progettazione di edifici ad alta efficienza energetica in area mediterranea

progettazione di edifici ad alta efficienza energetica in area mediterranea da ARCHITETTURA BIOCLIMATICA

Da: ARCHITETTURA BIOCLIMATICA  01/02/2012
Parole chiave: Ristrutturazione casa, Soluzioni Di Risparmio Energetico, Risparmio Energetico

  Allo stato attuale della tecnica le costruzioni ad alta efficienza energetica sono rappresentate dalle “case passive” che, applicando, ad esempio, lo standard di origine tedesca “passivhaus”, sono edifici che hanno un fabbisogno energetico del riscaldamento non superiore a 15 kWh/mq/anno ( lo stesso dicasi per il raffrescamento estivo): per comprendere meglio l’alto standard di efficienza energetica richiesto, si può prendere come riferimento la situazione italiana, in cui, in media, un abitazione consuma per il riscaldamento 106 kW/mq/anno  e 160 kW/mq/anno per l’insieme dei consumi domestici. Tuttavia i  criteri progettuali di un edificio ad alta efficienza energetica per lo più sviluppati, sperimentati e messi a punto nei paesi dell’Europa centrale e settentrionale (in cui la priorità è costituita dal contenimento delle dispersione del calore nella stagione invernale), devono essere adeguatamente ponderati, rivisitati ed adattati al clima temperato-mediterraneo, poiché, alle nostre latitudini,  è fondamentale risolvere il problema del surriscaldamento estivo e del conseguente contenimento energetico delle spese di condizionamento, così come annunciato dalla direttiva  2010/31/UE. Infatti in tale area climatica l’involucro edilizio di una costruzione ad alte prestazioni energetiche, dovrà non solo garantire la riduzione delle perdite di calore verso l’esterno e lo sfruttamento dei guadagni di energia solare in inverno, ma dovrà anche assicurare la protezione dagli apporti solari estivi e, soprattutto, il controllo e lo smaltimento adeguato degli apporti di calore gratuiti interni. Più nel dettaglio,  le case passive costruite in Europa adottano prevalentemente  la tecnologia delle pareti multistrato leggere (pareti stratificate a secco con la tecnologia S/R, pareti in legno, etc)  con un pacchetto costituito, quasi totalmente, da isolanti termici ad elevato  spessore (anche 20-30 cm), a basso peso specifico e quindi a bassa massa di accumulo, al fine di ottenere valori di trasmittanza termica molto bassi (inferiori comunque a 0,15 W/mqK). E’ comunque da considerare che tali tecniche di super-isolamento, trovano indicazione soprattutto in zone a carattere continentale dove i consumi per il riscaldamento invernale prevalgono nettamente su quelli per il raffrescamento estivo. Inoltre, mentre nel periodo invernale il requisito principale è la protezione del trasferimento del calore dagli ambienti interni all’esterno, durante il periodo estivo, uno dei requisiti è quello dello smaltimento, di notte, del sovraccarico termico accumulato durante il giorno: purtroppo, questa tipologia di involucro “iperisolata”, essendo caratterizzata da una bassa massa termica e quindi da una limitata inerzia termica, non pemette di “scaricare” adeguatamente nelle ore notturne, il calore accumulato durante il giorno innescando, così, un  processo di surriscaldamento. In area climatica mediterranea tale fenomeno di sovraccarico termico risulta molto spesso irreversibile se non vi è,  nella costruzione,  un perfetto controllo delle fonti di irraggiamento solare (effetto serra) ed una adeguata gestione degli apporti gratuiti di calore all’interno dell’edificio. (persone, elettrodomestici ed apparecchiature elettriche, illuminazione artificiale, etc). Oltretutto, con questa tipologia di involucro non è possibile sfruttare i benefici dei sistemi passivi di riscaldamento, vista la limitatezza e, alcuni casi, la totale mancanza, di superfici dotate di massa di accumulo termico in grado, quindi, di accumulare il calore quando necessario, per poi  distribuirlo agli spazi interni quando l’effetto del guadagno solare cessa. Anche per quanto riguarda il raffrescamento passivo, la massa di accumulo termico appare necessaria in quanto potrebbe essere sfruttata come vero e proprio pozzo termico.     A questi inconvenienti si è cercato di porvi rimedio mediante l’adozione elementi strutturali dotati di massa di accumulo termico (come ad esempio solai, pavimenti, corpi scala in cemento armato, etc)  e/o l’impiego nella stratificazione delle tamponature esterne, di  materiali dotati di una maggiore densità e/o calore specifico (ad esempio  pannelli in legno massiccio tipo X-LAM, lana di legno e fibra di legno ad alta densità, fibra di legno mineralizzata, fibre di cellulosa o canapa, etc): Ma il ricorso a tali soluzioni, anche se in alcuni casi consente di raggiungere degli ottimali valori di trasmittanza termica periodica  e dei valori di sfasamento ed attenuazione più che accettabili,  non permette, comunque, di raggiungere degli adeguati valori di massa termica (=>330 kg/mq),  di capacità termica areica interna periodica e di ammettenza interna estiva:  infatti un involucro edilizio caratterizzato da una scarsa ammettenza interna e da una insufficiente capacità termica areica interna periodica, (che in parole povere rappresenta la capacità di un componente edilizio di accumulare i carichi termici provenienti dall'interno) può innescare, all’interno dell’edificio, dei fenomeni di surriscaldamento sia nella stagioni estive che nelle stagioni intermedie, (soprattutto  in ambienti con  alto indice di affollamento) e, quindi, delle condizioni di discomfort termico.  Né, tanto meno, è pensabile concepire un involucro edilizio caratterizzato  dall’accoppiamento di tali materiali isolanti ad alta densità  con altri materiali dotati di una ancora più elevata  massa termica (come, ad  esempio mattoni, pietra naturale, terra cruda, etc): infatti, al fine di raggiungere i bassi valori di trasmittanza termica richiesta per una casa passiva (U<=0,15 W/mqK), lo spessore complessivo dell’involucro edilizio  sarebbe talmente elevato  (in molti casi anche superiore ai 70 cm)  da renderne antieconomico l’investimento, considerato che tutti i materiali isolanti ad alta densità, hanno, purtroppo, anche un inadeguato   valore di conducibilità termica (maggiore a 0,026 W/mqk) che obbliga, inevitabilmente, all’impiego di elevati spessori di isolante termico.   Pertanto  la progettazione di una casa passiva in area climatica mediterranea dovrebbe essere caratterizzata da: a) un involucro edilizio dotato di  un elevata massa di accumulo termico e, comunque, non minore ai 330 kg/mq, opportunamente combinato con materiali isolanti caratterizzati sia da una bassa densità che, soprattutto,  da una  bassa conducibilità termica: è proprio il poliuretano espanso (PUR)  STIFERITE GT , il materiale isolante che meglio si adatta a queste esigenze poiché consente di raggiungere, anche con uno spessore complessivo della parete minore di 45 cm, delle trasmittanze termiche (U) inferiori ai 0,15 W/mqK. b)  un tetto o copertura piana del tipo ventilato, caratterizzato da un valore di trasmittanza termica comunque inferiore a  quanto consigliato  dallo standard tedesco Passivhaus,  (U= 13 W/mqK), in modo da  limitare il più possibile, nel periodo estivo, la trasmissione del calore incidente dovuto all’irraggiamento solare.   c) un solaio contro-terra debolmente isolato ed, in alcune zone climatiche, senza isolamento termico, ovvero con valori di trasmittanza termica nettamente superiori a quanto consigliato dallo standard Passivhaus (U= 20 W/mqK),  in modo da favorire, nel periodo estivo,  un adeguato scambio termico con il terreno (raffrescamento passivo). c) la protezione ed il controllo dell’irraggiamento solare attraverso un adeguato dimensionamento  delle aperture vetrate, con una percentuale di superficie vetrata di molto inferiore  rispetto a quanto consigliato dallo standard tedesco Passivhaus, soprattutto per le facciate orientate ad est, sud/est, ovest, nord/ovest e nord. Inoltre, assume un importanza fondamentale,  la dotazione di schermature solari esterne ed orientabili e, comunque, controllate da sistemi di Building Automation. d) valori delle infiltrazioni d’aria,  della  permeabilità all’aria degli infissi e della trasmittanza Uw, molto meno restrittivi rispetto a quanto previsto per i climi temperati-continentali e, comunque, rispetto a quanto stabilito dallo standard Passivhaus. Anche l’impiego di infissi con  vetrocamera costituito da triplo vetro basso emissivo e/o selettivo  al posto del doppio vetro basso emissivo, così come i valori del fattore solare del vetro, sono attentamente da valutare e ponderare sulla base delle condizioni microclimatiche locali.   e) l’adozione di adeguati sistemi di raffreddamento per ventilazione, irraggiamento notturno ed evaporazione, ricorrendo  comunque a sistemi meccanici di ventilazione meccanica controllata (VMC) a doppio flusso con recupero di calore ad alta efficienza e, in alcuni casi, anche alla sola Ventilazione Meccanica Controllata a semplice flusso senza recupero di calore. Tuttavia alle nostre latitudini ed in particolari condizioni microclimatiche, (ad esempio in aree a limitata escursione termica tra le ore diurne e notturne, “isole di calore”, zone caratterizzate da elevati tassi di umidità relativa, etc) è anche indispensabile l’installazione di sistemi meccanici di deumidificazione e/o climatizzazione estiva, in quanto, il solo raffrescamento naturale e la ventilazione meccanica controllata risultano molto spesso inadeguati e comunque insufficienti a garantire le ottimali condizioni di comfort termico in alcune giornate estive particolarmente calde.   arch. Bart Conterio  

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