INDICE
PREMESSA
1. IL LUOGO
1.1. San Giuliano Terme 1
1.2. Caldaccoli: archeologia, sorgenti termali, cave di pietra verrucana, natura 4
2. STUDI PRELIMINARI
2.1. Architettura e contesto naturale 9
2.1.1. Architettura e Parco 9
2.1.2. Il green roof nell’architettura 13
2.2. L’acqua nell’architettura 19
2.3. Architettura termale e Centri Benessere 22
2.3.1. Terme romane 22
2.3.1.1. Frigidarium 23
2.3.1.2. Calidarium 24
2.3.1.3. Tepidarium 25
2.3.2. Cenri termali ai giorni d’oggi 26
2.3.2.1. Sauna, biosauna, bagno turco 27
2.3.2.2. Piscine 28
2.3.2.3. Aree relax sensoriali 29
2.3.3. Architetture di edifici termali attuali 32
2.4. La pietra nell’architettura 38
2.4.1. La pietra locale del territorio pisano: il Verrucano 39 2.4.2. L’uso della pietra nell’architettura contemporanea 42
2.5. Interventi di recupero di siti archeologici 46
3. IL PROGETTO ARCHITETTONICO
3.1. Il Parco di Caldaccoli 51
3.2. Le nuove Terme e il Ristorante 53
4. IL GREEN ROOF SECONDO LA UNI 11235:2007
4.2. La tecnica delle coperture continue a verde 63
4.2.1. Verde pensile estensivo 64
4.2.2. Verde pensile intensivo leggero 65
4.2.3. Verde pensile intensivo 66
4.2.4. Verde pensile su coperture inclinate 67 4.3. Progettazione delle stratigrafie: materiali e componenti 68
4.3.1. Elemento portante 68
4.3.2. Elemento di tenuta all’acqua ed elemento di protezione all’azione delle
radici 69
4.3.3. Elemento di protezione meccanica 70
4.3.4. Elemento drenante e elemento di accumulo idrico 71
4.3.5. Elemento filtrante 73
4.3.6. Strato colturale (substrato) 74
4.3.7. Strato di vegetazione 76
5. I VANTAGGI DELL’UTILIZZO DI UN GREEN ROOF
5.1. Vantaggi energetici 78
5.1.1. Isolamento termico e miglioramento delle caratteristiche termiche
dell’edificio 78
5.1.2. Aumento della resistenza termica della copertura 86 5.1.3. Assorbimento di energia termica attraverso la fotosintesi 92 5.1.4. Rilascio di energia termica attraverso la respirazione 92 5.1.5. Raffreddamento evaporativo del tetto indotto dal fenomeno
dell’evapotraspirazione 92
5.1.6. Altri fattori che influiscono sulla riduzione delle perdite termiche 94 5.1.7. Effetti legati all’ombreggiamento e alla vegetazione 94
5.2. Vantaggi ambientali 95
5.2.1. Isolamento acustico 95
5.2.2. Miglioramento bioclimatico 98
5.2.3. Miglioramento dell’impatto ambientale ed ecosistema 99
5.2.4. Elevata ritenzione idrica 99
5.2.5. Trattenimento delle polveri 103
5.3.1. Protezione della copertura (prolungamento della vita dell’impermeabilizzazione) 104 5.3.2. Superfici fruibili 104 5.3.3. Valorizzazione dell’edificio 104 5.3.4. Risparmio energetico 104 5.3.5. Costi 105
6. MODELLI DI BILANCIO ENERGETICO DI UN GREEN ROOF 6.1. Modello di Elena Palomo Del Barrio 108
6.1.1. Descrizione del green roof 108
6.1.2. Modello del supporto del tetto 108
6.1.3. Modello del terreno 109
6.1.4. Modello del canopy 114
6.1.4.1. Radiazione termica netta 117
6.1.4.2. Radiazione solare netta 118
6.1.4.3. Trasferimento di calore convettivo fra le foglie e l’aria 119
6.1.4.4. Flusso di traspirazione 119
6.1.4.5. Flusso di vapore e di calore tra la superficie del terreno e l’aria 120
6.1.4.6. Trasporto di calore e di vapore tra l’aria del canopy e l’aria esterna 121
6.1.5. Modello del green roof 122
6.1.5.1. Modello Canopy-Terreno 122
6.1.5.2. Modello Terreno-Supporto 123
6.2. Modello di D. J. Sailor per il programma di simulazione energetica Energy Plus 123
6.2.1. Modello di bilancio energetico di un green roof 124
6.2.2. Bilancio energetico nel canopy 125
6.2.2.1. Flusso di calore sensibile nel canopy 125
6.2.2.2. Flusso di calore latente del canopy 127
6.2.3. Bilancio energetico del terreno 129
6.2.3.1. Flusso di calore sensibile nel terreno 129
6.2.3.2. Flusso di calore latente nel terreno 131
6.2.3.3. Variazioni delle proprietà termiche del terreno 132
6.2.4. Equazioni linea rizzate 132
6.2.5. Equazioni finali 134
6.3. Modello di trasferimento di calore e di massa di Ouldboukhitine et Al. 134
6.3.1. Modello di umidità 135
6.3.2. Soluzione numerica 136
6.4. Modello per il trasferimento di calore e di massa dei green roof di R. Djedjig et Al. 137
6.4.1. Bilancio energetico del canopy 139
6.4.2. Modello del terreno 143
6.4.3. Bilancio d’acqua del terreno 146
6.4.4. Risoluzione numerica 147
7. ANALISI ENERGETICA DELL’EDIFICIO 7.1. Obiettivo dell’indagine 150
7.2. Descrizione dell’involucro e verifica delle trasmittanze delle componenti 150
7.2.1. Strutture opache 150
7.2.2. Strutture trasparenti 157
7.2.3. Scelta del green roof 160
7.2.3.1. DAKU FSD 20 161
7.2.3.2. DAKU STABILFILTER 163
7.2.3.3. DAKU ROOF SOIL 1 165
7.2.3.4. Trasmittanza del green roof 166
7.3. Dati di progetto 167
7.4. Verifiche termiche e igrometriche dell'involucro edilizio 175
7.5. Calcolo del fabbisogno energetico dell’edificio 178
7.5.1. Bilancio termico dell’edificio 178
7.5.1.1. Calcolo degli scambi termici per trasmissione 180
7.5.1.2. Calcolo degli scambi termici per ventilazione 181
7.5.1.3. Calcolo degli apporti termici interni 182
7.5.1.4. Calcolo degli apporti termici solari 185
7.5.2. I fabbisogni energetici per riscaldamento e raffrescamento 188
7.5.3. Indici di prestazione energetica e rendimenti globali stagionali 191
7.6. Risultati 192
7.6.2. II Caso: Edificio dotato di copertura tradizionale 204 7.6.3. III Caso: Edificio dotato di green roof e apporti solari nulli 215 7.6.4. IV Caso: Edificio dotato di copertura tradizionale e apporti solari nulli 222
8. CONCLUSIONI E CLASSIFICAZIONE ENERGETICA 229
BIBLIOGRAFIA
