ManuBioImpiantoSTCorr/coll04 (Page 1)

PROGETTOBIOCLIMA

R

In collaborazione con

LEGAMBIENTEEmilia Romagna

Indice

Introduzione pag. 3

CONCETTI GENERALI

Il rapporto “uomo - ambiente interno”Il comfort termico pag. 4La salubrità degli ambienti confinati pag. 4

Il rapporto “edificio - ambiente esterno”La geometria solare pag. 6La distribuzione degli spazi interni pag. 7Le strategie progettuali pag. 7

La stagione invernaleIl riscaldamento degli edifici pag. 9Il contenimento dei disperdimenti energetici pag. 9L’inerzia termica pag. 10L’inerzia termica nella stagione invernale pag. 10I dispositivi per la captazione solare pag. 11La ventilazione pag. 11

La stagione estivaIl raffrescamento passivo degli edifici pag. 12I sistemi di controllo solare pag. 12La ventilazione naturale pag. 13L’inerzia termica nella stagione estiva pag. 14Check list: aspetti della progettazione bioclimatica pag. 15

CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

Il rapporto “Uomo-Ambiente interno”Temperatura dell‘aria e delle pareti pag. 16Salubrità e ricambi d’aria pag. 16

Il rapporto “Edificio-Ambiente esterno”L’edificio e la zona climatica pag. 17

La stagione invernaleContenimento dei disperdimenti energetici pag. 18Riscaldamento passivo pag. 20Captazione ed accumulo degli apporti gratuiti pag. 23

La stagione estivaIl controllo solare e la protezione dal surriscaldamento pag. 24Diagrammi solari pag. 25Maschere di ombreggiamento pag. 27L’inerzia termica pag. 29

IL LECABLOCCO BIOCLIMAIl Leca e il Lecablocco Bioclima pag. 30Le prestazioni del Lecablocco Bioclima pag. 31Le caratteristiche del Lecablocco Bioclima pag. 32Pareti con Lecablocchi Bioclima pag. 34

ESEMPI PROGETTUALIEsempio n° 1 - Villette a schiera ad uso residenziale a Milano pag. 36Esempio n° 2 - Villette a schiera ad uso residenziale a Roma pag. 41Appendice pag. 46Bibliografia essenziale pag. 47

Per questa pubblicazionel’ANPEL si è avvalsa dellaconsulenza tecnico-scientifi-ca dell’ ing. AlessandroFiliberti, dottorando di ricer-ca presso il Dipartimento diIngegneria dei Sistemi Edilizie Territorial i (DISET) delPolitecnico di Milano.L’ANPEL ringrazia l’ingegnerFiliberti per la fattiva collabo-razione.

Progetto Bioclima

3

Introduzione

La progettazione bioclimatica affronta siagli aspetti progettuali più propriamentearchitettonici, quali la forma e l’orientamen-to dell’edificio, che quelli tecnologici, qualila definizione delle soluzioni tecniche e lascelta dei materiali, in relazione al rapportoesistente tra uomo ed ambiente interno equello tra edificio ed ambiente esterno(Figura 1). L’involucro dell’edificio non è piùinteso come semplice chiusura ma comeelemento di mediazione tra l’ambienteesterno e quello interno.Considerando che attualmente le personetrascorrono la maggior parte della loro gior-nata all’interno di un edificio è evidente chele scelte architettoniche e tecnologiche nonsolo influiscono sull’efficienza energeticadegli edifici ma anche sulla salubrità degliambienti interni. In particolare a livello pro-gettuale è importante che siano affrontateaccuratamente le problematiche relativealla qualità dell’aria.Le sempre maggiori richieste di qualità1 daparte degli utenti e della società in genere, lalimitazione dello sfruttamento delle fonti dienergia non rinnovabile e le richieste di igienee salubrità costituiscono valenze progettualiche non possono essere ulteriormente ignora-te e neppure intese come limitazioni, ma comeopportunità per riconfigurare la stessa ideazio-ne formale oltre che tecnologica degli edifici.In Italia il riconoscimento dell’importanzadell’utilizzo delle energie alternative è stato

recepito anche dal punto di vista legislativocon la promulgazione della legge N°10 del91, che è un riferimento fondamentale perquanto riguarda le problematiche energeti-che nel campo civile. L’applicazione della legge, anche se attual-mente mancano ancora alcuni decretiattuativi, darà luogo ad una sorta di certifi-cazione energetica che dovrebbe accom-pagnare ogni fase della vita del bene immo-biliare2. Nel panorama legislativo e normati-vo, tuttavia, è ancora insufficiente l’atten-zione ai consumi energetici degli edificinella stagione estiva, dato che l’attuale ten-denza di mercato è caratterizzata da unforte incremento della quantità d’energiautilizzata a tale fine. Per quanto riguarda i prodotti, a livelloEuropeo è stata emanata una direttiva(89/106), recepita dall’Italia con il DPR n.246del 21.4.93, che definisce i requisiti essen-ziali che devono avere le costruzioni nellaCEE. Tali requisiti influenzano le caratteristi-che dei materiali che dovranno rispondere aprecise normative tecniche. Tra i requisitifondamentali, oltre a quelli di resistenzameccanica, sicurezza in caso d’incendio,sicurezza nell’impiego, durabilità e protezio-ne contro il rumore, vengono anche contem-plati quelli di “Igiene, Salute ed Ambiente”nonché quello del “Risparmio energetico”,che costituiscono gli aspetti fondamentalidella progettazione “bioclimatica”.

1 - Definizione requisiti ambientali

2 - Analisi delle condizioni contestualiDati:- Topografici- Radiazione solare- Temperatura dell'aria esterna - Precipitazioni- Vento- Qualità dell'aria- .......

Bio

Climatica

Strategie progettuali

3 - Strategie progettuali

Progetto architettonico e tecnologico

Progetto funzionale e spaziale- Orientamento e distribuzione degli spazi interni- Zone termiche- ........

Progetto tecnologico- Caratteristiche dei materiali (trasparenti ed opachi)- Caratteristiche dei sistemi d'oscuramento- ......

4 - Progettazione architettonica e tecnologica

Dati:- Attività- Utilizzo degli spazi- .....

Specificazioni ambientali:- Temperatura dell'aria interna (ta)- Illuminamento (lux)- Umidità relativa (UR)-......

Strategie distributive- Disposizione degli spazi interni- Orientamento dell'edificio

Strategie invernali- Captazione solare- Accumulo giornaliero / stagionale- .......

Strategie estive- Controllo solare- Ventilazione- Inerzia termica- .......

Figura 1La progettazione “bioclima-tica”: esemplificazione

Note1) Qualità è l’insieme dellecaratteristiche di una entitàche conferiscono ad essa lacapacità di soddisfare esi-genze espresse o implicite(UNI EN 28402)2) L’art. 30 della legge pre-scrive la “certificazione ener-getica degli edifici” deman-dando le modalità per talecertificazione ad un Decretodel Ministero dell‘Industria,peraltro non ancora emanato. La “Certificazione energetica”dovrà fare parte della docu-mentazione nei casi di com-pravendita o locazionedell‘edificio, o unità immobi-liare.

Le sempremaggiori richiestedi qualità, lalimitazione dellosfruttamento dellefonti di energia nonrinnovabile e lerichieste di igiene esalubritàcostituisconovalenze progettualiche non possonoessereulteriormenteignorate e neppureintese comelimitazioni, macome opportunitàper riconfigurare lastessa ideazioneformale oltre chetecnologica degliedifici.

Il rapporto “uomo-ambiente interno”

4

CONCETTI GENERALI

Lo stato di benessere del corpo umano èlegato all’omeotermia, cioè alla possibilitàdi mantenere una temperatura costante. I parametri che influenzano il bilancio termi-co del corpo umano sono collegati allecaratteristiche individuali degli utenti (meta-bolismo, vestiario e temperatura della pelle)e alle caratteristiche dell’ambiente interno(temperatura dell’aria, temperatura dellesuperfici interne alla stanza, umidità relativae velocità dell’aria)1. È importante sottoli-neare che le condizioni di comfort termiconon dipendono solo dalla temperaturadell’aria. L’interrelazione delle sette variabilisopra citate può determinare, entro certilimiti, differenti condizioni di comfort termi-co. Ad esempio in inverno è possibile otte-nere situazioni di comfort con temperaturedell’aria inferiori ai 20°C se le temperaturesuperficiali delle pareti (temperatura radian-te) aumentano; in estate è possibile sop-portare una temperatura dell’aria superioreai 26°C se c’è una leggera ventilazione e lepareti non hanno temperature superioriall’aria. Tuttavia i diversi parametri possonovariare entro limiti abbastanza ristretti. Conrecenti studi si è indagata l’interrelazionetra i diversi parametri definendo una serie diindici (temperatura effettiva [ASHRAE],PMV [ISO-Fanger]) che possono essere uti-lizzati per valutare le caratteristiche micro-climatiche di una stanza.

Alcune sintomatologie di malessere, qualiad esempio irritazione delle mucose, sec-chezza della pelle, mal di testa, mancanzadi concentrazione, oppure malattie, quali laLegionella e la febbre di Pontiac possonoessere ricondotte direttamente alla presen-za d’inquinanti all’interno degli ambienti. Nella maggior parte dei casi, la sensazionedi malessere che si prova all’interno di unambiente non è imputabile ad un solo fatto-re, o agente inquinante, ma a diversi, la cuiazione contemporanea ha un’influenzanegativa sull’organismo. La presenza di materiali in grado di rilascia-re sostanze nocive e l’assenza di adeguataventilazione sono le cause più comuni diinsalubrità degli edifici, per cui è indispen-sabile che i materiali utilizzati nella costru-zione siano testati per quanto riguarda leemissioni di sostanze inquinanti.Considerando che l’aria è il mezzo fonda-mentale di trasporto degl i inquinantiall’interno di un edificio, il problema dellasalubrità degli ambienti viene generalmen-te ricondotto a quello della qualità dell’aria.Le strategie percorribil i per garantireun’accettabile qualità dell’aria all’interno diun ambiente sono (Tabella 1):

- Controllo delle sorgenti, con la scelta diluoghi e materiali non in grado di rilascia-re sostanze nocive;

- Controllo della concentrazione degliinquinanti attraverso opportuni tassi diventilazione.

± Cnd

- Evp

- Rad

+ Rad

± Cnv

Met

Figura 2 Meccanismi d i scambiotermico uomo-ambiente(Fonte [3]) Met= metabolismo (basale -

muscolare)Cnd = conduzione (contatto)Cnv = convezione (con aria)Rad = radiativo (con corpi

senza contatto)Evp = Evaporazione

Note1) I parametri generalmentevalutati per definire le condi-zioni di comfort di unambiente tengono solamen-te conto delle caratteristichefisiologiche del corpoumano trascurando quellepsicologiche perchè di diffi-cilissima valutazione.Tuttavia si possono dimo-strare gli effetti negativi sullasalute psicofisica degli utentidi ambienti in cui tutti i para-metri influenzanti il comforterano completamente con-trollati impiantisticamenterispetto ad altri in cui l’uten-te poteva variare i parametriclimatici interni e percepirel’ambiente esterno.

… le condizioni dicomfort termiconon dipendonosolo dallatemperaturadell’aria…… in inverno èpossibile otteneresituazioni dicomfort contemperaturedell’aria inferiori ai20°C se letemperaturesuperficiali dellepareti aumentano; in estate è possibilesopportare unatemperaturadell’aria superioreai 26°C se c’è unaleggera ventilazionee le pareti nonhanno temperaturesuperiori all’aria.

Il comfort termico La salubrità degli ambienti confinati

5

Il rapporto “uomo-ambiente interno”CONCETTI GENERALI

La presenza dimateriali in grado dirilasciare sostanzenocive e l’assenzadi adeguataventilazione sono lecause più comunidi insalubrità degliedifici, per cui èindispensabile che imateriali utilizzatinella costruzionesiano testati perquanto riguarda leemissioni disostanze inquinanti.

NoteSul tema della salubritàambientale l‘ANPEL hapubblicato l‘opuscoloTECNOANPEL 16.

Tabella 1Agenti inquinanti presentinegl i ambienti confinati ,loro effetti e modalità dicontrollo [Fonte 14]

Inquinanti

Radon

Gas emessi da materiali diriporto/discariche

Prodotti da combustione

FumoTabacco (ETS)

Formaldeide

Composti Organici Volatili(VOC)

Gas metabolici

Umidità

Microrganismi

Natura/Sorgente

Gas radioattivo provenientedal sottosuolo o dai materialicontenuti all’internodell’abitazione

Gas emessi da materialiorganici presenti nellediscariche

Prodotti da combustioniincomplete

Consumo di tabacco

Gas irritante derivante daresine sintetiche (isolanti emobili)

Composti organici emessi daesseri umani e dai materiali

CO2 ed altri bioeffluenti dametabolismo

Attività umana o processiinterni all’edificio

Batteri, virus, funghi

Effetti sulla salute

Nocivi a lungo termine(cancro ai polmoni)

Nocivi di tipo acuto(afasia ed esplosioni)

Nocivi di tipo acuto(afasia da CO o tossiciNO2)

Nocivi di tipo acuto(irritazione delle mucose)

Nocivi di tipo acuto(irritazione agli occhi edall’apparato respiratorio)

Nocivi di tipo acuto (infiammazione della pellee delle mucose)

Qualità dell’aria (odori)

Nocivi di tipo acuto(allergie da muffe)aumento delle emissionida formaldeide

Nocivi di tipo acuto(malattie, irritazione)

Modalità di controllo

Evitare infiltrazioni all’internodell’edificio dal sottosuolo (sigillatura eventilazione);Non utilizzare materiali che emettonoRadon

Evitare infiltrazioni e ristagno dei gas (sigillatura e ventilazione)

Evitare o ridurre le fonti d’inquinamentoed in ogni caso provvedere ad unaadeguata manutenzione del sistema diventilazione e di evacuazione dei gas

Confinamento degli inquinanti ed altitassi di ventilazione

Controllo delle fonti inquinanti eventilazione


Ventilazione


Controllo del livello di umidità

Le problematiche relative alla salubritàdegli ambienti confinati si sono aggravatenegli ultimi anni a causa dei materiali “inno-vativi”, derivanti dall’industria chimica, uti-lizzati in modo non appropriato e per l’erro-nea interpretazione delle leggi sui consumienergetici che hanno portato ad una dimi-nuzione dei tassi di ventilazione. È impor-tante sottolineare che anche l’utilizzo dimateriali derivanti dalla tradizione nonnecessariamente esula da problematichecorrelate alla salubrità. Ad esempio alcuni materiali lapidei, come igraniti, oppure certi tipi di tufo possonoessere sorgenti di radon così come il legnopuò essere soggetto a muffe e quindi a trat-tamenti chimici. I problemi relativi al la salubrità degliambienti confinati, al comfort ed ai consumienergetici non possono essere affrontatiseparatamente ma devono costituire degliinput fondamentali, insieme agli altri aspetti(acustica, illuminazione etc, che in questasede non vengono affrontati), della proget-tazione intesa come processo decisionaleche ha come scopo la qualità edilizia.

Il rapporto “edificio-ambiente esterno”CONCETTI GENERALI

… l’irraggiamentosolare puòcontribuiresensibilmente alfabbisognoenergeticoinvernale edaggravare i carichiestivi, perciò èmolto importanteconsiderareattentamente ilrapporto edificio -sole nel corsodell’anno.

6

Il fabbisogno energetico degli edifici dipen-de dalle caratteristiche climatiche (tempera-tura e velocità dell’aria ed irraggiamento);considerando che l’irraggiamento solarepuò contribuire sensibilmente al fabbisognoenergetico invernale ed aggravare i carichiestivi, è molto importante considerare atten-tamente il rapporto edificio-sole nel corsodell’anno. L’analisi della geometria solare(Figura 3) mostra come durante i mesi inver-nali, il sole assume un’altezza sull’orizzonteinferiore rispetto al periodo estivo ed il suopercorso giornaliero è più corto. La massi-ma altezza sull’orizzonte il sole la raggiungenel mezzogiorno del solstizio estivo (21 giu-gno) mentre la più bassa nel solstizio inver-nale (21 dicembre).Nei solstizi l’altezza del sole sull’orizzonte(A) varia in relazione alla latitudine (L); puòessere calcolata con le relazioni:Solstizio invernale: A = 90° - L - 23° 27’Solstizio estivo: A = 90° - L + 23° 27’- La distribuzione dell’energia solare sullesuperfici di un edificio, verticali ed orizzon-tali, risente della geometria solare. In gene-rale per quanto riguarda l’Italia è possibileaffermare che (Figura 4):- La superficie verticale sud riceve piùenergia nei mesi invernali rispetto a quelliestivi.- La superficie orizzontale riceve più ener-gia nei mesi estivi rispetto a quelli invernali.- Le superfici verticali est ed ovest ricevonopiù energia nei mesi estivi rispetto a quelliinvernali ma meno delle superfici orizzontali.- La superficie verticale nord non riceveenergia nel periodo invernale e poca nel

Figura 4Radiazione globale giorna-liera incidente su superficid iversamente or ienta te(Latitudine 42°25’)

W/m

2 gio

rno

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

G F M A M G L A S O N D Mesi

Nord

Est e Ovest

Orizzontale

Sud

periodo estivo. L’analisi della distribuzionedell’energia sulle diverse superfici eviden-zia che per sfruttare adeguatamente l’ener-gia solare nei mesi invernali è necessarioavere edifici con molte superfici rivolte asud. Per quanto riguarda invece il conteni-mento dei carichi estivi è indispensabileproteggere dalla radiazione solare le super-fici orizzontali oltre a quelle orientate ad ested ovest dato che hanno il sole ad inciden-za orizzontale.

Latitudine di alcune città Italiane:Bolzano 46°29’; Milano 45°27’; Roma 41°53’; Palermo 38°07’La norma UNI 10349 “Dati climatici” riporta la latitudi-ne di tutte le città capoluogo di provincia.

21/6

21/12

21/6

21/12

Differenza tra l’ora del tramonto nel solstizioestivo ed invernale

Differenza tra l’altezzasolare nel solstizioestivo ed invernale

L’altezza solare (A) varia al variare della latitudine (L)

solstizio invernale A = 90° - L - 23° 27’solstizio estivo A = 90° - L + 23° 27’

A

A

N

Figura 3Geometria solare

La geometria solare

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Gli spazi con attivitàche hanno maggioriesigenze di comfort(zone giorno)devono essereposizionati sul latopiù soleggiato,mentre i servizi,corridoi, garage,lavanderie,ripostigli, possonoessere disposti anord.

Anche la distribuzione degli spazi internideve considerare sia come l’energia solaresi distribuisce durante la giornata sia comee quando le attività si svolgono all’internodell’edificio. Gli spazi con attività che hannomaggiori esigenze di comfort (zone giorno)devono essere posizionati sul lato piùsoleggiato, mentre i servizi, corridoi, gara-ge, lavanderie, ripostigli, possono esseredisposti a nord; essi serviranno così daspazio cuscinetto tra gli spazi riscaldati ed illato nord. Le stanze da letto saranno situatesui lati est e sud-est. Ad ovest si possonoubicare servizi e studi (Figura 5 e 6).Naturalmente è necessario prevenire il peri-colo di surriscaldamento estivo dei localisituati sul lato sud ed ovest; adeguate pro-tezioni si possono realizzare medianteschermi fissi, o mobili, davanti alle finestre,dimensionati in modo da ombreggiared’estate e lasciar entrare il sole in inverno.

Figura 5Orientamenti ottimali per lestanze degli edifici residen-ziali.

Figura 6Gli spazi “cuscinetto” sonospazi non riscaldati checostituiscono degli spaziintermedi tra l’ambienteesterno e quello interno. Lafruizione di questi spazi nonè continua (solamente quan-do le condizioni climaticheesterne lo consentono). Le serre rappresentano unparticolare tipo di spazio“cuscinetto” dato che seopportunamente orientatecontribuiscono positivamen-te al fabbisogno energetico(apporti solari)

N

WC

spazio “cuscinetto”SERRE, VERANDE, ecc.

spazio “giorno”

camera 1

camera nsoggiornocucina

WC

laboratorio

studio

spazio “cuscinetto”GARAGES, DEPOSITI

RIPOSTIGLI

+45° -45°

ORIENTAMENTO OTTIMALE

ALBA

(21-GIUGNO)TRAMONTO

(21 - GIUGNO)

ALBA

(21

- DIC

EMBR

E)

TRAMO

NTO

(21 - DIC

EMBRE)

spazio “notte”

spazio “lavoro”

Per quanto riguarda le problematiche ener-getiche si possono seguire essenzialmentedue logiche progettuali.La prima, che possiamo definire di tipoconservativo, attribuisce all’involucro lafunzione fondamentale di isolare lo spaziointerno da quello esterno e delega il mante-nimento delle condizioni di comfort internoall’impianto. L’ambiente esterno influiscesolo sul grado di isolamento da apportarema non sull’urbanizzazione dell’oggettoedilizio, sulla genesi della forma, sulla distri-buzione degli spazi interni, sulla distribuzio-ne delle masse, delle superfici trasparenti,etc; ogni intervento edilizio può essere con-siderato come indipendente dall’ambienteche lo circonda se non per il grado d’isola-mento termico da applicare.La seconda, che possiamo definire di tipocaptativo, è volta a “guadagnare di più” edè propria dei sistemi solari passivi i qualiconferiscono all’edificio la capacità dimodulare le perturbazioni esterne che sonocaratterizzate da una variabilità che vadalla scala giornaliera a quella stagionale.In quest’ottica la funzione fondamentaledell’involucro è quella di mediare le condi-zioni climatiche esterne, mentre l’impiantonon viene più considerato come indispen-sabile per mantenere le condizioni dicomfort interne ma come “ausiliario”, cioènecessario solo quando il sistema involu-cro non è più in grado di garantire i lcomfort interno.

N NE E SE S SO O NOCamera letto � � � � � �

Soggiorno � � � �

Pranzo � � � � �

Cucina � � � �

Libreria � � � �

Lavanderia � � �

Bagni � � � � �

Garages � � � � �

Laboratorio � � � �

Terrazze � � � � �

Portici � � � �

Serre � � � �

La distribuzione degli spazi interni

Le strategie progettuali

… si possonoseguireessenzialmente duelogiche progettuali: la prima, chepossiamo definiredi tipoconservativo,attribuisceall’involucro lafunzionefondamentale diisolare;la seconda, chepossiamo definiredi tipo captativo, èvolta a“guadagnare dipiù” ed è propriadei sistemi solaripassivi…Un metodosemplice peridentificare lestrategie percorribiliper unadeterminata zonaclimatica è ildiagramma Milne-Givoni

8


Temperatura a bulbo secco °C

0

5

10

15

20

25

30 100

%90

%80

%70

%60

%50

%

40 %

30 %

20 %

10 %

A

B

C

D

E

F

G

H

I

L

Umidità Relativa (UR)

-5

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

zona dicomfort

Di seguito vengono affrontate le strategieprogettuali più efficaci per i climi temperatitralasciando le altre. È importante sottoli-neare che le logiche progettuali da adottaredurante la stagione “invernale” ed in quella“estiva” generalmente sottendono soluzionicontrastanti. Per poter coniugare i dueaspetti è importante che l’edificio sia con-cepito come un sistema in grado di regola-re i flussi energetici in modo dinamico, nelcorso del giorno e dell’anno.

Come utilizzare il diagramma psicometrico Si riportano sul diagramma psicometrico i dati climaticidella località in esame: temperatura media, minima emassima di ogni mese e umidità relativa (consideratacostante per tutte e tre le temperature).In relazione alla zona di appartenenza dei dati riportatisul diagramma è possibile individuare le strategie mag-giormente efficaci per controllare le condizioni climati-che all’interno degli ambienti. Le strategie possonoessere così esemplificate:Zona di comfort. Non è necessaria alcuna strategiaeccetto il prevenire il surriscaldamento nella stagioneestiva attraverso opportuni sistemi d’oscuramento.Zona A: Riscaldamento convenzionale. È indispen-sabile utilizzare un sistema di riscaldamento convenzio-nale; approccio di tipo prettamente conservativo.Zona B: Sistemi solari attivi. Il fabbisogno energeticopuò essere efficacemente coperto attraverso l’utilizzo dicollettori solari supportati da un impianto ausiliario.Zona C: Sistemi solari passivi. Il guadagno diretto,indiretto, combinato ed un’opportuna attenzione aidisperdimenti energetici per ventilazione e conduzionepossono supplire ai disperdimenti energetici.Approccio captativo.Zona D: Guadagni interni. Le condizioni climatichesono vicine a quelle di comfort per cui, se l’edificio è

correttamente coibentato, sono sufficienti i guadagniinterni per supplire ai disperdimenti energetici.Zona E: Ventilazione. Le condizioni di temperatura e diumidità relativa sono elevate per cui è possibile ottenerecondizioni di comfort attraverso un’opportuna ventilazio-ne. È comunque necessario controllare gli apporti solari.Zona F: Umidificazione e riscaldamento. Le con-dizioni di umidità relativa sono bassissime, mentrequelle di temperatura sono prossime alle condizioni dicomfort. È necessario umidificare l’aria.Zona G: Massa termica. Le condizioni climatiche deiclimi caldo secchi, che sono caratterizzati da un’eleva-ta escursione giornaliera, possono essere sfruttate effi-cacemente attraverso l’utilizzo dell’inerzia termicadell’edificio ed altri sistemi passivi quali il raffredda-mento radiativo.Zona H: Massa termica e Ventilazione. I climi miti,come quello mediterraneo, necessitano un’adeguatamassa, che smorzi l’onda termica incidente, ed unaventilazione notturna.Zona I: Aria Condizionata. Le condizioni climatichesono così lontane dalla condizione di comfort che èindispensabile un sistema di condizionamento.Approccio conservativo.Zona L: Raffreddamento evaporativo. Le condizio-ni di caldo secco necessitano di sistemi di ventilazione.

Figura 7 Diagramma Psicometrico di Milne - Givoni

Il processo progettuale, quindi, non è piùindipendente dalle condizioni contestualima ne è fortemente influenzato. L’opportunità di applicare una logica rispet-to ad un’altra dipende fondamentalmentedall’analisi dei dati climatici. Un metodo semplice per identificare le stra-tegie percorribili per una determinata zonaclimatica è il diagramma Milne-Givoni ripor-tato in Figura 7.

L’utilizzo di soluzioniad isolamentotermicoconcentrato pone ilproblema dipossibilicondensazioniinterstiziali ed ègeneralmentenecessario usarebarriere al vapore.Un buonisolamentodistribuito invece,generalmente, noncomportaproblematiche dicondensazioneinterstiziale e nonoccorrono barriereal vapore.

9Soluzione ad isolamento

concentrato

zona in cui vi è possibilità dicondensa

P saturazioneP vapore

E I

Soluzione ad isolamento distribuito

E I

P saturazione

P vapore

La stagione invernaleCONCETTI GENERALI

Nella stagione invernale è necessarioapportare energia all’interno dell’edificio,dato che la temperatura esterna è inferiorealla temperatura di comfort. L’energia puòprovenire o dall’impianto di riscaldamentooppure dagli apporti gratuiti (energia sola-re). In entrambi i casi non è solo importanteche l’impianto sia efficiente dal punto divista energetico ma che lo sia l’insieme edi-ficio-impianto. Le caratteristiche d’isola-mento termico, inerziali e di ventilazioneinfluenzano in maniera determinante nonsolo il fabbisogno energetico invernale maanche il comfort e la salubrità all’internodegli ambienti.Per limitare il fabbisogno energetico egarantire condizioni di comfort e salubrità ènecessario:• Contenere i disperdimenti energetici.• Ottimizzare l’inerzia termica. • Captare l’energia solare.• Ottimizzare la ventilazione.

Contenimentodei disperdimenti energetici

Per diminuire i disperdimenti energeticiattraverso l’involucro è necessario utilizzaresoluzioni che abbiano adeguate caratteristi-che d’isolamento termico. Per le pareti opa-che è possibile sia adottare soluzioni ad iso-lamento concentrato, ad esempio utilizzan-do lastre di isolanti leggeri a bassa condutti-vità termica inserite all’interno della muratu-ra, sia soluzioni ad isolamento distribuito, adesempio utilizzando blocchi isolanti. L’utiliz-zo di soluzioni ad isolamento termico con-

Figura 8La condensa interstiziale.Le soluzioni d’involucro adisolamento termico concen-trato sono maggiormentesensibili alla condensazioneinterstiziale rispetto a qellead isolamento termico distri-buito.

centrato, tuttavia, pone dei problemi quali lepossibili condensazioni interstiziali, chedevono essere attentamente ponderati dalprogettista. Nei casi in cui si abbiano pro-blemi di condensa interstiziale, infatti, ègeneralmente necessario utilizzare barriereal vapore, che hanno la funzione di bloccareil passaggio di vapore attraverso la muratu-ra, il che comporta che all’interno degliambienti vi sono maggiori problematichelegate al controllo dell’umidità stessa. Unbuon isolamento distribuito invece general-mente non comporta problematiche di con-densazione interstiziale (Figura 8). L’aumen-to dell’isolamento termico delle chiusurenon solo comporta vantaggi per quantoriguarda la salubrità e la diminuzione delfabbisogno energetico ma anche per quan-to riguarda il comfort. Maggiori temperature superficiali, infatti,diminuiscono gli scambi radiativi con lepareti all’interno dell’alloggio. Per qualsiasi soluzione tecnica adottata èindispensabile progettare i dettagli in mododa eliminare o controllare i ponti termici,che influiscono negativamente sui disperdi-menti energetici, ma ancor più sulle carat-teristiche di salubrità e di comfort in quantogenerano disuniformità delle temperaturesuperficiali (deposito di polvere) e possibi-lità di condensazione superficiale (muffe edegrado delle superfici). Le disuniformitàtermiche delle superfici della chiusuradipendono non solo dai ponti termici maanche dalla presenza delle superfici traspa-renti che dovranno avere caratteristiched’isolamento termico adeguate a quelledelle chiusure opache.

Il riscaldamento degli edifici


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Le variazioni ditemperaturainterna, causate dalfunzionamentointermittente degliimpianti, sonolimitate dall’ inerziatermica dell’edificio(strutture interne epareti esterne).Le variazioni ditemperaturaesterna sonolimitate, nelloscambio termicocon l’ambienteinterno, dall’inerziatermica delle paretiperimetrali; unaelevata inerziatermica comportaun minorfabbisogno dellapotenza di picco equindi un piùcorrettodimensionamentodell’impianto diriscaldamento.

portata a monte crescente

portata a monte decrescente

il livello sale

il livello scende

portata a valle

costante

portataa valle

costante 0

48

12

1620

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

2,4

2,8

4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24

tem

per

atur

a (°

C)

Pot

enza

(kW

)

ore (h)

struttura leggerastruttura mediastruttura pesante

te

ti

Figura 9L’inerzia termica agiscecome un bacino d’acquache è in grado di regolare laportata a valle in condizionidi portata variabile a monte(regime termico variabile).

Figura 10Influenza dell’inerzia termicacon impianti di tipo intermit-tente.L’inerzia termica aumental’intervallo di comfort nelcorso di una giornata tipoinvernale.In caso d'impianti intermitten-ti, involucri con adeguatacapacità termica oltre amigliorare le condizioni dicomfort all’interno degli edificirispetto ad edifici "leggeri",riducono oltre alla potenzadell'impianto anche il fabbiso-gno energetico. Recenti studihanno dimostrato che si pos-sono avere risparmi anchesuperiori al 10%.(Fonte [19])

Quando una parete separa due ambienti adiversa temperatura, attraverso la parete siinstaura un flusso termico. Se le temperaturenegli ambienti rimangono costanti il flussotermico ed il profilo di temperatura all’internodella parete rimangono costanti; in questecondizioni la quantità di calore che attraver-sa la parete è determinata dalla sua trasmit-tanza e dalla differenza tra le temperature deidue ambienti. Se invece le temperature negli ambienti(entrambi o solo uno) cambiano nel tempo,anche la parete è soggetta a variazioni diflusso e di temperatura; essa quindi assor-birà o rilascerà calore, alterando il flusso ter-mico che la attraversa. Il calore accumulatonelle pareti funziona da serbatoio nei con-fronti degli ambienti adiacenti; esso tende adassorbire e stabilizzare le variazioni di tem-peratura che avvengono su un lato prima ditrasmetterle all’altro lato (Figura 9).

L’inerzia termica agisce in relazione alle varia-zioni di temperature interne ed esterne.Le variazioni di temperatura interna (causate,ad esempio dal funzionamento intermittentedell’impianto), sono limitate dall’ inerzia ter-mica dell’edificio (strutture interne e paretiesterne); ciò assicura un miglior comfort elimita la potenza massima dell’impianto,migliorandone i rendimenti (Figura 10).Altre variazioni nella temperatura internapossono essere causate dagli apporti solari,specie attraverso le superfici vetrate; in que-sto caso, esiste il pericolo di surriscaldamen-to; l’inerzia termica, accumulando il calorenelle strutture, limita questa possibilità e per-mette un miglior utilizzo degli apporti gratuitie, quindi, un risparmio dell’ energia generatadall’impianto.Le variazioni di temperatura esterna sonolimitate, nello scambio termico conl’ambiente interno, dall’inerzia termica dellepareti perimetrali; una elevata inerziatermica comporta un minor fabbisogno dellapotenza di picco e quindi un più correttodimensionamento dell’impianto. Inoltre ilriscaldamento delle pareti soleggiate fadiminuire la differenza di temperatura trainterno ed esterno, limitando le dispersionidi calore e, quindi, il fabbisogno di energiagenerata dall’impianto.

L’inerzia termica L’inerzia nella stagione invernale

Logiche progettualisoprattutto rivolteal contenimentodei consumienergetici hannoportato alla drasticadiminuzione deltasso di ricambiod’aria all’internodegli alloggi,aggravando leproblematicheconnesse, qualil’aumento dellaconcentrazioned’inquinanti ed ilrischio dicondensazionesuperficiale edinterstiziale.

11


Gli apporti solari possono contribuire sensi-bilmente al fabbisogno energetico degli edi-fici. Elementi fondamentali per sfruttare gliapporti gratuiti sono i materiali trasparenti,come il vetro, che si caratterizzano perl’essere trasparenti alla radiazione luminosaed opachi a quella termica (infrarossa).Attraverso questo fenomeno, generalmenteconosciuto come effetto serra, la radiazio-ne solare viene “intrappolata” all’interno diun ambiente incrementandone la tempera-tura dell’aria (Figura 11).In relazione alle disposizioni relative tra lesuperfici trasparenti (captanti) e quelled’accumulo è possibile fare una classifica-zione dei sistemi di captazione solare. I sistemi a guadagno diretto si caratterizza-no per il fatto che l’energia solare penetraall’interno dello spazio abitato mentre per isistemi a guadagno indiretto l’energia sola-re non penetra nello spazio abitato maviene intercettata da un mezzo opaco chemodula il flusso termico. Le serre meritano un discorso a parte inquanto non solo hanno una valenza posi-tiva nello sfruttare gli apporti solari maanche nel ridurre le dispersioni versol’ambiente esterno in quanto costituisco-no uno spazio intermedio (cuscinetto) tral ’ambiente esterno e quel lo interno(Figura 6).

Figura 11Esemplificazione dell’effettoserra.La radiazione solare (spettrocentrato nel visibile) vienetrasmessa all’interno di unambiente attraverso unmezzo trasparente (esempioil vetro); la radiazione solareincide sulle superfici interneche la assorbono (in funzio-ne delle loro caratteristicheassorbenti); le superficiassorbendo energia aumen-tano la loro temperatura ereirradiano energia nell’infra-rosso che non viene più tra-smessa dal mezzo traspa-rente rimanendo cosìnell’ambiente.

0 - flusso solare incidente1 - flusso solare riflesso2 - flusso solare assorbito

a) riemesso all'esternob) riemesso all'interno

3 - flusso solare trasmesso4 e 8 - flusso solare riflesso

dalle masse interne 5 e 7- flusso solare

accumulato dalle masse interne

6 e 9 - calore assorbito e riemesso dalle masse interne

10 - calore disperso verso i locali circostanti

11 - calore disperso verso l’esterno

12 - calore assorbito dal vetroa) riemesso all'esternob) riemesso all'interno

0 12a

2a

12b

2bT.i

9

8

463

5

1 7

10

12

4

Nella stagione invernale la ventilazione hariflessi sia sui disperdimenti energetici chesulla salubrità all’interno degli ambienti con-finati. Logiche progettuali rivolte soprattuttoal contenimento dei consumi energeticihanno comportato l’aumento delle caratte-ristiche di tenuta dei serramenti ed hannodiminuito drasticamente il tasso di ricambiod’aria all’interno degli alloggi, aggravandole problematiche connesse, quali l’aumentodella concentrazione d’inquinanti ed ilrischio di condensazione superficiale edinterstiziale. Secondo quanto indicato dairegolamenti d’igiene i tassi di ventilazioneall’interno degli spazi abitati dovrebberoessere pari a circa 0,5 volumi/ora (alcuniregolamenti più evoluti, come quellodell’Emilia Romagna, vincolano il tasso diventilazione alla concentrazione di CO2).Le soluzioni ottimali per garantire all’internodegli alloggi sia condizioni di salubritàdell’aria che di risparmio energetico devonoprevedere:• un’accurata scelta di materiali a bassa

emissione di inquinanti;• sistemi di ventilazione a permeabilità con-

trollata, con bocchette che non provochi-no velocità dell’aria superiori a 1 m/s;

• mantenimento in depressione dei localiad alta produzione di umidità e di inqui-nanti (cucine e servizi) con sistemi diestrazione dell’aria, naturali o meccanici.

Dispositivi per la captazione solare

La ventilazione

poter variare la loro geometria ottimizzandole diverse esigenze di controllo dell’energiasolare nel corso dell’anno o della giornata.L’efficienza dei sistemi di controllo solare1

dipende da:• posizione della schermatura (perpendico-

lare o parallela alla superficie)• colore del materiale• regolabilità (fissa o mobile)In generale è possibile affermare che leschermature perpendicolari alla superficiesono da preferire a quelle parallele dato chenon ostacolano la visione verso l’esterno; leschermature di colore chiaro, specialmentese parallele alla superficie, hanno un’effi-cienza superiore rispetto a quelle di colorescuro. Le schermature esterne consentonodi ottenere maggiori protezioni all’irraggia-mento rispetto a quelle interne.

La stagione estivaCONCETTI GENERALI

12

Il controllo degliapporti solari nellastagione estiva puòessere ottenuto otrattando lesuperfici vetrateoppure utilizzando isistemi di controllosolare interni oesterni, verticali,orizzontali ocombinati, di tipofisso oppuremobile.

Nei climi mediterranei per garantire condi-zioni di comfort all’interno di un edificio,durante la stagione estiva, è necessario:• controllare gli apporti solari attraverso gli

elementi trasparenti (I sistemi di controllosolare)

• prevedere adeguati tassi di ventilazione(La ventilazione naturale)

• controllare gli apporti solari attraverso lemurature e le coperture (L’inerzia termicanella stagione estiva)

I sistemi di controllo solareI sistemi di controllo solare sono utilizzatiper limitare gli apporti solari durante l’estate.Le superfici trasparenti sono le maggioriresponsabili delle entrate di calore all’inter-no degli edifici per cui è indispensabile uti-lizzare sistemi in grado di controllare gliapporti solari senza tuttavia limitare eccessi-vamente l’illuminazione all’interno deglialloggi in quanto ciò comporterebbe un indi-retto aumento dei carichi interni a causadell’illuminazione artificiale. Il controllo degliapporti solari nella stagione estiva puòessere ottenuto o trattando le superficivetrate (vetri colorati, vetri riflettenti etc)oppure utilizzando i sistemi di controllosolare, che in generale si differenziano inrelazione al fatto che siano interni o esternialla superficie trasparente oppure in relazio-ne alla loro giacitura e cioè in schermi verti-cali, orizzontali o combinati. I sistemi di con-trollo solare possono essere di tipo fissooppure mobile in relazione alla possibilità di

SC=0,3-0,5

Vetri riflettenti

SC=0,6-0,9

Schermi mobili interni

SC=0,1-0,3

Schermi mobili esterni

Note1) L’efficienza di un sistemadi controllo solare di unasuperficie trasparente puòessere valutata attraverso ilparametro SC (ShadingCoefficient) che esprime ilrapporto tra l’energia chepenetra nella configurazio-ne in esame e quella chepenetrerebbe in un vetrosemplice (3mm).Un vetro semplice comple-tamente in ombra haSc=0,1 ÷ 0,2; un vetro dop-pio normale (non trattato)ha Sc 0,80 ÷ 0,85.

I sistemi di controllo solare di tipo "fisso" sono costituiti da degli aggetti verticali oppure orizzontali l'efficienza dei quali

dipende sia dalle caratteristiche geometriche degli aggetti che

dall'orientamento della superficie.

Per valutare l'efficienza dei sistemidi controllo solare fissi o si utilizza il metodo grafico riportato nei criteri di dimensionamento oppure il metodo matematico riportato nell'Appendice E della UNI 10344

Figura 12Schermi perpendicolari allesuperfici trasparenti.

Figura 13Schermi paralleli alle superfi-ci trasparenti.

Il raffrescamento passivo degli edifici

La ventilazione èuno dei mezzi piùsemplici ed efficaci,se correttamentesfruttata, permitigare lecondizioniclimaticheall’interno deglialloggi…La finestra apertapone diversiproblemi perquanto riguarda gliaspetti acustici, disicurezza, diregolabilità e digaranzia del flussoanche in giornatenon ventose. Questiinconvenientipossono essereovviati sfruttandoforzanti termiche(effetto camino)oppuremeccaniche.

13

CONCETTI GENERALI

La stagione estiva

La ventilazione è uno dei mezzi più semplicied efficaci, se correttamente sfruttata, permitigare le condizioni climatiche all’internodegli alloggi nella stagione estiva. Il sistemapiù semplice per garantire adeguati tassi diventilazione all’interno degli alloggi è quellodi sfruttare la pressione del vento aprendole finestre. L’efficienza di questa strategiadipende dalla corretta disposizione delleaperture (le aperture sopravvento devonoavere dimensioni maggiori di quelle sotto-vento) e dalle resistenze che il flusso incon-tra durante il suo percorso all’internodell’alloggio. Dal punto di vista del comfort il problemadella velocità dell’aria della ventilazionenaturale in stagione estiva è meno impor-tante che in stagione invernale dato che latemperatura è più alta; una velocità di 2m/s è generalmente ritenuta accettabile. Lafinestra aperta pone diversi problemi perquanto riguarda gli aspetti acustici, di sicu-rezza, di regolabilità e di garanzia del flussoanche in giornate non ventose. Questiinconvenienti possono essere ovviati sfrut-tando forzanti termiche (effetto camino)oppure meccaniche. L’effetto camino puòessere ottenuto, ad esempio, prevedendodei canali d’aspirazione posti in locali datener in depressione, quali i bagni e le cuci-ne, alla cui sommità vengono posti disposi-tivi che, con l’energia solare fanno aumen-tare la temperatura del condotto finale delcamino (ad esempio utilizzando canali lacui parte finale in lamiera viene dipinta dicolore nero).

Soluzione A

Figura 14La ventilazione naturale per“effetto camino”.Per aumentare la ventilazio-ne all'interno degli edifici èpossibi le ut i l izzare del leaperture in sommitàdell’edifico (Soluzioni A eB), dato che l’aria riscal-dandosi diminuisce la suadensità e tende a salire.L'eff icienza dei “caminisolari” (Soluzione B) puòessere migliorata colorandodi nero la sommità. Le fac-ciate ventilate o i muri trom-be (Soluzione C) possonoessere utilizzate per richia-mare ar ia dal lato norddell’edificio.

Soluzione B

Soluzione C

La ventilazione naturale

La stagione estivaCONCETTI GENERALI

14

All’interno deglialloggi noncondizionati ilcontrollo dellecondizioniclimatiche consensibili escursionigiornaliere, puòessere ottenutoattraverso l’utilizzodi materiali cheabbiano un’elevatacapacità termica esiano efficacementecombinati allaventilazionenaturale.Attualmente lanormativa tecnicanon fornisce criteriadeguati di sceltadelle caratteristicheinerziali deimateriali.

Le fluttuazioni di temperatura dell’ariaall’interno di un alloggio non dipendonosolo dai carichi termici attraverso le pareti,le coperture e le superfici trasparenti maanche dalle caratteristiche inerziali dell’edi-ficio. L’inerzia conferisce all’edificio lacapacità di sfasare (cioè di ritardare neltempo) e di smorzare (cioè di diminuirne laquantità) l’onda termica incidente. Nellastagione estiva lo smorzamento dell’escur-sione termica giornaliera dipende dallecaratteristiche capacitative mentre il con-trollo delle temperature superficiali dipendedalle caratteristiche resistive dell’involucro.All’interno degli alloggi non condizionati ilcontrollo delle condizioni climatiche consensibili escursioni giornaliere, può essereottenuto attraverso l’utilizzo di materiali cheabbiano un’elevata capacità termica esiano efficacemente combinati alla ventila-zione naturale. Attualmente la normativa tecnica (nazionalee non) non fornisce criteri adeguati di sceltadelle caratteristiche inerziali dei materiali.Nei climi mediterranei, come quello italiano,l’inerzia termica dell’edificio può esserevantaggiosamente sfruttata se utilizzata inunione alla ventilazione naturale. Durante ilgiorno, infatti, la temperatura dell’aria èsuperiore a quella di comfort per cui è indi-spensabile mantenere all’interno deglialloggi solamente il minimo di ventilazionenecessario, prevenendo il surriscaldamentodelle strutture con l’inerzia termica deglialloggi. Durante la notte, invece, la tempe-ratura dell’aria esterna è inferiore a quelladell’aria interna per cui l’utilizzo di alti tassidi ventilazione naturale serve a mitigare lecondizioni climatiche all’interno degli allog-gi, dissipando l’energia termica accumulatadalle masse (Figura 15). Questo tipo di stra-tegia serve a mantenere all’ internodell’alloggio temperature dell’aria prossimealla temperatura media mensile, che neimesi estivi, per i climi mediterranei, garanti-scono condizioni di comfort.

Figura 15L’inerzia termica e la ventila-zione naturale.Le caratteristiche inerzialidell'edificio possono esseresfruttate efficacemente uti-lizzando la ventilazione not-turna per raffreddare lemasse e limitando le infiltra-zioni d'aria (e naturalmentequelle per irraggiamento)durante le ore diurne.

Funzionamento diurno

Funzionamento notturno

L’inerzia termica nella stagione estiva

15

CONCETTI GENERALI

La tabella a latoriassume in formaschematica iprincipali punti cheil progettista devericordare perquanto attiene gliaspetti di salubritàdell’aria e dicomfort termico-risparmioenergetico. La tabella è riferitaal clima italiano.

LOCALIZZAZIONE DELL’EDIFICIO

ASPETTI ENERGETICI ASPETTI SALUBRITÀ

MORFOLOGIA DELL’EDIFICIO

DISTRIBUZIONE DEGLI SPAZI INTERNI

SCELTA DEI MATERIALI

SOLUZIONI TECNOLOGICHE E GESTIONALI

❑ Orientare l’edificio in modo da massimiz-zare gli apporti solari ed i ricambi d’aria.❑ Massimizzare le aperture a sud, sud-est,sud-ovest e minimizzare quelle a nord.❑ Proteggere le superfici a sud, sud-est esud-ovest attraverso aggetti orientabili.❑ Proteggere le superfici ad est e ovestattraverso schermi verticali.❑ Proteggere le superfici nord attraversospazi tampone (Figura 6).

❑ Evitare ostruzioni che limitino gli apportisolari.

❑ Distribuire gli spazi secondo lo svolgi-mento delle attività e il percorso solare(Figura 5).

❑ Utilizzare serramenti ad alta trasparenzaed elevato isolamento termico.❑ Utilizzare chiusure opache con elevatainerzia termica ed isolamento termico.❑ Utilizzare per le masse d’accumulo deisistemi solari passivi finiture superficiali adelevato assorbimento luminoso (colorerosso o nero).

❑ Preferire sistemi d’oscuramento esternirispetto a quelli interni e che non limitino lavisione verso l’esterno.❑ Preferire per le masse d’accumulol’irraggiamento diretto dell’energia solare.❑ Preferire sistemi d’oscuramento regolabilie prevenire il surriscaldamento estivo.❑ Programmare e prevedere nel progettoispezioni e manutenzioni.❑ Privilegiare soluzioni tecnologiche nellequali l’utente sia parte attiva nella gestione.

❑ Localizzare le attività ad alta produzionedi inquinanti in zone circoscritte.

❑ Utilizzare materiali a bassa emissionedi Radon.❑ Utilizzare materiali testati alle emissionifacendo riferimento alle caratteristicheoperative e d’esercizio previste.❑ Utilizzare materiali durevoli nelle condi-zioni d’esercizio previste e di facile manu-tenzione.❑ Non utilizzare materiali contenentiamianto e limitare quelli con formaldeide.

❑ Utilizzare soluzioni in grado di evitarecondensazioni superficiali ed interstiziali.❑ Evitare soluzioni che impediscano ilpassaggio di vapore (barriere al vapore).❑ Evitare conformazioni geometriche chepossano favorire gli accumuli di polvere.❑ Assicurare adeguati livelli di puliziasenza utilizzare prodotti inquinanti.❑ Attendere una completa volatilizzazio-ne dei solventi di prodotti vernicianti primadi utilizzare stabilmente l’edificio.❑ Ventilare maggiormente l’edificio nelleprime fasi d’esercizio rispetto a quanto pre-visto a regime.

❑ Orientare l’edificio in modo da massi-mizzare i ricambi d’aria.❑ Disporre le prese d’aria lontano dallefonti d’inquinamento esterno.

❑ Evitare terreni umidi.❑ Evitare zone in cui vi è pericolo d’emis-sione di Radon.

Check list: aspetti della progettazione bioclimatica

Tabella 2Check list degli aspetti ener-getici e di quelli legati allasalubrità da valutare in fasedi progetto.

Il rapporto “uomo-ambiente interno”CRITERI DI DIMENSIONAMENTO

16

Il diagramma inFigura 16 puòessere usato per ilpredimensionamentodella parte opacadell’involucro; perle parti vetrate sidevono evitareeccessivedifferenze nellatemperaturasuperficiale rispettoalle parti opacheadiacenti.

Figura 16Trasmittanze in funzionedella temperatura esterna.

Le temperature superficiali delle pareti checonfinano con altri ambienti alla stessa tem-peratura di quello considerato, sono ugualialla temperatura dell’aria; quelle delle paretiesterne dipendono dalle temperature internae esterna, Tae, e dal “K” della parete (ocopertura, o serramento).

Ai fini del comfort è bene che la temperaturaoperante (Top) in inverno, non scenda al disotto di 19 °C; essa si può calcolare, consufficiente approssimazione come media trala temperatura dell’aria interna (Tai) e la tem-peratura media radiante, che approssimati-vamente è pari alla media pesata delle tem-perature superficiali Tsi delle pareti che siaffacciano sul volume abitato.1

Top = Tai + Tmr

2

Tmr = (Ts1 x A1)+(Ts2 x A2)+(Tsn x An)A1 + A2 + An

Tsi = Tai - K (Tai - Tae)hi

Con hi = 7,7 W/m2K (coefficiente di scam-bio termico superficiale interno)Partendo dalle considerazioni di cui sopra sipuò tracciare il profilo di Figura 16 che defi-nisce la trasmittanza massima delle paretiperimetrali in funzione della temperaturaesterna per avere una temperatura operantenon inferiore a 19 °C (con Tai = 20°C).Il diagramma (Figura 16) può essere usatoper il predimensionamento della parte opacadell’involucro; per le parti vetrate si devonoevitare eccessive differenze nella temperatu-ra superficiale rispetto alle parti opache adia-centi. Per questo, in fase di predimensiona-mento, è bene fissare la trasmittanza massi-ma dei serramenti (specie se grandi) nonoltre 3-4 volte quella delle pareti.

Salubrità e ricambi d’ariaPer limitare sia l’inquinamento interno chel’eccessivo tenore di umidità relativa ènecessario mantenere un adeguato ricam-bio d’aria all’interno degli ambienti anche ininverno. In linea di larga massima nelle abi-tazioni si deve considerare un ricambio dialmeno metà del volume d’aria contenutaogni ora (n = 0,5 V/h).

Molti regolamenti edilizi prescrivono valoridiversi, anche più alti specie per certi locali(bagni e cucine).La appendice C della norma UNI 10344 dà leindicazioni per calcolare il volume d’ariaricambiato per infiltrazione naturale; si riman-da a questa per il calcolo. Quasi sempre iricambi d’aria risultano decisamente inferioriallo 0,5 sopra indicato. Se si prevede un impianto di ventilazionemeccanico (estrattori d’aria da bagni e cucinee bocchette di immissione d’aria) i ricambipossono essere dell’ordine di 0,25÷0,30 V/hdurante le 24 ore con aumento dei ricambinei servizi, nelle ore di maggiore utilizzo. Lebocchette devono essere dimensionate peruna velocità di ingresso aria di 1 m/s e devo-no essere posizionate in modo che l’aria inentrata (fredda in inverno) non disturbi (adesempio mettendole dietro i termosifoni);inoltre è bene che le bocchette di entrataassicurino una buona ventilazione in tutti gliambienti.L’estrazione dell’aria può avvenire anchenaturalmente, senza bisogno di estrattorimeccanici sfruttando “l’effetto camino”(l’aria calda all’interno degli ambienti esceper effetto della diversa densità rispettoall’aria esterna).

Note1) Una più corretta definizio-ne della Top è riportata nellaappendice A della normaUNI 10344.2) Le temperature possonoessere ricavate dalla pubbli-cazione “CNR - progetto fina-lizzato energetica”. La normaUNI 10349 “Dati climatici”riporta purtroppo solo lemedie mensili; essa dà anchei valori della pressione divapore effettiva che, rappor-tati alla pressione di satura-zione della temperaturamedia mensile (vedi tabella inAppendice 1) permettono dicalcolare l’umidità relativa . La norma riporta temperatu-re e pressioni di vapore pertutti i capoluoghi di provinciaitaliani; sono date ancheindicazioni per calcolare latemperature in località adiversa altitudine del capo-luogo.

temperatura dell'aria esterna (°C)

-16 -12 -8 -4 0 4 8

Tras

mitt

anze

ter

mic

he K

(W/m

2 K)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0,73

0,91

~

~

Trasmittanze massime che le chiusure opachedevono avere per ottenere all'interno dell'ambienteuna temperatura operante superiore a 19°C.ESEMPIO:Milano: temperatura di progetto esterna = - 5°CK massimo pareti = 0,73 (W/m2K)Roma: temperatura di progetto esterna = 0 °CK massimo pareti = 0,91 (W/m2K)

Temperatura dell’aria e delle pareti

17


AM

ND

S

FG

L

M

G

A

O

05

10

15

20

25

100

%90

%80

%70

%60

%50

%40

%

30 %

20 %

10 %

-5

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Il rapporto “edificio-ambiente esterno”

I l progettista deve conoscere bene lecaratteristiche climatiche della zona in cuidovrà costruire; ciò gli permetterà di sce-gliere la “strategia progettuale” più adatta.Per questo può essere utile l’utilizzo deldiagramma psicometrico (vedi Figura 7 edesempi qui sotto).Si riportano sul diagramma le temperatureminima e massima di ogni mese posizionando-le alla umidità relativa media del mese. 2

Mese per mese si vede in che zona del dia-gramma ci si trova e si decidono le caratte-ristiche dell’edificio; conoscendo il luogodella costruzione ed i suoi dintorni si potràvalutare se, per l’esposizione l’edificio puòricevere e sfruttare gli apporti solari.Gli esempi di tracciamento del diagrammaqui sotto chiariscono meglio la modalitàd’uso.

Figura 17Strategie progettuali.

Esempio MilanoLe condizioni cl imaticheabbastanza rigide dei mesipiù freddi dell'anno (N, D, G,F) e la scarsa insolazioneimpongono l'utilizzo di siste-mi di riscaldamento conven-zionale e quindi adeguatilivelli d'isolamento termicodell'involucro; i sistemi solaripassivi possono esseresfruttati adeguatamentenelle stagioni intermedie. Neimesi più caldi dell'anno (G,L, A, S) l'elevata umiditàrelativa e la sensibile escur-sione termica consentono dimitigare le condizioni micro-climatiche degli edifici attra-verso una ventilazione soste-nuta nelle ore notturne elimitata nelle ore diurne oltread efficienti sistemi d'oscu-ramento dei componentifinestrati. L'edificio dovràpossedere un'adeguata iner-zia per controllare la variabi-lità delle temperature internedovuta all'intermittenza del-l'impianto, sfruttare adegua-tamente i guadagni solarinelle stagioni intermedie e laventilazione estiva.

Esempio RomaLe condizioni climatiche mitidei mesi più freddi dell'anno(N, D, G, F) consentono dicoprire in parte il fabbisognoenergetico invernale attraversolo sfruttamento dell'energiasolare (sistemi solari passivi);nei mesi più caldi dell'anno(G, L, A, S) la limitata umiditàrelativa e la sensibile escursio-ne termica consentono dicontrollare adeguatamente glispazi interni attraverso unaventilazione sostenuta nelleore notturne e limitata nelle orediurne oltre ad efficienti sistemid'oscuramento dei compo-nenti finestrati. L'edificio dovràpossedere un'adeguata inerziaper sfruttare adeguatamente iguadagni invernali e la ventila-zione estiva.

Milano (122 m s.l.m):Latitudine: 45°27'Gradi Giorno: 2404

Roma (20 m s.l.m):Latitudine: 41°53'Gradi Giorno: 1415

GFMAMGLASOND

mes

i

T m

inim

a

T m

edia

T m

assim

a

UR area


Ridurre dispersioni (captazione)Ridurre dispersioni e captazioneRidurre dispersioni e captazioneVentilazione Ventilazione e oscuramentoVentilazione e oscuramentoVentilazione e oscuramentoVentilazione Ventilazione e captazioneRidurre dispersioni (captazione)

3,74,46,89,41316,618,918,916,412,685,7

7,68,711,414,718,522,925,725,322,417,412,68,9

11,112,215,418,523,427,430,330,326,42115,712,3

76,5737170676257,559667276,578,5

(B)-C

(B)-C

C-D

C-D

D-E

E

E

E

D-E

C-D

(B)-C

(B)-C

Ridurre dispersioni (captazione)

Ridurre dispersioni (captazione)

GFMAMGLASOND

Ridurre dispersioni

mes

i

T m

inim

a

T m

edia

T m

assim

a

UR area


Ridurre dispersioni (captazione)Ridurre dispersioni e captazioneRidurre dispersioni e captazioneVentilazione Ventilazione e oscuramentoVentilazione e oscuramentoVentilazione e oscuramentoVentilazione Ventilazione e captazioneRidurre dispersioni (captazione)Ridurre dispersioni

-10,56,5912,5161818,5161161,5

1,74,29,21417,922,525,124,120,4147,93,1

47,5111721,52428,5272317,511,55,5

908580757083708583908082

AA-(B)CC-DC-DEEED-EC-DA-(B)A

L’edificio e la zona climatica

ER

RA

TA

C

OR

RIG

E

Si riportano suldiagramma letemperature minimae massima di ognimeseposizionandole allaumidità relativamedia del mese.

AM

ND

S

FG

L

M

G

A

O

05

10

15

20

25

100

%90

%80

%70

%60

%50

%40

%

30 %

20 %

10 %

-5

-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Stagione invernaleCRITERI DI DIMENSIONAMENTO

18

Si devono evitareeccessivedisomogeneitàtermiche; sono dapreferire paretiperimetralitraspiranti e limitareal massimo i pontitermici; da evitarele cosiddette“barriere al vapore”e si deveattentamenteconsiderare il ruoloche l’inerzia termicadell’edificio ha suiconsumi energetici.

A pagina 16 (Temperatura dell’aria e dellepareti) sono date indicazioni relativamentealla trasmittanza della parte opaca dell’invo-lucro dell’edificio in relazione alla tempera-tura esterna. A rigore, ai fini della determina-zione della temperatura superficiale sidovrebbe partire dalla temperatura mediadel mese più freddo (solitamente gennaio);prudenzialmente è opportuno partire dalla“temperatura di progetto” secondo la legge10, che è più bassa. Dimensionando l’isola-mento termico, ricordare:• Deve essere rispettata la legge “10”• Si devono evitare eccessive disomoge-neità termiche; particolare importanzahanno i serramenti specie se grandi.1• Si devono limitare al massimo i ponti ter-mici; essi oltre a disperdere energia (e quin-di aumentare i consumi) sono zone a tem-peratura più bassa e quindi cagione di diso-mogeneità termiche e di possibili formazio-ne di muffe.• Sono da preferire pareti perimetrali traspi-ranti, che non impediscano cioè il passaggiodel vapore verso l’esterno, in inverno. Sonoquindi da evitare le cosiddette “barriere alvapore” così come i materiali che presentinouna alta resistenza al passaggio del vapore.Infine deve attentamente essere conside-rato il ruolo che l’inerzia termica dell’edi-ficio ha sui consumi energetici; esso si

Note1) La trasmittanza dei serra-menti si calcola secondoUNI 10345

2) Ciò vale evidentementeper gli edifici riscaldati tutti igiorni e non per quelli riscal-dati saltuariamente.

esplica in 3 diversi aspetti: quello relativoalla possibilità di accumulare gli apportigratuiti (solari e non) evitando il surriscal-damento e permettendo un maggior uti-l i zzo degl i s tess i (vedere a pagina23“Captazione ed accumulo degli apportigratuiti”) quello di riduzione dei consumienergetici, e quello di controllare la varia-z ione di temperatura in presenza diimpianti intermittenti. Diversi studi hannodimostrato che l’inerzia termica dell’invo-lucro esterno (per tutto il suo spessore)permette di ridurre l’entità massima delflusso termico necessario per superare leoscillazioni di temperatura interna indottedalle variazioni della temperatura esterna(Figura 18)2.I l f lusso termico massimo r ichiestoall’impianto è dato dalla somma di ϕ e di∆ϕ, essendo ϕ la quanti tà di energianecessaria per superare la differenza trala temperatura interna e quella mediaesterna e ∆ϕ quella aggiuntiva occorrenteper sopperire al calo di temperatura inter-na che si ha in conseguenza delle minimeesterne.Poiché l’inerzia termica riduce l’ampiezzadelle oscillazioni di temperatura interna èevidente che ne risulta ridotto anche ilmassimo flusso termico. L’impianto fun-ziona con un regime più costante e conmigliore rendimento. L’inerzia termicaquindi “collabora” con la trasmittanza aifini del contenimento dei consumi.

Figura 18Effetto dell’inerzia termica sulflusso massimo di potenzarichiesta all’impianto. ϕ

∆ϕ

Tmed i

Tmed e

Contenimento dei disperdimenti energetici

Lo stesso flussotermico può essereottenuto condiverse trasmittanzein relazione adiversi valori diinerzia termica e ilsuo effetto puòessere calcolato inmodo semplificato,ed approssimato,moltiplicando latrasmittanzaeffettiva dellaparete per uncoefficiente che siafunzione dellamassa.

19


Stagione invernale

La figura 19 (fonte [21]) mostra l’andamentodelle curve di flusso termico costante cheattraversa una parete, per determinate con-dizioni climatiche, sia invernali che estive, infunzione della inerzia termica e della tra-smittanza dell’involucro.La curva per le condizioni invernali “q max =9 W” va posta in relazione al clima del NordItalia (forti differenze tra la temperaturainterna e quella media esterna con limitatevariazioni giornaliere di quest’ultima); lacurva per le condizioni invernali “qmax = 18W” può essere relazionata al clima inverna-le del Sud Italia (minori differenze tra tem-peratura interna e media esterna con mag-giori escursioni giornaliere esterne). Si vede come lo stesso flusso termico puòessere ottenuto con diverse trasmittanze inrelazione a diversi valori di inerzia termica(qui rappresentati, per semplicità, dai valoridi peso parete per m2).1

Dell’effetto della inerzia termica si puòtener conto in modo semplif icato, edapprossimato, nel calcolo delle dispersionitermiche; basta moltiplicare la trasmittanzaeffettiva della parete (e copertura) per uncoefficiente che sia funzione della suamassa (peso a m2); ad esempio, per il climadel Nord Italia si ha:

Massa parete kg/m2 0 100 200 300 400Coefficiente 1 0,89 0,83 0,81 0,79

Nota1) La capacità (o inerzia) ter-mica di una parete dipendedal suo peso a m2 e dalcalore specifico dei materialiche la costituiscono. Poichéil calore specifico dei varimateriali utilizzati in ediliziavaria entro limiti ristretti,l’inerzia termica viene spes-so identificata (con una certaapprossimazione), con i lpeso della parete.

Figura 19Influenza della capacitàtermica totale (massaKg/m2) del la parete edella sua trasmittanza(W/m2K) sul flusso ener-getico che la attraversa.(Fonte [21])

0

100

200

300

400

500

0 0,12

Pes

o d

ella

par

ete

(Kg/

m2 )

Trasmittanza K (W/m2K)

q m

ax=

9 W

0,24 0,36 0,48 0,60 0,72 0,84 0,96 1,08 1,20 1,32 1,44 1,56 1,68

q max

= 12

W

q max= 9 W

q m

ax=

18 W

q m

ax=

12

W

q max= 18 W

Curve di flusso termico costanteper le condizioni invernali

Curve di flusso termico costanteper le condizioni estive


20

In Italia, in inverno enelle “mezzestagioni”, è spessoconvenientericorrere alriscaldamentosolare passivoutilizzando l’energiasolare che ègratuita. Il guadagno direttodi energia solare èil sistema piùsemplice e tra i piùefficaci.

In Italia, in inverno e nelle “mezze stagioni”(inizio primavera - fine autunno) è spessoconveniente ricorrere al riscaldamento sola-re passivo utilizzando l’energia solare che ègratuita.Per utilizzare il riscaldamento passivo l’edifi-cio deve essere posizionato in aree che rice-vano la radiazione solare senza schermature(altri edifici, alberi, rilievi naturali) nelle ore incui essa è più intensa (dalle 9 alle 15).Il massimo utilizzo della radiazione solare siha seguendo alcune regole:- La forma dell’edificio deve svilupparsilungo un asse Est-Ovest, in modo da averemolta superficie esposta a Sud.- La “profondità” dell’edificio e dei locali(dimensione nel senso Nord-Sud) deve esse-re tale da permettere una buona distribuzio-ne del calore apportato dal sole.La “profondità” ideale dei locali è 5÷6 m; ilocali più lontani dalla facciata Sud possonoessere riscaldati con aperture a shed.- Le finestre sono causa di forti dispersionitermiche durante la notte; è necessario chesiano a doppi o tripli vetri e dotate di siste-mi di isolamento notturno; gli eventualished per il soleggiamento di locali arretratirispetto alla facciata Sud devono averecopertura inclinata sull’orizzontale, al mas-simo come l’inclinazione dei raggi solari al21 dicembre (vedi pagina 6).I sistemi di captazione della radiazionesolare più usati, sono:• Guadagno diretto;• Muro ad accumulo termico (Trombe);• Muro massiccio;• Serre solari.

Il Guadagno Diretto (Figura 20) è il sistemapiù semplice e tra i più efficaci. L’edificioha grandi finestre con vetro doppio sullafacciata Sud. La radiazione solare penetraattraverso i vetri e riscalda le struttureinterne dell’edificio che, a loro volta riscal-dano l’aria. Ha lo svantaggio di un difficilecontrollo del carico termico solare inentrata con rischi di surriscaldamentonegli ambienti a Sud. Inoltre la radiazionesolare diretta può alterare il colore dimobili o tappeti.Per evitare il surriscaldamento e favorirel’accumulo, pareti e pavimento direttamen-te soleggiati dovrebbero avere una elevatacapacità termica e non essere rivestiti dimateriali isolanti. La tabella qui sotto dà irapporti tra superficie vetrata e superficiepavimento affinché l’energia solare entrantesia sufficiente al riscaldamento dei localisoleggiati, senza l’aiuto dell’impianto diriscaldamento.

Guadagno direttoCriteri di dimensionamento di massima:Regime invernaleDurante le ore notturne è necessario prevedere deisistemi d’isolamento dei serramenti. Le masse d’accu-mulo devono essere direttamente sottoposte alla radia-zione solareRegime estivoÈ indispensabile prevedere dei sistemi di schermature(fissi o mobili)

Figura 20Schema di captazione aguadagno diretto.

Temperatura Rapporto tra superfici vetratemedia esterna e superfici di pavimenti(giornate serene) 36°N 40°N 44°N 48°N

-7 °C 0,24 0,25 0,29 0,31-4 °C 0,22 0,23 0,25 0,28-1 °C 0,19 0,20 0,22 0,24+2 °C 0,16 0,17 0,19 0,21+4 °C 0,13 0,14 0,16 0,17+7 °C 0,10 0,11 0,12 0,13

Riscaldamento passivo Guadagno diretto

Il Muro di Trombe è costituito da unmuro dotato diforte massa(grande capacitàtermica) esposto asud e protettoesternamente dauna superficievetrata e rispetto alguadagno direttopresenta un piùfacile controllo delcarico termico equindi minori rischidi surriscaldamento.

21


Stagione invernale

Guadagno indiretto (Muro Trombe)Criteri di dimensionamento di massimaRegime invernaleDurante le ore notturne è necessario chiudere le boc-chette di ricircolo dell’aria. La superficie esterna delmuro deve avere un coefficiente d’assorbimento elevatoRegime estivoAttraverso un’apertura di ventilazione sul lato nord èpossibile promuovere la ventilazione degli ambienti

Il Muro di Trombe (Figura 21) è costituito daun muro dotato di forte massa (grandecapacità termica) esposto a sud e protettoesternamente da una superficie vetrata con-tinua che forma, con il muro, una intercape-dine larga 8 - 10 cm. La superficie captantedel muro deve essere nera, o di colori scuriper essere efficiente. Per incrementare ilrendimento e l’efficienza del sistema sonopreviste aperture alla base ed alla sommitàdel muro che mettono in comunicazionel’ambiente interno con l’intercapedine tramuro e vetro. In questo modo l’ariadell’intercapedine aumenta la sua tempera-tura a contatto con la superficie riscaldatadal sole, entra nell’ambiente attraverso leaperture in alto e viene sostituita da aria piùfredda attraverso quelle in basso. Le apertu-re devono avere una sezione pari a circa1/100 dell’area del muro (sia quelle sottoche quelle sopra) e devono essere richiudi-bili perché, di notte l’aria tenderebbe a fare ilpercorso inverso raffreddando l’ambiente.Il vetro deve essere doppio per limitare ilraffreddamento notturno del muro; megliose nell’intercapedine si può inserire unsistema isolante mobile da mettere di nottee togliere di giorno.Lo spessore ottimale del muro dipende dalmateriale con cui esso è costruito; per muriin blocchi di calcestruzzo o riempiti di calce-struzzo lo spessore consigliato è di 30 - 35cm. Tale spessore assicura una fluttuazioneassai contenuta nella temperatura interna edun rendimento ottimale del sistema.Per muri esposti a Sud, di colore nero e condoppi vetri che delimitano l’intercapedine ivalori del rapporto tra superficie muro esuperficie calpestabile dei locali retrostantisono dati in tabella in funzione della tempe-ratura esterna e della latitudine. I valori indi-cati sono quelli che assicurano la coperturadell’intero fabbisogno energetico dei localiadiacenti il muro. Il muro ad accumulo,rispetto al guadagno diretto presenta un piùfacile controllo del carico termico e quindiminori rischi di surriscaldamento. Da ricor-dare che, per l’estate vanno previste aper-ture nella parte vetrata per favorire la circo-lazione d’aria nell’intercapedine (Figura 22).

parte di vetro apribile

parte di vetro apribile

aperture con griglie richiudibili

Figura 21Schema di muro ad accu-mulo termico o di Trombe.

Figura 22Funzionamento del Muro diTrombe.

Temperatura Rapporto tra superfici vetratemedia esterna e superfici di pavimenti(giornate serene) 36°N 40°N 44°N 48°N

-7 °C 0,71 0,75 0,85 0,95-4 °C 0,59 0,63 0,75 0,84-1 °C 0,50 0,53 0,60 0,70+2 °C 0,40 0,43 0,50 0,55+4 °C 0,32 0,35 0,40 0,44+7 °C 0,25 0,26 0,30 0,33

Muro ad accumulo termico o di Trombe

22


Il muro massiccio èpiù adatto del murodi Trombe nei climicaldi ed al Sud. Haun ottimo controllodei carichi solari.Il sistema serracombina lecaratteristiche delguadagno diretto(massima efficacia)con quelle del muroad accumulo(miglior controllodegli apportitermici).

NotaI criteri di dimensionamentoqui forniti per i sistemi solaripassivi sono di larga massi-ma e si riferiscono ad edificiaventi un K medio dell’invo-lucro di 1,4 W/m2K (trattidalla Fonte 17). Per definireun progetto esecutivo sidevono utilizzare metodi piùaccurati e dettagliati. Leappendici E ed F dellanorma UNI 10344 dannobuone indicazioni per un cal-colo analitico.

È un muro ad accumulo termico (o diTrombe), senza le aperture di ventilazione traintercapedine e ambiente interno (Figura 23).Il riscaldamento dell’ambiente avviene quindiper irraggiamento del muro verso l’ambiente.È più adatto del muro di Trombe nei climicaldi ed al Sud. Ha un ottimo controllo deicarichi solari. Valgono le prescrizioni dateper il muro di Trombe.

Guadagno indiretto (Muro massiccio)Criteri di dimensionamento di massimaRegime invernaleDurante le ore notturne sarebbe necessario isolare ilvetro esterno. La superficie esterna del muro deveavere un coefficiente d’assorbimento elevatoRegime estivoÈ indispensabile prevedere delle aperture di ventilazio-ne dell’intercapedine esterna e sistemi di schermatura

Serre solariCriteri di dimensionamento di massimaRegime invernaleDurante le ore notturne è indispensabile isolarel’ambiente interno dalla serra. Le superfici d’accumulodevono avere un coefficiente d’assorbimento elevato.Regime estivoÈ indispensabile prevedere delle schermature dellaserra e dei sistemi di ventilazione

Il sistema serra (Figura 24) combina le carat-teristiche del guadagno diretto (massima effi-cacia) con quelle del muro ad accumulo(miglior controllo degli apporti termici). Laserra può essere addossata su tutta o partedella facciata sud dell’edificio; può esserericavata anche in copertura con un sistemameccanico di circolazione dell’aria che inviil’aria calda nei locali sottostanti. Il calore datodalla radiazione solare viene accumulato nelpavimento della serra e nella parete che lasepara dai locali abitati. Questa parete è unmuro ad accumulo termico che può avere, ono, le aperture per la circolazione dell’aria traserra e ambiente. Se la serra è utilizzata soloper captare ed accumulare calore, la suatemperatura può raggiungere valori elevati;se invece è utilizzata come ambiente, la tem-peratura deve essere controllabile medianteaperture o sistemi di oscuramento, come peri sistemi a guadagno diretto.Come per gli altri sistemi solari passivi ènecessario provvedere all’isolamento termi-co notturno durante l’inverno ed alla prote-zione estiva dal surriscaldamento.

Figura 23Schema di muro massiccio.

Figura 24Schema di serra solare.

Temperatura Rapporto tra superfici vetratemedia esterna e superfici di pavimenti(giornate serene) 36°N 40°N* 44°N* 48°N

-7 °C 0,60 0,73 0,87 1,00-4 °C 0,51 0,65 0,79 0,93-1 °C 0,43 0,55 0,66 0,78+2 °C 0,35 0,43 0,52 0,60+4 °C 0,28 0,34 0,40 0,46+7 °C 0,22 0,26 0,31 0,35

Temperatura Rapporto tra superfici vetratemedia esterna e superfici di pavimenti(giornate serene) 36°N 48°N*

-7 °C 0,90 1,50-4 °C 0,78 1,30-1 °C 0,65 1,17+2 °C 0,53 0,90+4 °C 0,42 0,69+7 °C 0,33 0,53

* valori ricavati per interpolazione

Muro massiccio Serre solari

L’appendice B dellaUNI 10344 dà ilmetodo di calcoloper la valutazionedella capacitàtermica. Si notacome l’uso diisolamenti sul latointerno delle paretiperimetrali e dipavimentazionitessili o in legnoriduca la massatermica e quindi lacapacità diaccumulo.

23

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0

Fatt

ore

di u

tiliz

zazi

one

η d

egli

app

orti

grat

uiti

Costante di tempo termica “tc” in ore10 20 30 40 50 60 70

γ = 01,0

γ = 1

γ = 0,5

Apporti interni e solariγ =

Dispersioni nette


Ai fini del risparmio energetico nella sta-gione invernale è importante poter utilizza-re al meglio gli apporti gratuiti (interni esolari); per questo è necessario che l’edifi-cio abbia la capacità di immagazzinaredetti apporti che, altrimenti, provochereb-bero un surriscaldamento temporaneoanziché un risparmio effettivo. Gli apportisolari attraverso i serramenti vetrati purprovenendo dall’esterno diventano caloreall’interno dell’edificio; per questi e perquelli più propriamente “interni” (caloregenerato dalle persone, dagli elettrodome-stici, ecc.), serve l’inerzia termica “interna”dell’edificio. Questo calore infatti vieneimmagazzinato (se lo è) nei primi 7 - 8 cmdi spessore sul lato interno delle pareti edei solai, sia divisori che interni; se in que-sto spessore è presente uno strato di iso-lante a bassissima conduttività (λ < 0,05W/mK) il calore non può essere accumula-to o lo è in minima parte e ciò non permet-te un buon utilizzo degli apporti gratuiti.L’appendice B della UNI 10344 dà il meto-

do di calcolo per la valutazione della capa-cità termica; dal “Prospetto VI” che dàvalori precalcolati della massa termica sinota come l’uso di isolamenti sul latointerno delle pareti perimetrali e di pavi-mentazioni tessili o in legno (che isolano lamassa della struttura dall’aria ambiente)riduca la massa termica (e quindi la capa-cità di accumulo) a valori che sono menodella metà di quelli che si hanno con l’usodi pareti esterne senza strati ad isolamen-to concentrato e con solai non “isolati”rispetto all’ambiente). La tabella non tieneconto, né potrebbe farlo, dell’effetto di iso-lamento della struttura dovuto a tappeti emobili addossati alle pareti. Dal diagram-ma di Figura 25 si vede come la presenzadi “inerzia interna” (alti valori di “tc”) per-mette l’utilizzo degli apporti gratuiti (fattoredi utilizzo η tra 0,8 e 1) anche in grandequantità (γ vicini ad 1 e cioè forti apportisolari rispetto alle dispersioni) mentrebassi valori di “tc” (poca inerzia) ne per-mettono un utilizzo assai limitato. In altritermini, un edificio con scarsa o nulla iner-zia termica “interna” non è in grado di uti-lizzare bene gli apporti gratuiti.

Figura 25Influenza dell’inerzia termicasullo sfruttamento degliapporti gratuiti.Il diagramma mostra comeper edifici caratterizzati daelevati apporti solari, rispettoalle dispersioni (γ alti), il fat-tore d'uti l izzazione degliapporti gratuit i dipendedalle caratteristiche capaci-tative dell'involucro (tc alti),mentre per bassi apporti (γbassi) le caratteristichecapacitative dell'edif icohanno un'importanza limitata(da UNI 10344)

Captazione ed accumulo degli apporti gratuiti

24

Il controllo solareè particolarmenteimportante per lesuperficitrasparenti; deve assicurarnel’ombreggiamentototale, o parziale,senza però limitareeccessivamentel’illuminazione e, nello stessotempo, senzalimitare gli apportisolari gratuiti nellastagione invernale.

Stagione estivaCRITERI DI DIMENSIONAMENTO

Tabella 3Caratteristiche e applicabi-lità dei sistemi di controllsolare.

Il controllo solare è uno strumento essen-ziale, nei nostri climi, per evitare il surri-scaldamento estivo ad assicurare un buoncomfort. Esso è particolarmente importan-te per le superfici trasparenti; deve assicu-rarne l’ombreggiamento totale, o parziale,senza però limitare eccessivamente l’illu-minazione e, nello stesso tempo, senzalimitare gli apporti solari gratuiti nella sta-gione invernale.

Sistema dicontrollo solare

Trattamentodelle vetrate

Schermi parallelied esterni allasuperficie trasparente

Schermi parallelialle superficitrasparentiinterposti tra duevetri

Schermi paralleliinterni allasuperficietrasparente

Aggetti orizzontali

Aggetti verticali

Aggetti verticali e orizzontali

Vantaggi

Buon controllo dellaradiazione solare.

Alto controllo della radiazione solare.

Alto controllo dellaradiazione solare.

Facilità di manutenzione.

Non limitazionedell’illuminazione.Non limitazione degli apportisolari nella stagioneinvernale.Alto controllo dallaradiazione solare (sud, sud-ovest, sud-est).

Non limitazionedell’illuminazione.Alto controllo dalla radiazionesolare (ovest, est).

Non limitazionedell’illuminazione.Alto controllo dallaradiazione solare (sud, sud-ovest, sud-est).

Svantaggi

Limitazionedell’illuminazione.Reirraggiamanto versol’interno dell’energiaassorbita.Limitazione degli apportisolari nella stagioneinvernale.

Difficoltà di manutenzione.Soggette all’azione del vento.Limitazione dell’illuminazione.Limitazione degli apportisolari nella stagione invernalese fissi.

Difficoltà di manutenzione.Limitazione dell’illuminazione.Limitazione degli apportisolari nella stagione invernalese fissi.

Limitazione dell’illuminazione.Reirraggiamanto versol’interno dell’energia assorbita.Limitazione degli apporti solarinella stagione invernale.

Integrazione architettonica.Accumulo polveri.Dettagli tecnologici darisolvere adeguatamente.



Caratteristiche

Soluzione adeguata per tutte leesposizioni delle superfici trasparenti.Trattamento riflettente (pirolitico omagnetotronico).

Soluzione adeguata per tutte leesposizioni delle superfici trasparenti.È indispensabili utilizzare schermi mobili(veneziane, tapparelle, tende riflettenti)montate su guide e con caratteristichesuperficiali riflettenti.

Soluzione adeguata per tutte leesposizioni delle superfici trasparenti.È indispensabili utilizzare schermi mobili(veneziane, tapparelle, tende riflettenti)montate su guide e con caratteristichesuperficiali riflettenti.

Soluzione adeguata per tutte leesposizioni delle superfici trasparenti.È indispensabili utilizzare schermi mobili(veneziane, tapparelle, tende riflettenti)con caratteristiche superficiali riflettenti.

Soluzione adeguata per le superficitrasparenti esposte a sud, sud-est esud-ovest.

Soluzione adeguata per le superficitrasparenti esposte ad est ed ovest nelcaso in cui siano mobili.

Soluzione adeguata per le superficitrasparenti esposte a est, sud-est, sud-ovest e ovest.

La Tabella 3 riassume i vari sistemi di con-trollo solare comunemente utilizzati.Importante per la valutazione del controllosolare dato dagli schermi esterni è l’usodei “Diagrammi solari” e delle “Mascheredi ombreggiamento”.

Controllo solare e protezionedal surriscaldamento

Sui diagrammi èriportato il percorsodel sole nei varimesi e la suaposizione alle varieore del giorno.Ad esempio, unaapertura nonschermata posta infacciata con unangolo azimutale di44° N riceve il soleil 21 giugno dalle10,40 del mattinofino al tramonto(dopo le 19).

25


N

S

O E

Angolo azimutale

90°

S

Figura 26Orientamento dell’edificiorispetto alla direzione SUD.

Sui diagrammi è riportato il percorso delsole nei vari mesi e la sua posizione allevarie ore del giorno (sia in altezza che comeangolo rispetto alla direzione Sud).I quattro diagrammi solari di pagina 25, 26e 27 sono riferiti a varie latitudini; per latitu-dini intermedie si può interpolare.Va innanzitutto definito l’orientamentodell’edificio in rapporto alla direzione Sud;ciò si fa con “l’angolo azimutale” che indicadi quanto la facciata dell’edificio è inclinatarispetto al Sud (Figura 26).Una apertura non schermata posta su unafacciata, “vede” l’ambiente esterno per 180°,90° a destra ed altrettanti a sinistra. Se lafacciata è esposta a Sud, riceve il soledall’alba al tramonto; se essa invece è incli-nata rispetto a Sud di un certo angolo azi-mutale (ad esempio 45° verso Ovest) si deveportare la freccia inferiore centrale del dia-gramma solare sui 45° a Ovest e calcolare i90° di angolo visivo verso destra e sinistra; sivede così che essa è interessata dal sole da45° a Est sino a 135° a Ovest (fuori dal dia-gramma). Se è alla latitudine 44°N (Figura 29)essa riceve il sole dalle 8 e 30 del mattinosino al tramonto (circa alle 16,30) il 21dicembre; il 21 giugno invece, riceve il soledalla 10 e 40 del mattino fino al tramonto,dopo le 19.

Diagrammi solari

Figura 27Per una latitudine di 36°N;tra i l solst iz io estivo edinvernale la differenza delladurata della giornata è di 5ore; l'altezza massima delsole nel solstizio invernale èdi 30°, mentre nel solstizioestivo è di 77°.

Latitudine 36°N


26

Figura 28Diagramma solare per unalatitudine di 40°N; tra il sol-stizio estivo ed invernale ladifferenza della durata dellagiornata è di oltre 5 ore;l'altezza massima del solenel solstizio invernale è di27°, mentre nel solstizioestivo è di 73°.

Figura 29Diagramma solare per unalatitudine di 44°N; tra il sol-stizio estivo ed invernale ladifferenza della durata dellagiornata è di quasi 6 ore;l'altezza massima del solenel solstizio invernale è di23°, mentre nel solstizioestivo è di 69°.

Latitudine 44°N

Latitudine 40°N

27


Figura 30Diagramma solare per unalat i tudine di 48°N; tra i lsolstizio estivo ed invernalela differenza della duratadella giornata è di 7 ore;l'altezza massima del solenel solstizio invernale è di18°, mentre nel solstizioestivo è di 65°.

Latitudine 48°N

Maschera di ombreggiamentoQuesta figura, fotocopiata sucarta lucida, può essereusata, secondo le indicazionidi pag. 28, con i diagrammisolari di pag. 25, 26 e 27.

Maschere di ombreggiamentoServono per valutare l’efficacia degli scher-mi esterni. A pagina 28 si trovano le indica-zioni per l’utilizzo della maschera.

Qui sotto è riportata una maschera nellastessa scala dei diagrammi solari di pagina25, 26 e 27.


28

Figura 31Dimensionamento dei siste-mi di oscuramento con lemaschere solari (o diombreggiamento).

Esempio di un sistema oscu-rante caratterizzato daiseguenti parametri:(α=50, βs=30, βd=45)Latitudine dell'edificio 44°N;Orientamento della superfi-cie 45°Ovest.

L'efficienza dei sistemi di controllo solare, rispetto alla radiazione diretta, può essere valutata con l'utilizzodelle maschere d'ombreggiamento. Le maschere d'ombreggiamento dipendono solo dalle caratteristiche geometriche dell'elemento scherman-te (α, βs, βd).

Maschera d’ombreggiamento

Passi logici per la valutazione dei sistemi oscuranti

1) Definizione delle caratteristiche geometriche del-l'elemento schermante (α, βs, βd). Definizione della maschera d'ombreggiamentoriportando gli angoli che definiscono il sistema d'o-scuramento sulla maschera come esemplificato.2) Sovrapposizione della maschera d'ombreggia-mento al diagramma solare, pertinente all'edificioin esame, facendo coincidere i l centro dellamaschera d'ombreggiamento con l'orientamentodella superficie. 3) Definizione delle ore in cui la radiazione solarediretta raggiunge la superficie. Nel caso specifico sievidenzia come la superficie controllata riceva luce(area bianca) nel pomeriggio per quanto riguarda imesi invernali, mentre per quanto riguarda i mesiestivi riceve luce solamente per poche ore delpomeriggio. Tutte le altre ore della giornata sonooscurate dallo schermo (area gialla)

p

h

l

α

ds

βd

l

tan α = hp

tan β s =s

l

d

l

βs

tan β d =

90 - βs

1 2

3

90 - βd

α


L’inerzia termicaserve a diminuirel’ampiezza delleescursioni termicheall’interno degliambienti, causatedalle variazioniesterne, ed a far sìche gli apportisolari sull’esternodelle superficiopache noncomportinotemperaturesuperficialieccessivamentealte all’interno.Il diagrammapermette di definirela massasuperficiale minimadella parete (kg/m2)necessaria affinchéle temperaturesuperficiali internenon superino i 26°C.

29

Nei nostri climi, specie nel Centro Sud èindispensabile limitare gli apporti solarianche attraverso l’involucro opaco dell’edi-ficio. Ciò vale soprattutto per le copertureche sono le superfici più soleggiate dell’edi-ficio ma anche per le pareti verticali (esclu-se quelle a Nord). Per questo servono l’ombreggiamento dellesuperfici esposte al sole e l’inerzia termicadelle stesse.L’ombreggiamento si può ottenere conpiante a foglie caduche (che non fannoombra in inverno); l’inerzia termica serve adiminuire l’ampiezza delle escursioni termi-che all’interno degli ambienti, causate dallevariazioni esterne, ed a far sì che gli apportisolari sull’esterno delle superfici opache noncomportino temperature superficiali ecces-sivamente alte all’interno.La Figura 32 riporta un criterio semplificatoper definire la massa delle pareti dell’edifi-cio in funzione della temperatura esternamassima estiva e della trasmittanza dellaparete (generalmente determinata in fun-zione dell’isolamento termico “invernale”). I l d iagramma permette di def in i re lamassa superficiale minima della parete(kg/m2) necessaria affinché le temperaturesuperficiali interne non superino i 26°C. Èevidente che con massa maggiore e/o tra-smittanza minore rispetto ai valori dia-grammati si avranno temperature superfi-ciali più basse.

Dal diagramma di Figura 19 a pagina 19, sievidenzia come lo stesso flusso termico puòessere ottenuto o diminuendo la trasmittan-za o aumentando la massa dell’involucro; sinota anche come la massa delle pareti abbiamaggior influenza in estate, rispetto all’inver-no, per le maggiori escursioni termiche.Un altro metodo per proteggersi dall’irraggia-mento estivo è quello di fare pareti, o coper-ture, con intercapedini ventilate. La ventila-zione naturale nell’intercapedine raffresca laparete interna, asportando gran parte delcalore dovuto all’irraggiamento solare.Il dimensionamento va fatto tenendo pre-sente le esigenze sia estive che invernali,tra loro contrapposte; infatti per l’estateconverrebbe fare intercapedini d’aria forte-mente ventilate mentre in inverno è meglio ilcontrario, per usufruire delle resistenze ter-miche della intercapedine e del paramentoesterno che la delimita. La norma UNI7357-FA3 dà i criteri per il calcolo dellaresistenza termica delle pareti (verticali oorizzontali) comprendenti intercapedinid’aria che comunicano con l’esterno; laclassificazione è la seguente:

Parametri Grado di ventilazioneGeometrici pochissimo debole forteS/L m2/m < 0,002 tra 0,002 e 0,05 ≥ 0,05S/A m2/m2 < 0,0003 tra 0,0003 e 0,003 ≥ 0,003

• S/L è il parametro che si utilizza per le pareti verticali:S è l’area totale delle aperture di ventilazione, distribui-te per metà in basso e metà in alto; L è la lunghezzadella parete.• S/A è il parametro che si utilizza per le pareti orizzon-tali; S è l’area totale delle aperture di ventilazione; A èl’area della parete.

Per la protezione estiva occorre fare pareticon debole o forte ventilazione.

100

200

300

400

500

0

Mas

sa d

ella

par

ete

(Kg/

m2 )

Temperatura massima dell’aria esterna30 35 40 45 50

1,4

600

0

1,2 1,0 0,8

0,6

0,40,4275237

31,9 33,8

Trasmittanza K (W/m2K)

Figura 32Predimensionamento dellecaratteristiche termofisiche(massa della parete e tramit-tanza termica) delle pareti instagione estiva al variaredella temperatura massimaesterna dell’aria.

MilanoCon una Tmax = 31,9 °C eun K = 0,65 W/m2K otte-niamo una massa minimadella parete per la stagio-ne estiva di 237 Kg/m2.

RomaCon una Tmax = 33,8 °C eun K = 0,70 W/m2K otte-niamo una massa minimadella parete per la stagio-ne estiva di 275 Kg/m2.

Inerzia termica

Il Lecablocco BioclimaBIOCLIMA

30

Leca è un inertegranulare, leggero,isolante, resistente,naturale; è fatto diterra cotta e aria.Il LecabloccoBioclima è prodottoutilizzando materieprime selezionate econtrollate conimpianti di grandeaffidabilità esecondo disegnistudiati perottenere le miglioricaratteristichetermiche.

Il Lecablocco Bioclima è un manufatto incalcestruzzo leggero di Leca finalizzato allacostruzione di pareti intonacate monostratoo bistrato che, oltre a buone caratteristichemeccaniche, abbiano anche ottime caratte-ristiche di isolamento termico-acustico,inerzia termica e salubrità.

Leca è un prodotto naturaleIl Leca, principale costituente del Bioclima èla prima argilla espansa prodotta in Italia.Esso deriva dalla cottura, entro forni rotanti,di particolari argille. La temperatura di cottu-ra è di quasi 1200 °C per cui il prodotto noncontiene sostanze organiche. Caratterizzato da una struttura interna cel-lulare compresa entro una scorza esternadura e resistente, Leca è un inerte granula-re, leggero, isolante, resistente, naturale; èfatto di terra cotta e aria.Prove di laboratorio e certificati dimostranoche il Leca e il Lecablocco Bioclima nonemettono Radon né radioattività.

Il Lecablocco BioclimaIl Lecablocco Bioclima è prodotto utiliz-zando materie prime selezionate e control-late (Leca, aggregati naturali, cemento)con impianti di grande affidabilità. Glispessori vanno dai 20 cm fino a 40 cm;la dens i tà de l ca lcest ruzzo var ia , aseconda dei tipi, tra 750 e 1100 kg/m3;la percentuale di foratura varia tra 0 ed il30%. Densità del calcestruzzo e foraturasono abbinate tra loro in modo che ladensità del blocco (vuoto per pieno), nonsuper i g l i 800 kg/m 3. La forma e ladisposizione delle camere d’aria sonostudiate ai fini dell’isolamento termico.Le trasmittanze ottenibili con i blocchiBioclima possono essere ulteriormentemigliorate (dal 5% al 16%) utilizzando lamalta isolante “Bioclima” a base di argillaespansa Leca e con densità inferiore ai1000 Kg/m3; si evitano in tal modo i pontitermici dovuti ai giunti di malta e, conse-guentemente, si riducono le dispersioni.Molto buone sono anche le caratteristichedi inerzia termica; come sopra detto ladensità dei blocchi è di circa 800 kg/m3;ciò significa che una parete da 25 cm pesa200 kg/m2 di soli blocchi, ai quali vannoaggiunti gli intonaci; una parete intonacatada 35 cm supera nettamente i 300 kg/m2.Con questi pesi di parete e le corrispon-denti trasmittanze, la protezione estiva èpiù che buona.

31


Esse sono, sostanzialmente:• Ottimi valori di isolamento termico e di

inerzia termica.• Garanzia di igiene e salubrità ambientali:

Bioclima non contiene sostanze nocive,organiche, fibrose; non emette Radon néradioattività. Ha buona permeabilità alvapore e quindi facilita lo smaltimentodell’umidita dell’ambiente.

• Ottimo comportamento al fuoco. Anche inpresenza di incendio Bioclima, non brucia,non emette sostanze nocive né forma gastossici. Le pareti in Lecablocchi hannoottima resistenza al fuoco e restano inte-gre; dopo l’incendio sono perciò recupe-rabili alle loro funzioni.

• Buona resistenza meccanica che permet-te la costruzione di edifici in muratura por-tante fino a tre piani.

• Ottimo comportamento acustico: le paretiin Bioclima hanno elevato potere fonoiso-lante.

• Bioclima è anche riciclabile. I materialiderivanti dalle parziali demolizioni dellepareti per gli impianti o per modifiche chel’edificio può subire nel tempo, sono asso-lutamente inerti e possono essere reim-piegati in edilizia.

• Assoluta durabilità: le caratteristiche e leprestazioni di Bioclima rimangono inalte-rate nel tempo.

Con i Lecablocchi Bioclima si possono farepareti monostrato, intonacate sui due lati odoppie, abbinando la parete interna inBioclima ad una parete esterna, general-mente in Lecablocchi Facciavista.

Le prestazioni del Lecablocco Bioclima

LecabloccoBioclima ha ottimivalori di isolamentotermico e di inerziatermica, noncontiene sostanzenocive, organiche ofibrose, non emetteRadon néradioattività. Ha buonapermeabilità alvapore e in caso diincendio nonbrucia, non emettesostanze nocive néforma gas tossici.Ha un elevatopoterefonoisolante, èriciclabile e le suecaratteristicheprestazionalirimangonoinalterate nel tempo.

+40°

Estate

Inverno

+25°

+20°

-5°


32

Il Lecablocco Bioclima e l’emissione di RadonÈ risaputo che uno dei pericoli più insidiosiper la salubrità all’interno degli edifici è lapresenza del gas radioattivo Radon.Tale gas può provenire dal sottosuolo o daimateriali utilizzati per la costruzione. Contro il pericolo di gas proveniente dalsottosuolo si deve ricorrere a sigillatura eventilazione dei locali a contatto col terreno(cantine, garage e simili); contro il rischio diemissione dei materiali si devono usaresolo materiali testati.Lecablocco è stato provato ottenendo otti-mi risultati; il diagramma di Figura 34 riportaquale sarebbe la concentrazione di Radonin una camera stagna (senza ricambi d’aria)le cui pareti fossero state fatte con diversimateriali; il caso dei Lecablocchi è quellocon minor concentrazione; il valore limite di100 Bq/m3 è quello raccomandato dallenorme USA.

Blocco Tufo

Lecablocchi Calcestruzzo Pozzolanico

Mattone Senese

0 10 20 30 40

100

50

0

150

Con

cent

razi

one

Bq

/m3

Volume camera stagna m3

Lecablocchi

B20 B25 B30 B35

0,6

0,3

Tras

mitt

anza

k (W

/m2 K

)

spessore cmB40

0,9

1,2

Laterizio porizzato

Lecablocchi con Malta Bioclima

Il Lecablocco Bioclima e l’isolamento termicoQualità e densità del calcestruzzo Leca,numero, forma e dimensioni delle camered’aria sono parametri finalizzati nel bloccoBioclima all’ottenimento delle migliori carat-teristiche di isolamento termico.I risultati variano a seconda delle dimensio-ni dei blocchi; sono comunque sempre diottimo livello.La norma UNI 10355 “Murature e solai -Valori della resistenza termica e metodo dicalcolo” dà le caratteristiche di isolamentotermico di diverse pareti fatte con vari ele-menti in diversi spessori. Sono elencatepareti in laterizio, in laterizio alveolato, incalcestruzzo di argilla espansa di diverseforme e dimensioni.I blocchi Bioclima sono, in assoluto e pertutti gli spessori considerati quelli chedanno le migliori resistenze termiche (equindi le più basse trasmittanze).

Il Lecablocco Bioclima e la traspirabilità delle paretiLa norma UNI 10351 dà per il calcestruzzoLeca della densità usata per i blocchiBioclima una permeabilità al vapore di 18 ÷36.10-12 kg/m.s.Pa; ciò significa un coeffi-ciente di resistenza al passaggio del vapore“µ” di 5÷10 che assicura una elevata traspi-rabilità della parete.

Malta Termoisolante BioclimaL’uso della nuova malta TermoisolanteBioclima per la posa dei blocchi permettedi eliminare i ponti termici dovuti ai tradizio-nali giunti di malta conferendo omogeneitàdi isolamento e traspirabilità alla muratura.Il miglioramento dell’isolamento termicocosì ottenibile può arrivare al 16%.

La norma UNI10355 dà lecaratteristiche diisolamento termicodi diverse paretifatte con varielementi in diversispessori.I blocchi Bioclimasono quelli chehanno le miglioriresistenzetermiche.

Figura 33Valori di trasmittanza indicatidalla norma UNI 10355.

Figura 34Diagramma della concentra-zione di Radon in camerastagna.

33


Il Lecablocco Bioclima ed il contenuto di umidità di equilibrioAl fine di stabilire l’effettivo contenuto diumidità di equil ibrio di pareti inLecablocchi, è stata fatta dalla Università diBari, una campagna di misurazioni su casedi abitazione costruite da almeno 3 anni.Sono stati testati 61 edifici, 42 in ValPadana e 19 in Puglia.I controlli in Val Padana sono stati fatti allafine dell’inverno, inizio primavera, nel perio-do quindi più umido. I risultati sono riportatinell’istogramma di Figura 37. In più del60% dei casi l’umidità contenuta risultainferiore al 2%; nel 95% dei casi l’umidità èinferiore al 3%.Questo fatto depone a favore della salubritàdelle pareti in Lecablocchi e del manteni-mento delle loro caratteristiche di isolamen-to termico.

L’assorbimento per capillaritàdei LecablocchiNelle pareti esterne, specie se monostrato,ha grande importanza l’assorbimentod’acqua per capillarità dei materiali costi-tuenti la parete. Infatti, eventuali infiltrazionid’acqua meteorica che possono avvenireattraverso l’intonaco vengono trasmesseverso l’interno e assorbite dalla parete infunzione delle caratteristiche di assorbimen-to per capillarità degli elementi utilizzati.I blocchi Bioclima hanno un bassissimoassorbimento; questo favorisce il manteni-mento di condizioni di asciuttezza dellaparete.Il diagramma di Figura 35 riporta l’andamen-to della risalita capillare di diversi elementoper costruzione.

1% 2% 3% 4% 5%

Per

cent

uale

cam

pio

ni

Umidità %

30%

15%9%

3%

60%

45%

59,5%

6,6%

29,1%

3,2% 1,6%Bioclima

Blocchi calcestruzzo cellulare

Laterizio porizzato

1 3 66 75 99

10

5

25

20

15

alte

zza

cm

t ore18 27 90 162

2,5

00

Figura 35Diagramma dell’andamentodella risalita capil lare indiversi blocchi isolanti.

Figura 36Foto della prova di risalitacapillare per diversi blocchiisolanti.

Figura 37Istogramma del contenuto diumidità in equilibrio di paretiin Lecablocchi.

I blocchi Bioclimahanno unbassissimoassorbimento;questo favorisce ilmantenimento dicondizioni diasciuttezza dellaparete.In più del 60% deicasi l’umiditàcontenuta risultainferiore al 2%; nel 95% dei casil’umidità è inferioreal 3%.


34

Sotto l’aspetto ergotecnico ed ergonomicoBioclima si dimostra tra i materiali più con-venienti in commercio per la elevata velo-cità di posa ed il ridotto consumo di malta .La rapidità di posa, infatti, ovvero la resagiornaliera espressa in m3 di blocchi posa-ti/giorno è normalmente legata alla dimen-sione del blocco ed al suo peso.Inoltre, nei blocchi Bioclima ad incastro ver-ticale si ottiene una notevole riduzione dellamalta, l’eliminazione di un ponte termico edun'ulteriore riduzione dei tempi di posa.I blocchi Bioclima vanno posati rovesciatiper sfruttare il setto di chiusura delle came-re d’aria. Ciò consente la creazione di unvero e proprio piano corrimalta che impedi-sce alla malta di posa di intasare le camerestesse ottimizzando il comportamento ter-mico e distribuendo correttamente i carichiverticali sul corso sottostante.

Grazie alle buone caratteristiche di resisten-za meccanica e isolamento termico i bloc-chi Bioclima da 20-25-30-35-37 e 40 cmpermettono la costruzione di pareti portantied isolanti al tempo stesso per edifici dialcuni piani. Essi rispondono sia ai requisiti posti dalD.M. 20.11.87 sulle murature portanti che aquelli delle leggi energetiche (373 - 10),senza aggiunta di altri materiali, salvol’intonaco.

I blocchi Bioclima si prestano ottimamenteper costituire il tamponamento di edificicivili, industriali o commerciali con strutturaintelaiata in cemento armato.L’utilizzo di pezzi speciali permette anche laformazione, all’interno della parete, di irrigi-dimenti sia verticali che orizzontali assai utiliper i tamponamenti di grande luce o sog-getti alla spinta del vento.

I vantaggi di posare Bioclima

Pareti monostrato portanti

Pareti di tamponamento

Figura 38Posa del Lecablocco Bioclima.La malta va distribuitauniformemente su duefascie separate per limitare iponti termici. I l bloccoBioclima va posato rovescia-to, con il “fondo chiuso”rivolto verso l’alto, per avereun piano di posa della maltaottimale.

Figura 39Pareti monostrato portanti.

Figura 40Pareti di tamponamento.Nelle pareti di tamponamen-to la protezione delle struttu-re in c.a. è fondamentale perlimitare i ponti termici.

La rapidità di posa,i pezzi speciali,l’incastro verticale ela possibilità diutilizzare una maltaisolante edomogenea con ilblocco, fanno diBioclima unsistema costruttivocompleto per paretimonostrato portantie di tamponamento.


35

La muratura armata Buona parte del territorio italiano è classifi-cato come zona sismica. In essa le costru-zioni devono essere fatte secondo quantoprescritto dalla legge n° 64 del ‘74 e dalDecreto Ministeriale del 16-1-96.Tra i sistemi costruttivi ammessi in zonasismica vi è quello in “muratura armata”.Bioclima si presta ottimamente ad essereutilizzato per la muratura armata, non soloma esso è espressamente previsto in unparticolare tipo di sistema costruttivo,denominato “MBZ” che è stato riconosciutoidoneo per le costruzioni in zona sismica,dal Consiglio Superiore dei Lavori Pubblici.La muratura armata permette la realizzazio-ne di edifici senza il telaio di cemento arma-to, con vantaggi economici e termici (isola-mento diffuso con eliminazione dei pontitermici dovuti ai pilastri).

La parete doppia e con intercapedine ventilata

Figura 43Muratura armata sistema“MBZ”.

Figura 42Pareti doppie con rivestimen-to in Lecablocchi Facciavista.

La parete doppiacon rivestimentoesterno facciavistaconsente di unire lecaratteristichetecniche deiBioclima con quelleestetiche edarchitettoniche deiLecablocchiFacciavista.Inltre, con lamuratura armataMBZ si possonorealizzare edifici inzona sismica.

La parete doppia permette di conciliare solu-zioni architettoniche di ottima finitura con lecaratteristiche bioclimatiche necessarie. Laqualità, i colori e le finiture dei LecablocchiFacciavista permettono al progettista diesprimersi con la massima libertà nella ricer-ca dell’ effetto estetico desiderato sull’ester-no della parete, combinando poi il tutto conle qualità di isolamento termoacustico deiblocchi Bioclima (paramento interno). Unaltro vantaggio nell’ utilizzo dei due elementisuddetti è la modularità dei blocchi che faci-lita la posa e risolve le eventuali difficoltànelle connessioni interno-esterno. Dal puntodi vista propriamente tecnico la parete dop-pia consente di realizzare pareti con spessoricompresi tra i 35 e i 46 cm, con trasmittanze“K” variabili tra 0,8 e 0,5 W/m2K. L’ interca-pedine compresa tra i due paramenti deveavere spessore di 4 - 5 cm e deve esserelasciata vuota per evitare il passaggio versola parete interna, e quindi nell’ ambiente, dieventuali infiltrazioni d’ acqua dall’ esterno.Del resto la realizzazione del paramentointerno con blocchi Bioclima assicura unottimo isolamento termoacustico senza lanecessità di inserire materiali sfusi o pannelliche faciliterebbero la trasmissione dell’acqua verso l’interno. Un’ ulteriore possibiltàdi questa soluzione è la realizzazione dell’intercapedine ventilata, caratterizzata cioèdall’ effetto “camino”, particolarmente utileper la circolazione dell’ aria e quindi per laprotezione estiva (vedi pagina 13).

Esempi progettualiESEMPI

36

Si riportano qui di seguito due esempi diprogettazione fatta secondo i criteri espostinella prima parte del manuale.I progetti sono dell’ing. A. Filiberti e tendonoa dimostrare la piena utilizzazione dei principibioclimatici. Proprio per questo non sonostati considerati i vincoli che sono abitual-mente posti dalla forma dei terreni, dagli edi-fici circostanti, da altri fattori che comune-mente condizionano la progettazione. Ciònon significa che i principi bioclimatici nonpossono essere applicati in presenza di queicondizionamenti; semplicemente ogni casova studiato a sé.

1° Esempio : MilanoVillette a schiera ad uso residenzialeLocalità: dintorni di Milano Latitudine 45° 27’ Altezza s.l.m. 122 m.

Descrizione del clima estrategie progettuali adottateIl clima dell’area di Milano si caratterizzaper un inverno rigido (temperatura mediadel mese più freddo 1,7 °C; temperaturaminima di progetto -5°C) e da un’estatecalda caratterizzata da un’elevata umidità(temperatura media del mese più caldo25,1 °C; massima di 31,9°C; escursionegiornaliera ∆T=12°C) con un’umidità del70-80%. Nei mesi invernali l’irradianzamedia mensile sulle superfici è modesta(per le superfici esposte a sud circa 6MJ/m2 con prevalenza della componentediffusa, mentre nei mesi estivi è sostenuta

(circa 10 MJ/m2). L’analisi dei dati climaticirispetto al diagramma psicometrico (vedipagina 17) ha evidenziato come la scarsainsolazione dei mesi invernali non consen-te di promuovere efficacemente i guadagnisolari per cui è necessario privilegiare unapproccio conservativo l imitando ledispersioni (S/V e trasmittanza dei compo-nenti limitata) e le infiltrazioni, senza tutta-via limitare la salubrità degli ambienti.Nella stagione intermedia l’irraggiamentoè sufficiente a coprire il fabbisogno ener-getico.Le elevate temperature dei mesi estivi, richie-dono un adeguato controllo degli apportisolari attraverso schermi, mentre le possibilisituazioni di surriscaldamento possono esse-re gestite attraverso la ventilazione naturaleprivilegiando la ventilazione notturna.

Forma ed orientamentodell’edificioL’edificio composto da 5 casette a schierasi caratterizza per un basso rapporto S/V(0,654) in modo tale da limitare le dispersio-ni energetiche. Per sfruttare efficacementegli apporti solari durante la stagione inver-nale ed avere un più agevole controllo deglicarichi energetici in estate l’edificio è statoconcepito rispetto ad un asse principaleest-ovest.L’edificio presenta due prospetti principali(prospetto sud e prospetto nord) differenti;il prospetto sud è caratterizzato da un ele-vato rapporto tra la superficie trasparente equella opaca (0,49), per sfruttare gli apportisolari, mentre quello nord presenta delleaperture trasparenti limitate (0,1) per limita-

Planimetria eorientamento dell’edificiosituato a Milano

Esempi di progettazione… la scarsainsolazione deimesi invernali nonconsente dipromuovereefficacemente iguadagni solari percui è necessarioprivilegiare unapproccioconservativolimitando ledispersioni.Nella stagioneintermedial’irraggiamento èsufficiente a coprireil fabbisognoenergetico.Le elevatetemperature deimesi estivi,richiedono unadeguato controllodegli apporti solari.

Nord

37


Piano terra

Piano primo

Piano copertura

Sistemi solari passivi, di controllo solare e di raffrescamento utilizzatiPer la captazione dell’energia solare si uti-lizzano due diversi sistemi: al pianterreno cisono due serre per ogni villetta, non condi-zionate, che hanno anche la funzione diridurre i disperdimenti energetici facendoda “spazio cuscinetto” tra la zona abitata el’esterno; al piano superiore si opera con il

guadagno diretto attraverso le superficivetrate. La funzione delle serre non è conti-nua durante l’anno ma dipende dalle condi-zioni climatiche esterne visto che le serrenon sono climatizzate.Il dimensionamento è il seguente:• Serre: il rapporto tra superficie vetrata e

superficie del pavimento della serra indicatonella tabella di predimensionamento dimassima, a pagina 22 è di 0,81 (valoreinterpolato per la temperatura esterna + 2°Ctra i valori 0,53 per 36° Latitudine e 0,90 per48° Latitudine); il rapporto effettivo utilizzatoè di 1,42 e quindi superiore al dato di predi-mensionamento. Si è fatto così perché laserra prevista è apribile a ventaglio in alto epuò quindi essere facilmente regolata.Il rapporto tra superficie vetrata dellaserra e superficie del pavimento del loca-le retrostante risulta di 0,49.La parte vetrata esterna è prevista con ser-ramento a doppi vetri; analogo serramentosepara la serra dall’ambiente interno.

• Guadagno diretto: il rapporto tra superfi-cie vetrata e superficie del pavimento dellocale retrostante, indicato nella tabella dipredimensionamento a pagina 20 è pari a

… al pianterreno cisono due serre perogni villetta, noncondizionate, chehanno anche lafunzione di ridurre idisperdimentienergetici facendoda “spaziocuscinetto”;al piano superioresi opera con ilguadagno direttoattraverso lesuperfici vetrate.

re le dispersioni, mentre ad est ed ovestnon sono state previste aperture. Gli spaziinterni sono stati distribuiti in modo tale daprivilegiare la disposizione a sud dei locali amaggiore fruizione, quali soggiorno, sale dapranzo e camere principali, mentre gli altrilocali, che hanno minori esigenze dicomfort, quali cucine e servizi igienici, sonodisposti a nord (vedi pagina 7). Nei locali amaggiore produzione di inquinanti, qualiservizi igienici e cucine sono state localizza-te le canalizzazioni d’aspirazione dell’aria dirinnovo, in modo tale da mantenere talilocali in costante depressione e quindi con-finare gli inquinanti.


38

0,20 (interpolazione tra i valori dati perLatitudine 44° e Latitudine 48° in corri-spondenza della temperatura esterna +2°C). I locali retrostanti (stanze da letto)hanno una superficie di 16 m2; la portafinestra ha una superficie vetrata (al nettodel telaio) di 4,6 m2; ne risulta un rapportodi 0,29, superiore a quello indicato; anchequi la scelta è stata fatta tenendo contodella possibilità di regolazione del guada-gno diretto con tende da sole.Sono stati adottati anche sistemi di isola-mento termico dei serramenti per diminui-re le dispersioni termiche notturne edavere buone temperature superficiali (Knotturno 1,2 W/m2K).

In copertura sono previsti dei lucernari chehanno la funzione di illuminare la zona cen-trale degli alloggi e quindi ridurre i consumiper illuminazione; i lucernari sono provvistidi un sistema di oscuramento a lamelleorientabili che hanno la funzione sia di pre-venire il surriscaldamento estivo che di iso-lare termicamente durante le ore notturneinvernali.

Per la stagione estiva sono previsti sistemidi ombreggiamento delle superfici vetratecostituiti da schermi fissi orizzontali.Per le serre, l’aggetto orizzontale è costitui-to dal balcone sovrastante, dato che laparte esterna della serra durante l’estateviene aperta mentre i serramenti del pianosuperiore sono ombreggiati per mezzo diuna pergola superiore utilizzabile sia comeelemento di supporto per rampicanti afoglie caduche, sia per tendaggi esterni.Entrambi i sistemi consentono di prevenireefficacemente gli apporti solari estivi.Le caratteristiche geometriche dei sistemioscuranti, definite attraverso l’utilizzo dellemaschere solari hanno permesso il dimen-sionamento sia dei balconi che delle pergo-le in modo tale da prevenire apporti solaridiretti nei mesi caldi (da maggio ad agostocompresi); i balconi hanno un aggetto di mt1,60 a cui corrisponde un angolo α di 61°;βs e βd sono pari a 0° dato che non esisto-no schermi verticali fissi; la pergola al primopiano sporge di 1,4 m determinando unangolo α di 59°.

Prospetto sud

Prospetto nord

Assonometria

Pareti verticaliesterne: sonopreviste in blocchiBioclima, intonacatisu ambo i lati conintonacotradizionale; il latoesterno è protettocon intonacoplastico traspirante.La trasmittanza è di0,65 W/m2K; il peso superficialeè di 290 kg/m2.

39


Solstizio invernale

1

2

34

1

2

3

4

Solstizio estivo

Solstizio invernale

1) Durante la stagione inver-nale la serra, oltre a essereutilizzata come elemento dimediazione tra l'ambienteinterno e quello esternoviene utilizzata come preri-scaldamento dell'aria di rin-novo

2) Le caratteristiche deisistemi oscuranti consento-no alla luce di penetrareall'interno dell'edificio

3) L'utilizzo di un lucernarioisolato termicamente a nordconsente di illuminare glispazi interni all'edificio

4) L'aria d'espulsione vieneestratta dai locali ad elevataproduzione di inquinanti(cucina e bagni) attraversodei canali verticali asserviti adei ventilatori

Solstizio estivo

1) L'elemento di chiusuraesterno della serra vieneaperto (attraverso un'apertu-ra a ventaglio in verticale) inmodo da eliminare i carichienergetici in stagione estivaattraverso la serra.

2) L'elemento oscurante aforma di semicerchio è con-cepito in modo tale da poteressere utilizzato come per-gola oppure come elementodi sostegno di sistemi oscu-ranti in tessuto

3) I lucernari sono provvistidi un sistema di oscuramen-to a lamelle orientabili perlimitare i carichi energetici

4) La ventilazione naturaledurante le ore notturne raf-fresca le masse interne del-l'edificio.


40

Disperdimenti energetici totali 99,22 kWh/m2 anno

Fabbisogno energetico 42,20 kWh/m2 anno

42 %Energia fornita dall'impianto

di riscaldamento

4 %Apporti solari

(elementi opachi)

50 %Apporti solari

(guadagno diretto+serra soalre)

4 %Guadagni interni

Fabbisogno energeticodel l 'edi f ic io s i tuato aMilano

Note1) Il valore limite di Cd =0,64 W/m 3K è que l lovigente a giugno ’96.

Caratteristiche termofisichedelle strutture e materialiutilizzatiLe caratteristiche termofisiche dell’involu-cro sono tali da soddisfare sia le esigenzedi comfort che le disposizioni della legge 10contro i disperdimenti energetici (Cd limite0,64 W/m3K).• Pareti verticali esterne: sono previste in

blocchi Bioclima, intonacati su ambo i laticon intonaco tradizionale; il lato esterno èprotetto con intonaco plastico traspirante.La trasmittanza è di 0,65 W/m2K; il pesosuperficiale è di 290 kg/m2.Per il comfort invernale la trasmittanzamassima indicata dal diagramma di pagi-na 16 è di 0,73 W/m2K; si è scelto unLecablocco con trasmittanza inferiore perrientrare nei limiti posti dalla legge 10; perle condizioni estive si veda il diagrammadi pagina 29; risulta necessario un pesodi parete di almeno 237 kg/m2.

• Partizioni interne: Lecablocchi B12 tra ilocali; Lecablocchi Bioclima B25 tra le varieunità immobiliari. Tra le varie casette aschiera la parete di separazione è fatta conblocchi Bioclima B25, intonacati, sia permotivi acustici che per quelli termici; infattil’impianto di riscaldamento centralizzatopermette la conduzione (e la contabilizza-zione) separata tra le varie unità immobiliari.

• Solaio controterra (su vespaio ventilato):coibentato con sottofondo in Leca impa-stato, spessore 8 cm + 5 cm di cappa inLecamix o tradizionale; la trasmittanza èdi 0,80 W/m2K.

• Copertura: piana, pedonabile, costituitada solaio con sovrastante isolamento inLeca imboiaccato di spessore 16 cm e

sovrastanti guaina con terrazzo; la trasmit-tanza è di 0,45 W/m2K e la massa superfi-ciale di 430 kg/m2. Confrontando con leindicazioni del diagramma a pagina 29 sinota come, in questo caso, le caratteristi-che termofisiche del progetto siano sovra-dimensionate. Il diagramma è fatto per lepareti verticali; una copertura è espostaall’irraggiamento per tutto il giorno e devequindi essere molto più protetta (specie senon comprende intercapedini ventilate).

• Serra: Serramento esterno in alluminiocon taglio termico e vetro camera (4-12-4) trasmittanza = 3,2 W/m2K.Serramento interno in alluminio con tagliotermico e vetro camera (4-12-4).Trasmittanza = 3,2 W/m2K.

• Altri serramenti: in legno con vetro came-ra (4-12-4); trasmittanza = 2,7 W/m2K;trasmittanza notturna con sistema di iso-lamento = 1,2 W/m2K.

• Portoncino di ingresso in legno K = 2,2W/m2K.

Valutazione energeticaIl coefficiente di dispersione per conduzione,calcolato secondo le indicazioni contenute nelDPR 412 attuativo della Legge 10, è inferiorea quello imposto per legge (Cd progetto 0,49< Cd limite 0,64 W/m3K)1 così come i disper-dimenti totali dell’edificio (FEN progetto 28,6<< FEN limite 78,9 kJ/m3GG); Come mostrato in figura i disperdimenti totalidell’edificio sono pari a 99,22 kWh/m2 anno dicui solamente il 42%, sono forniti dall’impian-to di riscaldamento. La restante parte derivadai guadagni interni (4%) e dagli apporti sola-ri. Il coefficiente di utilizzo degli apporti solarinei mesi più freddi risulta superiore a 0,98.

Come mostrato in figura i disperdimentitotali dell’edificiosono pari a 99,22kWh/m2 anno di cuisolamente il 42%,sono fornitidall’impianto diriscaldamento. La restante partederiva dai guadagniinterni (4%) e dagliapporti solari.

ESEMPI

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Esempi progettuali

Villette a schiera ad uso residenzialeLocalità: dintorni di Roma Latitudine 41°53’ Altezza s.l.m. 20 m.

Descrizione del clima estrategie progettuali adottateIl clima dell’area di Roma si caratterizza perun inverno mite (temperatura media delmese più freddo 7,6 °C; temperatura mini-ma di progetto 0°C) e da un’estate caldosecca (temperatura media del mese piùcaldo 25,7 °C con una massima di 33,8°Ced un’escursione giornaliera ∆T=11°C) conumidità del 50-60%. L’irradianza media mensile è sostenuta sianei mesi invernali che in quelli estivi (circa10 MJ/m2 sulle superfici esposte a sud neimesi invernali).A pagina 17 è riportato il diagramma diMilne Givoni per la zona di Roma con lerelative indicazioni progettuali; in sintesi: lacospicua insolazione dei mesi invernali con-sente di promuovere i guadagni solari attra-verso sistemi solari passivi e nella stagioneintermedia l’irraggiamento è sufficiente acoprire il fabbisogno energetico.Le elevate temperature dei mesi estivi,richiedono un adeguato controllo degliapporti solari sia attraverso schermi checon l’inerzia termica dell’edificio data la rile-vanza delle escursioni termiche giornaliere.La bassa umidità dell’aria permette di sfrut-tare efficacemente la ventilazione naturaleanche in regime estivo.

Forma ed orientamentodell’edificioL’edificio composto da 5 villette a schiera,si dispone lungo l’asse est-ovest in mododa sfruttare efficacemente gli apporti solaridurante la stagione invernale. Il clima mite ela sensibile insolazione dei mesi invernalihanno suggerito di utilizzare elevati rapportiS/V (0,75) in modo tale da favorire la capta-zione dell’energia solare. A questo scopogli edifici sono stati concepiti con unaprofondità limitata (massima di 8,4 m) edisponendo i locali maggiormente fruiti econ maggiori esigenze di comfort sul latosud dell’edificio (vedi pagina 7).L’edificio presenta due prospetti principali(prospetto sud e prospetto nord) differentiche denotano la differente propensione dicaptare energia; il prospetto sud è caratte-rizzato da un elevato rapporto tra la superfi-cie trasparente e quella opaca (0,21 di ser-ramenti e 0,145 di muro Trombe), mentreper quello nord è molto basso (0,08).

Planimetria eorientamento dell’edificiosituato a Roma

2° Esempio: Roma … la cospicuainsolazione deimesi invernaliconsente dipromuovere iguadagni solariattraverso sistemisolari passivi e nellastagione intermedial’irraggiamento èsufficiente a coprireil fabbisognoenergetico.Le elevatetemperature deimesi estivi,richiedono unadeguato controllodegli apporti solarisia attraversoschermi che conl’inerzia termicadell’edificio data larilevanza delleescursioni termichegiornaliere.

Nord


42

Piano terra

Piano primo

Piano copertura

Sistemi solari passivi, di controllo solare e diraffrescamento utilizzatiPer la captazione dell’energia solare si uti-lizzano due sistemi: quella a guadagnodiretto e quella con il muro di Trombe.Essi sono previsti sia a pianoterra che alprimo piano nei locali principali (soggiorno -pranzo - stanze da letto). Il dimensionamento è il seguente:• Muro di Trombe: dalla tabella di predimen-

sionamento di massima a pagina 21 siricava che per la latitudine di Roma e latemperatura esterna di + 7°C (media digennaio a Roma) è consigliato un rapportotra la superficie vetrata del muro Trombe equella calpestabile del locale retrostantedi 0,28 (interpolazione tra i valori 0,26 e0,30 corrispondenti rispettivamente allelatitudini 40° e 44°).Nel nostro caso i locali retrostanti sono, inmedia, di 24 m2; ne risulterebbe un murodi Trombe da 6,7 m2; poiché in questocaso si ha un sistema misto, si sceglie difarlo da 3,24 m2 (rapporto 0,14).

• Guadagno diretto: sempre dalla tabella dipredimensionamento, si ricava un rappor-to di 0,114; per motivi architettonici si fauna portafinestra da mt 1,60 x 2,2 che, alnetto del telaio, ha una superficie vetratadi 2,8 m2 con un rapporto di 0,117.

I due sistemi di captazione sommati traloro, sono quindi sovradimensionati; lo si è

fatto perché entrambi sono coperti daaggetti orizzontali per cui non sarannointeramente soleggiati nelle mezze stagionie perché entrambi sono facilmente regola-bili; il muro di Trombe per mezzo di boc-chette in basso ed in alto della parte vetra-ta (vedi Figura 22); le porte-finestre, contende da sole.Nei muri Trombe è prevista la possibilità dichiudere le bocchette per la ventilazioneverso l’interno dei locali durante la notte inmodo da limitare le dispersioni termiche(vedi Figura 22).Nella stagione estiva il rischio di surriscal-damento viene prevenuto soprattutto congli aggetti orizzontali e verticali fissi (balco-ne e gronda) che oscurano i serramenti aSud (a Est ed Ovest non ci sono aperture).Gli aggetti orizzontali e le velette definisco-no un sistema di oscuramento con leseguenti caratteristiche (vedi pagina 28): α= 63°; βs = 5°; βd = 5°. Il serramento non èsoleggiato da circa metà aprile a metà ago-sto; tra metà agosto e fine settembre quan-do gli schermi fissi non oscurano completa-mente la parte vetrata, si può usare latenda da sole.Come già detto il muro di Trombe in estatepuò essere usato come “camino solare” perrichiamare aria fresca dal lato nord dell’edifi-cio instaurando una moderata ventilazionediurna; durante la notte si dovrà aumentarela ventilazione per raffrescare le strutture(oltre che gli ambienti).

… la captazionedell’energia solaresi utilizzano duesistemi: quella aguadagno diretto equella con il murodi Trombe.Essi sono previstisia a pianoterra cheal primo piano neilocali principali(soggiorno - pranzo- stanze da letto).

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Prospetto sud

Prospetto nord

Assonometria

Caratteristiche termofisiche delle strutture e materialiutilizzatiLe caratteristiche termofisiche dell’involu-cro sono tali da soddisfare sia le esigenzedi comfort che le disposizioni della legge 10contro i disperdimenti energetici (Cd limite0,84 W/m3K).• Pareti verticali esterne: sono previste in

blocchi Bioclima, intonacati sui 2 laticon intonaco tradizionale; il lato esternoè ulteriormente protetto con un intona-co plastico traspirante. La trasmittanzaè di 0,70 W/m2K; il peso superficiale èdi 280 kg/m2.Per il comfort invernale la trasmittanzamassima indicata dal diagramma di pagi-na 16 è di 0,91 W/m2K; si è scelto unblocco con trasmittanza inferiore per rien-trare nei limiti posti dalla legge 10; per lecondizioni estive si veda il diagramma dipredimensionamento di pagina 29; risultanecessario un peso di parete di almeno275 kg/m2.

• Partizioni interne: Lecablocchi B12 tra ilocali; Lecablocchi Bioclima B25 tra levarie unità immobiliari.Tra le varie casette a schiera le parete diseparazione è fatta con blocchi BioclimaB25, intonacati, sia per motivi acusticiche per quelli termici; infatti l’impianto diriscaldamento centralizzato permette laconduzione (e la contabilizzazione) sepa-rata tra le varie unità immobiliari.

• Solaio controterra (su vespaio ventilato):coibentato con sottofondo in Leca impa-stato, spessore 8 cm + 5 di cappa; la tra-smittanza è di 0,80 W/m2K.

• Copertura: piana, pedonabile, costituita dasolaio con sovrastante isolamento in Lecaimboiaccato spessore 14 cm e sovrastantiguaina con terrazzo; la trasmittanza è di0,50 W/m2K e la massa superficiale di 430kg/m2. Confrontando con le indicazioni deldiagramma a pagina 29 si nota come, inquesto caso, le caratteristiche termofisichesiano sovradimensionate. Il diagramma è fatto per le pareti verticali;una copertura è esposta all’irraggiamento

Pareti verticaliesterne: sonopreviste in blocchiBioclima, intonacatisui 2 lati conintonacotradizionale; il latoesterno èulteriormenteprotetto con unintonaco plasticotraspirante. La trasmittanza è di0,70 W/m2K; il pesosuperficiale è di 280kg/m2.


44

Solstizio invernale

1

2

34

6

Solstizio estivo

1

3

2

4

5

Solstizio Invernale

1) Durante la stagione inver-nale il muro Trombe riscaldal'ambiente sia attraversoscambi convettivi (preriscal-damento dell'aria di rinnovo)sia radiativamente (aumentodella temperatura superficia-le interna)

2) I locali a maggiore produ-zione d'inquinanti (bagni ecucine) sono tenuti indepressione attraverso unsistema d'estrazione asservi-to da un ventilatore a doppiavelocità

3) Scambi radiativi e convet-tivi con l'ambiente interno

4) Aria esterna di rinnovo

Solstizio estivo

1) Durante la stagione estivail muro Trombe viene utiliz-zato come elemento dirichiamo dell'aria esternaprelevata dal lato nord del-l'edifico.

2) I sistemi d'oscuramentosono dimensionati in modotale da eliminare l'irraggia-mento diretto sulle superficitrasparenti

3) Parte della coperturaviene protetta dall'irraggia-mento solare estivo da deglioscuranti a forma lamellare

4)Aria esterna di rinnovo

5) Scambi convettivi conl'ambiente interno

6) Aria d'espulsione

45


Fabbisogno energetico del-l'edificio situato a Roma

Note1) Il valore limite di Cd 0,84W/m3k è quello vigente agiugno ’96.

per tutto il giorno e deve quindi esseremolto più protetta (specie quando noncomprende intercapedini ventilate).

• Muro Trombe: Il muro è realizzato in bloc-chi di calcestruzzo tradizionale, a 2 fori,riempiti con calcestruzzo; separato dauna intercapedine di 8 cm vi è un vetrodoppio. Alla base ed in sommità ci sonobocchette per i l passaggio dell’ariadall’ambiente all’intercapedine (e vicever-sa) e tra l’esterno e l’intercapedine.

• Serramenti: in legno e vetrocamera (4-12-4). La trasmittanza media è 2,7W/m2K.

• Portoncino di ingresso in legnoK = 2,2 W/m2K.

Valutazione energeticaIl coefficiente di dispersione per conduzio-ne, calcolato secondo le indicazioni conte-nute nel DPR 412 attuativo della Legge 10,è inferiore a quello imposto per legge (Cdprogetto 0,60 < Cd limite 0,84 W/m3K)1 cosìcome i disperdimenti totali dell’edificio (FENprogetto 29,3 <<FEN limite 97,9 kJ/m3GG); Come mostrato in figura i disperdimentitotali dell’edif icio sono pari a 70,37kWh/m2anno di cui solo il 37% è fornitodall’impianto di riscaldamento. La restanteparte deriva dai guadagni interni (6%) edagli apporti solari (guadagno diretto emuro Trombe 52%, elementi opachi 5%). Ilcoefficiente di utilizzo degli apporti solarinei mesi più freddi, risulta superiore a 0,95.

Disperdimenti energetici totali 70,37 kWh/m2 anno

Fabbisogno energetico 26,46 kWh/m2 anno

37 %Energia fornita dall'impianto

di riscaldamento

5 %Apporti solari

(elementi opachi)

52 %Apporti solari

(guadagno diretto+muri di Trombe)

6 %Guadagni interni

Note ai due esempi riportatiGli esempi dimostrano come sia possibilerisparmiare energia per il riscaldamento-condizionamento degli edifici, ben oltre ilimiti posti dalla legge 10 (FEN limite) edindipendentemente dal rispetto delle pre-scrizioni sull’isolamento termico. (I valorilimite di Cd risultano rispettati mentre i limitidi FEN sono ampiamente superati). Sitenga inoltre presente che il calcolo delFEN non tiene conto dei consumi per ilcondizionamento estivo che sono tutt’altroche trascurabili. Negli edifici esemplificatigli impianti di condizionamento hanno benpochi motivi di esserci.Per gli impianti di riscaldamento va ricorda-to che, negli edifici che utilizzano l’energiasolare, essi devono tener conto che alcunilocali (quelli a Sud) sono suscettibili di fortiapporti solari. Ciò significa che si dovrannoprevedere valvole termostatiche sugli ele-menti scaldanti in modo che il funziona-mento degli stessi tenga conto delle condi-zioni ambientali.

… i disperdimentitotali dell’edificiosono pari a 70,37kWh/m2anno di cuisolo il 37% è fornitodall’impianto diriscaldamento. La restante partederiva dai guadagniinterni (6%) e dagliapporti solari(guadagno direttoe muro Trombe52%, elementiopachi 5%).

46

Pressione di saturazione del vapore d’acqua, in Pa, per temperature da -15 °C a 29,9 °Ct(°C) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9-15 165 164 162 161 160 158 157 155 154 152-14 181 180 178 176 175 173 172 170 169 167-13 199 197 195 193 192 190 188 186 185 183-12 218 216 214 212 210 208 206 204 202 201-11 238 236 234 232 230 228 226 224 222 220

-10 260 258 255 253 251 249 247 244 242 240-9 284 281 279 277 274 272 269 267 265 262-8 310 307 305 302 299 297 294 292 289 286-7 338 335 332 330 327 324 321 318 315 313-6 369 366 363 359 356 353 350 347 344 341

-5 402 398 395 392 388 385 382 378 375 372-4 437 433 430 426 423 419 416 412 409 405-3 476 472 468 464 460 456 452 448 445 441-2 517 513 509 505 500 496 492 488 484 480-1 562 558 553 548 544 539 535 531 526 522

-0 610 605 600 596 591 586 581 576 572 567

0 610 614 619 623 628 633 637 642 647 6511 656 661 666 671 676 681 686 691 696 7012 706 711 716 721 726 732 737 742 747 7533 758 764 769 775 780 786 791 797 802 8084 814 819 825 831 837 843 848 854 860 866

5 872 878 885 891 897 903 909 916 922 9286 935 941 948 954 961 968 974 981 988 9957 1002 1008 1015 1022 1029 1037 1044 1051 1058 10658 1073 1080 1087 1095 1102 1110 1117 1125 1133 11409 1148 1156 1164 1171 1179 1187 1195 1203 1211 1219

10 1228 1236 1244 1253 1261 1269 1278 1286 1295 130411 1312 1321 1330 1339 1348 1356 1366 1375 1384 139312 1402 1411 1421 1430 1440 1449 1459 1468 1478 148813 1497 1507 1517 1527 1537 1547 1557 1568 1578 158814 1598 1609 1619 1630 1640 1651 1662 1672 1683 1694

15 1705 1716 1727 1738 1749 1760 1772 1783 1794 180616 1818 1829 1841 1853 1864 1876 1888 1900 1913 192517 1937 1949 1962 1974 1987 1999 2012 2025 2038 205118 2064 2077 2090 2103 2116 2129 2143 2156 2170 218319 2197 2211 2225 2238 2252 2266 2281 2295 2309 2323

20 2338 2352 2367 2382 2396 2411 2426 2441 2456 247121 2486 2502 2517 2532 2548 2564 2579 2595 2611 262722 2643 2659 2676 2692 2708 2725 2742 2758 2775 279223 2809 2826 2843 2860 2878 2895 2913 2930 2948 296624 2984 3002 3020 3038 3056 3074 3093 3111 3130 3148

25 3167 3186 3205 3224 3243 3263 3282 3301 3321 334126 3361 3381 3401 3421 3441 3461 3482 3502 3523 354427 3565 3586 3607 3628 3649 3671 3692 3714 3736 375828 3780 3802 3824 3846 3869 3891 3914 3937 3960 3983

29 4006 4029 4052 4076 4099 4123 4147 4170 4194 4218

Appendice

47

[1] - M. Eekhout - Architecture in Space Structure -UITGEVERIJ 010 PUBLISHERS Rotterdam, 1989 [2] - S. Croce, E. De Angelis, A. Filiberti - How is facedconscious enviromental design in a engineering univer-sity - PLEA Conference, Firenze 1995[3] - S.V. Szokolay - Enviromental Science Handbook:For Architects and Builders - THE CONSTRUCTIONPRESS London 1980[4] - J.R. Goulding, J.O. Lewis, T.C. Steemers - Energyin Architecture: The European Passive Solar Handbook- COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES,London, 1993 [5] - A. Filiberti - Il progetto come elemento fondamen-tale per l’innovazione tecnologica: esempio di una pro-gettazione volta allo sfruttamento delle energie rinno-vabili in un clima estremo - L’EDILIZIA, (De LetteraEditore) Milano, Aprile 1992[6] - Max R. Terman - Earth Sheltered House:Principles in Practice VAN NOSTRAND REINHOLDCOMPANY, New York, 1985[7] - AAVV - Verso l’edificio intelligente:Un nuovomodo di progettare e costruire BE-MA Editrice, 1989[8] - O. Marc - Psicanalisi della casa: L’architetturainteriore dei luoghi domestici RED Edizioni, 1994[9] - D. W. Abrams - Low - Energy Cooling: A guide tothe practical application of passive cooling and coolingenergy conservation measures - P.E. VANNOSTRAND REINHOLD COMPANY, New York, 1986[10] - S. Croce, E. De Angelis, A. Filiberti - Ventilation:standards, design strategies and modelling - HealthyBuildings’ 95 Conference Milano 1995[11] - A.Baglioni e S. Piardi - Costruzioni e salute -F.ANGELI, Milano 1990[12] - N.L. Nagada - Modelling of Indoor Air Qualityand Exposure - ASTM, 1916 Raca Street Philadelphia,PA1993[13] - H.B. Awbi - Ventilation of building - E&FNSPOON, London, 1991[14] - Direttive sulla qualità dell’aria in Europa - AAVVOMS, 1987[15] - J.L. Izard - Archi-Bio: Architettura bioclimaticaClup, Milano 1982[16] - B. Givoni - Man, Climate and Architecture -second edition , Applied Science Publishers ltd,London 1976[17] - E. Mazria - Sistemi solari passivi - Franco MuzzioEditore, Padova 1980[18] - R. Cadiergues - Isolation et protection des bati-ments - Eyrolles Editeur, Paris1970[19] - L. Agnoletto, P. Brunello, G. Trapanese, R.Zecchin - L’influenza dei parametri costruttivi sul com-portamento termico degli edifici: la massa delle struttu-re - L’ingegnere libero Professionista, n°6 1979[20] - A. Lucchini, V. Gallarini, A. Filiberti- Comfort ter-mico e risparmio energetico - Edizione Ente Fiera diBologna SAIE 95, Ottobre 1995[21] - Fantini - Il benessere termico e i consumi ener-getici negli edifici.[22] - Norma UNI 10344, 10349, 7357.[23] - DPR n° 412 del 26/8/93.

Bibliografia essenziale

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