Impianti per edifici a basso consumo energetico by EdicomEdizioni

EdicomEdizioni Monfalcone (Gorizia) tel. 0481/484488 fax 0481/485721 e-mail: info@edicomedizioni.com www.edicomedizioni.com I testi e le foto sono stati forniti dagli autori ÂŠ Copyright EdicomEdizioni Vietata la riproduzione anche parziale di testi, disegni e foto se non espressamente autorizzata. Tutti i diritti sono riservati a norma di legge e delle convenzioni internazionali. ISBN 978-88-96386-10-1 Questo libro Ă¨ stampato interamente su carta riciclata Stampa Grafiche Manzanesi Manzano (UD) Prima edizione settembre 2011

Carmela Palmieri, Fabio Armillotta, N. Marco Santomauro

ImpiantI per edifici a basso consumo energetico Presentazione di Paolo Zazzini Contributi di Bruno De Nisco e Cristina Santacroce

EdicomEdizioni / architettura sostenibile / strumenti e tecniche /

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Presentazione

Ho accolto con piacere l’invito rivoltomi dagli autori di presentare questo libro, per la stima che mi lega a loro, dovuta ad una ormai consolidata frequentazione in sede universitaria, arricchita in alcune occasioni da collaborazioni su temi scientifici di interesse comune, ma devo dire che, dopo aver letto il testo, si è accresciuto in me il piacere di scrivere queste poche righe, e volentieri mi accingo a farlo, sperando di riuscire ad evidenziare i pregi di questo lavoro. La chiarezza con cui i temi vengono esposti, la linearità, la sobrietà e l’incisività delle descrizioni rimandano ad un rigore tecnico scientifico tipico degli ingegneri, categoria a cui appartengo, che si coniuga con un ben riuscito tentativo di non appesantire la trattazione, aspetto che risulta certamente gradito alla categoria degli architetti. Mi sento in qualche modo legato professionalmente ad entrambe queste categorie: alla prima per estrazione culturale e mentalità acquisita negli anni di studio, alla seconda per frequentazione ormai più che ventennale all’interno della Facoltà di Architettura della Università “G. d’Annunzio” di Chieti e Pescara. Mi pare che questo libro possa risultare utile agli uni e agli altri poiché, seppur non gravato da trattazioni matematiche, di solito apprezzate dagli uni, talvolta indigeste agli altri, non appare né superficiale né poco rigoroso, ma piuttosto coerente con il suo obiettivo fondamentale: quello di produrre non l’ennesimo manuale di progettazione impiantistica o un vademecum per tecnici e installatori, ma piuttosto un testo descrittivo esauriente ed ordinato in grado di condurre il lettore ad una certa consapevolezza energetica, nell’ambito della quale l’impianto non costituisce una suppellettile funzionale da apporre in modo posticcio ad un progetto ormai definito, ma una sua componente essenziale, non una integrazione, ma un elemento fondante e caratterizzante il progetto stesso. Traspare tra le righe di questo lavoro lo sforzo fatto dagli autori di coniugare rigore tecnico scientifico e leggerezza stilistica, cura del dettaglio e facilità di comprensione. La sintesi che ne risulta è un testo di gradevole lettura, approfondito nelle descrizioni dei componenti impiantistici, in grado di introdurre ad una conoscenza dettagliata delle varie parti dell’impianto e della tecnologia utilizzata, con l’obiettivo evidente di sostenere efficacemente l’integrazione tra edificio ed impianto sia in fase di progettazione che di restauro. Il tema del risparmio energetico, pur non essendo il filo conduttore dell’intero testo, compare in modo diretto in alcuni capitoli dedicati, e come sottofondo in ogni pagi-

Impianti per edifici a basso consumo energetico

na, dove traspare l’intento di condurre il lettore ad una consapevolezza energetica, ogni volta che i criteri di sostenibilità risultano fondamentali nell’orientare la scelta tra i vari componenti impiantistici, a testimoniare la sensibilità degli autori a questi temi. È un segno da cogliere, come un indicatore dell’idea, sempre più penetrante tra gli addetti ai lavori, che la progettazione architettonica oggi non può che essere sostenibile ed energeticamente consapevole e che l’architetto non può più permettersi il lusso di trascurare questi aspetti sin dalle prime fasi dell’iter progettuale. L’utilizzo di energie rinnovabili, magari affidato a specialisti che se ne occupino in maniera esclusiva, scevro da una analisi energetica approfondita, non testimonia da solo la sensibilità del progettista ai temi della sostenibilità e del risparmio energetico. È piuttosto da considerarsi, a mio parere, come il fiore all’occhiello, la ciliegina sulla torta di un iter progettuale attento agli aspetti energetici sin dalle prime fasi del progetto. I criteri energetici possono e devono orientare le scelte architettoniche, la scelta ed il metodo di applicazione dei materiali, la forma e l’orientamento dell’edificio, le tipologie impiantistiche ed i singoli componenti. L’integrazione energeticamente efficiente tra edificio ed impianto è cosa più complessa del semplice utilizzo di pannelli fotovoltaici, sistemi microeolici o pompe geotermiche, è questione più ampia e articolata e questo testo, pensato per indirizzare il progettista a fare scelte energeticamente consapevoli tra i vari sistemi impiantistici che la moderna tecnologia oggi propone, dà certamente un contributo significativo in questa direzione. Mi occupo da anni di Fisica Tecnica, dunque l’energia, nelle sue varie forme, è il mio pane quotidiano e a volte ho fatto e faccio fatica a trasmettere ai miei colleghi progettisti la sensibilità energetica. Questo testo è consolante, nel senso che mostra chiaramente che l’obiettivo che mi pongo ogni volta che entro in un’aula, non è utopico ma raggiungibile e con risultati egregi. Vorrei aggiungere che questo è un bel libro, un buon libro, scritto in modo lineare ed efficace, e si inserirà nella lista, peraltro non molto lunga, di quelli che consiglio ai miei studenti, perché in grado di contribuire alla formazione di un corpo di futuri professionisti preparati ed energeticamente consapevoli che potranno far fare alla progettazione architettonica un salto di qualità auspicabile ora come non mai.

Paolo Zazzini Professore Associato di Fisica Tecnica presso la Facoltà di Architettura dell’Università “G. d’Annunzio” di Chieti e Pescara

1. Introduzione

Carmela Palmieri

La realizzazione delle condizioni di benessere abitativo negli ambienti confinati è un intervento molto complesso, poiché richiede la contemporanea soddisfazione di requisiti ambientali che coinvolgono le diverse percezioni sensoriali dell’uomo. Inoltre, bisogna anche considerare che il benessere è una condizione individuale, ovvero corrisponde al soddisfacimento psicofisico di un singolo individuo nella sua interazione con l’ambiente, per cui, nel procedere alla definizione di parametri con valenza oggettiva, si fa riferimento a prove effettuate attraverso metodi statistici su campioni di individui, analizzando la massima percentuale di persone che ritengono confortevoli una serie di condizioni ambientali. Partendo da questo presupposto possiamo considerare la qualità ambientale di un edificio misurabile in base ai livelli di benessere riscontrabili nei diversi settori di percezione sensoriale che dipendono da: • condizioni termoigrometriche: per ottenere il benessere deve verificarsi la neutralità termica, ovvero l’individuo non deve percepire né freddo né caldo; • condizioni di qualità dell’aria interna: per avere un adeguato livello di benessere respiratorio-olfattivo si devono eliminare dall’ambiente confinato tutti quegli agenti inquinanti che si diffondono nell’aria recando danno agli occupanti e, allo stesso tempo, contrastare la formazione di odori sgradevoli; • condizioni visivo-illuminotecniche: si deve garantire all’individuo un livello di illuminazione tale da consentirgli di svolgere nel modo migliore le attività previste all’interno dell’ambiente considerato; • condizioni acustiche: il contenimento dei livelli di inquinamento acustico è un requisito essenziale per il benessere dell’individuo ed è regolamentato attraverso l’individuazione di valori limite che si differenziano in base alla destinazione d’uso degli edifici e degli ambienti. La considerazione di questi quattro ambiti fondamentali e il rispetto dei parametri di riferimento indicati dalla normativa per ognuno di essi, devono sempre essere alla base di una corretta progettazione, a prescindere dalla destinazione d’uso e dalle caratteristiche architettoniche dell’edificio. Se è vero che nessun aspetto del benessere indoor può essere trascurato, possiamo comunque individuare tre linee di intervento che devono seguirsi durante la progettazione: la prima considera al centro del suo interesse la realizzazione di livelli ottimali di benessere termoigrometrico e di qualità dell’aria, la seconda ha come obbiettivo il benessere legato alle condizioni di illumi-

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nazione interna e la terza si prefigge il benessere acustico. È chiaro che tutti e tre gli aspetti influenzano sostanzialmente le caratteristiche dell’edificio, basti pensare all’obbligo di assicurare il giusto rapporto di aero-illuminazione per ogni ambiente, che determina la superficie delle aperture nei prospetti, o alla necessità di garantire un adeguato isolamento termico e acustico, che può portare ad accrescere gli spessori murari e può condizionare forma ed orientamento dell’edificio. Gli esempi possono essere numerosi ma la conclusione fondamentale riguarda la necessità di progettare secondo una logica integrata, che tenga conto in tutte le sue fasi dei diversi requisiti che un edificio deve avere per offrire adeguate prestazioni.

1.1. Il benessere termoigrometrico Il benessere, o comfort termoigrometrico, è la condizione di soddisfacimento in cui un individuo si trova rispetto al microclima interno di un ambiente. Tale condizione coincide con la neutralità termica, cioè la condizione che si verifica quando i meccanismi di termoregolazione del corpo umano sono pressoché inattivi. Le condizioni microclimatiche di un ambiente sono influenzate dalle condizioni termoigrometriche, dalla velocità dell’aria e dai fattori legati agli occupanti, pertanto le variabili da prendere in considerazione sono: • ambientali: temperatura dell’aria, temperatura media radiante, umidità relativa, velocità dell’aria; • soggettive: attività svolta che influenza il metabolismo, l’abbigliamento, le caratteristiche fisiche individuali.

temperatura dell’aria [°C]

è la temperatura dell’ambiente considerato e influenza lo scambio termico convettivo tra corpo umano ed ambiente

umidità relativa dell’aria [%]

è il rapporto tra il contenuto di vapore acqueo presente nell’aria secca ed il massimo contenuto di vapore acqueo che questa può contenere (il massimo contenuto di vapore acqueo è rappresentato dal 100%)

temperatura media radiante [°C] rappresenta la media delle temperature delle superfici interne (soffitto, pavimento e pareti) la cui temperatura influenza lo scambio radiativo tra corpo e ambiente velocità dell’aria [m/s]

la regolazione di questo parametro è molto importante perché influisce tanto sulla sensazione di comfort degli occupanti che sul livello di qualità dell’aria indoor

Tabella 1. Parametri ambientali che influenzano il benessere termoigrometrico.

1. Introduzione

Queste variabili, che influiscono sul raggiungimento delle condizioni di benessere, dipendono essenzialmente da: -- qualità del progetto: una cattiva progettazione dell’edificio è la causa più probabile di situazioni di discomfort ambientale. Se, ad esempio, l’involucro dell’edificio, nella sua globalità o in alcune parti, non è sufficientemente isolato, si possono creare sulla superficie interna delle tamponature delle zone a temperatura bassa, dove è facile avvenga condensazione. -- comportamento dell’utente: il regime con cui viene condotto l’alloggio può influire notevolmente sui fenomeni di discomfort che possono verificarsi al suo interno. Ad esempio, il mantenimento di condizioni di umidità molto elevata o il brusco abbassamento della temperatura possono determinare il crearsi di condizioni favorevoli alla condensazione. È importante sottolineare che questi due aspetti non si possono considerare disgiunti e, negli interventi di riqualificazione energetica, determinare quale di questi risulti prevalente può dare un grande aiuto nella scelta della soluzione più corretta ed efficace per affrontare eventuali problemi. I fattori ambientali che determinano maggiormente situazioni di disagio sono riconducibili a fenomeni localizzati che non assicurano una situazione uniforme all’interno dell’ambiente, come ad esempio: • presenza di correnti d’aria: possono provocare il raffreddamento indesiderato di alcune parti del corpo. L’influenza di questo fattore dipende molto dalla velocità dell’aria ma anche dalla temperatura con cui la massa d’aria investe l’individuo. La sensazione di disagio è direttamente proporzionale alla velocità dell’aria e inversamente proporzionale alla temperatura; • asimmetria della temperatura media radiante: è il fenomeno che si innesca nel caso in cui due superfici opposte all’interno di un ambiente presentano una temperatura piana radiante diversa, ad esempio in presenza di ampie superfici vetrate; • elevato gradiente verticale: la percezione di livelli diversi di temperatura in corrispondenza della testa e delle caviglie può essere causa di disagio, particolarmente se la temperatura è maggiore in corrispondenza della testa; • temperatura del pavimento: quando l’individuo è a contatto con la superficie del pavimento è necessario che la sua temperatura sia compresa tra i 20 °C ed i 30 °C, affinché non si generi disuniformità di temperatura nel corpo con conseguente disagio per temperature troppo basse o troppo alte dei piedi rispetto al resto del corpo. I valori ritenuti ottimali per il benessere termoigrometrico degli individui negli ambienti confinati, che non richiedano condizioni climatiche particolari (impianti industriali, piscine, laboratori, etc.), sono individuati dalla Tabella 2. Progettare il benessere Come si è detto finora, il verificarsi delle condizioni ambientali ottimali per il benessere

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parametro ambientale

regime estivo

regime invernale

temperatura dell’aria

26 °C

20 °C

umidità relativa

30 % < U < 60 %

30 % < U < 50 %

0.1 - 0.,2 m/s

0.05 - 0.1 m/s

20 - 22 °C

16 - 18 °C

velocità dell’aria temperatura effettiva

Tabella 2. Valori ottimali dei parametri ambientali ai fini del benessere termoigrometrico.2

indoor non è un evento casuale ed imprevedibile, bensì deriva dai processi progettuali che sono a monte della realizzazione di un edificio o di interventi su edifici esistenti. L’approccio più corretto, nell’intraprendere le diverse fasi progettuali, è quello che si pone come obbiettivo la realizzazione di manufatti che massimizzano le loro capacità passive di interazione con l’ambiente, ricorrendo all’intervento dei dispositivi impiantistici solo per situazioni tecnicamente non risolvibili diversamente. Infatti, progettare un edificio a basso consumo energetico vuol dire identificare soluzioni impiantistiche efficienti e basate sull’uso di risorse energetiche rinnovabili ma solo dopo aver ridotto il fabbisogno energetico intervenendo sull’involucro e sui diversi sistemi tecnologici. Infatti, la maggior parte degli edifici a basso consumo energetico o con bilancio energetico nullo (edifici ad energia quasi zero) utilizzano i concetti della casa passiva come base delle misure di efficienza energetica, riducendo la domanda di energia di circa il 60% rispetto ad edifici di riferimento che soddisfano i requisiti minimi di legge. Basso fabbisogno energetico equivale a bassa potenza richiesta per il riscaldamento degli ambienti, con conseguente riduzione e semplificazione degli impianti termici. Pertanto, la concezione dell’involucro edilizio come filtro efficace tra l’ambiente esterno e quello interno rappresenta il punto di partenza per l’ottenimento di un’elevata qualità dell’ambiente indoor con bassi consumi energetici, ed è con questo che deve confrontarsi, nel modo più coerente ed efficace possibile, la realizzazione di sistemi impiantistici efficienti che concorrano alla creazione di ambienti adatti alla migliore fruizione degli individui. L’innovazione tecnologica che sta investendo il settore dell’edilizia mette oggi a disposizione una vasta gamma di soluzioni impiantistiche che garantiscono il comfort indoor, con un miglior controllo dei parametri climatici e la sempre maggior interazione tra involucro edilizio ed impianti. In ambito edilizio si sta assistendo all’affermazione di una nuova cultura dell’abitare, incentrata sul benessere dell’individuo, la riduzione dei consumi energetici e attenta agli effetti che la produzione edilizia provoca sull’ambiente. È auspicabile che la 1 La temperatura effettiva include al tempo stesso la temperatura, l’umidità e la velocità dell’aria, fissate su un diagramma psicometrico ed è il parametro più usato per delimitare la zona del benessere. 2 Fonte: Melino C., Lineamenti di igiene del lavoro, Società Editrice Universo, Roma 1992.

1. Introduzione

sensibilità sempre maggiore per i temi dello sviluppo sostenibile possa “influenzare” l’intero sistema dell’edilizia saldando il connubio imprescindibile tra qualità della vita, qualità ambientale e buona pratica architettonica, nell’ottica di un approccio progettuale integrato basato sul coordinamento di diverse discipline, in particolare architettura e ingegneria degli impianti.

1.2. La scelta e la progettazione dell’impianto Progettare edifici e impianti sostenibili ed efficienti significa, non solo calcolare e dimensionare in modo corretto, ma anche e soprattutto saper fare le scelte giuste e seguire un processo progettuale coordinato ed efficace. La scelta, e quindi la progettazione, dell’impianto più adatto per la regolazione dei parametri termoigrometrici degli ambienti e la riduzione dei consumi non è un’operazione semplice e richiede una stretta collaborazione tra l’utente finale ed il progettista. La complessità del processo di individuazione dell’impianto risiede nel fatto che devono essere messi a sistema diversi fattori, alcuni strettamente legati alle preferenze dell’utente ed altri che, prescindendo dalle questioni soggettive, impongono l’acquisizione di conoscenze tecniche specifiche. Innanzitutto è necessaria una progettazione sinergica tra sistema impiantistico ed edificio o, nel caso di costruzioni esistenti, un’analisi mirata dell’edificio per definirne le caratteristiche e individuare le soluzioni attuabili. I diversi fattori che devono essere considerati nella scelta dell’impianto sono: • le esigenze dell’utente: possono andare dalle semplici scelte estetiche alla presenza di problematiche legate alla salute, ad esigenze distributive, a vincoli spaziali; • la destinazione d’uso: è un fattore molto importante per la valutazione comparata dei dati relativi ai costi e all’efficienza dell’impianto. Un esempio molto intuitivo è offerto dal confronto tra un’abitazione di cui si fruisce continuativamente per la maggior parte dell’anno e una residenza di vacanza, utilizzata saltuariamente o solo per un breve periodo durante l’anno: nel primo caso si potrà optare senza problemi per impianti con inerzia termica più elevata e basse temperature di esercizio, che garantiscono un elevato risparmio sul lungo periodo, nel secondo caso invece è spesso consigliabile adottare sistemi con una ridotta inerzia termica che vadano a regime velocemente consentendo un immediato comfort interno nel breve periodo di permanenza; • la localizzazione geografica: i requisiti richiesti ad un impianto istallato in aree caratterizzate da temperature esterne molto rigide sono diversi da quelli necessari ad impianti destinati ad aree con clima mite o molto caldo. Può considerarsi come esempio la necessità di periodi di accensione prolungati per i climi freddi, che possono indirizzare la scelta verso categorie impiantistiche che consentano un risparmio economico molto spinto, oppure l’esigenza di provvedere al raffrescamento estivo

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nelle aree a clima più caldo, che individua negli impianti combinati riscaldamento/ raffrescamento la miglior soluzione possibile. Un altro fattore di interesse relativo alla localizzazione dell’edificio oggetto di intervento è legato allo sfruttamento di sistemi di generazione da fonte rinnovabile, la cui natura è strettamente connessa alle caratteristiche climatiche e morfologiche del sito; • la disponibilità di locali tecnici, cavedi e forometrie: un aspetto da valutare sia in fase di progettazione di nuovi edifici che per interventi sull’esistente è la possibilità di disporre di adeguati locali e dispositivi tecnici che consentano l’ottimale collocazione dei componenti d’impianto all’interno dell’edificio. La scelta del generatore, ad esempio, non può prescindere dalla possibilità di avere una centrale di generazione adeguata, sia a livello dimensionale che per quanto concerne i requisiti di sicurezza imposti dalla legge. La rete di distribuzione impiantistica su più livelli dovrebbe essere preferibilmente alloggiata in appositi cavedi tecnici per non interferire con le prestazioni dell’involucro edilizio e per facilitare le operazioni di manutenzione. In assenza di cavedi o per applicazioni particolari si deve fare attenzione alla predisposizione di apposite forometrie che garantiscano la distribuzione verticale. Un limite che può presentarsi nelle istallazioni in costruzioni esistenti è quella relativa all’impossibilità di realizzare nelle murature le tracce per l’alloggiamento di canali o tubi di distribuzione, evenienza che può portare alla scelta di soluzioni di impianto meno invasive o che interessino altri elementi costruttivi; • gli aspetti economici: la disponibilità economica dell’utente è un fattore che incide in maniera preponderante sulla scelta impiantistica, particolarmente se si considera che sul mercato italiano i sistemi ed i componenti impiantistici caratterizzati da elevata efficienza presentano ancora costi molto elevati. Fortunatamente negli ultimi anni, per la promozione dell’efficienza energetica e l’utilizzo di fonti rinnovabili, sono stati attivati a livello nazionale incentivi economici e sgravi fiscali.

1.3. Il sistema impianto e i suoi componenti Gli impianti istallati in edifici civili possono essere assimilati a veri e propri sistemi complessi costituiti da una serie di componenti che lavorano sinergicamente per assicurarne il corretto funzionamento. Partendo dal presupposto che la concezione del sistema impiantistico non può prescindere da un coerente confronto con il sistema edificio, possiamo individuare i suoi componenti fondamentali. Gli impianti per edifici residenziali possono essere di diversa natura a seconda del settore tecnico di appartenenza, nonostante ciò si può effettuare una sommaria schematizzazione che accomuna il lay-out della maggior parte degli impianti. Considerando nello specifico gli impianti con funzione di riscaldamento, raffrescamento, climatizzazione e ventilazione degli ambienti si può affermare non solo che

1. Introduzione

Figura 1. Lay-out generale dei componenti d’impianti.

lo schema generale di impianto è pressoché simile ma anche che, in molti casi, può essere utilizzata la stessa tipologia di componenti secondo le modalità applicative specifiche. L’aspetto che sicuramente non può sottovalutarsi nella progettazione di un impianto residenziale è quello relativo della corretta associazione dei componenti, che deve avere come obbiettivo il conseguimento di alti livelli di efficienza. La conoscenza delle caratteristiche di ciascuna tipologia di impianto e delle sue possibili configurazioni è uno strumento indispensabile per una buona progettazione, che permette di optare con maggiore consapevolezza per soluzioni impiantistiche che rispondano nel miglior modo possibile alle esigenze degli utenti senza trascurare gli aspetti dell’efficienza energetica.

1.4. Climatizzazione, riscaldamento e raffrescamento degli ambienti Gli impianti che operano per conseguire il benessere termico e igrometrico all’interno degli ambienti possono essere classificati attraverso una semplice distinzione che, nonostante non ponga limiti netti e determinati, aiuta nelle fasi di scelta del sistema impiantistico: impianti di riscaldamento/raffrescamento e impianti di climatizzazione. La differenza fondamentale tra le due tipologie impiantistiche risiede nella capacità di regolazione dell’umidità e della qualità dell’aria all’interno degli ambienti. I sistemi di riscaldamento/raffrescamento, infatti, agiscono sui parametri che influenzano la temperatura degli ambienti ma non offrono un adeguato trattamento dell’aria che possa garantire costantemente i livelli ottimali di umidità e di purezza. D’altra parte la tendenza attuale di realizzare edifici con involucri edilizi sempre più ermetici, nell’ottica di raggiungere livelli sempre maggiori di efficienza energetica, ha accentuato le problematiche legate alla qualità dell’aria indoor. Tuttavia, è possibile analizzare le condizioni di progetto e verificare l’opportunità di integrare questa categoria di impianti con dispositivi che suppliscano a questa mancanza. Questo ha avuto come diretta conseguenza l’introduzione di pratiche impiantistiche, come i sistemi di ventilazione meccanica controllata, finora applicati solo nel settore terziario, anche nell’ambito del residenziale. La vasta gamma di soluzioni che il mercato offre prevede diverse modalità di ventilazione, da quella naturale a quella ibrida e meccanica. Ad

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oggi però l’associazione dei sistemi di riscaldamento/raffrescamento agli impianti di ventilazione trova ancora molte difficoltà ad affermarsi come consuetudine impiantistica, tanto per la scarsa conoscenza delle sue potenzialità quanto per i costi ancora troppo elevati. Tuttavia, in una valutazione sul loro utilizzo non dovrebbe essere sottovalutato il potenziale risparmio energetico ed economico ottenibile in fase di esercizio. I sistemi di riscaldamento/raffrescamento sono quelli che da sempre hanno rappresentato la soluzione impiantistica più utilizzata in edifici residenziali e l’innovazione tecnologica che ha investito questo settore negli ultimi anni permette di assicurare un ottimo rapporto tra qualità ambientale interna e costi di investimento. I sistemi di climatizzazione, invece, sono in grado di assicurare, in modo più o meno efficace a seconda delle tipologie impiantistiche, il controllo dei parametri microclimatici all’interno degli ambienti, provvedendo anche al sistematico ricambio delle masse di aria esauste. La duplice funzione di questa categoria di impianti, finora utilizzati in ambito residenziale in percentuale molto ridotta, rappresenta un vantaggio molto rilevante per il controllo della qualità dell’aria. Infatti, il trattamento dell’aria esterna, prima di essere immessa in ambiente, prevede diversi stadi di filtraggio, che evita agli occupanti di venire a contatto con agenti inquinanti e allergizzanti provenienti dall’esterno, aspetto molto importante se si considerano i livelli di inquinamento di molte città italiane. Tuttavia, gli studi che hanno portato i sistemi di riscaldamento a prevalente scambio radiativo al primo posto tra le soluzioni impiantistiche che salvaguardano il benessere indoor, pongono dei dubbi sugli impianti di climatizzazione, in relazione alle caratteristiche intrinseche dei terminali ambiente, che offrono scambi prevalentemente di carattere convettivo. Infatti, questa modalità di scambio prevede la movimentazione di masse d’aria all’interno degli ambienti con conseguente coinvolgimento di micro polveri e microrganismi dannosi per l’uomo. Altri svantaggi degli impianti ad aria sono rappresentati dalla necessità, in fase di raffrescamento, di operare con temperature di esercizio molto basse con conseguenti consumi elevati, mentre gli impianti di raffrescamento a scambio radiativo utilizzano temperature del fluido termovettore più alte e una modalità di scambio con l’ambiente che non investe direttamente gli occupanti, ma opera sulle superfici degli ambienti, permettendo un effetto più duraturo dell’asportazione di calore. I sistemi di climatizzazione, infatti, sono caratterizzati da una bassissima inerzia termica, sia in riscaldamento che in raffrescamento, e conseguentemente la loro azione sull’ambiente si innesca e si arresta congiuntamente all’accensione e allo spegnimento dell’impianto.

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Indice

Presentazione

Paolo Zazzini

1. Introduzione

Carmela Palmieri

1.1. Il benessere termoigrometrico 1.2. La scelta e la progettazione dellâ&#x20AC;&#x2122;impianto 1.3. Il sistema impianto e i suoi componenti 1.4. Climatizzazione, riscaldamento e raffrescamento degli ambienti 2. Gli impianti di riscaldamento

8 11 12 13 15

Fabio Armillotta

2.1. Componenti 2.2. Schemi di distribuzione 2.3. Impianti di riscaldamento centralizzati

15 45 49

3. Gli impianti di climatizzazione Cristina Santacroce 3.1. Componenti 3.2. Classificazione 3.3. Lâ&#x20AC;&#x2122;efficienza negli impianti di climatizzazione

4. I generatori di calore N. Marco Santomauro 4.1. Generatori di calore a gas 4.1.1. Componenti 4.1.2. Classificazione 4.1.3. Normativa e legislazione 4.2. Generatori di calore a biomassa 4.2.1. Caldaie a fiamma inversa per la combustione di legna in ciocchi 4.2.2. Caldaie a cippato 4.2.3. Caldaie a pellet 4.3. Pompe di calore 4.3.1. Pompe di calore elettriche a compressione 4.3.2. Pompe di calore a gas ad assorbimento

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60 70 76

81 81 86 92 94 98 102 107 112 114 118

Impianti per edifici a basso consumo energetico

4.3.3. Classificazione 4.3.4. Applicazioni 4.3.5. Scelta della pompa di calore

120 122 123

5. Le fonti energetiche rinnovabili Carmela Palmieri 5.1. Energia solare 5.1.1. Sistemi solari termici 5.1.2. Sistemi fotovoltaici 5.2. Energia eolica 5.2.1. Sistemi eolici 5.3. Energia idroelettrica 5.3.1. Sistemi mini-idroelettrici 5.4. Energia geotermica 5.4.1. Sistemi ad energia geotermica

128 132 155 177 182 194 198 210 213

6. La ventilazione degli edifici

237

127

Carmela Palmieri

6.1. I principi della ventilazione 6.2. La ventilazione naturale 6.3. La ventilazione ibrida 6.4. La ventilazione meccanica controllata 6.4.1. La necessità della ventilazione meccanica controllata 6.4.2. I sistemi di Ventilazione Meccanica Controllata 6.4.3. Componenti di impianto 6.4.4. La ventilazione meccanica controllata con impianti centralizzati 6.4.5. Migliorare l’efficacia e l’efficienza energetica dell’impianto di VMC 6.4.6. Norme e leggi per la ventilazione in ambito residenziale 7. La domotica

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Bruno De Nisco

7.1. Introduzione alla domotica 7.1.1. Definizione 7.1.2. Domotica ed altri impianti 7.1.3. Domotica e livelli di integrazione 7.1.4. Domotica e utilizzo degli impianti e dei macchinari 7.1.5. Aumento della funzionalità ed integrazione 7.1.6. Domotica e sicurezza 7.2. Domotica: home e building automation 7.2.1. Automazione ed illuminazione

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258 258 259 261 261 265 265 266 268

Indice

7.2.2. Gestione energie e clima 7.2.3. Sicurezza 7.2.4. Intrattenimento 7.2.5. Comunicazione 7.2.6. Interazione dellâ&#x20AC;&#x2122;utilizzatore con gli impianti ed i dispositivi 7.3. Mezzi di trasmissione e standard domotici 7.3.1. I mezzi trasmissivi 7.3.2. Elaborazione centralizzata o distribuita 7.3.3. Gli standard domotici 7.3.4. I sistemi proprietari 7.4. Domotica, norme e leggi: quadro normativo generale 7.4.1. Norme impiantistiche nazionali 7.4.2. Comitati tecnici 7.4.3. Norme specifiche per la domotica 7.5. Domotica: confronto con gli impianti tradizionali 7.6. Domotica e nuova filiera edilizia 7.7. Domotica ed efficienza energetica 8. Bibliografia

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