20150707 raimondo

L'ARCHITETTURA SOSTENIBILE:

L'INVOLUCRO EDILIZIO E L'INVOLUCRO ENERGETICO

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Torino 07.07.15

L'ARCHITETTURA SOSTENIBILE:L'INVOLUCRO EDILIZIO E L'INVOLUCRO ENERGETICO

Arch. Luca RaimondoArch. Luca RaimondoArch. Luca RaimondoArch. Luca Raimondo

La Scuola Media L. Orsini di Imola

un’esperienza di progettazione integrata per

la qualità edilizia e l’efficienza energetica



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SODDISFARELE PRESCRIZIONI LEGISLATIVE E NORMATIVE VIGENTI

In particolare oggi:

> Sicurezza

> Efficienza energetica-ambientale

UNI 8289, Edilizia – Esigenze dell’utenza finale – Classificazione, settembre 1981

La complessità del progetto



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La necessità di combinare un buon livello di qualità architettonica, funzionalità e flessibilità degli spazi con prestazioni elevate di confort ed efficienza energetica, determina un aumento della complessità della fase di

progettazione dell’organismo edilizio, che può essere risolta attraverso una progettazione integrata che coinvolge figure professionali diverse, apportatrici

di competenze complementari, ma unite nell’obiettivo comune.

ARCHITETTO

Progettista delle STRUTTURE

Progettista degli IMPIANTIConsulente

ENERGETICO-AMBIENTALE

Consulente ACUSTICO

…

La scuola media L.Orsini di Imola ne è esempio…

La progettazione integrataLa progettazione integrata

SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO



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IL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO

…non sono due entità separate ma intimamente legate:

la qualità energetica del costruito dipende dal comportamento termico dell’insieme

Oggi la complessità del

sistema edificio-impianto è

tale per cui si fa sempre più spesso riferimento al

concetto di progettazione di tipo

integrato

Il sistema edificio-impiantoIl sistema edificio-impianto



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L’INVOLUCRO EDILIZIO SI CONFIGURA COME LA SUPERFICIE DI CONTROLLO DEL

SISTEMA TERMODINAMICO

L’involucro regola le continue e complesse relazioni tra ambiente

interno ed esterno (flussi di

energia)

Progettare l’involucro significa

progettare:

> dispersioni di calore> apporti gratuiti

UNITA’ SPAZIALE

(sotto-sistema)

AMBIENTE ESTERNO = CONTESTO CLIMATICO

(sovra-sistema)

Sis

tem

a

term

od

ina

mic

o




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L’INVOLUCRO DETERMINA IL FABBISOGNO DI CALORE

Da cui dipende:

> Il fabbisogno di energia consegnata all’edificio

> Il fabbisogno di energia primaria

Quindi la classe

energetica dell’edificio e i consumi

Fabbisogno di calore

Energia consegnata

Energia primaria



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L’INVOLUCRO E’ PER BUONA PARTE RESPONSABILE DEL CONFORT TERMICO

To = ( hc * Ta + hr * Tr ) / ( hc + hr )

La temperatura percepita

dipende da:

> Temperatura dell’aria

> Temperatura radiante

La temperatura dell’aria

(impianto) non sempre

riesce a compensare le basse temperature delle superfici (involucro) Temperatura

dell’aria Temperatura

radiante



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L’INVOLUCRO DETERMINA I CARICHI TERMICI

CARICO TERMICOPotenza termica dispersa per:> trasmissione > ventilazione

…in condizioni di progetto

(UNI EN 12831:2006 -Impianti di

riscaldamento negli edifici - Metodo di

calcolo del carico termico di progetto)

Quindi:

> SCELTA

> DIMENSIONAMENTOdegli impianti

La scelta del terminale deve

essere fatta in relazione alle esigenze degli utenti (temporali

e spaziali) e coerentemente

con l’isolamento e l’inerzia termica dell’involucro



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SCUOLA MEDIA L.ORSINI DI IMOLA (BO)SCUOLA MEDIA L.ORSINI DI IMOLA (BO)

BENVENUTIALLA SCUOLA

L.ORSINI DI IMOLA (BO)



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SCUOLA DI IMOLA: le figure professionaliSCUOLA DI IMOLA: le figure professionali

Committente:

COMUNE DI IMOLA

Progettazione architettonica

Arch. Andrea Dal Fiume & C.(IMOLA)

Consulenza energetico-ambientale

Prof. Arch. Mario GrossoArch. Luca Raimondo

(TORINO)Progettazione strutturale

Ing. Odino Manfroni(RIMINI) Progettazione impianti

Metec & Saggese Engineering s.rl.(TORINO)

Consulente acustico

Ing. Alessandro Placci(FUSIGNANO)

…geologo, bioedile e collaboratori vari



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L’obiettivo di ridurre il consumo di energia durante la fase d’uso del ciclo di vita dell’edificio sperimentando tecnologie innovative,

è stato perseguito impostando il progetto sulla base delle seguenti strategie:

riduzione del fabbisogno termico

utilizzo di fonti energetiche rinnovabili

aumento dell’efficienza globale dell’impianto

AMBIENTE

INTERNO

…il clima di Imola

SCUOLA DI IMOLA: la strategia progettualeSCUOLA DI IMOLA: la strategia progettuale



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SCUOLA DI IMOLA: L’EDIFICIOSCUOLA DI IMOLA: L’EDIFICIO

18 aule scolastiche + servizi

Atrio centrale



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Dati riferiti agli ambienti per la didattica a Sud-Ovest, configurazione standard di legge

> Simulazioni mirate, come ausilio nella definizione delle strategie progettuali a partire

da una situazione standard di riferimento

> Utilizzo di strumenti semplici e veloci

PROGETTO PRELIMINARE: PRIME ANALISI

Dati riferiti agli ambienti per la didattica a Sud-Ovest,

considerando un utilizzo da settembre a luglio compresi

riscaldamento

raffrescamento

attenzione al sistema di ventilazione

prestazioni componenti vetrati

privilegiare strategie per il raffrescamento passivo

SC. IMOLA: il controllo delle scelte progettualiSC. IMOLA: il controllo delle scelte progettuali



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> Si valutano i benefici di ogni singola strategia di intervento in termini estivi ed invernali

RISCALDAMENTO RAFFRESCAMENTO

SIMULAZIONE - A

- ventilazione minima

- struttura leggera

SIMULAZIONE - B

- ventilazione extra

- struttura leggera

SIMULAZIONE - C

- ventilazione minima

- struttura medio - pesante

SIMULAZIONE - D

- ventilazione extra

- struttura medio - pesante

-31.9-31.9-31.9-31.913.613.613.613.6

[KWh/m² anno][KWh/m² anno][KWh/m² anno][KWh/m² anno]

Fabbisogno di energiaFabbisogno di energiaFabbisogno di energiaFabbisogno di energia

BLOCCO AULE S-OBLOCCO AULE S-OBLOCCO AULE S-OBLOCCO AULE S-O

21.121.121.121.1 -41.4-41.4-41.4-41.4

21.121.121.121.1 -9.8-9.8-9.8-9.8

13.613.613.613.6 -83.7-83.7-83.7-83.7A

B

C

D

SOLUZIONE D

ottimizza esigenze estive ed invernali

SCELTE TECNOLOGICHE ED IMPIANTISTICHE

PROGETTO PRELIMINARE: PRIME ANALISI

Ad esempio per la scelta tra struttura leggera o

pesante e strategie di ventilazione

Nota: utilizzo da settembre a luglio

SC. IMOLA: il controllo delle scelte progettualiSC. IMOLA: il controllo delle scelte progettuali



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fronte Sud:

prevalenza superfici vetrate

atrio:

quasi interamente vetrato

fronte Nord

prevalenza di superfici opache

prestazioni componenti ( U, g, ττττl, …)

schermature solari

prestazioni componenti ( U, g, …)

geometria e inclinazione

prestazioni componenti ( U, ττττl, …)

ottimizzazione “pieni-vuoti”

INVOLUCRO: scelte progettuali differenziate in relazione

all’orientamento

SCUOLA DI IMOLA: le scelte progettualiSCUOLA DI IMOLA: le scelte progettuali



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copertura

Fotovoltaico + ST

parti opache

rivestimento con Solar-Wallfacciata ventilataparti opache

vetrate isolantiparti trasparenti

schermature solari

Prospetto FRONTE SUD / SUD-OVESTSfruttamento e controllo della radiazione

solare sul fronte Sud




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Prospetto FRONTE NORDOttimizzazione delle chiusure opache/trasparenti




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Es. stratigrafia di parete ( U = 0,18 W/m2K)

Finitura interna in argilla applicata a spatola

Setto in calcestruzzo

Isolamento termico in fibre naturali

Tessuto di protezione (impermeabile-traspirante)

Sottostruttura lignea

Trasmittanze termiche delle principali strutture di involucro

elemento

U

[W/(m2K)]

SOLAIO DI

COPERTURA0,14

SOLAIO DI

PAVIMENTO0,45 (*)

PARETE ESTERNA

VENTILATA0,18

(*) verso locale interrato non riscaldato

Elevato isolamento termico delle pareti




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Rivestimento metallico

NODO connessione finestra su parete verticale

NODO parete verticale - solaio copertura piano

Isolamento termico (materiali naturali)

Parete interna

Isolamento termico

Solaio copertura

Massetto in pendenza

Pavimento sopraelevato

Correzione dei ponti termici




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I sistemi di climatizzazione eco-compatibili integrati



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IMPIANTO DI RISCALDAMENTO

> Sistemi differenziati in funzione delle esigenze dei singoli locali

> Allacciamento al teleriscaldamento

aule e spazi per la didattica

pavimento radiante a bassa temperatura

mensa e locali ad utilizzo occasionale

impianto a tutt’aria

atriopavimento radiante a b.t.

SCUOLA DI IMOLA: strategie riscaldamentoSCUOLA DI IMOLA: strategie riscaldamento



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> Vetrate solari a Sud - apporti solari gratuiti (esposizione, inerzia, …)

> Collettori solari ad acqua in copertura per la produzione di ACS / integrazione riscaldamento

> SolarWall integrato sulla facciata a Sud (pre-riscaldamento aria ventilazione)

Schema funzionamento Solarwall

Alta efficienza dell’impianto di riscaldamento:

> Macchine ad elevato rendimento

> Ottimizzazione del funzionamento dell’impianto di ventilazione (UTA con gestione separata)

> Recuperatori di calore nelle UTA (pre-riscaldamento aria di ventilazione)

Sfruttamento degli apporti solari (sist.attivi/passivi):




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RISULTATI FINALI

37

Il fabbisogno di energia netta per il

riscaldamento è pari a 37 kWh/m2 anno(tale valore, tuttavia, non considera il contributo invernale del sistema geotermico)




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SISTEMA DI VENTILAZIONE

> Ibrido (naturale e meccanico) con gestione integrata

> Differente gestione in funzione delle condizioni climatiche (INTERNO / ESTERNO )

> Apertura automatica di finestre e serrande (ventilazione naturale)

aule e spazi per la didattica

mensa e locali ad utilizzo occasionale

AtrioINV - meccanicoEST – naturale

INV - meccanicoEST – meccanico in occupazione + naturale

INV - meccanicoEST – meccanico

SCUOLA DI IMOLA: strategie di ventilazioneSCUOLA DI IMOLA: strategie di ventilazione



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Ventilazione naturale per effetto camino, finalizzata al raffrescamento strutturale estivo

SC. DI IMOLA: strategie di raffrescamentoSC. DI IMOLA: strategie di raffrescamento

aulaatrio



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SISTEMA DI RAFFRESCAMENTO

> Raffrescamento passivo, di tipo ventilativo strutturale (free-cooling notturno)

> Trattamento aria di ventilazione mediante condotti interrati

> Impianto di solar-cooling x uffici

SCHEMA DI VENTILAZIONE E CALCOLO FLUSSI TERMICI

simulazione mediante CFD - ing. M.Simonetti




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Caratteristiche:

40000 m3/ora aria trattati

profondità media di 2.5 m

tubi in polietilene, d=0.25 m

lunghezza totale condotti di 2

km circa

raffrescamento

deumidificazione

filtraggio aria e raccolta

condensa

CONDOTTI INTERRATI




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CONDOTTI INTERRATI

Schema di funzionamento




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CONDOTTI INTERRATI




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CONDOTTI INTERRATI

Cantiere del campo Sud




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CONDOTTI INTERRATI

Sistema di gestione e monitoraggio




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Torino 07.07.15

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Campo geotermico 1 - Gennaio 2011

Temperatura esterna

Temperature all'uscita campo geotermico

CONDOTTI INTERRATI


Elab. Ing. F.Cappelli



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CONDOTTI INTERRATI


10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Campo geotermico 1 - Luglio 2010

Temperatura esterna

Temperature all'uscita campo geotermico




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SOLARWALL


-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31

Solar wall - Gennaio 2011

Temperatura esterna

Temperature alla sommità solar wall




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OBIETTIVO: COMFORT

PARTICOLARE AULA A SUDSCHEMA SCHERMATURA

Rullo esterno (automatico)

Doghe (orientamento stagionale)

SC. DI IMOLA: l’aula didattica a SudSC. DI IMOLA: l’aula didattica a Sud

> Termico

> Luminoso

> Acustico



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SCHERMATURA ESTERNA - funzione di controllo della radiazione solare e luminosa

(settaggio stagionale)

INVERNO ESTATE

Inclinazione in linea con i

raggi solari

Inclinazione in opposizione ai

raggi solari




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CONTROLLO DELLE TEMPERATURE

Arch. L.Raimondo - Ing. G.Mutani




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Velocità aria con “padelloni”

Simulazionde CFD - ing. M.Simonetti

Velocità aria con “padelloni” e tubi areazione

Simulazionde CFD - ing. M.Simonetti

VERIFICA VENTILAZIONE NATURALE




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FLDm = 3.8 %FLDmin = 1.3 %FLDmax = 11.7%

U= 1 : 2.9

Simulazione RELUX – schema aula (prime elaborazioni)

Simulazione RELUX – risultati aula (prime elaborazioni)

VERIFICA ILLUMINAZIONE NATURALE




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L’AULA SCOLASTICA

Apparecchi illuminazione

Diffusori aria

Pannelli fonoassorbenti

Dettaglio padellone multifunzionale (Targetti)

Vista dell’interno

Aperture aula-atrio per ventilazione naturale

Rilevatori fumo

SC. DI IMOLA: il cantiere (09/2008)SC. DI IMOLA: il cantiere (09/2008)



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L’ATRIO CENTRALE

Torrino di estrazione per la ventilazione naturale

Feritoia per il passaggio dell’aria

Vetrata inclinata a Nord-Ovest




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I PROSPETTI

Fronte Sud - prima della posa del SolarWall®

Fronte Sud - dopo la posa

del SolarWall®




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I PROSPETTI

Fronte Nord




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I PROSPETTI

Fronte Nord - NordOvestFronte Est




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PROSPETTO SUD




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PROSPETTO NORD




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AULA SCOLASTICA

Dettaglio schermature

Dettaglio apertura




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AULA SCOLASTICA

Dettaglio schermatura

mobile




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AULA SCOLASTICA

Dettaglio aperture di

ventilazione aula-atrio

Dettaglio padellone

multifunzionale




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ATRIO - CORRIDOIO

Atrio, piano terzo




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ATRIO - CORRIDOIO

Atrio, corridoio aule

Atrio, scala e affacci a

tutt’altezza

Fessura per la ventilazione

scala-muro




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ATRIO - CORRIDOIO

Atrio, affacci a tutt’altezza

Particolare “torrino”

estrazione aria




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SALA DOCENTI

Particolare vasistas ad

apertura automatica




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MENSA

Controsoffitto e sistema

illuminazione




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Torino 07.07.15

Ingresso a NO e fronte

Nord

Dettaglio fronte Sud

SC. DI IMOLA: l’inaugurazioneSC. DI IMOLA: l’inaugurazione



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Atrio, piano terra

Atrio, piano terzo

Atrio, affaccio a

tutt’altezza

SC. DI IMOLA: l’inaugurazioneSC. DI IMOLA: l’inaugurazione



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Arch. Luca Arch. Luca Arch. Luca Arch. Luca RaimondoRaimondoRaimondoRaimondo

Via Susa 4/A Via Susa 4/A Via Susa 4/A Via Susa 4/A –––– 10138 Torino10138 Torino10138 Torino10138 Torino

[email protected]@[email protected]@gmail.com

Cell, 3478405310Cell, 3478405310Cell, 3478405310Cell, 3478405310

Grazie per l’attenzione…

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