CASE 2020, progetta edifici ad alta efficienza energetica

Edifici passivi o a basso consumo

Il termine edificio passivo è generalmente riferito a edifici in cui le condizioni di comfort (invernale e/o estivo) vengono raggiunte grazie a caratteristiche dell’involucro edilizio (forma e orientamento, isolamento termico e massa, protezioni solari etc.) e a sistemi di trasporto del calore da o verso l’ambiente circostante (aria, terreno, cielo, etc.) che non richiedono utilizzo di energia fossile o di altre fonti convenzionali.Il termine tedesco (o standard) Passivhaus definisce alcuni livelli massimi di consumo e specifiche di comfort che possono essere raggiunte adottando le soluzioni più adatte al luogo, alla destinazione d’uso dell’edificio e alle preferenze degli utilizzatori.	Suddivisione delle classi energetiche utilizzata negli Attestati di Certificazioni Energetica (ACE)

Lo Standard Passivhaus, inizialmente focalizzato su consumo e comfort invernali, è stato esteso dai partner del progetto europeo Passive-On anche alla considerazione di consumo e comfort nei mesi estivi nei climi del Sud Europa.Le analisi condotte da questo gruppo di ricerca coordinato da eERG (end-use Efficiency Research Group) del Politecnico di Milano, delineano edifici ottimizzati per i climi del Sud Europa e che soddisfano questa nuova, più completa, definizione di Passivhaus. In particolare, da eERG sono stati sviluppati modelli di Passivhaus che forniscono un insieme di soluzioni progettuali capaci di soddisfare i criteri energetici e di comfort del nuovo Standard Passivhaus esteso.

Analisi termografica di un fabbricato con fotocamera ad infrarossi Queste soluzioni si caratterizzano per: -elevato isolamento termico, con livelli differenziati per clima e per elemento costruttivo (tetto, pareti e superfici a contatto col terreno); -elevato livello di tenuta all’aria, ma non estremo (può essere leggermente inferiore soprattutto nelle località posizionate più a sud) – protezioni solari fisse e mobili, su finestre e altre superfici trasparenti, capaci di intercettare completamente la radiazione solare diretta; -ventilazione notturna naturale, in estate, in alcuni locali e nel vano scale, per consentire processi di free cooling (lavaggio delle masse surriscaldate con aria più fresca) – ventilazione meccanica, per ottimizzare la rimozione del calore e il comfort acustico; -eventuale impianto (passivo o attivo) per assolvere alle necessità di raffrescamento residue.	Posa in opera di elevati spessori di materiale isolante in fibra di legno sulla copertura di un edificio passivo Edificio passivo è quindi un termine generale usato per definire un fabbricato che, primariamente, si affidi allo sfruttamento delle risorse climatiche locali per assolvere alle proprie esigenze energetiche. Esistono numerose realizzazioni di edifici passivi1 in molte parti del mondo che si distinguono sensibilmente in funzione dei contesti climatici in cui sono inserite. Per questa ragione è stato necessario definire con precisione attraverso unità di misura condivise alcuni criteri progettuali adatti alle condizioni climatiche ed ambientali tipiche dei climi mediterranei del Sud Europa.

Criteri progettuali nello Standard Passivhaus per il Sud Europa

Criterio di riscaldamento	la domanda di energia utile per il riscaldamento ambientale non superiore ai 15 kWh per m² di superficie netta abitabile per anno

Criterio di raffrescamento	la domanda di energia sensibile utile per il raffrescamento ambientale non superiore ai 15 kWh per m² di superficie netta abitabile per anno

Criterio di energia primaria	la domanda di energia primaria per tutti i servizi energetici, inclusi riscaldamento, acqua calda sanitaria, elettricità per l’abitazione e gli ausiliari, non superiore ai 120 kWh per m² di superficie netta abitabile per anno

Tenuta all’aria	se una buona qualità dell’aria ed un alto comfort termico sono raggiunti per mezzo di un sistema di ventilazione meccanica, l’involucro edilizio dovrebbe presentare un risultato del test di pressurizzazione (a 50 Pa), non superiore a 0,6 h-1, secondo la EN 13829. Per località con temperature di progetto invernali esterne superiori a 0°C, un risultato del test di pressurizzazione pari a 1,0 h-1 dovrebbe essere sufficiente.

Criterio di comfort invernale	in inverno, la temperatura operativa nelle stanze può essere mantenuta sopra i 20°C, entro i limiti energetici summenzionati

Criterio di comfort estivo	nelle stagioni calde ed umide, la temperatura operativa deve rimanere nell’intervallo di comfort definito dalla norma EN 15251. Inoltre, se viene utilizzato un sistema di raffrescamento attivo la temperatura operativa può essere mantenuta sotto i 26 °C

Criterio di verifica	Tutti i valori di richiesta energetica sono calcolati secondo la versione aggiornata del Passive House Planning Package (PHPP 2007) e si riferiscono alla superficie netta abitabile

Lo Standard Passivhaus è stato inoltre esteso con il riferimento alla nuova norma EN 15251 al fine di utilizzare esplicitamente un criterio di comfort estivo, considerando il fatto che frequentemente nei climi del Sud Europa l’esigenza predominante è quella di assicurare benessere durante la stagione calda.

Requisiti di comfort estivo nello Standard Passivhaus per il Sud Europa

PER EDIFICI SENZA RAFFRESCAMENTO MECCANICO

Requisiti di comfort interno	come definiti dal modello Adattivo proposto dall’Allegato A.2 della norma EN 15251

Domanda di energia sensibile utile per il raffrescamento e per il riscaldamento	< 15 kWh/m²anno

Domanda di energia primaria totale	< 120 kWh/m²anno

PER EDIFICI CON RAFFRESCAMENTO MECCANICO

Requisiti di comfort interno	come definiti dal modello di Fanger proposto dalla norma EN 15251

Domanda di energia per il riscaldamento	< 15 kWh/m²anno

Domanda di energia sensibile utile per il raffrescamento	< 15 kWh/m²anno

Domanda di energia primaria totale	< 120 kWh/m²anno

La domanda di energia utile netta dell’edificio per ottenere il controllo desiderato dipende dalle caratteristiche geometriche, termiche e ottiche dell’involucro edilizio e dai carichi interni.I parametri climatici che influenzano il fabbisogno energetico dell’edificio sono, tra gli altri, la temperatura dell’aria esterna, l’irradiazione solare, la velocità del vento e la possibilità di sfruttare i pozzi e le sorgenti esterne per attingere o esportare energia.Adottare l’indirizzo progettuale passivo significa ovviamente calare ogni progetto edilizio nel suo specifico contesto micro-climatico. È stato necessario pertanto codificare con precisione le principali strategie e variabili di progetto per realizzare un edificio passivo.

Esempio di edificio realizzato secondo i criteri dello Standard Passivhaus

Strategie di controllo termico e principali variabili di progetto

Controllo del microclima nelle vicinanze dell’edificio	– superfici fresche- uso della vegetazione e dell’acqua

Controllo dei carichi internio	– uso dell’illuminazione naturale- sistemi di illuminazione artificiale efficienti- apparecchiature elettriche efficienti

Forma e tipologia dell’edificio	– rapporto superficie su volume- orientamento

Strutture opache	– isolamento termico- inerzia termica- posizione relativa di isolamento e massa – caratteristiche superficiali (assorbanza ed emissività) – ombreggiamento delle superfici

Strutture trasparenti	– dimensioni e orientamento- caratteristiche termiche e ottiche dei vetri (trasmittanza termica, fattore solare)- sistemi di ombreggiamento esterni

Ventilazione	– tenuta all’aria- tasso di ventilazione per qualità dell’aria- ventilazione di comfort – ventilazione notturna

Tecniche di scambio energetico con sorgenti e pozzi di energia naturali	– scambiatori col terreno- raffrescamento radiativi- raffrescamento evaporativo

Principi e strategie di controllo termico in un edificio passivo

Edifici attivi o a consumo zero

Gli edifici residenziali che saranno comunemente realizzati in Europa a partire dal 2020 e che già oggi possono essere realizzati da chi come noi desidera porsi all’avanguardia del settore, avranno i requisiti e le prestazioni contenute nella Direttiva Europea “nearly zero energy” sul Rendimento Energetico degli Edifici (Direttiva 2002/91/CE).Per questo è stato necessario ampliare il concetto di edificio passivo illustrato in precedenza trasformandolo in edificio attivo (casa attiva), sostanzialmente una macchina intelligente in grado di gestire e regolare, in base alle condizioni esterne e interne, il comfort globale degli utenti con il miglior rendimento energetico attuabile in quel preciso momento.

Padova, cantiere per un fabbricato a basso consumo energetico

Edifici residenziali a consumo quasi zero

È stato infatti constatato che il singolo utente difficilmente può essere in grado di gestire una complessità di fattori e di attuare una serie di regolazioni e comandi necessari al corretto funzionamento dei meccanismi energetici di una casa passiva, tenendo presente che le azioni di controllo richieste sono nella maggior parte dei casi di tipo ripetitivo (oscuramento, ventilazione, ecc.) e inoltre le ore di permanenza all’interno di una abitazione, e quindi le possibilità stesse di intervento, sono in progressivo calo nei paesi sviluppati.

Naturalmente un edificio attivo non si limita alla sola gestione della funzione energetica e di climatizzazione, ma interviene sull’intera offerta di requisiti e prestazioni che sono oggi, e lo saranno ancora di più in futuro, richieste ad un’abitazione, dalla sicurezza al video controllo, all’illuminazione, alla gestione di reti informatiche e di comunicazione. In una casa attiva gli elementi costruttivi dell’edificio operano assieme alle tecnologie bioclimatiche per raggiungere un elevato rendimento in termini di consumo energetico, comfort termico e qualità dell’aria negli ambienti chiusi. Gli edifici attivi infatti non si comportano come oggetti statici che necessitano di grossi impianti di riscaldamento e raffrescamento per mantenere le condizioni di comfort interno ma diventano sfere viventi attorno agli occupanti che sono in contatto con la natura, protetti solo quando necessario.

In una Casa attiva gli elementi responsivi, così chiamati per la loro caratteristica di rispondere in modo dinamico ai cambiamenti in atto sia all’interno (variabili ambientali, presenza di utenti, ecc.) che all’esterno del fabbricato (cambiamenti metereologici, ombreggiamenti, ecc.) sono integrati con le strategie di controllo termico caratteristiche degli edifici passivi e con le principali fonti di energie rinnovabili in un sistema in grado di raggiungere un’ottimale prestazione in termini di consumi energetici, consumo di risorse, impatto ambientale e qualità dell’ambiente interno (comfort ambientale).

Principi e strategie di controllo termico in un edificio attivo

Principi generali di progetto

Casa attiva:– Comportamento dinamico- Adattabilità – Capacità di svolgere funzioni differenti – Controllo intelligente

Seattle, uno dei 32Green buildings realizzati nella città americana

Edifici ad alta efficienza energetica!

Progettiamo case attive capaci di ridurre i consumi energetici modificando la propria configurazione.