E nergia e Progetto

L’obiettivo del progetto di un edific io a d elevata effic ienza energet ica è so st anz ia lme nt e qu e llo d i gara nt ir e il micro c lima int er no co n il mino r co nsu mo d i e nerg ia. U na co rrett a pro gett az io ne part e da l pr inc ip io c he il c lima int er no è c o nt ro llat o princ ip a lme nt e me d ia nt e l’id ea pro gett ua le e costruttiva dell’ed ific io riguardo al clima esterno.

Questo concetto è in realtà l’esatto contrario di quello che ha guidato le co st ruz io ni d eg li u lt imi d ece nn i, do ve i s ist e mi imp ia nt ist ic i ha nno co nd iz io nat o in mo do co ns id ere vo le il c lima int er no . Po ss ia mo a llo ra definire “passiva” quell’archit et tura in cui le condizio ni di co mfort sono raggiunte grazie alla forma dell’architettura, alle caratterist iche dell’invo lucro edilizio e a sistemi di traspo rto di calore da o verso l’ambiente circostante.

I l fa bbiso g no t ermico d i u n ed ific io è d escr it to da lla s e mp lic e equ az io ne:

Qh = Qt + Qv - As - Ai

Qh = Fa bbiso g no t ermico de ll’ invo lu cro ed iliz io

Qt = D is persio ni per t rasmissio ne att raver so t utt i i co mpo ne nt i

dell’invo lucro

Qv = D ispers io ni per la ve nt ila z io ne deg li spaz i d e ll’ed ific io

Zona di comfort interno Controllo climatico attivo Controllo climatico passivo Clima esterno

Figura 2.1.3_1

Il progetto dell’architettura deve garantire la massima riduzione dei consumi energetici (controllo passivo) e solamente per le rimanenti quantità di fabbisogno termico si agisce sul sistema impiantistico (controllo attivo)

Inverno

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

As = Appo rt i so lar i pa ss iv i o tt enu t i da i co mpo ne nt i t raspare nt i

dell’invo lucro

Al = Appo rt i int er ni dat i da lla prese nz a de lle per so ne e da lle e mis s io ni d i ca lo re de i co mpo ne nt i e let t ric i d e ll’ed ific io

In inverno quindi è necessario conservare l’energia interna e accumulare la rad iaz io ne so lare, me nt re in e st at e è nec es sar io pro t eggers i d a lla r ad ia z io ne so lare e d a l su rr is ca ld a me nt o .

Lo sco po de l pro get to , qu ind i, u na vo lt a d e fin it o l’ut iliz zo de ll’ed ific io c he det er miner à Ai , è qu e llo d i limit ar e a l min imo le p art i Qt e Qv e ma s s imiz zare la q uo t a As in reg ime inv erna le e min imizz ar la in reg ime est ivo . In u n ed ific io t rad iz io na le le d is per s io ni per t ras mis s io ne rapprese nt ano c ir ca il 2 2% de lle d isp ers io ni d i u n ed ific io , me nt re que lle per ve nt ila z io ne rappr es e nt ano c irc a il 29%. G li appo rt i so lar i d i u n edific io tradizio nale rappresentano circa il 12% dell’energia termic a nece ss ar ia per il fu nz io na me nt o : i mar g ini d i mig lio ra me nt o in qu est a perce nt ua le so no qu ind i e no r mi.

La po ss ib ilit à d i ag ire s u i fat t o ri c he int e ressa no il pro getto archit et to nico dell’edificio rappresentano la vera sfida :

 Compatte zza

 Alto i so la mento

 Utili zzo pa ssiv o de ll’ene rgia so la re

 Impermeabilità all’aria

 Comfo rt te rmi co e stivo

Figura 2.1.3_2

Bilancio energetico di un edificio

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

Compatte zza

La co mpattezza del vo lume dell’ed ific io è il parametro progettuale decisivo per garant ire l’efficienza energet ica.

È det er minat a de ll’ ind ic e s/ v, o vvero il r ap po rto tra la sup er fic ie d isperd e nt e (co pert ura, chius u re vert ica li est erne, paret i ad ia ce nt i a lo ca l i no n r is c a ldat i, ap ert ure, so la io co nt ro -t erra) e il vo lu me r is ca ld at o : t ant o p iù è e le vat a la su per fic ie c he racc h iude il vo lu me, t a nt o più è e le vat o lo sca mb io t er mico .

Alto i so la mento

L’invo lucro ediliz io protegge gli int erni dell’edificio dalle intemperie, dai rumori, dall’umid ità e attenua gli scambi energet ici tra l’ambiente interno e quello esterno. Il principio della co nservazio ne dell’energia , generata all’interno degli spazi di un edificio, rappresenta il princ ipio d i base per r idurre i co nsu mi e nerg et ic i. L’iso la me n to t ermico ra lle nt a la d iffu s io ne de l c a lo re at t raverso l’in vo lucro de ll’e d ific io e r id uce qu ind i la qua nt it à d’energia necessaria p er il riscalda mento invernale e per il raffrescamento est ivo . Rappr es e nt a ino lt re la misur a p iù e ffica ce ed e co no mic a, in funz io ne de i ridotti cost i d’invest imento e della lunga vit a dei materiali t ermo iso la nt i r isp et to alle p art i imp ia nt ist ic he.

Figura 2.1.3_3

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

L’effic ienza dell’iso lamento è ind icata dalla trasmittanza termica U. U n bas so va lo re d i U ind ic a a lt a e ffic ie nza, me nt re u n va lo re a lt o ind ica ba ss a e ffic ie nz a. La t ras mit t anz a U d ipe nd e da lla co nduc ib ilit à t er mic a λ e dallo spe sso re de i mat er ia li c he co st it u is co no i s ingo li st rat i d i u n e le me nt o co st rutt ivo . S i par la d i s ingo li st rat i per c hé il fut uro deg li e d ific i ad a lt a e ffic ie nz a no n s arà de lle paret i mo no st rat o , che r ic hie dere bbero spe sso r i enormi ed ant ieco no mici per garant ire l’efficienza richiesta, ma d elle paret i p lur ist rat o co mpo st e da p iù o me n o amp i spe s so r i d i mat er ia le t ermo iso la nt e.

L’iso lamento termico può essere applicato all’esterno o all’interno dell’invo lucro dell’edificio. Dal punto di vista energet ico, il più efficace è que llo e st erno det to anc he “a c appo tt o ”, perc hé co me u n cap po tto su l co rpo umano avvo lge per intero l’invo lucro esterno. Un iso lamento esterno limit a ino lt r e s ic ura me nt e la po ss ib ilit à d i fo r ma z io ne d i co nde nsa int erst iz ia le , dovuta all’umidit à relat iva presente all’interno d egli spaz i abitat ivi, perché non genera superfic i fredde all’interno della strat igrafia dell’invo lucro. L’iso lamento interno, pur essendo più vantaggioso econo micamente, no n gara nt isce u n co mp let o iso la me nt o , perc hé g e nera po nt i t er mic i cu i v a

12 41 79 256 660 0 100 200 300 400 500 600 700

Spessore necessario in cm per raggiungere U=0,3 [W/mqK] Isolanti λ=0,04 Legno λ=0,13 Mattone porizzato λ=0,25 Mattone pieno λ=0,81 Calcestruzzo λ=2,10 Figura 2.1.3_4

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

po st a part ico lare at t enz io ne per r idur ne l’ imp at to ch e ha nno su ll’e ffic ie nz a e il co mfo rt abit at ivo .

Per po nt i t er mic i s i int e nd e u na via pre fere nz ia le per il flus so d i c a lo re, c he ge ner a pu nt i fred d i in inve r no e ca ld i in est at e. I po nt i t er mic i, so pratt utt o in ed if ic i a bas s is s imo co nsu mo , po s so no cau sar e d is per s io n i per t rasmis s io ne co ns ist e nt i ed e s sere c au sa d i co nd e nse sup er fic ia li.

Non esistono materiali “buo ni” o “cattivi” per l’iso lamento, tutti i materiali iso la nt i p iù co mu ni ha nno una lo ro g iu st ific az io ne per ca mp i d i app lica z io ne spe c ific i e per la lo ro dest inaz io ne: la lo ro sce lt a è co mp it o del progettista in funzio ne dell’uso, della co llo cazio ne e dell’insieme dei vinco li pro gett ua li.

Utilizzo passivo dell’energia solare

I l so le è u na fo nt e d i e nerg ia r inno va bile capa ce d i fo r nire u na q ua nt it à d i e nerg ia c irca 15. 000 vo lt e super io re a qu a nt o i 6,7 milia rd i d i a bit a nt i de l p ia net a so no in gr ado d i co nsu mare. S i t ratt a d i e nerg ia d is co nt inua e d ispo nib ile no n in fo r ma co nce nt rat a ma ut iliz za b ile in mo do pa ss ivo , in a lt re paro le at t raverso i co ncet t i pro ge tt ua li e le so lu z io ni co st rutt ive dell’edificio. Un’archit ettura solare a d uso passivo si basa sull’int erazio ne d i qu at tro impo rt ant i part i:

 Iso la me nt o t ermico passivo

 Super fic ie a sso rbe nt e

 Accu mu lo

 Prot ez io ne d a l surr isca ld a me nt o

La pro get t azio ne d i u n ed ific io cap ace d i ut iliz zar e in mo do pas s ivo l’energia so lare può essere pertanto rico ndotta a quattro parametri co mpo s it iv i: o r ie nt a me nt o e caratt eri d ist r ibut ivi in t er ni, ut ilizzo d i fine st re ad a lt a e ffic ie nza, co nser vaz io ne de ll’e nerg ia, sc her mat ure.

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

Ed ific i c he r ipro po ngo no la st es sa co mp o s iz io ne d i fa cc iat a su o gni lat o , so no ed ific i pr iv i d i o g ni r ag io na me nt o pro gett uale, perc hé o gni d ire z io ne card ina le r ic h ied e u n suo part ico lare t ratta me nt o riguardo a l c lima.

L’orientamento più vantaggio so è quello verso S ud, quest i front i infatt i po sso no r ic e vere so le d ura nt e t utt o il g io rno . In inver no , s frut t ando la posizio ne bassa de l so le all’orizzonte la radiazio ne incide quasi perpe nd ico lare su lla fa cc iat a e q u ind i è a lla ma ss ima int e ns it à, me nt re in est at e, co n la po s iz io ne de l so le a lt a, la facc iat a r ice ve appo rt i so lar i me no int e nsi. S frut t ando le du e po s iz io ni d e l so le a Su d le fine st re so no p iù fa c ilme nt e o mbregg ia b ili t ra mit e sc her mat ure o r izzo nt a li fis se ( ba lco ni, spo rt i, ecc. ), preve ne ndo co s ì il surr isca ld a me nt o deg li a mb ie nt i e d e vit a ndo co s ì e nerg ivo r i imp ia nt i d i ra ffre sca me nt o .

I fro nt i espo st i a E st e O ve st po ngo no magg io r i pro ble mi per c hé so no inve st it i da lla rad iaz io ne so lare qu a ndo la po s iz io ne de l so le è bas s a ( mat t ina e po mer igg io ). Le fine st re o rie nt at e verso E st e Ove st so no pert ant o me no fa c ilme nt e o mb regg ia b ili e spec ie ne l fro nt e O ve st so no spe sso la cau sa d i surr is ca lda me nt i.

Correlat i all’orientamento dell’edificio sono i caratteri dist ribut ivi dell’edificio : i lo cali di vit a quali soggiorno, pranzo, cucina sarebbe o pport uno orie nt ar li a S ud p er co nse nt ir e in inver no il ma gg io r g uada g no so lare ; t ut t i i va ni d i s er viz io qu a li ba gni, r ipo st ig li, a ngo li co tt ura ne i qua li la p er ma ne nza è r id o tt a durant e il co rso de lle g io r nat e s are bbe o pport uno o rie nt ar li a N o rd.

Va po st a ino lt re part ico lare at t enz io ne a lle pre st az io ni t er mic he de lle fine st re c he do vre bbero gara nt ire u n bila nc io vic ino a llo zero o po sit ivo . B iso g na in fat t i r iba lt ar e il co nc et to seco ndo cu i la fine st ra rappre se nt a il “buco nero” dell’edificio, e co nsiderarla invece un picco lo generatore di ca lo re co n bila nc io t er mico po s it ivo .

È evide nt e c he u na vo lt a sce lt o l’e le me nt o rit enut o mig lio re, dec is ivo è il s ist e ma d i mo nt agg io a ll ’ int er no de llo sp esso re de lla c hiu sura est er na, pe r r idurre le d is per sio ni lu ngo il per im et ro de lla finest ra.

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

È co rrett a no r ma mo nt are la fine st ra in co rr ispo nde nza de llo st rat o iso la nt e in mo do da min imizz are il po nt e t ermico .

Impermeabilità dell’aria

Una sca de nt e imper me a bilit à d e ll’ar ia può co nd iz io nare i co nsu m i e nerget ic i d i u n ed ific io . C iò d ipe nde da l fat to che g li ed ific i no n so no per nat ura per fet t a me nt e st ag ni ma p er mea b ili ad ar ia e ve nt o .

I l pa s sagg io libero d i ar ia no n è d a co nfo nd ere co n la d iffu s io ne de l vapo re c he inve ce è u n e ffet to po s it ivo . I l pa ss a gg io d i ar ia o d i ve nt o co mpo rt a pro ble mi d i t ipo t ermico co n co nse gue nt e perd it a d i po t ere iso la nt e e l’entrata di aria calda in estate e di aria fredda in inverno, oltre che pro ble mi d i t ipo acu st ico . Ma so pratt utto l’er met ic it à de ll’invo lucro prot egge in mo do durat uro g li e le me nt i co st rut t ivi d a po ss ib ili de grad i do vut i a lla fo r maz io ne d i co nde nsa int er st iz ia le.

Ott imi r isu lt at i d i imp er me a bilit à si o t t engo no co n u na paret e int o nac at a, me nt r e so no p iù se ns ib ili so tto questo punto di vist a le co st ruz io ni a se cco . L’importanza di una corretta tenuta dell’ar ia è decisiva anche per il corretto bilanciamento dell’impianto di vent ilazio ne .

Com fo rt te rmi co e stivo

Le co ns idera z io ni es pres se fino a d o ra so no va lut az io ni co st ru it e principalmente sul co mportamento dell’edificio in reg ime invernale. Nelle regio ni dell’Europa centrale, do ve questi princ ipi sono stati coniat i e sper ime nt at i, il r eg ime inver na le è la co nd iz io ne p iù prepo nd era nt e e p iù s fa vo revo le. N e i c limi p iù t e mpe rat i d e ll’It a lia set t ent r io na le, do ve i l reg ime inver na le è pur se mpre impo rt ant e, la co mpo ne nt e est iva ac qu ist a un p eso dec is ivo . Se po i pa ssia mo ad ana liz zare i c limi med it erra ne i dell’Italia centrale e mer idio nale il rapporto si ribalt a e la co mpo nente d i ra ffre sca me nt o est ivo supera a bbo nd a nt e me nt e que lla de l r is ca ld a me nt o inve r na le.

L’idea di un archit ettura passiva è pertanto ancora più coerente in un clima mediterraneo, dove la necessità di immettere calore all’int erno dell ’edificio lascia spazio all’idea di mantenere il calore a l di fuori de ll’edificio. In

Soluzioni innovative in laterizio per edifici ad alta efficienza energetica: un nuovo modello di involucro in muratura portante

line a d i pr inc ip io u na c as a be n iso lat a, pensat a per il suo co mpo rt ame nt o in reg ime inver na le è c apa ce d i buo ne pre st az io ni a nc he in reg ime e st ivo , t utt avia la so lo t ras mit t a nz a t er mic a no n c i o ffre g ara nz ie su l co mportamento termico dell’edificio anche in estate.

La pr inc ip a le pecu liar it à d i u n ed ific io a d a lt a e ffic ie nza in r eg ime e st ivo , contrariamente a l regime inverna le, è di pensare l’organismo in regime d ina mico . C io è ne lla c apa c it à de ll’ inv o lu cro d i iso lar e adegu at a me nt e l’interno e l’esterno durante le ore diurne e in una capacit à dell’edificio d i s ma lt ire d ura nt e la no tt e il ca lo r e d iur no accu mu lat o . I princ ip i d i ba se, capaci d i agire in modo passivo sull’edifi cio sono:

 C rea zione di spa zi a diffe rente te mpe rat ura

Fa c ilit a la ve nt ilaz io ne nat ura le t ra g li a mb ie nt i. Spaz i o mbreg g iat i, qua li po rt ic at i, “po zz i” nat ura li d i ar ia p iù fre sca c he per g li e ffet t i convettivi rimuo vono il calore accumulato all’int erno.

 Ridu zione de lla c apta zione so la re

La radiazio ne so lare durante l’estate può diventare il più grande carico termico all’interno di una costruzione.

 Sche rmatu ra de lle chiusu re t ra spa renti

Capa c i d i e vit ar e in e st at e il fa c ile su rr is ca ld a me nt o int erno . Le sc her mat ure ha nno pert ant o il co mp it o di rego lare g li appo rt i luminosi. In estate devo no consent ire l’esclusio ne della luce diretta me nt re in inver no no n de vo no o st aco lare la capt az io ne de g li a ppo rt i