato ovest introduce a un ampio soggiorno/pranzo a doppia altezza le cui diverse modalità di apertura sottolineano, nelle differenti stagioni e ore del giorno, le articolazioni volumetriche interne e il rapporto spazio-paesaggio esterno. Le proporzioni dei volumi e dei singoli elementi sono state attentamente determinate attraverso lo studio della geometria solare eliminando dalla composizione ogni elemento superfluo. Un’architettura minimalista che, citando la motivazione della Menzione speciale – Medaglia d’argento ricevuta alla VII edizione del Premio Internazionale Architettura Sostenibile (2011), “racchiude in sé l’estrema complessità necessaria per l’ottimale funzionamento e la corretta integrazione di tutte le necessarie soluzioni passive e attive”.

progetti

Progetto_arch. Andrea Oliva, Reggio Emilia Impianti fotovoltaici_p.i. Simone Bellini Bioclimatica_ing. David Zilioli Direttore dei lavori_arch. Andrea Oliva Lavori_dicembre 2008-dicembre 2009 Superficie fondiaria_5.000 m2 Superficie utile_167 m2 Superficie verde_15.886 m2

Soluzioni bioclimatiche

Con un orientamento di 18° verso ovest la casa sfrutta al meglio gli apporti bioclimatici che, per effetto della geometria del portico, delle ampie superfici vetrate a sud e degli oscuramenti scorrevoli, consentono l’irraggiamento in inverno e la protezione dalla radiazione pomeridiana in estate. Lo studio delle assonometrie solari ha permesso di valutare l’incidenza del soleggiamento sull’involucro e di dimensionare opportunamente le schermature fisse dei setti verticali, degli sporti orizzontali e le schermature mobili con pannelli scorrevoli. Dal punto di vista tecnologico, l’impiantistica integrata con la domotica consente una riduzione dei consumi mediante il controllo della temperatura dei singoli locali, la predisposizione del lavoro efficiente dei grandi elettrodomestici, lo spegnimento automatico delle luci nei locali vuoti, la generazione controllata dell’acqua calda sanitaria e la regolazione dei tempi di utilizzo dei singoli apparecchi. L’impianto di riscaldamento è utilizza pannelli radianti alimentati da una caldaia a condensazione mentre l’acqua calda sanitaria è integrata da collettori solari posti sulla copertura. L’abitazione è dotata di un sistema meccanizzato di ventilazione con recupero di calore.

pianta del piano terra

pianta del piano superiore

sezione trasversale

Sopra, il fronte nord si presenta molto chiuso, con poche aperture nastriformi, a protezione dai venti invernali.

Legenda: 1. ingresso principale; 2. soggiorno/pranzo; 3. angolo cottura; 4. area gioco bimbi; 5. lavanderia; 6. bagno; 7. autorimessa; 8. portico; 9. vuoto sul soggiorno; 10. studio; 11. camera da letto; 12. camera da letto; 13. camera da letto; 14. bagno; 15. cabina armadio.

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sezione longitudinale

Strategie bioclimatiche: • orientamento dell’edificio secondo l’asse eliotermico • protezione dai venti dominanti • uso del verde come sistema per la regolazione del microclima • tutela dalla risalita di umidità tramite sopraelevazione e aerazione naturale del piano terra • aperture contrapposte per ventilazione naturale • portico come mitigatore bioclimatico per il sole estivo/invernale

Il fronte sud con i pannelli oscuranti scorrevoli completamente aperti e chiusi.

CARTA DEL SOLE LONGITUDINE44° 48’ A B C D E F G

DIREZIONE VENTI PREVALENTI

ORIENTAMENTO

21 giugno 21 lug - mag 21 ago - apr 21 set - mar 21 ott - feb 21 nov - gen 21 dicembre

ACQUA PIOVANA

SOLE ESTI VO VENTILAZIONE NATURALE

70°

SOLE IN V E E 20 RNAL °

SERBATOIO RACCOLTA ACQUA PIOVANA

progetti

A sinistra in alto, il doppio volume del soggiorno. Al centro, l’ingresso. Dalla composizione architettonica, sia degli esterni che degli interni, è stato eliminato ogni elemento superfluo: un’architettura minimalista che favorisce il buon funzionamento e la corretta integrazione di tutte le necessarie soluzioni passive e attive.

Tecnologia costruttiva

L’edificio ha una struttura a muri portanti, con conseguente minore presenza di ponti termici, costituita da laterizio porizzato di 38 cm accoppiato a un isolamento a cappotto di 10 cm di spessore sul lato esterno. I solai sono in laterocemento con cordoli e solette in cemento armato opportunamente coibentate e disgiunte, la copertura ha uno strato di 22 cm di isolamento e un manto in parte in lamiera e in parte drenante, collegato a un sistema per la raccolta dell’acqua piovana. I serramenti sono in legno lamellare e vetrocamera basso emissiva con gas argon.

INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,23 W/m2K solaio contro terra, U = 0,23 W/m2K copertura, U = 0,16 W/m2K serramenti, Uw = 1,5 W/m2K fabbisogno di energia per riscaldamento, 1,46 kWh/m2a

IMPIANTI impianto solare termico 4,5 m2 impianto fotovoltaico potenza 5,81 kW

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Copertura (dallâ&#x20AC;&#x2122;estradosso) pannelli solari; ciotolo 45/55; guaina impermeabilizzante; massetto cementizio inclinato (4 cm); strato coibente (14 cm); soletta in cemento armato (16 cm); cappotto esterno (5 cm). Infissi (dallâ&#x20AC;&#x2122;esterno) infissi scorrevoli con vetrocamera b/e con gas argon; parapetto in vetro temperato; pannelli scorrevoli coibentati (6 cm). Solaio verso vano non riscaldato (dallâ&#x20AC;&#x2122;estradosso) pavimentazione in cemento resina (3 mm); massetto in magnesiaco (6 cm); pannello radiante (3,5 cm); pannello coibente (8 cm); solaio in laterocemento (24+4 cm); intonaco (1,5 cm). Solaio contro terra (dallâ&#x20AC;&#x2122;estradosso) massetto in cemento con finitura in resina (8 cm); fondazione in cls (30 cm); magrone (10 cm); terreno vegetale.

progetti

Sulla copertura sono installati pannelli solari (4,5 m2) per la produzione di acqua calda sanitaria e un impianto fotovoltaico di 5,7 kW, parzialmente integrato ai sensi del GSE. Per favorire l’areazione ai pannelli è stata lasciata una intercapedine d’aria. L’isolamento dell’edificio è garantito da pannelli in EPS100 di spessore variabile dagli 8 cm delle spalle delle finestre ai 10 cm del cappotto esterno, oltre ai laterizi porizzati di 38 cm posati con malta isolante. La struttura in muratura con orizzontamenti in laterocemento garantisce inoltre, insieme alla coibentazione, elevata inerzia termica e buoni valori di sfasamento, contribuendo così al comfort indoor nel periodo estivo.

In alto, due immagini della “sopraelevazione” della casa rispetto al terreno. Questa soluzione è stata adottata al fine di evitare l’umidità di risalita dal terreno, aggravata dalla presenza di falde acquifere superficiali.

Copertura (dall’estradosso)

Parete esterna (dall’esterno)

lamiera graffata in alluminio 6/10; barriera al vapore; strato coibente (20 cm); solaio in laterocemento (24+4 cm); impianto di aspirazione meccanica forzata con recupero di calore.

cappotto esterno (10 cm); termolaterizio (38 cm); intonaco (1,5 cm). Parete contro terra (dall’estradosso)

Solaio interpiano (dall’estradosso)

muro in cls armato; guaina a bottone e impermeabilizzazione; vespaio.

parquet lamellare (13 mm); massetto in magnesiaco (6 cm); pannello radiante (3,5 cm); caldana alleggerita (12/13 cm); solaio in laterocemento (24+4 cm); impianto di aspirazione meccanica forzata con recupero di calore. 22

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Dallâ&#x20AC;&#x2122;alto a sinistra, in senso orario: i muri della fondazione in c.a.; la muratura portante in laterizio; la coibentazione del cordolo interpiano con pannelli in fibra di legno; il solaio in laterocemento del primo piano; un dettaglio dellâ&#x20AC;&#x2122;angolo a sud-ovest con i pannelli di rivestimento non ancora rifiniti.

progetti

progetti_casa

a Bisceglie (BT)

PROGETTO ARCHITETTONICO

Studio Pedone

REALIZZAZIONE

2009-2011

CLASSIFICAZIONE ENERGETICA

CasaClima Goldplus 8 kWh/m2 anno

FOTOGRAFIE: Studio Pedone

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Un attento studio bioclimatico e una progettazione secondo le regole per la casa passiva in clima mediterraneo, unitamente a scelte tecnologiche e impiantistiche orientate al risparmio energetico, hanno permesso a questa abitazione di raggiungere l’autosufficienza energetica.

UNA

CASA A CONSUMO QUASI ZERO IN CLIMA MEDITERRANEO Inserita in un paesaggio dalla forte caratterizzazione mediterranea questa casa unifamiliare è stata progettata come uno spazio aperto strettamente legato alla natura che lo circonda; materiali e cromatismi si confondono e allo stesso tempo risaltano nella natura circostante e l’ambiente costruito si immerge e si lascia penetrare dalla campagna. Il volume dell’edificio, articolato al piano terra, si ricompatta a “L” al piano superiore creando maggiore riservatezza nella zona notte. Il segno netto della copertura metallica che abbraccia la scatola di vetro dell’area living segna il fronte di ingresso. Dal patio centrale, il cuore del complesso, si accede alla zona giorno, concepita come un open space vetrato con vista sul giardino. Da qui si delineano altri ambienti di diverse ampiezze che si incrociano senza confondersi sino a condurre a una scala a vista che accompagna alla zona notte al livello superiore. La complessa articolazione spaziale del costruito è frutto di

scelte progettuali fortemente influenzate da valutazioni di natura bioclimatica per valorizzare al contempo sia il contributo solare che quello dei venti prevalenti nella zona. Un’impostazione progettuale riconoscibile nella forma dell’edificio, nel posizionamento delle aperture, nell’ottimizzazione dell’illuminazione e del soleggiamento in tutte le stagioni nonché nello studio dell’ombreggiamento reciproco tra le varie parti del fabbricato e di quello dovuto alle alberature circostanti. Il bassissimo fabbisogno energetico è coperto totalmente da un impianto FV da 5 kWp che alimenta la pompa di calore ariaaria, unico impianto per il riscaldamento. Si è ottenuto così un edificio a consumo energetico zero, risultato possibile grazie alla coibentazione con assoluta assenza di ponti termici, infissi altamente isolanti con triplo vetro basso-emissivo, controllo rigoroso della tenuta all’aria, VMC con recuperatore di calore ad alta efficienza e boiler di produzione di acs a pompa di calore.

progetti

La tecnologia edilizia Il sistema portante dell’edificio è a telaio in c.a. con tamponamenti in mattone termico porizzato di 35/40 cm dotati di tagliagiunto in PSE e con un isolamento a cappotto in sughero bruno tostato dello spessore di 10 cm. Gli intonaci interni ed esterni, come i collanti e i rasanti per il cappotto e le finiture, sono a base di calce idraulica NHL. Stessa attenzione per la sostenibilità è stata posta nella scelta del sistema di verniciatura all’acqua per le finiture interne e nell’utilizzo esclusivamente di rovere europeo proveniente da riforestazione per il parquet della zona notte. Il ricorso a sistemi costruttivi caratterizzati da una ridotta trasmittanza e da una elevata massa termica ha consentito, soprattutto per le pareti esposte a sud e a ovest (oltre che per le coperture), di raggiungere un notevole smorzamento e sfasamento termico temporale, fattore di straordinaria importanza data la zona climatica. Lo sfasamento termico relativo alla parete verso l’esterno è di 16 ore, quello del tetto piano di 18 ore.

Progetto_arch. Leo Pedone, arch. Massimo Pedone, ing. Pietro Pedone, arch. Annamaria Perruccio - Studio Pedone, Bisceglie (BT) Strutture_ing. Pietro Pedone Impianti_ing. Domenico Donvito, Massafra (TA) Consulenti energetici_arch. Salvatore Paterno, arch. Antonio Stragapede - TBZ, Gravina in Puglia (BA) Direttore dei lavori_arch. Leo Pedone Appaltatore_ Pedone Working s.r.l., Bisceglie (BT) Superficie fondiaria_872 m2 Superficie utile_188 m2 Superficie verde_672 m2 Volume lordo riscaldato_784,63 m3 Volume netto riscaldato_588,47 m3

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sezione AA

sezione BB

sezione CC

progetti

Bioclimatica L’accurato bilanciamento tra la progettazione bioclimatica, la scelta delle strategie energetiche e impiantistiche e l’uso di materiali quanto più tradizionali e prestazionali connota questa residenza come “casa passiva mediterranea”, in grado non solo di ridurre drasticamente il fabbisogno termico, ma anche di recuperare energia, utilizzando sia i guadagni solari passivi, quanto fonti e sistemi di riscaldamento e raffrescamento ad alto rendimento e con il minor impatto ambientale. L’applicazione dei principi della bioclimatica ha portato alla ricerca dell’orientamento ottimale dell’edificio attraverso uno studio approfondito dei diagrammi solari e del corretto posizionamento e dimensionamento delle aperture sulle facciate al fine di garantire una adeguata ventilazione naturale. Nel periodo estivo, infatti, l’apertura delle finestre a nord-est permette di captare la fresca brezza marina, favorendo così l’espulsione verso l’alto dell’aria calda e ricca di CO2 grazie all’effetto camino generato dai tagli a doppia altezza del solaio interpiano e dalle finestre a sud del vano scala. Nel periodo invernale, invece, la chiusura ermetica delle aperture attiva l’impianto di VMC con recupero di calore che garantisce il necessario ricambio d’aria interno. In questo edificio è stato l’utilizzato un vero e proprio sistema passivo di riscaldamento: il padiglione a ovest che ospita il living-room è interamente vetrato e, nel periodo invernale, consente mediante la captazione solare e la conservazione del calore, un notevole accumulo termico per l’intera casa. Lo stesso padiglione, nel periodo estivo, è opportunamente schermato dal filare di “gelsi da fiore” a foglia caduca posto lungo il confine della proprietà, la posizione delle alberature è stata determinata attraverso lo studio dei diagrammi solari. In questo modo si è ridotta la radiazione solare diretta sulla vetrata mentre il calore residuo viene smaltito attraverso l’evaporazione dell’acqua che scorre nel piccolo canale sottostante; questa, attinta da un pozzo ipogeo di accumulo delle acque meteoriche ubicato sotto il patio, è utilizzata anche per l’irrigazione del giardino.

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Sopra, studio del soleggiamento al 21 giugno e al 21 dicembre e, sotto, studio della relazione tra vegetazione e soleggiamento. Bisceglie: latitudine 41°14'34''80N – longitudine 16°30'18''72E 21 giugno ore 10.00: Azimut 117,6° - Elevazione 60,1° ore 12.00: Azimut 184,7° - Elevazione 72,8° ore 15.00: Azimut 259,8° - Elevazione 47.7° 21 dicembre ore 10.00: Azimut 152,5° - Elevazione 20,4° ore 12.00: Azimut 181,9° - Elevazione 25,4° ore 15.00: Azimut 223,9° - Elevazione 12.6°

La platea di fondazione isolata con XPS. In elevazione, nelle parti non a contatto con l’umidità del terreno, l’isolamento in XPS è sostituito con sughero bruno, i cordoli sono impermeabilizzati.

Solaio contro terra (dall’interno) gres porcellanato con colla (1,5 cm); massetto in cls (5 cm); XPS estruso (6 cm); cappa in cls armato (5 cm); freno vapore; massetto in cls armato (10 cm); cassero modulare in PP riciclato (40 cm); magrone armato (10 cm); terreno di fondazione. Dettaglio A

sigillatura esterna in silicone acrilico; guarnizione termo espandente; sigillatura interna in silicone per serramenti. Dettaglio B XPS estruso (6 cm); traverso in purenite (6x12 cm); nastro butilico adesivo per tenuta all’aria; sigillatura interna in silicone per serramenti; sigillatura esterna in silicone acrilico; soglia esterna.

progetti

D Sotto, dall’alto: lo sporto della copertura dell’area living vetrata: isolamento e tenuta all’aria sono elementi prioritari; dettaglio dell’attacco a terra del padiglione vetrato.

Dettaglio A

materassino acustico; fascia in OSB (1,8x15 cm); guaina impermeabilizzante con freno vapore fibrorinforzato.

carter metallico tipo rheinzink con gocciolatoio; guaina impermeabilizzante con freno vapore; pannello OSB (1,8 cm); sughero espanso bruno (6 cm); materassino acustico; staffa a L in acciaio; freno vapore; travi primarie in acciaio (4x8 cm); travetti secondari in acciaio (2x8 cm); sughero espanso bruno (8 cm); freno vapore; doppia lastra cartongesso.

carter metallico di rivestimento con gocciolatoio; profilo in legno sagomato per fissaggio carter metallico; nastro butilico adesivo per tenuta all’aria; traverso in purenite (6x8 cm); scatolare in acciaio (4x8,5 cm) saldato a profilo a C in acciaio; sughero espanso bruno (4 cm).

Dettaglio B

Dettaglio D

traverso in purenite (6x10 cm); nastro butilico adesivo per tenuta all’aria; profilo Ω in acciaio per fissaggio traversa in legno; traversa in legno con incasso per luci a led (2,5x5 cm); travetto secondario in acciaio (2x8 cm);

lama d’acqua; impermeabilizzazione con primer bituminoso; massetto in cls con rete (5 cm); XPS estruso (6 cm); magrone armato (10 cm); terreno di fondazione.

Dettaglio C

Dallâ&#x20AC;&#x2122;alto a sinistra: lâ&#x20AC;&#x2122;impianto fotovoltaico; il locale tecnico con la macchina di ventilazione meccanica; tubazioni e bocchette di presa della ventilazione meccanica controllata.

INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,21 W/m2K solaio controterra, U = 0,25 W/m2K copertura, U = 0,20 W/m2K superfici trasparenti, Uf = 0,98 W/m2K, Ug = 1,1 W/m2K emissioni di CO2 evitate, 10.004 kg/anno

IMPIANTI impianto di ventilazione meccanica a doppio flusso con recupero di calore ad alta efficienza pompa di calore aria/aria per riscaldamento e raffrescamento ad aria a bassa temperatura impianto fotovoltaico connesso in rete, integrato architettonicamente di 5 kWp recupero delle acque piovane con cisterna interrata di 40.000 l per irrigazione del giardino circostante predisposizione solare termico a tubi sottovuoto integrabile al boiler di produzione di ACS del tipo a pompa di calore

progetti

Copertura (dall’esterno) lastre di biogres (1,5 cm); massetto in cls con rete (5 cm); impermeabilizzazione con primer bituminoso; massetto in cls armato (5 cm); freno vapore; sughero espanso bruno (10 cm); XPS estruso (6 cm); freno vapore; massetto in cls armato in pendenza; solaio in latero cemento (25 cm); intonaco interno a base di calce idraulica naturale. Solaio interpiano (dall’intradosso) pavimento in rovere prefinito verniciato all’acqua; massetto in cls armato; solaio in latero cemento (25 cm); intonaco interno a base di calce idraulica naturale. Parete (dall’esterno) rivestimento murale silossanico-elastomerico rinforzato; rasante traspirante a base calce idraulica naturale (0,5 cm); sughero bruno espanso (10 cm); blocchi in laterizio termico porizzato con listello taglia giunto e malta termico-sismica (39/30 cm); intonaco a base di calce idraulica naturale.

Dall’alto: due dettagli della veletta del tetto con le due tipologie isolamento (sughero bruno e XPS); la coibentazione a cappotto con il sughero bruno espanso e la coibentazione del muro verso il garage.

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UNA

CASA PASSIVA IN CLIMA MEDITERRANEO

3 domande a ... Leo Pedone - Studio Pedone

Sotto, dall’alto: l’area relax e due viste della zona living con la vetrata verso il giardino a ovest e quella verso il patio di ingresso.

Cosa spinge un architetto a progettare case passive/a basso consumo energetico? Pensiamo che l’architettura, nella sua autonomia espressiva, debba sempre dare risposte concrete ai bisogni della società. Come progettisti sensibili ai temi dell’ecosostenibilità il nostro studio incentra su questi la propria attività da ormai un decennio. Partendo dalle prime esperienze isolate degli anni ‘90 ed attraverso realizzazioni di complessi residenziali evoluti in bioarchitettura siamo giunti ad imporci limiti sempre più spinti come la progettazione, nel 2007, di questa casa passiva per poi trasferire tale confronto alla scala urbana, avendo attualmente in cantiere un programma di rigenerazione urbana con 61 abitazioni ad energia quasi zero. Cosa significa progettare un edificio a bassissimo consumo energetico in clima mediterraneo e qual è il futuro di questi edifici? Come progettisti crediamo che il progetto di architettura possieda una dimensione più alta rispetto al solo controllo dell’efficienza energetica e della sostenibilità e che anche i risultati più spinti si possano raggiungere sia con la padronanza delle tecniche costruttive sia con una sempre maggiore integrazione tra le diverse competenze specialistiche che partecipano al processo progettuale e costruttivo. Il primo obiettivo che ci si pone nel progettare un edificio a bassissimo consumo energetico è ridurre i bisogni; ciò porta da un lato alla riscoperta della modernità nell’approccio bio-climatico delle architetture vernacolari, dove le scelte, in assenza di fonti energetiche di tipo esogeno, erano massimizzate; dall’altro a innovare con intelligenza, date le nuove tecnologie, il patrimonio secolare della cultura del “costruire a regola d’arte”. Nel futuro prossimo si assisterà in tutta l’area mediterranea alla diffusione di edifici sempre più efficienti e “smart” e quindi più controllabili e gestibili. Rimarranno invece maggiori difficoltà per il settore dell’esistente, ambito in cui occorrerà lanciare nuove sfide. Quali difficoltà si incontrano nella progettazione di un edificio passivo in clima mediterraneo? Caldo-freddo, luce-ombra: la difficoltà nell’interpretare questa dicotomia diventa lo stimolo nel progettare architetture che consumino energia quasi zero nel Mediterraneo. La ricerca degli aspetti da privilegiare nell’impostazione progettuale di una casa passiva mediterranea è sicuramente difficile dovendo bilanciare gli apporti del periodo invernale e quelli estivi. Questa difficoltà però, se ben interpretata, crediamo possa diventare un “plus” che consenta sempre di incalanare, a prescindere dagli orientamenti dettati dal sito o dall’urbanistica, i contributi energetici di tipo passivo o attivo. progetti

progetti_Aeropolis

II, Bruxelles (B)

PROGETTO ARCHITETTONICO

Architectes Associés

REALIZZAZIONE

2008-2010

STANDARD CASA PASSIVA

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Passivhaus Institut Darmstadt 6 kWh/m2 anno

FOTOGRAFIE: M. Detiffe, J. Willem, F. Dujardin, Architectes Associés

Con i suoi quasi 7.400 m2 è il più grande edificio passivo per uffici del Benelux. L’enorme riduzione dei consumi energetici è stata ottenuta senza ricorrere a soluzioni tecnologiche sofisticate e costose garantendo così la redditività dell’immobile (1.320 euro il prezzo a metro quadro). I costi aggiuntivi per rientrare nello standard passivo saranno ammortizzati in meno di 5 anni.

INNOVAZIONE

LOW TECH

E SOSTENIBILITÀ

Realizzato in seguito a un concorso di progettazione bandito nel 2005, Aeropolis II è l’edificio passivo più grande del Belgio, dove è diventato l’emblema di sviluppo sostenibile e uso passivo dell’energia in edilizia. Il progetto, frutto di un gruppo di lavoro interattivo, è stato pensato fin dalle prime fasi secondo linee guida ben definite: compattezza volumetrica, flessibilità spaziale, griglia strutturale chiara e intellegibile, una pelle sostenibile, efficiente e facile da montare, ottimizzazione del rapprto superfici trasparenti e opache, impianti ad alta efficienza energetica e a basso contenuto tecnologico per il riscaldamento e il raffrescamento, analisi del ciclo di vita. L’edificio si sviluppa attorno a un patio centrale, fonte di luce naturale per gli uffici interni e fulcro del progetto; attorno a esso si innalza il compatto volume trapezoidale del fabbricato con uno sviluppo ridotto delle facciate che limita le superfici disperdenti. La semplicità della struttura in calcestruzzo armato, adeguatamente coibentata e scelta per sfruttare l’inerzia ter-

mica del materiale, ha concesso ai progettisti grande libertà compositiva e di adattamento dello spazio. La flessibilità, infatti, è stata una condizione di progetto e un aspetto importante della sostenibilità: le pareti interne sono facilmente smontabili, sono stati evitati i controsoffitti e le soluzioni tecniche adottate potranno essere mantenute anche in caso di futuri lavori di adattamento garantendo livelli di comfort ottimali. Grazie alla riduzione delle dispersioni termiche e ai guadagni passivi esterni e interni, gli ambienti hanno una bassa esigenza di riscaldamento rendendo possibile mantenere le condizioni di benessere termoigrometrico principalmente con l’impianto di ventilazione meccanica controllata (integrato da un sistema geotermico) mentre i carichi termici estivi vengono rimossi con la ventilazione notturna. Soluzioni semplici e poco costose, che non richiedono attenzioni particolari da parte degli utilizzatori e consentono di ridurre di un fattore 10 i consumi per riscaldamento e raffrescamento rispetto ai consueti immobili per uffici.

progetti

La pelle

La facciata è costituita da un muro-cortina realizzato con moduli prefabbricati con ossatura in legno certificato FSC. I moduli sono di tre tipi: un elemento opaco di 90 cm di larghezza, una finestra fissa, anch’essa di 90 cm, e un modulo composto da una finestra parzialmente apribile e da un elemento opaco da 30 cm. L’elemento opaco è costituito da una struttura in legno, coibentata con un pannello spesso 15 cm di schiuma di resine polimeriche, agganciata a una lastra di fibrocemento sulla quale è montata una lamiera di alluminio perforato e un vetro traslucido bianco. Tale elemento, isolato all’interno anche acusticamente mediante 2 cm di lana di roccia, conferisce una particolare profondità alla superficie del fabbricato, dona alla pelle esterna un colore grigio perla brillante rendendo il volume, opaco al 70%, trasparente e luminoso. La tenuta all’aria è garantita da una membrana posta tra la lana di roccia e il pannello in schiuma. La vetrata dei moduli trasparenti è formata da un triplo vetro con schermatura solare esterna. In facciata la disposizione dei moduli è stata progettata per assicurare idonee condizioni di luce naturale negli uffici: l’ufficio tipo prevede una combinazione dei tre elementi le cui parti vetrate corrispondono al 22% dell’area del pavimento.

Posa dei moduli di facciata.

Dettaglio del modulo di parete: si riconoscono il telaio in legno agganciato alla lastra di fibrocemento e la struttura perforata in alluminio.

modulo vetrata

modulo semiopaco

modulo opaco

Dettaglio del fissaggio dell’elemento semiopaco.

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Sotto da sinistra in senso orario: l’ingresso dell’Aeropolis e il patio centrale; i tre elementi della pelle esterna sono riconoscibili anche dall’interno; il patio centrale che garantisce illuminazione naturale ai locali interni.

Progetto_M. Desmedt, M. Lacour, S. Leribaux, D. van Cauwenberghe - Architectes Associés sprl, Bruxelles (B) Strutture_Setesco, Bruxelles (B) Consulenza energetica_Cenergie, Bruxelles (B) Facciate_Kyotec - Belgo Metal, Bruxelles (B) Appaltatore_Jacques Delens S. A., Bruxelles (B); Vanderstraeten, Lummen (B) Area edificio_7.388 m2 fuori terra e 2.702 m2 nell’interrato Area verde_2.508 m2

pianta piano tipo

sezione 1-1

Dall’alto: posa della pavimentazione sospesa per il passaggio delle tubazioni della ventilazione; impermeabilizzazione e coibentazione della struttura contro terra.

INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,122 W/m2K solaio contro terra, U = 0,153 W/m2K copertura, U = 0,126 W/m2K serramenti, Uw = 0,82 W/m2K prestazioni energetiche per acqua calda, < 1 kWh/m2 anno per raffrescamento estivo, 2,2 kWh/m2 anno ventilazione, 2,1 kWh/m2 anno emissioni di CO2 evitate, 451 t/anno

IMPIANTI VMC con recupero di calore (latente ed entalpico) e con sonde ambiente CO2 per ricambio automatico di aria caldaia a gas 140 kW domotica regolazione centralizzata di tende solari (intensità, orientamento e altezza del sole, temperatura interna), di temperature, di apertura finestre per il raffrescamento notturno, della luce artificiale (sensori di occupazione e fattori giornalieri) recupero acqua piovana per cassette wc

Aspetti economici

Il contenimento dei costi è stato uno degli obiettivi del progetto rendendo possibile per gli uffici un prezzo di soli 1.320 euro circa per metro quadrato. Lo studio comparativo dei costi di costruzione e di quelli legati al consumo di energia in fase d’uso, raffrontando il fabbricato dell’Aeropolis con un edificio standard di eguali dimensioni, ha evidenziato che la differenza dovuta allo standard passivo sarà ammortizzata in 4,4 anni. Il risparmio economico, calcolato sulla base dei minori consumi di energia rispetto a un edificio standard, è di 47.898 euro l’anno. Le differenze maggiori, rilevabili nella comparazione dei consumi di energia primaria, sono dovute ai consumi di gas per il riscaldamento e di elettricità per il raffrescamento estivo e l’illuminazione.

Investimenti complementari per l’opera Investimento impianti TOTALE costo aggiuntivo edificio passivo rispetto allo standard

Costo annuale di energia Risparmio annuale edificio passivo rispetto allo standard Tempi di ritorno economico edificio passivo rispetto allo standard

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Edificio passivo euro 919.566 euro 3.042.767 euro 3.962.333 euro 210.676

Edificio standard euro 392.148 euro 3.359.510 euro 3.751.658

Edificio passivo euro 23.064

Edificio standard euro 70.958

euro 47.898 4,4 anni

Riscaldamento e raffrescamento

Dall’alto, le prese d’aria dei pozzi canadesi, le tubazioni di ventilazione e macchine di preriscaldamento e preraffrescamento dell’aria.

1. elevato isolamento, tenuta all’aria, triplo vetro; 2. guadagni interni; 3. veneziane a lamelle piccole a regolazione automatica; 4. illuminazione ad alta efficienza con sensori di presenza; 5. portata d’aria naturale; 6. apertura notturna automatica; 7. slab cooling.

Grazie al livello di isolamento e di tenuta all’aria (n50 = 0,49 vol/h) del muro cortina il bisogno netto di riscaldamento è stato ridotto a 8 kWh/m2 anno. Durante l’inverno l’aria esterna, prima di essere immessa nei locali, viene preriscaldata grazie 4 pozzi canadesi (40 m di lunghezza con tubi di diam. 70 cm), mentre il calore dell’aria in uscita, aspirata attraverso griglie a soffitto, viene recuperato. Viste le perdite di calore molto limitate, è stato sufficiente installare una caldaia da 140 kW per garantire una temperatura costante di 20 °C per tutto il periodo invernale. In estate il comfort è garantito dal grande isolamento delle pareti, dal controllo solare grazie alla presenza di schermature esterne, dal pozzo canadese che raffredda l’aria di 5-10 °C e la deumidifica e dai solai radianti. Di notte un sistema di raffreddamento naturale valorizza l’inerzia dei solai massicci raffrescando i locali e le strutture in cemento grazie all’apertura automatica delle finestre; l’aria viene in seguito estratta forzatamente in copertura. Tutto ciò si traduce in risparmio di energia elettrica: solo 2 kWh di energia elettrica per i ventilatori (night cooling e pozzi canadesi) invece di circa 27 kWh/m2 anno di un sistema “classico” di aria condizionata. Nel 2010, in pieno periodo canicolare, il ministro della Regione di Bruxelles Evelyne Huytebroeck ha visitato e verificato se un edificio dal volume importante come l’Aeropolis potesse fornire una temperatura confortevole ai fruitori, pur non utilizzando un sistema di raffrescamento attivo (chiller). Sorpresa: a fronte di una temperatura esterna di 31 °C, all’interno degli uffici dell’Aeropolis la temperatura era costantemente di 24 °C!

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inverno - standard Passivhaus

estate (giorno) - climatizzazione passiva 5

6 estate (notte) - ventilazione notturna

progetti

progetti_Pixel

Building, Melbourne (Australia)

PROGETTO ARCHITETTONICO

studio 505

REALIZZAZIONE

2010

CLASSIFICAZIONI ENERGETICHE E AMBIENTALI

GBC Australia 5,21 kWh/m2 anno, 6 Green Stars LEED Platinum

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FOTOGRAFIE: Ben Hosking, John Gollings, studio505

Il Pixel building non è solo il primo edificio per uffici carbon neutral dell’intera Australia ma anche il più verde. Ha raggiunto, infatti, il punteggio di 100 nel sistema di valutazione australiano Green Star, ottenendo la valutazione di 6 stelle, la più alta disponibile con il GBC Australia.

UFFICI

OLTRE LE ZERO EMISSIONI L’edificio per uffici Pixel Building è il primo edificio realizzato di una zona di riqualificazione urbana nel quartiere Carlton Brewery di Melbourne. Un committente illuminato, la Grocon Australia Construction and Development, e uno studio di architettura “green thinking” hanno realizzato un edificio che va oltre le richieste del sistema di valutazione ambientale GBC australiano, totalizzando non solo il massimo punteggio in tutte le categorie ma aggiudicandosi anche 5 punti di bonus per l’innovatività. Dal punto di vista costruttivo, i materiali utilizzati sono quanto più possibile di riciclo e con un basso contenuto di energia grigia; per la parte strutturale è stato sviluppato un calcestruzzo ad hoc, il Pixelcrete, che, a parità di prestazioni rispetto a un normale cls, riduce alla metà la produzione di CO2. Le strutture verticali hanno un elevato livello di isolamento così come le parti trasparenti. Il tetto verde ospita pannelli fotovoltaici fissi e a inseguimento solare nonché turbine eoliche ad

asse verticale, soluzioni tecnologiche che rendono l’edificio energeticamente autosufficiente. L’autosufficienza del fabbricato è raggiunta anche dal punto di vista idrico, poiché sia le acque meteoriche sia quelle reflue vengono per la maggior parte depurate e riutilizzate, permettendo così di non incidere sul fabbisogno idrico e sulla rete fognaria e riducendo al minimo il consumo di acqua potabile. A ciò si aggiunga un impianto di digestione anaerobica che consente di sfruttare la produzione di biogas, conseguente ai processi di naturale decomposizione dei rifiuti di wc e cucina, come fonte energetica per la produzione di ACS. Il particolare rivestimento esterno – che ricorda appunto i pixel di un’immagine – è stato accuratamente studiato per schermare le parti vetrate dall’eccessivo irraggiamento solare e consentire il massimo fattore di luce diurna. Attualmente il Pixel Building è in fase di certificazione anche secondo gli standard LEED e BREEAM.

progetti

Sostenibilità

La sostenibilità di cui si fa portavoce il Pixel Building è a 360° e riguarda non solo l’utilizzo di materiali con un basso impatto ambientale e assenza di VOC, ma è riscontrabile anche nelle scelte di tipo impiantistico e urbanistico. Al fine di incentivare l’uso della bicicletta e dei mezzi pubblici, anche in previsione di una riqualificazione in senso sostenibile di tutto il quartiere di Brewery, è stato ridotto il numero dei posti auto previsti al piano interrato dell’edificio.

sezione BB Le piante del Pixel Building ai vari piani sono state pensate come open spaces al fine di adattarsi, di volta in volta, alle esigenze dei fruitori.

Pixelcrete

Un discorso a parte merita lo speciale calcestruzzo utilizzato per le parti strutturali del Pixel Building (pilastri, piano interrato, solai) e a cui è stato dato il nome Pixelcrete. Sviluppato dalla Grocon assieme a “Boral Concrete”, grande ditta produttrice di materiali per l’edilizia, dopo 12 mesi di sperimentazioni si è raggiunto un risultato notevole: Pixelcrete utilizza il 60% in meno di cemento rispetto a un cls normale e il 100% di materiale riciclato per la parte degli aggregati. Il risultato è che oltre il 92% del peso di un metro cubo di Pixelcrete è costituito da materiale industriale riciclato/recuperato: ceneri, scorie granulari da terra di altoforno, fumo di silice, aggregati recuperati di vario tipo, cls di recupero da demolizioni. Ovviamente, il processo di produzione richiede un controllo severo della qualità di tutti i componenti della miscela, poiché anche l’acqua utilizzata è riciclata. La bassa impronta ecologica del Pixelcrete, calcolata tra il 41% e il 48,9% in meno rispetto a una miscela analoga, risiede quindi nel riuso di materiale di scarto e nella bassa produzione di CO2 in fase di preparazione (circa la metà rispetto alla produzione di un cls comune). L’invenzione e l’utilizzo del Pixelcrete ha contribuito in maniera determinante all’assegnazione delle 6 stelle di merito del GBC Australia.

Progetto_studio 505, Melbourne (AUS) Committente/appaltatore_Grocon, Melbourne (AUS) Direttore dei lavori_Grocon Constructors, Melbourne (AUS) Consulente sostenibilità_Umow Lai, Melbourne (AUS) Strutture_Van Der Meer Consulting, Marknesse (NL) Superficie netta_842 m2 Superficie lorda_1.136,4 m2

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pianta del piano terra Nella pianta della copertura sono visibili le parti lasciate a verde, le tre turbine eoliche (sulla sinistra) e i 3 gruppi di pannelli fotovoltaici a inseguimento solare.

pianta della copertura

Il design dellâ&#x20AC;&#x2122;edificio, soprattutto il suo particolare rivestimento esterno, Ă¨ stato studiato in maniera estremamente attenta attraverso vari modelli 3D per fornire il massimo di penetrazione di luce naturale evitando, al contempo, fenomeni di abbagliamento e surriscaldamento. Le schermature delle finestre sono fisse.

INVOLUCRO trasmittanza media elementi costruttivi pareti esterne, U = 0,56 W/m2K copertura, U = 0,31 W/m2K serramenti, Uw = 1,8 W/m2K prestazioni energetiche fabbisogno energetico per riscaldamento, 4,16 kWh/m2anno fabbisogno energetico per ACS, 1,05 kWh/m2anno fabbisogno energetico per raffrescamento, 21,2 kWh/m2anno emissioni di CO2 evitate, 28,7 t/anno

IMPIANTI fronte nord

fronte ovest

fronte sud

fronte est

VMC con recupero di calore e distribuzione sottopavimento (UFAD - Underfloor Air Distribution System) building automation Building Automation System (BAS) con accesso da remoto pompa di calore ad assorbimento funzionante con ammoniaca fotovoltaico 30 pannelli per una potenza totale di 215 Wp di cui 12 fissi (2 gruppi) e 18 a inseguimento solare (3 gruppi) eolico 3 turbine da 1,5 kW di potenza ciascuna recupero acqua piovana fitodepurazione trattamento di digestione anaerobica delle acque nere progetti

Ciclo delle acque, loro trattamento e riutilizzo 1. Il tetto verde estensivo è piantumato con specie autoctone, viene sfruttato per la raccolta dell’acqua piovana e la sua filtrazione. 2. I lati nord e ovest dell’edificio sono forniti di fioriere alle finestre che hanno la doppia funzione di schermare (lato ovest) dal sole e trattare le acque grigie. Queste arrivano dalle docce e dai lavabi e sono sottoposti a evotraspirazione nei canneti. Le piante (canne tipiche degli ambienti molto umidi - wetlands) agiscono come un sistema di scarico provvedendo al trattamento “passivo” delle acque grigie. 3. Stoccaggio di 25.000 l di acqua piovana che viene trattata fino a raggiungere un livello standard di potabilità per rifornire lavabi, vasche, docce e wc. 4. Filtrazione delle acque piovane e impianto di trattamento per osmosi. 5. Acque nere in fognatura. 6. Rifiuti concentrati per la digestione anaerobica producono gas che viene sfruttato per produrre acqua calda sanitaria tramite una caldaia posta sul tetto. 7. Dai rubinetti della cucina fuoriesce solo acqua potabile 8. Le acque grigie provenienti da vasche e docce vengono dirette verso le fioriere contenenti le piante responsabili della fitodepurazione attraverso il pavimento sopraelevato. 9. Gli scarichi dei wc sono del tipo sottovuoto, con un basso consumo di acqua. Essi vengono riempiti con l’acqua piovana trattata, mentre gli scarichi vengono inviati al serbatoio delle acque nere.

ciclo delle acque, loro trattamento e riutilizzo

Tecnologia intelligente

Sulla copertura del Pixel Building sono stati installati pannelli fotovoltaici in parte fissi e in parte a inseguimento solare, coadiuvati, nella produzione di energia elettrica che rende l’edificio autosufficiente da questo punto di vista, da turbine eoliche di nuova generazione, sviluppate dall’Università australiana di Bendigo e impiegate per la prima volta in questo edificio. Per il comfort interno, invece, è responsabile una pompa di calore ad assorbimento di nuova tecnologia per l’Australia, poiché il chiller utilizza l’ammoniaca come refrigerante, senza produzione di ozono. Uno scambiatore di calore preriscalda (o preraffresca) l’aria esterna prima che venga immessa negli ambienti attraverso i solai; ogni utente può regolare autonomamente il comfort dalla propria postazione di lavoro. Un processo naturale di “depurazione notturna” (night purging), una sorta di free cooling, permette di raffrescare nottetempo tutto l’edificio, attraverso finestre “intelligenti” che si aprono automaticamente e il cui funzionamento è comunque controllato da un sofisticato sistema di Building Management. 44

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Ventilazione meccanica controllata

L’edificio è aerato con il 100% di aria esterna distribuita attraverso un sistema sottopavimento (UFAD - Underfloor Air Distribution) dotato di speciali diffusori inseriti nel pavimento sopraelevato. L’aria viene fornita a una temperatura superiore rispetto a quella dei sistemi di VMC convenzionali, al fine di ridurre le correnti. Questo sistema consente anche di avere un effetto di raffrescamento simile a quello dato dai convenzionali sistemi di raffrescamento, condizionando solamente il volume richiesto. In questo caso, la maggior parte del carico di raffrescamento è fornita dalla lastra dei soffitti radianti, termicamente attiva, riducendo il fabbisogno di aria supplementare per la ventilazione. Le canalizzazioni dell’impianto di ventilazione per ogni piano sono in pratica eliminate perché l’aria di rinnovo dei locali passa attraverso lo spazio dedicato sotto il pavimento sopraelevato. Questo sistema garantisce il rinnovo dell’aria indoor, rispetto ai sistemi convenzionali, con un controllo individuale del livello di comfort.

Dall’alto in senso orario: un’immagine di cantiere; il tetto verde estensivo del Pixel Building con i pannelli fotovoltaici a inseguimento solare (sulla sinistra dell’immagine, coperta da un gruppo di pannelli FV, si intravede una delle turbine eoliche); la posa all’intradosso del solaio delle serpentine utilizzate per il raffrescamento degli ambienti tramite acqua refrigerata. Raffrescamento 1. Tetto verde isolato 2. Solai raffreddati per il raffrescamento dell’ambiente (per convezione e irraggiamento) 3. Finestre apribili per raffrescamento notturno dei solai 4. Scambiatore di calore: cattura il calore dall’aria viziata per pre-riscaldare o pre-raffrescare l’aria fresca in entrata 5. Pompa di calore ad assorbimento ad ammoniaca. 6. L’acqua refrigerata viene distribuita a tutti i piani 7. Colonne montanti raccolgono l’aria calda viziata espellendola all’esterno 8. L’aria esterna precondizionata, con l’ausilio di ventilatori, arriva negli ambienti attraverso i solai

Riscaldamento 1. Tetto verde isolato 2. Facciata isolata con vetri doppi basso emissivi 3. Il calore recuperato dall’aria viziata è utilizzato per pre-riscaldare l’aria fredda esterna nell’unità di cambiamento 4. La pompa di calore ad assorbimento ad ammoniaca riscalda l’aria che viene distribuita a livello dei solai di ogni piano 5. L’aria esterna precondizionata, con l’ausilio di ventilatori, arriva a ogni singola postazione di lavoro attraverso i solai 6. L’aria viziata viene espulsa attraverso colonne montanti di scarico

progetti

focus on_l’indagine

termografica

INDAGINE

TERMOGRAFICA ED EFFICIENZA ENERGETICA

Fabio Armillotta, Carmela Palmieri architetti

Una tecnica non invasiva per controllare la corretta esecuzione dell’involucro che consente anche di indirizzare in modo mirato gli interventi di riqualificazione energetica dell’esistente: norme di riferimento, procedure di analisi, report e formazione degli operatori.

In tema di efficienza energetica la termografia applicata all’analisi degli edifici è un utile strumento di indagine non invasiva, che consente di ottenere informazioni utili per verificare la corretta esecuzione della costruzione (collaudo energetico) e di esaminare lo stato di un edificio esistente (audit energetico), permettendo di individuare e localizzare dispersioni energetiche dell’involucro e degli impianti termici, riconoscere i ponti termici, evidenziare anomalie termiche e criticità che denunciano problematiche in atto sull’edificio. Il grande vantaggio di questo metodo è legato al carattere di non invasività e alla versatilità della tecnica, che viene eseguita senza contatto diretto con l’oggetto esaminato e senza interferire con le normali con46

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dizioni di esercizio dell’immobile. L’analisi termografica consente di: - indirizzare in modo mirato gli interventi di riqualificazione energetica, con notevoli vantaggi anche di tipo economico; - verificare la corretta esecuzione dei lavori, sia nel caso di riqualificazione che di nuova costruzione; - effettuare monitoraggi finalizzati allo studio nel tempo di un sistema costruttivo; - realizzare il collaudo energetico per il rilascio della certificazione energetica di un edificio. Con riferimento a quest’ultimo punto bisogna sottolineare che, pur non essendoci un obbligo normativo, nella valutazione di bilancio o di collaudo energetico degli edifici, la valutazione dei parametri fondamentali con analisi strumentali sta assumendo un’importanza sempre più rilevante1. Pertanto, si può affermare che l’indagine termografica, oltre a permettere una buona analisi, può concorrere alla verifica dei risultati progettuali, esecutivi e di col-

laudo delle opere di nuova costruzione e di riqualificazione energetica. Infatti, i controlli in cantiere sui materiali e sulle lavorazioni consentono di avere un primo riscontro sulla qualità sostanziale dell’intervento. La verifica finale con l’ispezione termografica permette poi di individuare eventuali anomalie termiche causate da una posa in opera poco accurata. Le dispersioni dovute ai ponti termici, al montaggio non corretto di serramenti o di altri elementi isolanti, possono alterare in modo significativo i risultati dei calcoli iniziali determinando consumi energetici anche sensibilmente superiori a quanto previsto, diminuendo il benessere ambientale, favorendo l’insorgere di condense e muffe, vanificando parzialmente gli sforzi economici sostenuti e compromettendo la durata degli elementi edili.

La termografia

La termografia è una tecnica di indagine in grado di rilevare e

Le termografie pubblicate in questo articolo sono state eseguite con una termocamera B620 della FLIR con sensibilità termica di 40 mK a 30 °C e con risoluzione 640x480 pixel. Il maggior numero di pixel e la sensibilità termica della strumentazione influiscono notevolmente sulla qualità e la definizione di un’immagine, garantendo misurazioni della temperatura più precise, particolarmente utili per individuare con esattezza le anomalie termiche. Una risoluzione di 640x480 pixel permette di rilevare la temperatura di 307.200 punti in un’unica immagine, rendendo possibile analizzare con notevole accuratezza anche superfici di grandi dimensioni. La scala di temperatura visualizzata in ogni termogramma, riferendosi a un’analisi di tipo qualitativo e non quantitativo, serve a valutare i delta termici, tra aree dello stesso termogramma o tra aree uguali relative a termogrammi registrati in tempi diversi.

rappresentare la temperatura superficiale tramite la misurazione senza contatto della radiazione infrarossa radiante di una superficie. La radiazione infrarossa ha una lunghezza d’onda compresa tra 0,7 µm e 1 mm ed è associata al concetto di radiazione termica; tutti i corpi che si trovano a una temperatura superiore allo zero assoluto (-273 °C), infatti, emettono una radiazione elettromagnetica nel campo dell’infrarosso in funzione della propria temperatura e del valore di emissività2. La termocamera rileva l’energia irradiata e ne determina la distribuzione termica superficiale, generando delle immagini, dette termogrammi3, in falso colore o in bianco e nero, dove la sfumatura di colore o la scala di grigio sono correlate alla distribuzione delle temperature degli oggetti esaminati, consentendo di misurare il valore di temperatura assoluto di ogni punto (pixel) dell’immagine4. Tale tecnica è utilizzata quando si vuole ispezionare la struttura superficiale e sub-superficiale dei materiali. In prossimità

Nei termogrammi riportati in queste due pagine sono evidenti anomalie termiche in corrispondenza della struttura portante (ponti termici strutturali puntuali) e nella tamponatura dell’ultimo piano (ponti termici strutturali diffusi). Inoltre si nota una notevole variazione di temperatura sulla superficie del solaio di calpestio dell’ultimo livello. Dallo studio della documentazione di progetto e da indagini puntuali quantitative (endoscopia) si è rilevato che sui pilastri, sulle travi e sul solaio non è presente alcun tipo di materiale isolante.

focus on

Procedura di un’indagine termografica (cfr. la figura 1 della norma UNI EN 13187:2000). I riquadri tratteggiati indicano informazioni supplementari suggerite.

di un difetto, infatti, il calore viene assorbito o rilasciato con modalità e velocità differenti rispetto al caso di materiale perfetto od omogeneo. Pertanto è possibile evidenziare le discontinuità presenti nell’oggetto da esaminare attraverso l’individuazione di zone che presentano delle anomalie nella distribuzione superficiale della temperatura. La natura senza contatto della tecnica e la possibilità di effettuare rapidamente rilievi, anche su aree di notevole dimensioni, rendono la termografia a raggi infrarossi molto utile nel settore dell’edilizia.

La termografia nel settore edile

L’indagine termografica in edilizia è un valido strumento per il rilevamento delle irregolarità termiche dei componenti che costituiscono un edificio e che si traducono in variazioni di temperatura sulle superfici dell’involucro esterno. Quindi, come prevede la norma UNI EN 13187:20005, la distribuzione della temperatura superficiale può essere impiegata per rilevare irregolarità termiche dovute a difetti di isolamento, umidità, infiltrazioni d’aria nei componenti costituenti l’involucro esterno dell’edificio; tuttavia, è importante sottolineare che tale norma non può essere applicata per la determinazione del livello di isolamento termico e della tenuta all’aria. Le fasi fondamentali di un’indagine termografica possono essere sintetizzate in: a) rilievo delle temperature superficiali presenti sulla porzione di involucro edilizio da analizzare; b) verifica della presenza di eventuali “anomalie” nella distri-

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buzione della temperatura superficiale; c) descrizione degli eventuali difetti di costruzione (tipo e importanza) presenti in corrispondenza delle anomalie termiche rilevate. La norma, nel descrivere la procedura per eseguire l’indagine termografica di un edificio, delinea in maniera dettagliata le fasi propedeutiche all’acquisizione dei termogrammi. • Consultare la documentazione disponibile relativa all’involucro edilizio da esaminare. Ad esempio, la relazione ai fini del contenimento dei consumi energetici è utile per la definizione della stratigrafia delle pareti sia nella sezione corrente sia in corrispondenza degli elementi strutturali; fornendoci, inoltre, utili informazioni sulla posizione dei terminali dell’impianto di riscaldamento/raffrescamento; il progetto architettonico e strutturale è utile per individuare la posizione e le dimensioni degli elementi strutturali che potrebbero rivelarsi “potenziali” ponti termici. • Annotare l’orientamento dell’edificio e delle pareti da analizzare. • Stimare l’emissività delle superfici da esaminare in base ai valori tabellati o secondo procedure appropriate previste dalla norma ISO 18434. • Misurare, prima dell’inizio dell’analisi, le temperature dell’aria all’esterno e all’interno con accuratezza di ±1 °C e registrare le informazioni relative alle condizioni atmosferiche (nuvolosità, precipitazioni, umidità, vento). Nei casi in cui è necessario conoscere la differenza di pressione tra l’interno e l’esterno dell’involucro, si raccomanda una precisione di ±2 Pa tra il lato sottovento e sopravvento per ogni piano dell’edificio.

• Spegnere, prima della misurazione, le sorgenti di calore che possono interferire con l’indagine (quando è possibile). • Liberare le superfici interessate alla misurazione (spostare mobili e quadri posizionati sulle pareti da analizzare), avendo cura di non generare fenomeni transitori. • Nel caso in cui l’oggetto dell’indagine sia la valutazione di eventuali infiltrazioni d’aria, è necessario che tra l’interno e l’esterno ci sia una differenza di pressione di almeno 5 Pa, avendo cura di effettuare l’analisi dal lato a bassa pressione6. A questo punto, dopo aver impostato i parametri della termocamera7, è possibile iniziare l’analisi, effettuando preliminarmente un’indagine della superficie da indagare nella sua totalità. Si procede, quindi, all’acquisizione dei termogrammi dell’involucro dell’edificio. Per verificare che una variazione della radiazione non venga influenzata dalla temperatura riflessa di altre superfici, è opportuno studiare la superficie da angolazioni diverse. Per stabilire se la distribuzione delle temperature superficiali presenta delle anomalie, la

norma prevede la comparazione dei termogrammi ottenuti con dei “termogrammi di riferimento”8 o con la distribuzione prevedibile della temperatura superficiale. Tale distribuzione è determinata in base ai parametri ambientali registrati al momento dell’esame e alle caratteristiche dell’involucro edilizio e degli impianti scaturita dall’analisi della documentazione progettuale dell’edificio, da calcoli termici o da altre indagini conoscitive. Le anomalie termiche possono essere considerate difetti di costruzione quando non possono essere spiegate dalle caratteristiche fisico-tecniche dell’involucro, dall’effetto di fonti di calore e dalle variazioni dell’emissività. Certi tipi di difetti producono forme caratteristiche nell’immagine termica:

Immagini in alto: i termogrammi riguardano il solaio di una stanza di un appartamento al secondo piano di una palazzina. Nel termogramma a sinistra è evidente un’anomalia termica in corrispondenza della superficie esterna del solaio, causata alla mancanza di isolamento. Tale difetto costruttivo, nella stagione invernale, provoca la formazione di condensa sul pavimento della stanza corrispondente. Infatti, il rilievo termografico interno (a destra) ha rilevato temperature molto basse in corrispondenza della zona del solaio che confina con l’esterno. Per tale tipo di valutazione, volendo conoscere i valori assoluti della temperature superficiale, è stato necessario stimare il valore di emissività del materiale del pavimento e la temperatura riflessa di quella zona. Immagine a destra: la temperatura media del pannello di alluminio increspato è stata utilizzata per impostare il valore della temperatura riflessa nella termocamera (cfr. metodo indiretto in base alla Norma ISO 18434-1 parte III).

focus on

- la mancanza di isolamento produce variazioni di temperatura dalle forme regolari e ben definite; - le infiltrazioni d’aria, spesso localizzate in corrispondenza di giunti e collegamenti, producono delle forme irregolari con contorni frastagliati e grandi variazioni di temperatura; - la presenza di umidità produce generalmente una distribuzione chiazzata e diffusa con variazioni di temperatura non molto elevate. La norma UNI EN 13187:2000 definisce due tipi di prove che differiscono principalmente per quanto concerne il resoconto e la presentazione dei dati: - una prova “completa” da utilizzare per il controllo delle caratteristiche globali degli edifici di nuova costruzione o ristrutturati; - una prova semplificata da utilizzare, per esempio, nella fase di “audit” nel cantiere di una ristrutturazione o nel controllo di produzione o altre verifiche di routine. È importante evidenziare che nell’ambito di una diagnosi energetica, l’indagine termografica può essere integrata con prove di tipo quantitativo quali ad esempio termoflussimetria ed endoscopia. In questo caso la termografia diventa utilissima nell’individuazione dei punti precisi di sondaggio, ottimizzando costi e tempi della fase conoscitiva dell’edificio.

Il report termografico

Il report di una prova termografica completa deve prevedere: a) la descrizione dell’indagine, dati del committente e ubicazione dell’edificio oggetto dell’analisi; b) la descrizione dell’edificio sulla base della documentazione progettuale; c) la descrizione delle tipologie e dei materiali di rivestimento dell’edificio con i relativi valori di emissività; d) l’orientamento, da riportare su una pianta dell’edificio, e una descrizione dell’ambiente circostante (presenza di edifici prospicienti, di vegetazione ecc.); e) le specifiche della strumentazione impiegata: produttore, modello e numero di serie9; f) la data e l’ora della prova; g) la temperatura dell’aria esterna durante la prova e durante le 24 ore precedenti all’analisi (è sufficiente riportare i valori minimi e massimi osservati); 50

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Sopra: i termogrammi di questa zona dell’involucro, effettuati all’esterno e all’interno, rilevano un’importante anomalia termica in corrispondenza del telaio strutturale che è risultato non isolato e semplicemente rivestito con tavelle in laterizio. Nel termogramma qui sopra si leggono anche la trave e i travetti in c.a. del solaio. Sotto: il termogramma di questa zona dell’involucro esterno rileva anomalie termiche sia in corrispondenza del telaio strutturale che in un’area della tamponatura esterna. A seguito dell’analisi della documentazione di progetto si è dedotto che in quell’area è stato erroneamente posato il pannello di materiale isolante.

Nei termogrammi sono evidenti anomalie termiche in corrispondenza della struttura portante (ponti termici strutturali puntuali).

h) la descrizione delle condizioni di irraggiamento solare, osservate durante le 12 ore prima dell’inizio della prova e durante la prova; j) l’annotazione di eventuali precipitazioni e della velocità e direzione del vento durante la prova; k) la temperatura dell’aria interna e la differenza di temperatura dell’aria tra interno ed esterno, durante la prova; l) la differenza di pressione dell’aria tra il lato sopravvento e il lato sottovento per ogni piano (se ritenuto necessario); m) gli altri fattori che potrebbero condizionare il risultato, come ad esempio rapide variazioni delle condizioni meteorologiche; n) l’indicazione di tutti gli scostamenti rispetto ai requisiti di prova richiesti; o) la documentazione fotografica e gli schizzi planimetrici dell’edificio indicanti le posizioni dei termogrammi; p) i termogrammi registrati durante l’esame, con la scala delle temperature10; l’indicazione della posizione delle anomalie termiche, l’ubicazione della posizione della termocamera rispetto alla zona analizzata, la descrizione dell’anomalia termica e il confronto con zone analoghe dell’involucro edilizio prive di anomalie; q) l’identificazione delle zone esaminate dell’edificio; r) i risultati dell’analisi con la descrizione del tipo e dell’importanza degli eventuali difetti di costruzione riscontrati; s) i risultati di eventuali altre indagini e misurazioni; t) la data e la firma. Nel resoconto della prova semplificata possono essere omesse le informazioni presenti alle lettere c), d), e), g), h), j), o), p).

Note

1 - Nel DM 26/06/2009 al punto 4.2 dell’allegato A si legge, in merito al “Metodo di calcolo su rilievo dell’edificio o standard”: “Mediante procedure di rilievo, anche strumentali, sull’edificio e/o sui dispositivi impiantistici …”, e al punto 8, sempre dell’allegato A, si legge: “Il soggetto certificatore, nell’ambito della sua attività di diagnosi, verifica e controllo, può procedere alle ispezioni ed al collaudo energetico delle opere, avvalendosi, ove necessario, di tecniche strumentali. 2 - La quantità di radiazione emessa è funzione della quarta potenza della temperatura assoluta di un oggetto e del valore della sua emissività, come viene definito dalla Legge di Stefan Boltzman. L’emissività è una proprietà tipica di ogni materiale di irradiare energia ed è definita dal rapporto tra l’energia emessa dall’oggetto e quella emessa da un corpo nero che sia alla stessa temperatura. Un vero corpo nero avrebbe un ε = 1 mentre qualunque oggetto reale (corpo grigio) ha 0 < ε < 1. 3 - Il termogramma è il “risultato della conversione in temperatura di una o più mappe radiometriche prodotte da un sistema termografico” (cfr. Norma tecnica UNI 10824-1:2000 “Prove non distruttive. Termografia all’infrarosso. Termini e definizioni”). 4 - Le termocamere utilizzate per i rilievi nel settore edile sono di solito sensibili alle onde comprese nella banda spettrale tra gli 8 e i 14 µm (long wave), finestra infrarossa in cui l’assorbimento atmosferico e molto ridotto ed è quindi massima l’energia ricevuta dalla termocamera 5 - La termografia nel settore edile è disciplinata dalle seguenti norme tecniche: - UNI 9252:1988 “Isolamento termico. Rilievo e analisi qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri - degli edifici. Metodo della termografia all’infrarosso”. - UNI EN 13187:2000 “Prestazione termica degli edifici. Rilevazione qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri edilizi. Metodo all’infrarosso” (la norma UNI EN 13187:2000 può essere considerata l’aggiornamento della norma UNI 9252:1988, poiché coincidono quasi interamente). - UNI 10824-1:2000 “Prove non distruttive. Termografia all’infrarosso. Termini

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e definizioni”. 6 - Quando l’obbiettivo dell’indagine è la misurazione della tenuta all’aria si utilizza la prova di “blower door test” secondo quanto previsto dalla UNI EN 13829:2002 (vedi Ruben Erlacher, “Misurazione della tenuta all’aria. L’impermeabilità dell’involucro”, in azero n. 2, gennaio 2012). Un metodo “domestico” per generare una sufficiente differenza di pressione tra interno ed esterno consiste nel chiudere tutti i serramenti esterni, attivare la cappa della cucina e, se sono presenti, altri ventilatori di espulsione dell’aria. 7 - I valori dell’emissività dei materiali che caratterizzano la superficie da indagare e i valori della temperatura riflessa sono di notevole importanza quando è necessario calcolare le effettive variazioni della temperatura superficiale. 8 - I termogrammi di riferimento possono essere prodotti in laboratorio o essere ottenuti da prove sul campo effettuate su edifici reali. I termogrammi di riferimento dovrebbero essere selezionati in modo da assicurare che la struttura rappresentata e le corrispondenti condizioni di prova, siano il più possibile simili alla struttura in esame e all’ambiente al momento dell’esame (Cfr appendici A, B e C della norma).

9 - Le caratteristiche minime della strumentazione da utilizzare che la norma richiede sono soddisfatte dalla maggior parte delle termocamere attualmente in commercio. 10 - Dovendo effettuare un’analisi di tipo qualitativo e non quantitativo, la scala di temperatura visualizzata in ogni termogramma serve solo a valutare i delta termici, tra aree dello stesso termogramma o tra aree uguali relative a termogrammi registrati in tempi diversi, ma non a ricavare misure di temperatura. Per una corretta interpretazione dei termogrammi sarebbe molto utile avere a disposizione un insieme di dati storici, per formare un archivio di base da utilizzare come confronto durante il rilievo ma, soprattutto, per tenere conto dell’evoluzione nel tempo degli schemi termici rilevati. 11 - In Italia gli enti accreditati per certificare il personale PND nel metodo termografico sono: Rina, CICPND, Istituto Italiano di saldatura, Certification Bureau. 12 - Per i livelli 1 e 2 l’esame è di tipo pratico secondo una procedura semplificata. Per il livello 3 l’Organismo di certificazione dà due possibilità: superare un esame scritto o ottemperare ai requisiti di un sistema strutturato a punteggio.

L’indagine termografica, di cui sopra si riportano 2 termogrammi, è stata effettuata per individuare i punti di infiltrazione d’aria della copertura metallica di una piscina.

Dai termogrammi si rilevano anomalie termiche in corrispondenza degli infissi. L’attacco di questi alla muratura è un ponte termico di non facile risoluzione. Nel termogramma a sinistra si nota che il cassonetto dell’avvolgibile non presenta anomalie termiche, essendo stato isolato termicamente.

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La formazione di un operatore termografico Considerando che la norma UNI EN 13187:2000 nella parte introduttiva indica che “i risultati ottenuti con questo metodo devono essere interpretati e valutati da persone che abbiano ricevuto una formazione specifica per questo scopo” e che il metodo termografico è una Prova Non Distruttiva (PND), si può ritenere che, per i requisiti formativi di un operatore termografico, la norma di riferimento sia la UNI EN 473:2008 “Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive. Principi generali”. Tale norma prevede una procedura di certificazione riconosciuta a livello CE, che deve essere rilasciata all’operatore termografico da un ente terzo11, con riferimento a tre livelli di competenze: Livello 1 Una persona certificata di livello 1 deve aver dimostrato la competenza necessaria per eseguire PND in base ad istruzioni scritte o sotto la supervisione di personale di livello 2 e 3. Il personale di livello 1 può essere autorizzato a: - regolare l’apparecchiatura PND; - eseguire le prove PND; - registrare e classificare i risultati delle prove in relazione a criteri scritti; - redigere un resoconto dei risultati. Il personale certificato di livello 1 non può essere responsabile della scelta del metodo o della tecnica da utilizzare per la prova e non può valutare i risultati della prova. Livello 2 Una persona certificata di livello 2 deve aver dimostrato la competenza necessaria per eseguire PND in conformità a procedure stabilite o riconosciute. Il personale di livello 2, oltre a quanto previsto dal livello 1 può essere autorizzato a: - selezionare la tecnica PDN in relazione al metodo di prova da utilizzare; - definire i metodi di applicazione del metodo di prova; - tradurre le norme e le specifiche PND in istruzioni PND; - regolare e verificare le regolazioni delle apparecchiature; - eseguire e sovrintendere le prove e tutti gli incarichi di livello 1; - interpretare e valutare i risultati delle PND, in conformità alle norme, ai codici e alle specifiche; - preparare istruzione PND scritte; - fornire assistenza al personale di livello 2 e 1; - organizzare e redigere i rapporti PND. Livello 3 Una persona certificata di livello 3 deve aver dimostrato la competenza necessaria per eseguire e dirigere PND. Il personale di livello 3, oltre a quanto previsto dal livello 2 può : - assumersi la responsabilità di un laboratorio di prova o di un centro d’esame e del relativo personale; - stabilire e convalidare istruzioni e procedure PND; - interpretare norme, codici, specifiche e procedure; - stabilire i metodi di prova, le procedure e le istruzioni PND da utilizzare; - eseguire e sovrintendere a tutti gli incarichi propri di livello 1 e 2; - guidare personale di livello inferiore al 3. Il personale di livello 3, se autorizzato da un Organismo di qualificazione, può dirigere e sovrintendere ad esami di qualificazione per conto di quest’ultimo.

Per essere idoneo alla certificazione, il candidato deve superare il pertinente esame di qualificazione, definito in maniera specifica per ogni metodo e livello, e deve soddisfare i requisiti di addestramento, esperienza nelle PND e di acutezza visiva, anche in questo caso differenziati per ogni metodo e livello. Tra i metodi PND previsti dalla UNI EN 473:2008 non è inserito il metodo termografico. Pertanto, per la definizione dei requisiti minimi per esame di qualificazione, addestramento ed esperienza bisogna fare riferimento alla norma ISO 9712:2005 “Non destructive testing – Qualification and certification of personnel”. Tale norma stabilisce che la durata della formazione e dell’esperienza possano essere definite nel regolamento dell’ente accreditato e che può esserci una riduzione fino al 50% della durata della formazione per i candidati in possesso di adeguato titolo di studio (laurea o diploma di istituto superiore in area tecnica). I requisiti minimi di esperienza previsti dalla norma per la qualificazione sono: - Livello 1 → 3 mesi - Livello 2 → 12 mesi - Livello 3 → 30 mesi Per quanto riguarda i requisiti visivi il candidato deve dimostrare di avere acutezza visiva (questo requisito può essere soddisfatto anche con l’uso di lenti) e una visione dei colori sufficiente a distinguere e differenziare il contrasto tra i colori utilizzati nello specifico metodo PND in cui si chiede la qualificazione. L’esame per la qualificazione dei livelli 1 e 2 comprende una parte generale (40 domande circa), una parte specifica (30 domande circa) e una parte pratica. L’esame di qualificazione per il livello 3 è il più complesso e prevede anche una parte sulla scienza dei materiali, una parte sulla conoscenza di base di altri 4 metodi e una parte sul metodo specifico. Il periodo massimo di validità del certificato di qualifica è di 5 anni. Alla scadenza del primo periodo di validità e successivamente ogni 10 anni, la certificazione può essere rinnovata dall’organismo di certificazione per un nuovo periodo di 5 anni, dietro presentazione di: - referto scritto dell’esame di acutezza visiva; - documentazione che dimostri di aver svolto in modo soddisfacente l’attività di lavoro senza interruzioni significative. Alla scadenza di ogni secondo periodo di validità (ogni 10 anni) la certificazione deve essere rinnovata dall’organismo di certificazione (ricertificazione) per un ulteriore periodo di 5 anni con il superamento di un esame12, oltre a quanto previsto dalla procedura di rinnovo.

focus on

involucro_isolamento

delle coperture

Maria Elisabetta Ripamonti architetto, Presidente OAPPC di Lecco

MATERIALI

TRADIZIONALI E TECNOLOGIE INNOVATIVE PER L’ISOLAMENTO DELLE COPERTURE

Isolare contro il freddo, proteggere dal caldo e dall’umidità: questo è ciò che si richiede, in sintesi, a una copertura. Qui di seguito una breve analisi dei materiali e delle tecnologie per indirizzare il progettista alla scelta più adatta. Con particolare attenzione alla sostenibilità!

La riduzione dei consumi energetici e il livello di conoscenza e tecnologia oggi raggiunto offre ampie possibilità di contrasto ai cambiamenti climatici senza ridurre il benessere dell’uomo; consumare meno e consumare meglio sembra esser divenuto lo slogan per vivere a bassa intensità energetica. Come per altre parti dell’involucro, anche e soprattutto per le coperture è importante la coibentazione termica e la risoluzione delle dispersioni grazie all’eliminazione dei ponti termici. Nei primi due numeri di azero si è illustrato come per le fondazioni e per le pareti perimetrali sia possibile far uso di differenti tipologie d’isolamento. In questa sede si illustrano metodi di coibentazione efficaci per la risoluzione dei ponti termici in copertura, rimandando al testo Ponti termici: analisi e ipotesi risolutive (Flaccovio Editore, 2011) per maggiori dettagli. La copertura, il limite superiore dell’edificio, vede due distinzioni principali: i tetti a falda o le coperture piane più o meno praticabili. Per quanto concerne i primi si fa generalmente uso di coperture con struttura portante in legno, mentre per i secondi, sempre più utilizzati per scelte stilistiche contemporanee, si passa dalle coperture prefabbricate ai giardini pensili. 54

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La varietà, come per le pareti perimetrali, è ormai notevole e offre un ventaglio di scelte a disposizione dei progettisti in continua evoluzione. L’isolamento della copertura riduce sia le trasmissioni invernali verso l’esterno sia quelle estive verso l’interno. Durante la stagione estiva i tetti, esposti più degli altri componenti edilizi alla radiazione solare diretta, se non opportunamente isolati, contribuiscono in maniera significativa all’aumento della temperatura all’interno degli ambienti confinati. Rispetto all’involucro verticale, per i tetti si consigliano isolanti con maggiore densità e buona inerzia termica al fine di evitare il surriscaldamento estivo: a titolo di esempio, è preferibile una fibra di legno all’EPS. Importante, oltre alla scelta del materiale coibente, porre attenzione al suo posizionamento al fine di evitare ponti termici: in caso di tetti inclinati supportati da travi in legno, per esempio, è raccomandabile ridurre i ponti termici posizionando il materiale isolante tra la struttura portante e le tegole. Per le coperture in cemento armato è preferibile aumentare la massa termica isolando dall’esterno. In entrambi i casi è indispensabile proteggere il materiale coi-

Vari esempi di attacco della copertura in legno con la parete verticale. Sono evidenti gli spessori “importanti” dell’isolamento. Sotto, sezione-tipo di un tetto ventilato con rivestimento esterno in coppi e posizionamento della barriera al vapore.

bente con membrane impermeabili e introdurre uno strato di ventilazione sotto le tegole o i coppi in grado di rimuovere l’energia termica immagazzinata dalla copertura. Affinché sotto il rivestimento in copertura non si formi condensa in grado di deteriorare la struttura del tetto in poco tempo, nell’isolamento del piano superiore dell’edificio è necessario inserire una barriera al vapore (sd > 100) sotto lo strato isolante verso il locale di abitazione e uno strato impermeabile (sd > 1000) sopra.

Posa dell’isolante “a secco” tra le travi della copertura.

barriera al vapore

aerazione

involucro

Prodotti

Fibra di legno Cellulosa Lino Lana di pecora Lana di roccia Polistirene Lana minerale

Spessore Densità Capacità Sfasamento h cm kg/m3 termica J/kgK 18 18 18 18 18 18 18

160 45 30 25 40 20 20

2100 1940 1550 1300 1000 1500 1000

15,1 8,7 7,4 7,0 6,7 6,3 5,9

Tabella 1 - Caratteristiche di alcuni tra gli isolanti più utilizzati in edilizia.

Copertura a falda

In caso di copertura a falda con struttura in legno, la combinazione d’isolamento tra i puntoni e sopra i puntoni dovrebbe essere utilizzata nella maggior parte dei casi di rifacimento del tetto sovrastante un locale abitabile. Con la lana minerale o con la schiuma poliuretanica (o una combinazione di entrambe) si possono proporre varie possibili sovrastrutture. Nell’isolamento combinato, eseguito sia tra i puntoni sia sopra il tetto, normalmente si deve garantire che i materiali posizionati all’esterno permettano la diffusione del vapore; lateralmente è consigliato un freno al vapore (vedi figure pagine precedenti). Nella scelta dell’isolante è necessario tener conto delle caratteristiche del materiale; la maggiore densità della fibra di legno rispetto ad altri materiali, per esempio, la rende adatta sia per la coibentazione invernale sia per quella estiva (tab. 1). I pannelli in fibra di legno, prodotti con capacità coibente di origine naturale, infatti, grazie alle loro caratteristiche termoacustiche e meccaniche, rispondono a varie esigenze. Di essi si distingue la produzione umida, la cui massa garantisce un ottimo isolamento dal caldo estivo e dal freddo invernale rimanendo permeabile al vapore e la produzione che avviene legando con della fibra le particelle di legno vergine “a secco”. Tra gli isolanti a matrice vegetale vi sono pannelli in lana di legno flessibili con ottima aderenza ai bordi se inseriti tra le travi, eccellente stabilità nel tempo e ideali come isolanti termici e acustici. Considerando inoltre che le esigenze di coibentazione variano in funzione delle condizioni climatiche in cui si trova l’edificio, nelle regioni a nord l’attenzione maggiore nella scelta degli isolanti è correlata ai mesi più freddi, mentre nel sud dell’Italia la fibra di legno consente un’ottima risposta alle esigenze di difesa dal caldo. Essa, infatti, grazie alla sua densità permette di ottenere un maggiore sfasamento rispetto ad altri materiali sintetici e fornisce una migliore risposta dell’edificio al surriscaldamento estivo (vedi tabelle a lato e la sezione della copertura, in alto). Imprescindibile è la risoluzione dei ponti termici nelle coperture al fine di eliminare le inutili e dannose dispersioni di calore. Le immagini della pagina a fianco in basso illustrano come sia possibile dare continuità all’isolante in corrispondenza della connessione tra le pareti perimetrali e la copertura dell’edificio.

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Una sezione-tipo del nodo parete esterna/copertura in un edificio con struttura portante in laterizio e c.a. e tetto in legno: è ben evidente l’importanza data all’isolamento della parete e del tetto.

Sopra, differenza di temperatura esterna; sotto, differenza di temperatura interna grazie all’utilizzo di coibentazione in fibra di legno.

Tecnologia tradizionale - copertura tetto giardino (dall’estradosso): terreno di coltivo; geotessuto; pannelli stampati per stoccaggio e drenaggio acqua; guaina impermeabilizzante e superiore guaina antiradice; pannelli isolanti compatti; barriera al vapore; massetto di pendenza; solaio in laterocemento; intonaco interno.

ghiaia U= 0,25 Wm2/K 60 kg/m2

Copertura a verde pensile

impermeabilizzazione

Sopra: sezione di copertura piana con ghiaia in vetro cellulare. In assenza di precipitazioni: valore λ=0,08 W/mK, valore U=0,24 W/m2K In presenza di precipitazioni: valore λ=0,13 W/mK, valore U=0,39 W/m2K

Da metodo costruttivo di antiche tradizioni la copertura verde si è notevolmente affinata per un utilizzo in epoca moderna al fine di arginare i danni causati dalla dilagante urbanizzazione. Ogni copertura caratterizzata dalla presenza di un insediamento di specie vegetali prive del diretto contatto con il terreno e in grado di adattarsi e svilupparsi nelle diverse condizioni ambientali si definisce “a verde pensile”. Queste coperture consentono mitigazioni e compensazioni ambientali, generano benessere climatico, sia interno sia esterno agli edifici, riducono effetti nocivi come il propagarsi di onde elettromagnetiche e di polveri sottili, limitano l’inquinamento sonoro e quello da anidride carbonica. Le coperture a verde pensile consentono anche una miglior fruibilità di spazi altrimenti persi e una più efficace protezione delle membrane impermeabilizzanti degli edifici; il valore estetico va di pari passo con quello commerciale degli immobili grazie alla possibilità di recupero di superfici inutilizzate rese fruibili e praticabili per terrazzi privati, autorimesse in spazi pubblici o giardini per la collettività. Altrettanto positivo, oltre all’aspetto di percezione visiva, è il risparmio energetico. Questa soluzione, infatti, migliora sensibilmente l’isolamento termico della copertura riducendo le dispersioni di calore in inverno e, soprattutto, limitando il surriscaldamento estivo con conseguente notevole riduzione dei consumi e miglior comfort interno agli edifici. Mentre su una copertura tradizionale le temperature massime estive possono

cm 00 n.1 Mi 2 /3

1 /3

Da sinistra: Tecnologia a secco (legno): gronda tetto con ventilazione semplice e isolamento interposto ai travetti - facciata ventilata in legno. Tecnologia a secco (legno): gronda tetto con ventilazione semplice e isolamento sopra ai travetti - facciata ventilata in legno. Tecnologia a secco (legno): arcareccio intermedio tetto a falde con ventilazione semplice e isolamento interposto ai travetti.

involucro

Esempi di copertura piana con coibentazione in vetro cellulare (Fonte Nordtex).

raggiungere gli 80 °C, con un tetto verde si aggirano attorno ai 25 °C grazie ai processi di evapo-traspirazione delle coperture e la riduzione della radiazione solare incidente sugli edifici ombreggiati dalla vegetazione. Altro aspetto importante dei giardini pensili è la capacità di accumulo delle acque meteoriche, con un conseguente ritardo del tempo di deflusso verso i collettori urbani dovuto al lento rilascio delle acque da parte del substrato e dell’elemento drenante. Importante è definire con correttezza il parametro del “coefficiente di deflusso (ψ)” in progetto per determinare l’inerzia idrica che permette un rallentamento nel tempo delle portate. Un tale sistema è anche di ausilio alla riduzione degli effetti negativi causati dai frequenti e violenti agenti atmosferici. In funzione del grado di manutenzione richiesto si distinguono due tipologie, estensiva e intensiva. La prima ha un ridotto spessore dello strato colturale (tra gli 8 e i 20 cm), è caratterizzata da bassi spessori e pesi (tra 70 e 250 kg/m2), richiede un ridotto fabbisogno nutritivo, interventi di manutenzione minimi e costi d’installazione e gestione contenuti. La copertura a verde intensivo, invece, presuppone una manutenzione con frequenza elevata, regolari apporti nutritivi e un’assidua alimentazione idrica. Il maggior costo d’installazione e di gestione di questa tipologia è però ripagato dai molti benefici che tale copertura è in grado di apportare. Sono strati primari gli elementi portanti, di tenuta, di protezione meccanica e dall’azione delle radici, gli elementi filtranti, drenanti e quelli di accumulo idrico, lo strato colturale e quello di vegetazione (vedi disegno a pag. 57 in alto). Nel rispetto per l’ambiente e vista la richiesta di prodotti interamente riciclabili e non inquinanti (nemmeno in fase di smaltimento), la coibentazione delle coperture piane può essere

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sostituita da un materiale relativamente nuovo, il vetro cellulare. I pannelli in vetro cellulare sono composti da milioni di celle ermeticamente chiuse, non invecchiano, sono ecologici, incombustibili, completamente impermeabili, indeformabili e costituiscono una barriera al vapore. Il vetro cellulare sotto forma di ghiaia usato come strato costipato è un coibente ideale anche nelle coperture piane e nei giardini pensili (vedi disegno a pag. 57 e le immagini qui sopra).

Coperture piane

Per le coperture piane la continuità dell’isolamento secondo il “principio del pennarello rosso” – regola grazie alla quale un isolamento senza interruzioni attorno all’edificio elimina le dispersioni causate dai ponti termici – può essere raggiunta utilizzando, per esempio, calcestruzzo cellulare (λ = 0,080 W/mK) usato come collegamento tra la coibentazione della copertura e il materiale isolante della muratura perimetrale. Altro punto critico in copertura è il solaio appoggiato sul muro perimetrale; per risolvere il problema è possibile applicare un isolamento di almeno 10 cm, con un λ di 0,040 W/mK, attorno al cordolo, estendendolo anche verso l’alto (vedi immagine al centro a pag. 59, a sinistra). In corrispondenza dei parapetti di una copertura piana si consiglia l’uso di elementi coibenti prefabbricati in grado di consentire continuità dell’isolante ovviando ai ponti termici (vedi immagine in basso a pag. 59, a sinistra). Anche nella tecnologia a secco in acciaio è possibile risolvere i ponti termici con un corretto posizionamento e utilizzo dei materiali, come mostrato nei disegni a pagina 59, a destra.

Ponte termico in prossimitĂ della copertura piana.

Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), nodo parete copertura: gronda incassata tetto in alluminio, facciata ventilata.

Risoluzione del ponte termico con lâ&#x20AC;&#x2122;utilizzo del calcestruzzo cellulare.

Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), nodo parete copertura: tetto piano non praticabile, facciata ventilata con rivestimento in alluminio.

Elemento coibente portante per lâ&#x20AC;&#x2122;isolamento del nodo dâ&#x20AC;&#x2122;incastro tra parapetto e solaio della copertura piana.

Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), copertura: gronda incassata tra due falde del tetto in alluminio.

involucro

Barriere radianti per coperture

Alle nostre latitudini, in una giornata estiva, le tegole del tetto possono raggiungere temperature notevoli a causa della radiazione solare incidente su di esse; il calore si trasmette all’isolante sottostante attraverso il riscaldamento dell’aria di ventilazione e soprattutto attraverso l’emissione di radiazione infrarossa che colpisce direttamente l’isolante. Se sotto le tegole si posiziona un materiale a bassa emissione (come l’alluminio), il calore emesso per radiazione dalle tegole riscaldate dal sole si riduce fino al 97% e, di conseguenza, diminuisce il calore sull’isolante, contribuendo così a mantenere più fresco il sottotetto. Nella stagione estiva l’utilizzo di barriere radianti poste sopra lo strato di ventilazione in copertura contribuisce ad abbassare la temperatura sotto il manto. Nelle immagini a lato si evidenzia la differenza di temperatura in prossimità dell’isolante, in presenza o meno della barriera radiante.

Le barriere radianti (sopra, un esempio) vengono poste sopra lo strato di ventilazione al posto del secondo tavolato, con la faccia riflettente rivolta verso il basso. La loro particolare struttura riesce a ridurre fino al 95% il calore che viene trasmesso dalle tegole all’isolante sottostante (Fonte Nordtex).

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barriera radiante

Sopra, le immagini evidenziano la differenza di temperatura che si trova in prossimità dell’isolante in un caso in cui ci sia la barriera radiante (33,4 °C, a sinistra) e nel caso in cui non ci sia (51,5 °C, a destra).

I disegni di questo articolo, laddove non diversamente specificato, sono tratti dal libro Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive, di M. Elisabetta Ripamonti e Francesco C. Dolce, Flaccovio Editore, Palermo 2011.

A destra, immagini relative all’isolamento di coperture esistenti (Fonte Nordtex).

Coibenti per ristrutturazioni

Negli ultimi anni il mercato dei materiali isolanti si è notevolmente sviluppato, grazie anche alla produzione di coibenti in grado di rispondere alle richieste più complesse che si manifestano in un periodo di rigenerazione urbana in cui diviene sempre più importante ristrutturare e riqualificare energeticamente gli edifici esistenti. I ridotti spessori d’intervento, soprattutto in immobili di pregio, possono condizionare un perfetto isolamento. Un esempio: i pannelli sottovuoto, sigillati senz’aria con un processo produttivo in grado di fornire una conduttività termica λ = 0,005 W/mK (otto volte maggiore rispetto a un normale pannello isolante) consentono un’ottima coibentazione delle coperture in fase di ristrutturazione. In pratica, 2 cm di pannello sottovuoto, il cui involucro esterno in alluminio racchiude uno strato in poliestere che, a sua volta, contiene particelle di minerale pressato e posto sottovuoto, hanno la stessa capacità coibente di circa 16 cm dei tradizionali isolanti (vedi immagini qui sotto).

Pannelli sottovuoto. L’involucro esterno in alluminio racchiude uno strato in poliestere contenente particelle di minerale pressato e posto sottovuoto (Fonte Nordtex).

involucro

prodotti_isolamento

delle coperture

LASTRA DI VETRO CELLULARE

GLAPOR PG 700 isolante ad alte prestazioni

Descrizione. Le lastre di vetro cellulare, in vetro riciclato al 100% di alta qualità, sono coibentanti, leggere e idonee all’utilizzo in edilizia. Grazie alla struttura a cellule chiuse la lastra è assolutamente impermeabile e l’aria racchiusa nelle stesse cellule è alla base delle proprietà di isolamento del materiale, formando una barriera impenetrabile al passaggio di acqua, vapore e gas. La lastra si distingue per la resistenza alla compressione e per le proprietà ignifughe. Le proprietà meccaniche, infatti, rendono il pannello idoneo per i basamenti. È durevole, inodore, stabile al gelo e sicuro contro insetti e roditori. Il prodotto è innocuo per le persone, resistente a funghi e muffe ed è riutilizzabile e riciclabile. Ambientalmente preserva le risorse energetiche naturali, non rilascia alcuna emissione di gas e viene prodotto con bassi consumi di energia.

_Dati tecnici__________ Formato 800x600 mm Spessore 40, 60, 80, 100, 120 mm Densità 130-150 kg/m3 Resistenza alla compressione media > 800 kPa (8 kg/cm2) Conduttività termica λD 0,060 W/mK Capacita termica specifica c 850 J/kgK Fattore di resistenza al vapore µ infinito Classe di reazione al fuoco A1

Utilizzo. Le lastre di vetro cellulare vengono applicate per l’isolamento termico dei tetti piani, anche con pendenze integrate, e dei tetti verdi, vista l’estrema stabilità della forma e l’assenza di fenomeni di ritiro, previa mano di sottofondo bituminoso e protezione dai raggi UV. Possono essere utilizzate per la coibentazione del pavimento per pavimenti cavi e dei pavimenti sopra la platea di fondazione, dei serbatoi di acqua potabile e dei locali sotterranei (lateralmente). Le murature con intercapedine e le solette possono essere isolate con il vetro cellulare, che si può usare anche per la coibentazione interna di edifici sotto tutela artistica.

Coibentazione tetti piani (esempio di impiego): 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Asfalto Bitume Selciato su letto di pietrisco Ghiaia Foglio in PE Georete drenante Collante specifico Lastre in vetro cellulare Collante specifico Soletta in calcestruzzo Geotessuto

BACCHI www.bacchispa.it

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SISTEMA TERMOISOLANTE SOTTOTEGOLA ® ®

ISOTEC /ISOTEC XL

isolamento termico per copertura a falde

Descrizione. ISOTEC® è un sistema di isolamento termico in poliuretano espanso rigido per coperture a falde, progettato per essere applicato sia nel campo del recupero di tetti d’epoca sia nelle nuove costruzioni. Il pannello è conformato a battenti e incastri contrapposti che lo rendono facilmente manovrabile, facilitandone e velocizzandone la posa in quota. Con i pannelli ISOTEC® si possono realizzare rapidamente impalcati portanti, termoisolanti, impermeabili alle infiltrazioni accidentali del manto di copertura e, grazie al correntino in acciaio zincato di cui sono dotati, microventilati. Questo sistema richiede il rispetto di semplici regole di installazione e il rigoroso utilizzo degli accessori di completamento alla posa, in dotazione. Il nuovo pannello ISOTEC XL® mantiene tutte le caratteristiche del pannello ISOTEC® tradizionale ma viene accoppiato a un correntino di 4 cm. L’evoluzione non si limita all’aumento della camera di ventilazione perché grazie al nuovo profilo, ISOTEC XL® trattiene perfettamente le tegole e offre la massima garanzia di pedonabilità anche in presenza di pendenze di falda molto elevate. Utilizzo. Il sistema è adatto per l’isolamento termico delle coperture con struttura a falda discontinua in ferro o legno, con interasse secondo carichi ammissibili, e per falda con struttura continua. Il correntino in acciaio consente una ventilazione del tetto pari a 200 cm2/m di gronda (nella versione ISOTEC XL®): questa ventilazione garantisce durante la stagione estiva condizioni ottimali di benessere termo igrometrico, smaltendo il calore trasmesso dal manto di copertura e permettendo in inverno di smaltire l’umidità in eccesso, causa di condense e di muffe.

_Dati tecnici__________ Formato 3900 mm x larghezza variabile a seconda del passo del manto utilizzato Spessore 60 (ISOTEC®)/80/100/120 mm Densità 38 kg/m3 Resistenza a compressione 120 kPa (al 10% di deformazione) Conduttività termica dichiarata (λ) 0,024 W/mK Capacita termica specifica (c) 1100 J/kgK Coefficiente diffusione vapore (µ) infinito Classe di resistenza al fuoco F Assorbimento acqua a lungo periodo 0,6%

BRIANZA PLASTICA www.brianzaplastica.it

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delle coperture

COPERTURA A VERDE ESTENSIVO

Daku Estensivo sistema di isolamento termico

Descrizione. Il tetto verde, definito verde pensile di tipo estensivo, è un sistema tecnico per il rinverdimento delle coperture che si caratterizza per le proprietà di isolamento termico, risparmio energetico, spessori ridotti, pesi contenuti e ridotta manutenzione. Una copertura a verde estensivo, oltre a ridurre il fabbisogno energetico di un involucro, consente di aumentare l’inerzia termica della copertura, di contenere le dispersioni termiche giornaliere e stagionali, di incrementare il comfort interno, di migliorare l’isolamento acustico e di proteggere meccanicamente i componenti della copertura: fondamentale è anche il contributo ambientale dato, grazie alla riduzione dell’inquinamento atmosferico mediante il trattenimento delle polveri sottili, il minor effetto “isola di calore” dovuto al raffrescamento delle coperture e la riduzione delle acque reflue grazie all’elevata ritenzione idrica del sistema. La stratigrafia del pacchetto vede un elemento prefabbricato in polistirene espanso sinterizzato che forma la base del sistema, svolgendo la triplice funzione di protezione, drenaggio e accumulo idrico; un geotessile funge da filtro per le acque del substrato e da stabilizzatore dell’apparato radicale; infine il substrato viene posato per uno spessore di 8 cm e consente lo sviluppo della vegetazione (sedum). Utilizzo. La copertura a verde estensivo rappresenta un sistema estremamente conveniente per ridurre il fabbisogno energetico dell’edificio ed è particolarmente adatto alle coperture di grandi dimensioni, anche per quelle non facilmente accessibili, sia piane che inclinate fino a ca. 25°. La vegetazione, grazie al sistema di accumulo idrico, non richiede irrigazione ed è composta da una miscela di varietà di sedum definite in base al contesto specifico dell’area climatica di intervento.

_Dati tecnici__________ Spessore 16 cm Peso a secco 75 kg/m2 Peso saturo d’acqua 115 kg/m2 Pendenza massima supporto 25% Accumulo idrico 24 l/m2 (pendenza 3%) Manutenzione minima Impianto di irrigazione non necessario Calpestabilità solo per manutenzione Coefficiente di deflusso medio annuo 0,2

DAKU ITALIA www.daku.it

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MEMBRANA ®

Derbibrite NT

membrana bituminosa riflettente

Descrizione. Derbibrite NT®, membrana impermeabile a base di bitume ibrido HCB che le conferisce ottime proprietà, è una membrana che riflette l’irraggiamento solare. In particolare, durante la stagione calda, quando rivestimenti scuri in copertura raggiungono anche gli 80 °C, grazie alla riflessione del calore Derbibrite NT® non permette di superare i 40 °C in copertura e ciò si traduce in una minor quantità di calore in entrata nell’edificio. Rinforzata con un’armatura composita al velo di vetro e poliestere è impregnata con un coating acrilico a elevata capacità riflettente, la cui durabilità è garantita dalla nanotecnologia EasyClean; questa tecnologia consente alla membrana di rimanere bianca e pulita e quindi di conservare le caratteristiche riflettenti che garantiscono notevoli risparmi energetici, affidabilità e durabilità delle componenti della copertura. È un prodotto che migliora la resa degli isolanti, e anche quella dei pannelli fotovoltaici, è resistente al fuoco, ai grassi, ai funghi e all’erosione; è inoltre riciclabile. Utilizzo. La membrana viene utilizzata come prodotto per il raffrescamento passivo delle coperture, per agevolare l’azione coibente degli isolanti termici e per gli strati a finire. Si applica con il collante senza VOC DERBIBOND NT. Derbibrite NT® è munito di pellicola autoadesiva in superficie, grazie a cui il manto rimane perfettamente pulito durante i lavori e che viene tolta a fine lavori. La membrana ha anche in superficie una cimosa per il sormonto di 10 cm senza coating, per velocizzare la realizzazione dei sormonti.

_Dati tecnici__________ Formato 10x1 m Spessore 3 mm Peso rotolo 34 kg Resistenza a trazione 600 N/50 mm Allungamento a rottura 5/5% Resistenza alla lacerazione 350 N Stabilità dimensionale ± 0,3% Resistenza al fuoco secondo la norma EN 13501-5 classificazione BROOF (t1, t2, t3) Riflettività 81% Emissività 81% SRI 100

DERBIGUM ITALIA www.derbigum.it

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PANNELLO IN EPS E LEGNO CEMENTO

Pan.Ther.A.

isolante termico e acustico per copertura a falde

_Dati tecnici__________ Formato 1080 x 600 mm Spessore 130 mm Massa volumica 155,70 kg/m3 Conduttività termica teorica* (λ) 0,0364 W/mK Trasmittanza pannello 0,27 W/m2K Capacita termica specifica (c) 1864 J/kgK Isolamento acustico 35 dB Sfasamento onda termica > 7h 50’ * calcolato come valore della conduttanza per lo spessore del pacchetto (130 mm)

Descrizione. Pan.Ther.A. è un pannello studiato appositamente per tetti ventilati, costituito da due materiali; la parte superiore è composta da polistirene espanso sinterizzato arricchito di grafite (Neopor®), materiale che possiede una buona capacità di diffusione al vapore e che consente al tetto di traspirare. La parte inferiore del sistema è formata da lana di abete legata e mineralizzata con cemento Portland, materiale traspirante, resistente all’acqua, al gelo e all’umidità. L’accoppiamento dei due pannelli non avviene per incollaggio, ma tramite perni in polipropilene passanti che svolgono un ruolo fondamentale nella fase di ancoraggio e di ventilazione della copertura in cotto. Il pannello in EPS, grazie alla grafite, assicura al tetto un corretto isolamento termico e di conseguenza elevati risparmi di energia: la sua superficie ondulata crea delle linee preferenziali di scorrimento dell’acqua che viene convogliata verso la gronda senza ristagnare. La lastra inferiore in legno cemento conferisce massa al sistema e gli interstizi che si creano tra la lana di legno garantiscono un elevato assorbimento acustico. Inoltre, grazie ai componenti a baionetta in polipropilene, il manto di copertura è rialzato di circa 35 mm rispetto al pannello, creando un flusso d’aria sotto coppo che collabora allo smaltimento del calore da irraggiamento d’estate e all’evacuazione dell’umidità interstiziale d’inverno. Utilizzo. Il pannello termoacustico per sotto coppo si utilizza per l’ancoraggio, l’aerazione, la coibentazione termoacustica e per l’impermeabilizzazione della copertura in coppi da completarsi con colmo ventilato. La posa, grazie alle dimensioni maneggevoli del pannello, è rapida e precisa ed è possibile con pendenze fino al 45%. INDUSTRIE COTTO POSSAGNO www.cottopossagno.com

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PANNELLO IN FIBRA DI LEGNO ®

Hofatex TopTherm isolante ecologico ad alte prestazioni

Descrizione. I pannelli Hofatex® TopTherm rappresentano lo sviluppo del pannello Hofatex® Therm, di cui è stata migliorata la resistenza alla compressione rendendo in tal modo il pannello più stabile nelle applicazioni in copertura e nelle pavimentazioni. Grazie alle ottime prestazioni termiche garantisce protezione dal surriscaldamento estivo, attenuando l’ampiezza dell’onda termica e ritardando la propagazione della stessa (sfasamento), oltre che l’isolamento termico durante la stagione fredda; offre inoltre una buona protezione acustica da rumori aerei e, se utilizzato a pavimento, anche da rumori da calpestio. Il materiale è prodotto da materia prima naturale e rinnovabile mediante un processo che non danneggia l’ambiente ed è sicuro durante le fasi di lavorazione e posa in opera. I pannelli,

che possiedono la certificazione bioedile rilasciata dall’Istituto per la bioedilizia e l’ecologia di Norimberga, devono essere stoccati in locali privi di umidità, in posizione orizzontale e protetti da eventuali danneggiamenti. Si utilizzano sia su strutture in laterizio che strutture in legno, sono prodotti secondo la norma DIN EN 13171, EN 622 e sono certificati a norma DIN 4108-4. Utilizzo. I pannelli TopTherm si usano per la coibentazione termica della copertura e tra le travi di copertura. Si utilizzano indistintamente sia nelle nuove costruzioni che negli edifici esistenti da riqualificare e recuperare. Possono essere anche utilizzati per l’isolamento delle murature esterne, l’isolamento in intercapedine, l’isolamento acustico delle pavimentazioni e come isolamento aggiuntivo se l’isolamento preesistente è usurato.

_Dati tecnici__________ Formato 600x2500 mm Spessore 20/40/60/80/100 mm Densità (ρ) 170 kg/m3 Conducibilità termica (λ) 0,042 W/mK Resistenza al passaggio del vapore (µ) 5 Capacità termica specifica (c) 2100 J/kgK Resistenza alla trazione ≥ 7,5 kPa Resistenza alla compressione ≥ 70 kPa Classe di resistenza al fuoco Euroclasse E (norma EN 1350-1) Assorbimento dell’acqua ≤ 2,0 kg/m2

NORDTEX www.nordtex.it

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delle coperture

MATERASSINO IN LANA

Edilana MAT 30 isolante ad alte prestazioni

Descrizione. Il materassino è ottenuto dalla lana di pecore bianche e nere mediante cardatura in veli molto sottili e successiva agugliatura. Il materassino possiede alto potere isolante poiché la forma a scaglie del pelo riesce a intrappolare molta aria, mantenendo tale caratteristica anche in presenza di umidità elevata. La fibra regola igroscopicamente l’ambiente: riesce ad assorbire vapore acqueo fino a un terzo del suo peso senza bagnarsi, gonfiarsi o modificarsi nella struttura. È ignifuga, autoestinguente, non fonde, non gocciola, carbonizza velocemente, non diffonde la fiamma e, grazie alla forma spiraliforme e uncinata, consente di abbattere l’inquinamento acustico, migliorando anche la qualità del suono. A differenza delle fibre vegetali, la lana necessita di un trattamento protettivo – di solito sali di boro che se dilavati devono essere riapplicati – in quanto può essere attaccata da parassiti. Può essere riciclata, previo rinnovamento del trattamento protettivo, e compostata se non è stata trattata. La produzione dei materassini richiede una quantità di energia relativamente ridotta. Utilizzo. Il materassino viene utilizzato per l’isolamento termico delle coperture ventilate e non tra listelli. Viene utilizzato anche nelle murature perimetrali e interne, nei solai, nei controsoffitti e in intercapedine.

_Dati tecnici__________ Formato (rotoli) 0,60x10 m (su richiesta larghezza 2 m) Spessore 3 cm Densità (ρ) 50,5 kg/m3 Resistenza al passaggio del vapore acqueo (µ) 2,3 Conducibilità termica (λ) 0,0339 W/mK Tempo di sfasamento per 12 cm di materiale 8-9 h Potere fonoisolante (Rw) 54 dB

EDILANA www.edilana.com

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ATTIVA, lâ&#x20AC;&#x2122;evoluzione della casa passiva.

ATTIVA, costituita da un gruppo di aziende e pr ofessi on i s t i , progetta e realizza edifici passivi pensati attorno allâ&#x20AC;&#x2122;uomo e al suo comfort.

ATTIVA - P.zza G. Grandi, 19 - 20129 Milano Tel. 02.70125224 - 02.70005482 - Fax +39 0275280572 www.gruppoattiva.com | info@gruppoattiva.com P. IVA 02714240211

un gruppo attivo nelle energie del futuro

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di calore

Luca Ceccotti ingegnere, Phd in Energetica

POMPA DI CALORE ELETTRICA NEGLI EDIFICI A BASSO CONSUMO ENERGETICO L’importanza di scegliere un generatore di calore efficiente

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4 Principio di funzionamento di una pompa di calore. 1. condensatore (cede calore alla sorgente calda); 2. valvola di espansione; 3. evaporatore (assorbe calore dalla sorgente fredda); 4. compressore.

Sorgente fredda

Sorgente calda

Per ottenere un edificio energeticamente efficiente è necessario realizzare un involucro caratterizzato da bassissime dispersioni di energia termica ed in grado di sfruttare al massimo gli apporti energetici gratuiti di origine interna ed esterna. Questa condizione non è tuttavia sufficiente in quanto ogni edificio necessita di impianti per garantire, contemporaneamente o alternativamente, i servizi di riscaldamento e di produzione dell’acqua calda sanitaria. Gli impianti che svolgono i due compiti indicati richiedono una certa quantità di energia, che viene definita primaria nel caso dell’impiego diretto di un combustibile, o derivante da una conversione nel caso in cui sia utilizzata l’energia elettrica. La necessità di analizzare gli aspetti energetici in edilizia in termini di sistema edificio-impianto è ben nota nel nostro Paese fin dal tempo dell’emanazione della Legge 10/1991. Attualmente, il DPR 59/2009 ed il DLgs 311/2006, conseguenti al recepimento in Italia della Direttiva Europea 2002/91/CE, impongono, nei casi di nuovi edifici e di ristrutturazioni importanti, la verifica dei limiti imposti al fabbisogno di energia primaria. Questo parametro dipende, oltre che dalle caratteristiche dell’involucro e dalla ventilazione, anche dall’efficienza del sistema impiantistico rappresentata dal rendimento globale

Negli edifici a energia quasi zero le pompe di calore offrono una valida alternativa ai sistemi di riscaldamento a combustione. Come scegliere la macchina più adatta e come utilizzarla nelle nuove costruzioni e nel recupero degli edifici esistenti.

medio stagionale. Per massimizzare questo rendimento è necessario effettuare delle scelte adeguate per quanto riguarda le caratteristiche dei sottosistemi di regolazione, distribuzione, emissione e produzione del calore. Tra le tecnologie più efficienti, oggi disponibili commercialmente per la produzione del calore destinato al riscaldamento degli ambienti e dell’acqua calda sanitaria, vi sono le pompe di calore elettriche idroniche, impiegabili cioè a servizio di un impianto di riscaldamento ad acqua, e le caldaie a gas a condensazione premiscelate e con ampio campo di modulazione tra le potenze minima e massima. Nel primo caso la generazione di energia termica avviene sfruttando un ciclo frigorifero, mentre nel secondo caso si utilizza la combustione. La verifica del parametro dell’efficienza stagionale è richiesta anche nei casi di edifici esistenti sottoposti a rilevanti ristrutturazioni impiantistiche e di installazione di nuovi impianti di riscaldamento in edifici che ne erano privi. Un impulso ulteriore alla diffusione dei sistemi di generazione del calore energeticamente efficienti viene dal DLgs n. 28/2011 che, in recepimento della Direttiva 2009/28/CE promuove l’uso delle energie rinnovabili. Dal 31 maggio 2012 entreranno in vigore gli obblighi relativi alla copertura di una percentuale im-

portante del fabbisogno termico totale di un edificio mediante energia prodotta da fonti rinnovabili; il fabbisogno termico totale considera sia il riscaldamento e l’acqua calda sanitaria che il raffrescamento. Il requisito essenziale per ottenere, senza troppi sforzi, una buona copertura del fabbisogno energetico mediante fonti rinnovabili è naturalmente diminuire il più possibile la quantità di energia necessaria, e questo passa anche attraverso l’utilizzo di un generatore ad alto rendimento. Inoltre, in base al citato DLgs 3 marzo 2011, n. 28, una parte dell’energia termica prodotta da una pompa di calore è da considerarsi energia da fonti rinnovabili; in particolare, è considerata tale l’energia aerotermica, geotermica o idrotermica catturata dalla pompa di calore. Questa quantità è calcolabile applicando un’apposita formula riportata nel Decreto stesso. Pertanto, è prevedibile che l’applicazione delle recenti disposizioni legislative porti ad una maggiore diffusione dei generatori a pompa di calore nel nostro Paese.

Un’alternativa alla combustione

Ricavare energia termica dalla combustione è il sistema più antico per riscaldare un ambiente, ed ancora oggi è il più utiliz-

Accanto, pompa di calore ad aria: componenti del sistema (Fonte: Rotex GmbH). A destra, pompa di calore ad aria: unità interna compatta con accumulatore di calore (Fonte: Rotex GmbH).

impianti

zato nel nostro Paese. Non solo nei caminetti e nelle stufe, ma anche nelle caldaie, la produzione del calore trasmesso all’aria o all’acqua avviene bruciando un combustibile che può essere solido, come nel caso del legno, gassoso quando ad essere impiegato è il metano o il GPL, liquido se viene bruciato gasolio. L’efficienza massima teorica di una caldaia tradizionale è pari a 1. Si raggiungerebbe questo valore nel caso in cui tutta l’energia sviluppata nella combustione venisse ceduta all’acqua dell’impianto di riscaldamento. Ma questo naturalmente non è possibile in pratica perché la caldaia, come ogni macchina, è caratterizzata da perdite di energia. Un sistema alternativo per ricavare l’energia termica è prelevarla da una sorgente che può essere l’aria esterna, il terreno, un lago, o una falda acquifera. Da parecchi anni utilizziamo i climatizzatori durante l’estate per raffreddare gli uffici e le abitazioni. Queste macchine asportano il calore dagli ambienti da climatizzare all’interno degli edifici e lo portano all’esterno. In questo modo, togliendo il calore, l’edificio si raffredda, ed il calore asportato viene liberato all’esterno. Durante l’estate sarà capitato a molti di passare nei pressi dell’unità esterna di un condizionatore ed essere investiti da un flusso di aria piuttosto calda: si tratta del calore che la macchina ha prelevato dall’edificio in cui è installata. Le macchine che svolgono la funzione opposta rispetto a quella del condizionatore, ovvero che permettono di riscaldare i locali prelevando il calore da una sorgente esterna, sono le pompe di calore, che vengono così chiamate in quanto il calore viene idealmente “pompato” verso l’interno (vedi schema pag. 70). Il principio di funzionamento è lo stesso su cui si basa il frigorifero, cioè l’elettrodomestico che tutti utilizziamo per conservare gli alimenti: al fine di raffreddare lo scomparto dove si trova il cibo, il calore deve essere asportato, e per far questo viene utilizzata una certa quantità di energia elettrica, necessaria per il funzionamento del compressore. Trovandosi generalmente in cucina, il frigorifero cede a questo locale il calore che ha tolto al proprio interno. Osservando il fenomeno dal punto di vista di chi abita il locale in cui è installato l’elettrodomestico, si nota che il frigorifero riscalda la cucina sia durante l’inverno che in estate. Naturalmente chi acquista un frigorifero lo fa con l’intento di conservare gli alimenti, non certo con quello di riscaldare la cucina. Per ottenere quest’ultimo risultato è invece necessario dotarsi di un apparecchio studiato per questo scopo, che sia quindi in grado di fornire l’energia termica con la maggiore efficienza.

L’energia consumata e l’efficienza di una pompa di calore

Allo stesso modo di un oggetto che lasciato libero da una certa altezza cade al suolo, in natura il calore passa spontaneamente

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da un corpo che si trova ad una certa temperatura verso un altro corpo caratterizzato da una temperatura più bassa. Per ottenere l’effetto opposto è necessario fornire una certa quantità di energia al sistema. La sorgente esterna, da cui la pompa di calore preleva l’energia termica da utilizzare per il riscaldamento, si trova ad una temperatura inferiore rispetto a quella del locale da riscaldare. Pertanto, per svolgere il suo compito la pompa di calore necessita di energia. Nel caso delle pompe di calore di cui trattiamo in questo articolo, è impiegata l’energia elettrica. All’atto di scegliere una pompa di calore per il riscaldamento è opportuno analizzare con attenzione alcune delle sue caratteristiche tecniche. Innanzitutto, la potenza termica sviluppata deve essere compatibile con quella dei locali da riscaldare. In secondo luogo, a parità di potenza termica, due macchine diverse possono essere confrontate sulla base della loro efficienza. Come per ogni apparecchiatura, l’efficienza è definita dal rapporto tra l’effetto utile ottenuto, cioè l’energia termica fornita all’impianto di riscaldamento, e l’energia che deve essere spesa per ottenere quell’effetto utile. Nel nostro caso, l’energia spesa corrisponderà all’energia elettrica consumata. Il costruttore della pompa di calore esprime il livello di efficienza della macchina con il parametro COP (Coefficient Of Performance) o mediante l’EER (Energy Efficiency Ratio). Una pompa di calore con COP pari a 4 sarà in grado di fornire una quantità di energia termica pari a quattro volte l’energia elettrica consumata. Dal punto di vista economico, considerando il solo costo dell’investimento per acquistare il generatore di calore, potrebbe sembrare forse più conveniente riscaldare con una resistenza elettrica. Ma questa valutazione si capovolge immediatamente se si considera il costo di gestione legato all’acquisto dell’energia. Infatti, nel caso della resistenza, per ogni unità di energia termica prodotta è necessario impiegare un’unità di energia elettrica. Pertanto, questo sistema di riscaldamento è quattro volte più svantaggioso rispetto ad una pompa di calore con COP pari a 4 con il risultato che, in brevissimo tempo, è recuperata la differenza del costo iniziale a vantaggio dell’utente che ha scelto la pompa di calore.

Quale pompa di calore utilizzare?

Le pompe di calore elettriche disponibili sul mercato si differenziano principalmente per il tipo di sorgente da cui assorbono e a cui cedono il calore. Si chiamano idroniche le macchine che cedono il calore all’acqua e pertanto sono adatte ad essere collegate ad un sistema che può essere, ad esempio, un impianto radiante a pavimento, o a radiatori, o a ventilconvettori. Per quanto riguarda invece la sorgente dalla quale viene prele-

Pompa di calore geotermica con scambiatore orizzontale (Fonte: Geotherm S.r.l.).

vata l’energia termica, è possibile utilizzare una macchina che assorbe il calore dall’aria, dall’acqua o dal terreno presenti all’esterno dell’edificio riscaldato. Nel primo caso si tratterà di una pompa di calore aria/acqua, nel secondo caso di una del tipo acqua/acqua, e nel terzo caso di una terreno/acqua. Per effettuare la scelta più appropriata è necessario valutare accuratamente molti fattori, ed è impossibile prescindere dall’aiuto di un professionista. Indicativamente, è possibile affermare che i principali aspetti da prendere in considerazione sono legati alle caratteristiche dell’ambiente esterno, alle particolari norme vigenti nel luogo di installazione, alle caratteristiche dell’impianto da alimentare e dell’edificio da riscaldare. Inoltre, è necessario effettuare un corretto bilancio tra i costi iniziali ed i benefici ottenibili in termini di monetizzazione del risparmio energetico conseguibile. Le caratteristiche dell’ambiente esterno sono da intendersi in termini di condizioni climatiche che si presentano nell’arco dell’anno, di caratteristiche del terreno, e dell’eventuale disponibilità di falde d’acqua facilmente raggiungibili. Le macchine aria/acqua sono generalmente più economiche rispetto a quelle di altro tipo. Esse sfruttano come sorgente l’aria esterna, che è sempre disponibile ma è soggetta a forti variazioni di temperatura anche nell’arco di una stessa giornata, e che influenzano l’efficienza della pompa di calore. Le macchine più moderne, dotate di inverter, riescono a regolare in modo efficace la potenza erogata e sono meno sensibili alle oscillazioni della temperatura esterna rispetto alle prime pompe di calore ad aria, che ne erano sprovviste. Una pompa di calore aria/acqua costituita da un’unità esterna

ed una interna, o da un sistema monoblocco (vedi fig. pag. 71), può essere il generatore di calore adatto anche per un appartamento, viste le dimensioni contenute e i valori di potenza disponibili in commercio, perfettamente combatibili con le esigenze termiche di edifici di qualsiasi dimensione. L’acqua di superficie o di falda è un’alternativa interessante rispetto all’aria come sorgente esterna in quanto si trova, soprattutto nel caso di una falda, ad una temperatura più stabile nell’arco dell’anno. Gli impianti che utilizzano questa soluzione sono generalmente soggetti all’ottenimento di autorizzazioni che hanno l’obiettivo di proteggere l’ambiente da un eventuale inquinamento, anche di tipo termico. Il costo di un generatore di questo tipo è generalmente più elevato rispetto a quello di una macchina aria/acqua per la maggiore complessità impiantistica e dipende dalle opere necessarie per la captazione del calore dall’acqua. Pertanto, è molto importante effettuare un’analisi costi/benefici per verificare quando il guadagno in termini di minori costi di gestione conseguenti ad un’efficienza stagionale maggiore riesce a bilanciare il maggior investimento iniziale. Le pompe di calore del tipo terreno/acqua sfruttano la capacità termica del terreno, che accumula calore durante la stagione estiva e mantiene una temperatura pressoché costante durante l’inverno, soprattutto all’aumentare della profondità. L’energia termica viene prelevata dal terreno per mezzo di uno scambiatore di calore che può essere di tipo orizzontale (vedi immagine in alto), costituito da tubazioni in materiale plastico interrate a una profondità variabile da 0,8 m a 1,5 m, oppure verticale (vedi figg. a pag. 74). In questo caso lo scambiatore impianti

A sinistra, schema della modalità di scambio termico con il terreno per uno scambiatore geotermico verticale. 1. collettore; 2. terreno; 3. il calore ceduto dal terreno viene raccolto dalle tubazioni; 4. tubazioni di mandata; 5. tubazioni di ritorno al collettore.

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Accanto, pompa di calore geotermica con scambiatore verticale (Fonte: Geotherm S.r.l.).

può essere realizzato mediante perforazioni di diametro variabile tra 100 e 150 mm in cui vengono inserite le tubazioni (sonde geotermiche), anche in questo caso realizzate in materiale plastico. Le perforazioni vengono sigillate con prodotti specifici al fine di preservare le falde acquifere e massimizzare lo scambio termico. In ogni caso, nei tubi che costituiscono lo scambiatore viene fatto circolare un fluido composto da acqua e antigelo che, attraverso un collettore a cui sono collegate le tubazioni, viene inviato alla pompa di calore. Anche nel caso di questi sistemi, il corretto dimensionamento ed un’accurata valutazione economica sono fondamentali: una parte importante del costo dell’impianto è infatti determinata dalle dimensioni dello scambiatore interrato e questo parametro dipende dalle dispersioni termiche dell’edificio da riscaldare. Un’ulteriore tipologia di scambiatore geotermico è quello compatto, che necessita di poche decine di metri di scavo e può essere convenientemente utilizzato nel caso di giardini di piccole dimensioni. Lo scambiatore è generalmente costituito da moduli posizionati a circa un metro dalla superficie. I singoli moduli vengono collegati l’uno all’altro mediante giunti meccanici o saldati (vedi immagine pag. 75, in basso a destra). Sono anche disponibili pompe di calore geotermiche ad espansione diretta. In questo caso, lo scambiatore orizzontale è posizionato al di sotto della superficie del giardino ad una profondità di circa 0,8 m, ed è costituito da tubazioni in rame rivestite da uno strato protettivo di polietilene. In questi tubi circola, anziché la miscela di acqua e glicole, lo 74

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stesso fluido frigorigeno che passa nel compressore all’interno della pompa di calore. Pertanto non è necessario lo scambiatore di calore intermedio che è invece presente negli altri tipi di pompe di calore finora illustrati (vedi immagini a pag. 75, in alto). In alcuni casi questo sistema è economicamente più conveniente rispetto ad una pompa di calore geotermica a scambiatore orizzontale del tipo descritto precedentemente. È necessario disporre di una superficie adibita a giardino, esposta al sole in estate, di estensione pari a quella dei locali da riscaldare. Generalmente, le pompe di calore oggi disponibili per il riscaldamento degli ambienti domestici consentono anche la produzione dell’acqua calda sanitaria, e spesso sono integrabili con un impianto solare termico che permette anche lo sfruttamento dell’energia solare. Il vantaggio di questa combinazione è legato soprattutto alla possibilità di ridurre l’impiego della pompa di calore per soddisfare le richieste legate agli usi sanitari (vedi disegno a pag. 76).

La pompa di calore negli impianti moderni

L’idea che sta alla base della pompa di calore è tutt’altro che recente: la realizzazione dei primi cicli frigoriferi risale infatti al XIX secolo, anche se le pompe di calore per il riscaldamento degli ambienti iniziarono a diffondersi in modo significativo dai primi anni 2000. Negli ultimi anni sono stati fatti notevoli passi avanti nella produzione dei componenti che costituiscono la macchina, con la

Da sinistra: pompa di calore geotermica a espansione diretta – unità interna (Fonte: Sofath); pompa di calore geotermica a espansione diretta – scambiatore esterno (Fonte: Gheo S.r.l.).

conseguenza di un miglioramento considerevole dell’affidabilità di questo sistema di riscaldamento. Inoltre, le normative di recente emanate anche dallo stato italiano al fine diminuire i consumi nel riscaldamento e nel condizionamento hanno fatto si che gli edifici siano più isolati termicamente, con il risultato che la quantità di calore necessaria per il comfort è notevolmente inferiore rispetto a quella richiesta da edifici costruiti anche solo fino a dieci anni fa. Anche l’impiantistica ha compiuto un passo in avanti importante: molto spesso negli edifici nuovi gli impianti a pavimento radiante hanno preso il posto dei tradizionali radiatori, con il vantaggio di poter utilizzare acqua a bassa temperatura, prodotta in modo più efficiente dalla pompa di calore (vedi immagini a pag. 76, al centro e in basso). Le prestazioni della macchina aumentano col diminuire della differenza di temperatura fra la sorgente fredda ed il fluido caldo, e sono quindi più elevate quando viene abbinata con impianti a bassa temperatura. È possibile però, scegliendo un apposito tipo di pompa di calore, alimentare anche impianti di riscaldamento a radiatori. Un’ulteriore spinta all’utilizzo della pompa di calore arriva dalla crescente diffusione di impianti fotovoltaici per la produzione di energia elettrica. Con questi sistemi è possibile produrre in proprio l’energia elettrica necessaria, ottenendo anche una tariffa incentivante dal Gestore dei Servizi Energetici (GSE), che consente un rapido ammortamento del costo sostenuto per l’acquisto e l’installazione dell’impianto fotovoltaico (vedi box a pag. 77). La pompa di calore è diventata in molti casi un’alternativa in-

Pompa di calore geotermica con scambiatore compatto (Fonte: Geotherm S.r.l.).

impianti

teressante alla tradizionale caldaia a gas o a gasolio. Con un costo del metano di 0,8 €/m3, un potere calorifico del gas pari a 9,5 kWh/m3, ipotizzando di bruciare il gas con una caldaia a rendimento unitario, ed un costo del chilowattora elettrico di 0,18 €, l’uso di una pompa di calore è conveniente rispetto al generatore a combustione quando la prima ha un COP maggiore di 2,14. Con le tecnologie attualmente disponibili sul mercato questa condizione è facilmente raggiungibile. Resta da verificare, a livello di politica energetica nazionale, la sostenibilità di una conversione su larga scala del riscaldamento ambiente dal gas all’energia elettrica.

A sinistra, integrazione di impianto solare termico e pompa di calore aria/acqua (Fonte: Rotex GmbH).

L’uso delle pompe di calore negli edifici esistenti

Anche nella ristrutturazione di impianti termici in edifici esistenti è possibile impiegare le pompe di calore. Le caratteristiche del generatore dovranno essere compatibili con quelle dell’impianto che sarà alimentato. In particolare, se l’impianto di riscaldamento è del tipo a radiatori, la pompa di calore dovrà produrre acqua calda ad una temperatura di 70-80 °C. Inoltre, sarà necessario effettuare un’accurata valutazione della potenza termica necessaria per il riscaldamento dell’edificio. La diffusione di soluzioni impiantistiche che vedono l’impiego di pompe di calore e sono adatte anche alla ristrutturazione ha subito un’impennata negli ultimi anni. Questo è probabilmente dovuto anche alle sempre più numerose installazioni di impianti fotovoltaici sui tetti degli edifici, ed alla presenza di incentivi fiscali per la riqualificazione energetica di edifici esistenti riscaldati. Infatti, fino al 31 dicembre 2012 la “Legge Finanziaria” consente la detrazione dalle imposte IRPEF del 55% delle spese sostenute per un intervento di sostituzione di un generatore di calore esistente con una pompa di calore all’interno di un edificio precedentemente già dotato di impianto di riscaldamento. Le condizioni per poter usufruire di questo incentivo fiscale sono riportate nei documenti che danno attuazione alla Legge Finanziaria e nel DM 19 febbraio 2007. In particolare, è necessario che la pompa di calore abbia un’efficienza almeno pari a quella riportata negli allegati al decreto stesso. Il risparmio energetico conseguente all’utilizzo di un generatore efficiente, unito all’incentivo fiscale fa si che l’investimento nella riqualificazione energetica sia oggi uno degli impieghi più redditizi del capitale. 76

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A sinistra, due immagini di impianti radianti a pavimento. Al centro, Condominio Leonardo a Verona (archh. M. Rossaro, M. Vanella); sotto, Casa a Vandoies - BZ (arch. Martin Stauder). Tale tipo di distribuzione del calore è generalmente alimentato con acqua a bassa temperatura che può essere prodotta da una pompa di calore.

Un esempio di impianto di riscaldamento ad acqua alimentato con pompa di calore elettrica Nella figura sottostante è rappresentato lo schema di principio dell’impianto di riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria realizzato nel nuovo Centro di Aggregazione Giovanile del Comune di Ragogna (UD) a cui fanno riferimento le fotografie di questa pagina. Il fluido termovettore circolante nell’impianto è riscaldato da una pompa di calore elettrica del tipo aria/acqua con regolazione ad inverter. Il calore viene prelevato dall’ambiente esterno mediante l’unità esterna (1) e portato all’unità interna (2) che contiene anche gli organi di sicurezza e di circolazione per il funzionamento del circuito primario di riscaldamento. I terminali di emissione del calore nei locali dell’edificio sono pannelli radianti a pavimento (3), costituiti da tubazioni in materiale plastico annegate in un massetto di calcestruzzo e isolate termicamente verso il basso. La superficie complessiva dell’impianto radiante è di circa 230 m2. La pompa di calore ha una potenza termica nominale di 16 kW e fornisce energia anche a un accumulatore (4) della capacità di 500 litri, in cui è immerso uno scambiatore di calore che viene utilizzato per la produzione rapida di acqua calda sanitaria. Questo modo di produrre l’acqua calda per usi sanitari consente di evitare l’accumulo dell’acqua per lunghi periodi, con il conseguente vantaggio di non richiedere cicli di igienizzazione dell’accumulatore. Le dimensioni dello scambiatore di calore immerso nel fluido contenuto nell’accumulatore sono tali da garantire la fornitura di acqua calda ri-

chiesta dall’utenza. L’accumulatore è predisposto per il collegamento a un impianto solare termico di cui è prevista l’installazione. Questo incrementerà ulteriormente l’efficienza energetica complessiva del sistema impiantistico e quindi anche dell’edificio. L’energia elettrica necessaria al funzionamento della pompa di calore è prodotta da un impianto fotovoltaico (5) composto da 66 pannelli, per una potenza di picco complessiva pari a 15,18 kW. L’impianto fotovoltaico è collegato alla rete elettrica nazionale in regime di scambio sul posto (6). L’energia elettrica prodotta alimenta anche un impianto di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore, che consente di elevare ulteriormente l’efficienza energetica riducendo le dispersioni per ventilazione.

Sopra, il nuovo Centro di Aggregazione Giovanile del Comune di Ragogna (UD). L’edificio è riscaldato interamente con un impianto radiante a pavimento, alimentato da una pompa di calore aria/acqua. L’energia elettrica è prodotta mediante un impianto fotovoltaico. Progetto architettonico: arch. Michela Compassi Progetto impiantistico: ing. Luca Ceccotti Al centro, vista dell’unità esterna della pompa di calore. A destra, vista dell’impianto fotovoltaico. A destra, schema dell’impianto a pompa di calore del Centro di Aggregazione Giovanile del Comune di Ragogna (UD).

impianti

sistemi_pompe

di calore

POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA

Sherpa

riscaldamento, raffrescamento, produzione ACS

Descrizione. La pompa di calore aria-acqua Sherpa, compatta, efficiente e composta da due moduli (il modulo idronico interno e il motore condensante esterno) gestisce il riscaldamento, il raffrescamento e la produzione di acqua calda sanitaria fino a 60 °C. Per ogni kW consumato di energia elettrica, Sherpa è in grado di produrre 4 kW di energia termica e ciò significa che il 75% dell’energia è gratuita, rinnovabile e pulita. La macchina opera con la gestione delle curve climatiche, una per il raffreddamento e una per il riscaldamento, variando la temperatura dell’impianto in funzione delle condizioni climatiche esterne e adeguando l’apporto di calore al fabbisogno termico dell’edificio al fine di massimizzare il risparmio energetico. Un sistema di controllo, estremamente flessibile e configurabile attraverso il pannello frontale, a seconda della stagione e della richiesta di carico termico, regola le frequenze del motore sulla base della differenza tra temperatura dell’ambiente esterno e temperatura di mandata dell’acqua. Sherpa, grazie alle ridotte dimensioni, è la prima pompa di calore a incasso con valvola 3w per ACS integrata, che può essere inserita nei pensili standard da cucina minimizzando gli ingombri estetici. Componenti. Sherpa è il cuore e il motore di HIS, un nuovo sistema a energia rinnovabile utile per gestire la climatizzazione e la produzione di acqua calda sanitaria in un edificio residenziale. La pompa di calore viene quindi abbinata a ventilradia-

tori inverter con pannello radiante, in grado di funzionare a bassa temperatura, di riscaldare per irraggiamento e raffrescare e deumidificare per ventilazione; i ventilradiatori consentono alla pompa di calore di lavorare con temperature più basse e di conseguenza con efficienze di funzionamento più alte e con un risparmio energetico del 10%. Questa tecnologia radiante permette di mantenere la temperatura ambiente senza consumo elettrico e senza rumore, costituisce, visto lo spessore risotto di 12,9 cm, un elemento di arredo per le sue forme e per la scocca in metallo e alluminio.

_Dati tecnici Sherpa 7__________ Dimensioni unità interna (lxhxp) 500 x 810 x 296 mm Peso (standard) unità interna 36 kg Dimensioni unità esterna (lxhxp) 842 x 695 x 324 mm Peso (standard) unità esterna 61 kg Capacità termica riscaldamento* 6,5 kW COP 4,12 Capacità termica raffreddamento** 6,8 kW E.E.R. 3,9 Rumorosità unità interna Pressione sonora 30 dB(A) Potenza sonora 41 dB(A) Rumorosità unità esterna Pressione sonora 51/52 dB(A) Potenza sonora 65/65 dB(A) * Temperatura acqua uscita 35 °C - Temperatura aria esterna 7 °C ** Temperatura acqua uscita 18 °C - Temperatura aria esterna 35 °C

OLIMPIA SPLENDID www.olimpiasplendid.it

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POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA

HPSU compact

riscaldamento, raffrescamento, produzione ACS

Descrizione. L’abbreviazione HPSU deriva da Heat Pump Solar Unit, un sistema in pompa di calore abbinabile direttamente ai pannelli solari, che trasforma in calore l’energia solare inesauribile e gratuita utile al riscaldamento: questo è il principio che caratterizza la HPSU (sistema solare in pompa di calore). Il sistema è composto da due unità, una interna e una esterna. L’unità interna, oltre che da un impianto solare, può essere coadiuvata anche da altri generatori termici, quali caldaie a gasolio e a gas, caldaie a pellet o caminetti con scambiatori di calore mediante facili collegamenti. In questo modo la pompa di calore può essere trasformata rapidamente in una centrale ibrida. L’unità esterna permette di riscaldare gli ambienti, traendo dall’aria ambiente il calore che viene poi acquisito dal fluido termovettore refrigerante e trasferito all’aria interna. Il riscaldamento si attua attraverso la superficie radiante del pavimento. La pompa di calore utilizza la tecnologia inverter permettendo di regolare la velocità di rotazione del compressore, che determina l’efficienza della pompa, in funzione del carico termico. Il sistema di regolazione, posto all’interno dell’unità compatta, è digitale e di facile utilizzo. Componenti. HPSU compact integra in uno spazio ridottissimo l’unità interna della pompa di calore e il bollitore a stratifica-

zione solare. HPSU compact 308 occupa una superficie di base di soli 59x61 cm, riunendo in 0,36 m2 l’intero impianto di riscaldamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Visto il ridotto ingombro, la macchina viene utilizzata non solo nelle nuove edificazioni, ma anche nel recupero del patrimonio edilizio esistente consentendo di migliorarne la classe energetica. La pompa, abbinata a un pavimento radiante o al fan-coil HP convector, assicura sia il riscaldamento che il raffrescamento. Vantaggi. HPSU consente di riscaldare e raffrescare tramite regolazione elettronica della temperatura ambiente con programmi orari e con regolazione personalizzabile della mandata. L’unità è silenziosa e compatta ed è particolarmente efficiente grazie alla funzione interlink che permette la comunicazione diretta tra l’HP convector e la pompa di calore HPSU.

_Dati tecnici__________ HPSU compact unità interna 6-8 kW Dimensioni esterne (lxhxp) 1810x615x595 mm; Peso 94 kg HPSU compact unità esterna 6 kW Dimensioni esterne (lxhxp) 735x825x300 mm; Peso 57 kg Potenza riscaldante nominale (A7/W35) 6,1 kW COP nominale (A7/W35) 4,6 Potenza raffrescante nominale (A7/W18) 5,1 kW Alimentazione fase 1~ , 230 V, 50 Hz Quantità mezzo refrigerante (consegnato) 1,7 kg Pressione sonora riscaldamento (a 10 m di distanza) 28 dB(A) Pressione sonora raffrescamento (a 10 m di distanza) 28 dB(A) Temperatura esterna per riscaldamento -20 °C / 25 °C Temperatura esterna per raffrescamento 10 °C / 43 °C Temperatura esterna per ACS -20 °C / 43 °C

DAIKIN ROTEX www.rotexitalia.it

sistemi

sistemi_pompe

di calore

POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA

Acquainverter WRHC 08001 HCS riscaldamento, raffrescamento, produzione ACS

Descrizione. Acquainverter è una pompa di calore inverter di tipo split-system che produce acqua calda fino a 50 °C per il bagno e il riscaldamento anche con temperature esterne di -15 °C e acqua refrigerata per il condizionamento da 5 a 20 °C. Un impianto integrato ad alimentazione elettrica che sostituisce la tradizionale caldaia domestica e il condizionatore rispondendo a tutte le esigenze di comfort sia per ambienti familiari sia per ambienti commerciali senza l’utilizzo di combustibili fossili. Disponibile in una gamma completa di modelli (fino a 32 combinazioni possibili), Acquainverter può essere utilizzato sia in progetti di nuova realizzazione sia in edifici ristrutturati, con possibilità di soluzioni impiantistiche personalizzate grazie alla consulenza qualificata dei tecnici ECA Technology, che aiutano i progettisti a individuare la configurazione ottimale per ogni installazione. Inoltre nell’home page del sito ECA Technology è a disposizione un semplice software per la configurazione dell’impianto per scoprire l’Acquainverter che si adatta meglio all’esigenze di ciascun cliente. Acquainverter può essere integrato con un impianto fotovoltaico e solare termico in grado di massimizzare l’efficienza del sistema e il risparmio possibile, fino a realizzare la completa autonomia energetica della casa. Componenti. Acquainverter modello WRHC 08001 HCS è composto da un’unità idronica monoblocco con boiler integrato da 150 lt o 200 lt e un unità esterna Dc inverter. Il bollitore ad alta stratificazione situato all’interno dell’unità idronica assicura, una volta a regime, l’erogazione continua di acqua calda fino all’80 % della capacità massima dello stesso, mentre la tecnologia DC Hybrid inverter garantisce il controllo digitale sulla potenza termica fornita dall’unità in modo da rendere possibile l’adattamento della capacità di raffreddamento o riscaldamento alle reali condizioni operative richieste. L’interfaccia del pannello di controllo è stata progettata in funzione della massima facilità di utilizzo, riducendo la programmazione di Acquainverter a pochi semplici comandi. La gamma Acquainverter monoblocco si completa con il modello WRHC 16004 HCS che raggiunge una potenza termica nominale di 19,40 kW in abbinamento a due unità esterne.

_Dati tecnici__________ Dimensioni esterne (lxhxp) 705x1800x505 mm Potenza termica nominale 9,70 kW COP a pieno regime 3,88 W/W Assorbimento elettrico nominale (min-max) 0,80÷2,15 kW Potenza frigorifera nominale 6,10 kW EER a pieno regime 2,65 W/W Livello pressione sonora 57 dB (A)

ECA TECHNOLOGY www.ecatech.it

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POMPA DI CALORE ARIA-ACQUA

DC Inverter Mirai riscaldamento, raffrescamento

Descrizione. La nuova gamma Mirai si presenta con potenza frigorifera nominale da 4 a 16 kW. A tutti i modelli sono abbinabili vari accessori tra cui la valvola a 3 vie per la produzione di acqua ad uso sanitario. La compattezza delle dimensioni e la completezza di funzioni – i componenti dell’impianto termico, quali circolatore, vaso di espansione e strumenti per il controllo della temperatura, sono già integrati all’interno della macchina – ne fanno un sistema facile da installare: è sufficiente collegare le tubazioni idrauliche all’impianto. All’interno della famiglia Mirai, Emmeti presenta inoltre SMI che ai vantaggi delle pompe di calore Inverter della stessa gamma aggiunge un sistema di termoregolazione ambiente capace di gestire sistemi di riscaldamento e raffrescamento radiante e l’intero sistema

direttamente dal controllore della macchina. In tal modo viene aumentata l’efficienza della macchina e semplificato il lavoro di installazione sia idraulico che elettrico. Infine, essendo la gamma Mirai dedicata al residenziale, la tipologia di alimentazione elettrica ed i consumi ridotti, la rendono compatibile con le normali condizioni di fornitura elettrica previste dal gestore. Vantaggi. La facilità d’installazione e la versatilità della macchina che può operare con temperature esterne fino a -20 °C e presenta un ampio range d’impostazione della temperature di mandata dell’acqua (fino a 60 °C), la rendono idonea alle diverse tipologie d’impianto: sistemi radianti (riscaldanti/raffrescanti), unità terminali ad aria (cassette o ventilconvettori), radiatori a bassa temperatura. Mirai ingloba tutti i vantaggi tipici della realizzazione di un impianto termico con pompe di calore: la possibilità di raffrescare e riscaldare gli ambienti con un'unica unità; maggior affidabilità del prodotto nel tempo; rispetto dell’ambiente a fronte dell’eliminazione totale delle emissioni dirette di CO2; assenza di oneri per manutenzione ordinaria, realizzazione d’impianti di adduzione del gas, di scarico dei prodotti di combustione e di conseguenza maggior sicurezza.

_Dati tecnici__________ EH0611-DC con pannelli radianti Dimensioni esterne (lxhxp) 908x821x350 mm Peso 61 kg Potenza termica nominale* 5,80 kW COP* 4,20 Potenza assorbita* 1,38 kW Potenza sonora* 62 dB(A) Potenza frigorifera nominale** 7,00 kW Potenza assorbita** 1,91 kW EER Nominale ** 3,66 ESSER 4,60 * Temperatura Acqua 30/35 °C Aria 7 °C ** Temperaura Acqua 18/23 °C Aria 35 °C

EMMETI www.emmeti.com

sistemi

approfondimenti_dettagli

di cantiere

NATURRESIDENCE DAHOAM Scena (BZ) progettazione

Manuel Benedikter realizzazione

2009-2010 efficienza complessiva

-24,27 kWh/m2 anno fotografie

Studio Benedikter

www.dahoam.it

Involucro e aperture vetrate: nell’ultimo appuntamento dedicato a questo progetto focalizziamo l’attenzione sul raccordo serramento-sistema a cappotto, nodo rilevante per la riduzione delle dispersioni energetiche. Serramenti con prestazioni da casa passiva posati con scarsa attenzione e cura portano l’edificio a perdere energia attraverso le fessure che inevitabilmente si creano, provocando danni all’involucro. Per realizzare edifici a bassissimo consumo energetico, o a emissioni zero, è indispensabile non solo scegliere con cura il serramento più adatto, ma anche prevederne la corretta installazione, attraverso una precisa e consapevole direzione dei lavori in grado di mettere a frutto l’effetto dell’isolamento ottenuto dalla continuità della coibentazione dell’involucro e dai serramenti performanti. Oltre a ciò, è indispensabile una protezione estiva delle aperture vetrate, molto spesso trascurata, tuttavia molto importante nella pianificazione di una CasaClimaGold o di una Passivhaus. In particolare, in questo edificio sono state usate delle veneziane per le vetrate e degli scorrevoli per i balconi; oltre a ciò, a ovest e a sud la grande sporgenza del balcone crea una protezione statica aggiuntiva contro l’irraggiamento.

CAPPOTTO

E FALSO TELAIO

Il falso telaio in legno posato su tutti e quattro i lati della porta finestra determina il taglio termico tra parete e cappotto e aiuta a garantire la tenuta all’aria. Verso l’interno questa è data da un nastro, accoppiato a una rete e applicato al falso telaio, che viene successivamente annegato nell’intonaco. Sul lato esterno la tenuta al vento e alle intemperie è invece raggiunta con l’utilizzo di un angolare in PVC con rete porta-intonaco termosaldata . L’angolare in PVC fa anche da riferimento per gli intonacatori. Nella foto si vedono i due tipi di isolanti utilizzati per la zoccolatura (XPS) e l’elevazione del cappotto (EPS con grafite).

approfondimenti

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FALSO TELAIO ALL’ARIA

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E TENUTA

Il falso telaio in legno della porta finestra è progettato per non permettere il passaggio di aria tra esterno e interno. Nelle foto è stato eseguito l’intonaco interno e la rasatura del cappotto esterno. È indispensabile eseguire anche una costipatura tra la muratura e il falso telaio per migliorare la tenuta termoacustica del serramento . Fondamentale l’ombreggiamento delle aperture della casa. Nella fotografia è evidenziato il cassonetto totalmente esterno che accoglie le tende frangisole motorizzate.

FALSO

TELAIO E CASSONETTI

In presenza di cassonetti è fondamentale assicurare una buona continuità dell’isolante esterno e la tenuta all’aria della parte superiore del falso telaio . Il cassonetto esterno per la tenda frangisole, la cui apertura per la manutenzione è completamente esterna , è posato sul cappotto esterno; è evidente lo spessore dell’isolante tra il lato esterno del serramento e il cassonetto che assicura la continuità della coibentazione, oltre che un buon risultato estetico .

approfondimenti

innovAzione_il

bilancio energetico di un NZEB

Annamaria Belleri, Roberto Lollini, Istituto per le Energie Rinnovabili, EURAC Research

SCUOLA DI

NET ZEBS

Monitoraggio del bilancio energetico di un edificio Net Zero La direttiva 2010/31/UE1 introduce un nuovo target prestazionale per gli edifici, sia nuovi che esistenti: il pareggio (o quasi) di bilancio tra energia utilizzata, o importata dalla rete, ed energia prodotta, o esportata alla rete. La direttiva dà però una definizione soltanto qualitativa di tale bilancio, lasciando il compito agli Stati Membri di dare una definizione quantitativa fissando l’unità di misura del bilancio e i fattori di conversione, gli usi energetici e le fonti di approvvigionamento da tenere in considerazione sulla base del contesto nazionale2. Le attività del Task 40/Annex 52 “Towards Net Zero Energy Solar Buildings” dell’Agenzia Internazionale per l’Energia, cui EURAC partecipa, intendono sviluppare una comprensione comune della definizione di Net ZEB e fornire un supporto scientifico per guidare le scelte che verranno introdotte nei quadri legislativi nazionali, evidenziando le implicazioni sulle soluzioni progettuali e le attività economiche correlate, nonché sull’efficacia del provvedimento stesso. Le possibili accezioni di Net ZEB sono state tradotte in metodologie di calcolo e sono stati sviluppati strumenti per la valutazione e la comparazione di diverse definizioni di Net Zero Energy Building. Il bilancio della scuola di Laion è stato calcolato sulla base di tre diverse possibili definizioni di Net ZEB.

La scuola di Laion: un caso italiano di Net ZEB

Anticipando le prescrizioni della direttiva 2010/31/CE, secondo cui dal 2019 tutti gli edifici pubblici di nuova costruzione dovranno essere a energia zero o “quasi zero”, la scuola di Laion (BZ) è uno fra i primi edifici italiani a rivendicare questo titolo guadagnandosi una posizione a livello internazionale come caso 88

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studio per il progetto di ricerca Task 40/Annex 52 “Towards Net Zero Energy Solar Buildings”3. La scuola, costruita nel 2006 e progettata dallo studio arch.tv Trojer | Vonmetz | Architekten4, si distingue per la sintesi tra integrazione nel paesaggio e concetto energetico. La superficie utile dell’edificio, pari a 625 m2, ospita quattro aule didattiche, un laboratorio e una sala polifunzionale che accolgono 40 studenti. L’edificio ha forma compatta ed è disposto su due piani: il piano seminterrato, arretrato e realizzato in pietra si unisce con il piano terra, sporgente lungo tutto il perimetro. L’interno è caratterizzato da un atrio spazioso, illuminato da un lucernario, che collega i due piani. Il ricorso a soluzioni passive per l’involucro ha permesso di ridurre i consumi energetici in maniera tale da poterli compensare con sistemi integrati di generazione di energia da fonti rinnovabili, garantendo al contempo il benessere e il comfort degli utenti. La forma compatta dell’edificio, con un rapporto S/V=0,53 m-1, minimizza le superfici disperdenti. L’involucro, dato l’utilizzo prevalente nel periodo invernale, è stato completamente isolato con 20 cm di pannelli di schiuma minerale, tranne che in copertura, dove sono stati applicati pannelli in fibra di legno di 24 cm di spessore. La trasmittanza termica media dell’involucro opaco è di U = 0,23 W/m2K. Per massimizzare i guadagni solari e illuminare naturalmente gli ambienti interni, ampie vetrate sono state realizzate sul lato orientato a sud. I tripli vetri riempiti con gas Argon e i telai in rovere, con una trasmittanza termica di 0,78 W/m2K, garantiscono elevate prestazioni dell’involucro trasparente. La ventilazione meccanica controllata assicura elevata qualità dell’aria e comfort per gli studenti, mentre il preriscaldamento

L’Accademia Europea di Bolzano (EURAC) è un centro di ricerca e di formazione, al cui interno l’Istituto per le Energie Rinnovabili conduce attività di ricerca applicata nel campo dell’energia solare (sistemi solari termici e sistemi fotovoltaici) e della gestione dell’energia negli edifici, in particolare edifici a bilancio energetico nullo e retrofit energetico delle costruzioni storiche. Tutti i grafici e le tabelle delle seguenti pagine sono di proprietà dell’EURAC, mentre fotografie e piante della scuola sono state fornite dallo studio arch.tv (Trojer-Vonmetz Architetti) di Terlano (BZ).

geotermico e uno scambiatore aria-aria per il recupero del calore assicurano ottime performances energetiche. L’ermeticità dell’involucro è stata testata attraverso il Blower Door Test con un valore n50 = 0.49 h-1 inferiore al valore richiesto per un edificio passivo pari a n50 = 0.60 h-1. Grazie a queste soluzioni, l’edificio risponde ai criteri della casa passiva ed è stato certificato come CasaClima Oroplus con un fabbisogno energetico per riscaldamento inferiore a 10 kWh/m2anno. Una pompa di calore geotermica (COP = 4,5), operante con tre sonde profonde 50 m, assiste la produzione dei collettori solari termici installati in facciata (18 m2). Durante il periodo estivo, la produzione dei collettori solari è utilizzata per rigenerare il terreno in vista del periodo invernale. Per coprire la richiesta elettrica della pompa di calore, della ventilazione meccanica e del resto dei consumi dell’edificio, un impianto fotovoltaico di 17 kWp è integrato in copertura. Con gli Enertour organizzati dal TIS innovation park5 è possibile visitare la scuola di Laion per conoscere da vicino le tecnologie impiegate e le strategie energetiche adottate (vedi tabella 1 a pag. 90).

innovAzione

Fabbisogno di riscaldamento Fabbisogno di acqua calda sanitaria Consumi elettrici della pompa di calore Consumi apparecchiature elettriche Produzione impianto fotovoltaico

6.477 kWh/m2anno 4.658 kWh/m2anno 4.627 kWh/m2anno 1.063 kWh/m2anno 16.471 kWh/m2anno

Tabella 1. Risultati delle simulazioni condotte in fase di progetto con i software PHPP (fabbisogni e consumi) e con RetScreen (produzione da impianto fotovoltaico)6 per la scuola di Laion.

Questione di bilancio

La metodologia sviluppata per il calcolo del bilancio prevede per ogni vettore energetico in ingresso e in uscita dall’edificio la conversione attraverso opportuni fattori di pesatura7. Il bilancio è dato dalla differenza tra la somma dei vettori energetici esportati, convertiti in un’unica unità di misura, e la somma dei vettori energetici importati, anch’essi convertiti nella stessa unità di misura. ∑iei ⋅ we,i – ∑idi ⋅ wd,i = E – D≥0

i = vettore energetico (elettricità, gas, biomassa ecc.) ei = i-esimo vettore energetico esportato di = i-esimo vettore energetico importato we,i = fattore di peso per l’i-esimo vettore energetico esportato wd,i = fattore di peso per l’i-esimo vettore energetico importato E = energia esportata pesata D = energia importata pesata Energia importata ed esportata sono dati che possono essere ricavati dal semplice monitoraggio degli scambi energetici tra edificio e rete. Tra le attività in corso all’interno del progetto IEA-Task 40/Annex 52 vi è anche lo sviluppo di una procedura di monitoraggio per la verifica del bilancio e del comfort negli edifici NZE.

È importante sottolineare che l’energia esportata verso la rete deve tener conto della porzione di autoconsumo dell’energia prodotta, per cui non tutta l’energia che si produce può venire immessa in rete. Allo stesso modo non tutta l’energia consumata è necessariamente importata dalla rete, poiché una parte può essere prodotta in loco. In fase di progettazione, la valutazione dell’energia esportata e importata dalla rete può essere effettuata solo tramite simulazioni dinamiche che permettono di stimare la quota di autoconsumo. Una volta che l’edificio viene realizzato, energia generata ed energia consumata sono dati che i comuni contatori sono in grado di fornire. ∑igi ⋅ we,i – ∑ili ⋅ wd,i = G – L≥0

i = vettore energetico (elettricità, gas, biomassa ecc.) gi = generazione dell’i-esimo vettore energetico li = consumo dell’i-esimo vettore energetico we,i = fattore di peso per l’i-esimo vettore energetico generato wd,i = fattore di peso per l’i-esimo vettore energetico consumato G = generazione pesata L = consumo pesato

FER Usi energetici

Energia importata dalla rete

Approvvigionamento energetico

Energia esportata dalla rete

Confini del sistema edificio Metrica del bilancio e fattori di peso

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Bilancio

Infrastruttura energetica

Materie prime

La direttiva 2010/31/UE impone di valutare gli edifici in funzione del bilancio tra quanto l’edificio consuma o importa dalla rete e quanto l’edificio produce o esporta alla rete. I vettori energetici rappresentanti i flussi energetici in entrata e in uscita dall’edificio devono essere convertiti attraverso dei fattori di peso, dipendenti dall’infrastruttura energetica nazionale e dalle materie prime, nell’unità di misura in cui si decide di calcolare il bilancio. Fonte: Sartori et al., 2012.

Come già anticipato, per calcolare il bilancio in maniera coerente, energia importata ed esportata o generazione e consumo di ogni vettore energetico, devono essere convertite in un’unica unità di misura introducendo dei fattori di peso per ogni vettore energetico (vedi figura pagina accanto e tab. 2 in questa pag.).

Europa

Italia

Oekoinventare für Energiesysteme - ETH Zürich (1996)

Elettricità

PEI CO2 equi. Gas naturale PEI CO2 equi. Petrolio PEI CO2 equi. Biomassa PEI CO2 equi.

3.31 kWhepkWhel 617 gCO2eqkWhel 1.36 kWhepkWhel 277 gCO2eqkWhel 1.35 kWhepkWhel 330 gCO2eqkWhel 1.09 kWhepkWhel 14 gCO2eqkWhel

2.18* kWhepkWhel 531** gCO2eqkWhel 1.00 kWhepkWhel 1.00*** kWhepkWhel 0.00*** kWhepkWhel

Tabella 2. Fattori di conversione in energia primaria ed emissioni in gCO2 equivalenti come definiti a livello europeo e nazionale. *AEEG delibera EEN 3/08 **Ministero dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare ***UNI TS 11300

I fattori di conversione possono dipendere dal contesto economico-politico-geografico come lo sono i fattori di conversione in energia primaria e in emissioni di CO2, ma derivare anche da scelte politico-strategiche. Il valore dei fattori di conversione può fortemente influenzare le scelte progettuali a livello tecnologico-impiantistico e ripercuotersi di conseguenza sulle attività economiche correlate e sullo stock edilizio. Ad esempio, i valori del fattore di conversione in energia primaria per l’energia elettrica indicati negli standard europei e nazionali spingono verso soluzioni progettuali che consentono un approvvigionamento energetico di tipo elettrico da fonte rinnovabile, tale che la produzione ecceda i consumi, anche di altri vettori energetici, il cui peso è solitamente inferiore. Si possono utilizzare questi strumenti per favorire l’autoconsumo, nei casi in cui la rete non può essere sovraccaricata, piuttosto che favorire l’esportazione dove la rete richiede energia. In questo caso si adotteranno fattori di peso asimmetrici, ovvero fattori di conversione di valori diversi per l’energia importata dalla rete e l’energia esportata alla rete. La definizione di Net ZEB dovrebbe espressamente indicare quali usi energetici vanno considerati nel bilancio e la localizzazione degli impianti di approvvigionamento energetico e delle risorse rinnovabili da cui l’energia è generata. La combinazione tra localizzazione degli impianti di approvvigionamento energetico e delle risorse rinnovabili da cui l’energia è generata dà luogo a diverse opzioni e la scelta tra queste dipende dal contesto economico-politico-geografico: - produzione on site da risorse on site: l’introduzione di questa opzione nella definizione incentiva l’integrazione di impianti solari ed eolici nell’involucro; - produzione on site da risorse off site: l’introduzione di questa opzione nella definizione ammette soluzioni con caldaia a biomassa; - produzione off site da risorse off site: l’introduzione di questa opzione nella definizione riduce fortemente lo sforzo architettonico e tecnologico dell’edificio inteso come sistema energetico con bassi fabbisogni coperti in maniera efficiente il più possiinnovAzione

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Sezione schematica con impianti: 1 - impianto fotovoltaico sulla falda sud (potenza: 17,7 kWp) 2 - impianto solare termico (18 m2) 3 - impianto di ventilazione meccanica controllata 4 - impianto geotermico con 3 sonde verticali da 50 m associato a pompa di calore Consumo energetico annuale della scuola: 9 kWh/m2

planimetria e piano terra

bile con fonti energetiche rinnovabili. Caso limite è quello delle Zero Carbon Home britanniche, dove il termine positivo del bilancio può essere rappresentato da diverse soluzioni (‘allowable solutions’) fra cui investimenti nella realizzazione di infrastrutture energetiche in Gran Bretagna basate su sistemi a basse o zero emissioni; - produzione off site da risorse on site: l’introduzione di questa opzione nella definizione ammette anche casi rari in cui la biomassa, o altra fonte rinnovabile, ottenuta da scarti di lavorazione o altro, viene esportata in impianti al di fuori del confine dell’edificio, che forniscono energia allo stesso (vedi figura a destra).

standard nazionale; - fattori di conversione asimmetrici in energia primaria, decisi strategicamente per favorire l’autoconsumo; - fattori di conversione asimmetrici in energia primaria, decisi strategicamente per favorire l’esportazione (vedi tab. e grafico sottostante nella pagina accanto, in alto). I fattori asimmetrici pesano diversamente uno stesso vettore energetico, in questo caso l’energia elettrica, a seconda che questo sia importato o esportato. Questo porta i fattori di pesatura a essere vere e proprie scelte strategiche. Nel caso specifico, considerando un fattore di conversione per

La combinazione tra localizzazione degli impianti di approvvigionamento energetico e la localizzazione delle risorse rinnovabili genera diverse opzioni di cui si può disporre per definire un edificio Net Zero in dipendenza dal contesto economicopolitico-geografico.

Bilanci a confronto

La scuola di Laion scambia solo un vettore energetico con la rete, ovvero energia elettrica. La produzione avviene on-site (impianto fotovoltaico in copertura) da risorse reperibili on-site (sole). La produzione termica dei collettori solari è considerata soltanto indirettamente nel bilancio come riduzione del consumo per riscaldamento e acqua calda sanitaria, ma non compare nel termine positivo del bilancio perché l’edificio non è collegato a una rete di teleriscaldamento e non scambia energia termica. Diversi tipi di fattori di conversione sono stati ipotizzati per confrontare i bilanci: - fattori di conversione simmetrici in energia primaria, come da

_03

Produzione on site con risorse on site

Produzione off site con risorse on site

Incentiva l’integrazione di impianti solari nell’involucro

Rara: esportazione di biomassa ottenuta da scarti di lavorazione

Produzione on site con risorse off site

Produzione off site con risorse off site

Si ammettono soluzioni con caldaia a biomassa

Riduce lo sforzo architettonico e tecnologico dell’edificio

Fattori di conversione dell’energia elettrica simmetrici in energia primaria asimmetrici in energia primaria per favorire l’autoconsumo asimmetrici in energia primaria per favorire l’esportazione

importata (wd)

esportata (wd)

2.18 kWhepkWhel 7.63 kWhepkWhel

2.18 kWhepkWhel 2.18 kWhepkWhel

3.27 kWhepkWhel

6.54 kWhepkWhel

Tabella 3. Fattori di conversione dell’energia elettrica utilizzati per il confronto dei bilanci.

Fattori di conversione simmetrici in energia primaria Fattori di conversione asimmetrici in energia primaria - autoconsumo fav Fattori di conversione asimmetrici in energia primaria - esportazionefa 200 180 160 Generazione pesata

140 120 100 80 60

Bilancio dell’edificio sulla base dei dati di progettazione e con diversi tipi di fattori di conversione. Il bilancio dell’edificio è rappresentato da un punto avente come ascissa l’energia consumata dall’edificio e come ordinata l’energia generata. Entrambe le energie sono opportunamente pesate attraverso i fattori di conversione. Se il punto rappresentante il bilancio si trova sulla bisettrice (linea tratteggiata verde), ovvero la generazione pesata è uguale al consumo pesato, il bilancio dell’edificio è nullo. Se il punto si trova nella metà di grafico sopra la bisettrice, il bilancio è positivo, ovvero la generazione pesata è superiore al consumo pesato. Viceversa, se i punti cadono nella metà di grafico sotto la bisettrice, il bilancio è negativo, ovvero il consumo pesato è superiore alla generazione pesata.

40 20 0 0

100 Consumo pesato

150

200

l’energia importata maggiore rispetto al fattore di conversione per l’energia esportata, il bilancio della scuola di Laion è negativo perché l’impianto fotovoltaico non è stato dimensionato sulla base dei consumi e produce molto più del necessario. Considerando invece un fattore di conversione per l’energia esportata maggiore rispetto al fattore di conversione per l’energia importata, il bilancio è positivo. Nel caso fosse fissato un range di valori entro il quale il bilancio deve stare per potersi definire nullo o quasi, l’edificio potrebbe non essere più definito Net Zero o Nearly Net Zero (vedi figg. pag. 94).

Verifica del bilancio in fase di esercizio

I requisiti di prestazione energetica secondo la direttiva europea possono essere valutati sia in fase di progettazione sia durante l’uso dell’edificio (Allegato I). Finora lo sviluppo dei sistemi di certificazione degli edifici si è basato sui dati di progettazione. Gli indicatori tipicamente utilizzati sono per lo più espressione della bontà dell’involucro o valutazioni sul consumo di energia primaria relativamente a usi specifici quali riscaldamento, acqua calda sanitaria o raffrescamento. D’altra parte le misure di efficienza energetica, che si fanno via via più restrittive, per rispondere a problematiche ambientali ed economiche sempre più preoccupanti, e lo sviluppo di meccanismi di incentivazione sempre più complessi potrebbero far

innovAzione

Energia elettrica [kWhel/m2]

4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 1

Mese Produzione

Dati mensili di produzione e consumi elettrici, come calcolati in fase di progettazione. Durante il periodo estivo la generazione eccede di gran lunga i consumi elettrici dell’edificio, esportando molto più di quanto importa dalla rete.

Dati mensili di produzione e consumi termici, come calcolati in fase di progettazione. Non essendo l’edificio connesso ad una rete di teleriscaldamento, la produzione in eccesso nel periodo di utilizzo dell’edificio viene stoccata attraverso un sistema di accumulo, mentre nel periodo delle vacanze estive la produzione dei collettori solari è utilizzata per rigenerare il terreno. 6.0 Energia termica [kWthl/m2]

leva sulla necessità di verificare le reali prestazioni di un edificio nella fase operativa. Questo comporterebbe la valutazione dell’efficacia delle soluzioni progettuali implementate e, in generale, anche delle stesse strategie politiche adottate, ma renderebbe necessaria l’installazione di opportuni sistemi di monitoraggio. La scuola di Laion non è dotata di un sistema di monitoraggio. Scambiando soltanto il vettore energia elettrica con la rete è facile dedurre dal conto energia la quantità di energia esportata e importata dalla rete. Il bilancio annuale può subire importanti variazioni durante la vita dell’edificio e non sempre può essere positivo. Per questo è importante specificare nella definizione anche per quanti anni il bilancio deve essere nullo o positivo. Sin dal primo anno di operatività dell’edificio, lo studio di Ingegneria Bergmeister8 si occupa della raccolta di dati sulle prestazioni energetiche dell’edificio. Il bilancio è stato calcolato in termini di energia primaria per gli anni 2006-2010 utilizzando fattori di conversione simmetrici e asimmetrici. Non essendo nel 2006 ancora installato l’impianto fotovoltaico, il bilancio per quell’anno è negativo. Dalla sua installazione nel 2007, la produzione dell’impianto fotovoltaico è rimasta abbastanza costante, mentre i consumi hanno subito importanti oscillazioni (vedi fig. pagina accanto).

Consumo

5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0

L’asimmetria del bilancio può essere un utile strumento per favorire alcune scelte tecnologico-impiantistiche. Poniamo ad esempio che si voglia favorire l’autoconsumo da parte dell’edificio dell’energia prodotta in loco dall’impianto fotovoltaico ed evitare che la rete possa essere sovraccaricata dalla sovrapproduzione dell’impianto, prevenendo situazioni di black-out elettrico. Dal grafico in figura di pag. 95 si nota come il bilancio annuale calcolato con questo tipo di fattori di conversione può non sempre risultare verificato. Se al contrario si volesse favorire l’esportazione dell’energia elettrica prodotta in loco perché i picchi di richiesta dell’energia sono in quella zona molto frequenti, si dovrà utilizzare un fattore di conversione per l’energia esportata alla rete superiore a quello per l’energia importata dalla rete. Nel caso della scuola di Laion questo porterebbe a un bilancio di gran lunga positivo e il requisito di bilancio nullo potrebbe non essere rispettato, se venisse fissata una soglia positiva massima entro la quale il valore del bilancio deve attenersi affinché l’edificio possa essere considerato Net Zero. 94

_03

Mese Consumo

Riferimenti bibliografici

Produzione

1 - EPBD recast (2010), Directive 2010/31/EU of the European Parliament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast), Official Journal of the European Union, 18/06/2010. 2 - Napolitano A., Lollini R., Belleri A., Implicazioni progettuali per diverse accezioni di Nearly Zero Energy Building, AICARR. - SAIE - Bologna, 2011. 3 - http://www.iea-shc.org/task40/ 4 - http://www.archtv.net/ 5 - http://www.enertour.bz.it/it 6 - Troi A., Avesani S., Napolitano A., Vonmetz J., Bergmeister M., Solar active school in Laion (Italy), Erstes Symposium Aktiv – Solarhaus, Krems, 29th – 30th Juni 2009 7 - Sartori I., Napolitano A., Voss K., Net Zero Energy buildings: A consistent definition framework, Energy and Buildings, 2012. 8 - http://www.bergmeister.it/bm/

10053 euro

9713 euro

150

8459 euro

100 50 0 -50

Design

2006

2007

2008

-621 euro

-100

2009

11000 10000 9050 euro 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 2010 0 -1000 -2000

Fattori di conversione simmetrici in energia primaria Fattori di conversione asimmetrici in energia primaria - autoconsumo favorito Fattori di conversione asimmetrici in energia primaria - esportazione favorita

Bilancio costi [euro/anno]

200

Bilancio energetico [kWh/m2anno]

Confronto dei bilanci annuali tra energia esportata e importata della scuola di Laion, calcolati con fattori di conversione simmetrici e asimmetrici. Il bilancio dei costi valuta la redditività dell’edificio nella sua fase operativa: è un bilancio tra il costo dell’energia prelevata dalla rete, il costo dell’energia venduta alla rete e degli incentivi guadagnati dall’installazione dell’impianto fotovoltaico. L’investimento iniziale non viene preso in considerazione.

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