promozioni - Grafill Editoria Tecnica · Per l’acquisto di eBook e software sono previsti...

Clicca e richiedi di essere contattato

per informazioni e promozioni

http://grafill.it/landchiamami?isbn=88-8207-869-0&tipo=ABSTRACT

Marco BertiELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE

ISBN 13 978-88-8207-869-0EAN 9 788882 078690

Manuali, 200Prima edizione, settembre 2016

© GRAFILL S.r.l.Via Principe di Palagonia, 87/91 – 90145 PalermoTelefono 091/6823069 – Fax 091/6823313 Internet http://www.grafill.it – E-Mail [email protected]

Tutti i diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica e di riproduzione sono riservati. Nessuna parte di questa pubblicazione può essere riprodotta in alcuna forma, compresi i microfilm e le copie fotostatiche, né memorizzata tramite alcun mezzo, senza il permesso scritto dell’Editore. Ogni riproduzione non autorizzata sarà perseguita a norma di legge. Nomi e marchi citati sono generalmente depositati o registrati dalle rispettive case produttrici.

Finito di stampare nel mese di settembre 2016presso Officine Tipografiche Aiello & Provenzano S.r.l. Via del Cavaliere, 93 – 90011 Bagheria (PA)

Berti, Marco <1952->

Elementi di edilizia sostenibile / Marco Berti. – Palermo : Grafill, 2016.(Manuali ; 200)ISBN 978-88-8207-869-01. Bioarchitettura. 720.47 CDD-23 SBN Pal0290958

CIP – Biblioteca centrale della Regione siciliana “Alberto Bombace”

Il volume è disponibile anche in eBook (formato *.pdf) compatibile con PC, Macintosh, Smartphone, Tablet, eReader.Per l’acquisto di eBook e software sono previsti pagamenti con c/c postale, bonifico bancario, carta di credito e PayPal.Per i pagamenti con carta di credito e PayPal è consentito il download immediato del prodotto acquistato.

Per maggiori informazioni inquadra con uno Smartphone o un Tablet il Codice QR sottostante.

I lettori di Codice QR sono disponibili gratuitamente su Play Store, App Store e Market Place.

CLICCA per maggiori informazioni… e per te uno SCONTO SPECIALE



A tutti coloro che ho incontrato lungo questo cammino.m. b.



V

SOMMARIO

ÌÌ INTRODUZIONE ................................................................................................. p. 1

1. SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI ............................................................. ˝ 31.1. Sistemi e complessità ................................................................................... ˝ 3

1.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 31.1.2. Concetto(edefinizione)disistema ............................................... ˝ 31.1.3. Confinediunsistema .................................................................... ˝ 51.1.4. Sistemachiuso ............................................................................... ˝ 51.1.5. Sistema aperto ............................................................................... ˝ 51.1.6. Involucrochiusoeinvolucroaperto .............................................. ˝ 51.1.7. Comportamento dinamico ............................................................. ˝ 61.1.8. Comportamentoteleologico(oteleonomico) ............................... ˝ 61.1.9. Comportamentoequifinalizzato .................................................... ˝ 71.1.10. Comportamento omeostatico ........................................................ ˝ 71.1.11. La complessità ............................................................................... ˝ 81.1.12. Interazionelineareecircolare ....................................................... ˝ 8

1.2. Entropiacomerappresentazionedellasostenibilità ..................................... ˝ 91.2.1. Entropiaedisordine(nellescienzesociali) ................................... ˝ 91.2.2. Entropia positiva ........................................................................... ˝ 91.2.3. Entropianegativa(oneg-entropia) ............................................... ˝ 91.2.4. Entropia, ordine e disordine .......................................................... ˝ 10

1.3. Sistemi,catastrofiecollassodellasostenibilità ........................................... ˝ 111.3.1. Catastrofi ....................................................................................... ˝ 111.3.2. Catastrofievolutiveeinvolutive ................................................... ˝ 111.3.3. Strutturedissipative ....................................................................... ˝ 11

1.4. Energia ......................................................................................................... ˝ 121.4.1. Caloreemacchinaperpetua .......................................................... ˝ 121.4.2. Energia(ecalore):unitàdimisura ................................................ ˝ 131.4.3. Energia(ecalore):equivalenzadirezionale .................................. ˝ 141.4.4. Entropiaedegradazionedelcalore ............................................... ˝ 141.4.5. Calcolo(pratico)dell’entropia ...................................................... ˝ 151.4.6. Entropia e processi sostenibili ....................................................... ˝ 15

1.5. Sviluppoeconomicoesostenibilità ............................................................. ˝ 161.5.1. Sviluppoeconomico ...................................................................... ˝ 161.5.2. Sviluppodefinitoeindefinito ........................................................ ˝ 17



ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILEVI

1.5.3. Sviluppoeconomico,catastrofiestrutturedissipative .................. p. 171.5.4. Sistemi ecologici sostenibili .......................................................... ˝ 181.5.5. Sostenibilitàtotale(ocomplessa) ................................................. ˝ 191.5.6. Sostenibilità debole e forte ............................................................ ˝ 201.5.7. Svilupposostenibilecomesistema ............................................... ˝ 211.5.8. Conferenzeeprotocollisullosvilupposostenibile ....................... ˝ 231.5.9. Indicatori di sostenibilità ............................................................... ˝ 271.5.10. Indicatori di sostenibilità ambientale ............................................ ˝ 291.5.11. Indicatori di sostenibilità socio-economica ................................... ˝ 311.5.12. Ciclo di vita ................................................................................... ˝ 331.5.13. Energia incorporata ....................................................................... ˝ 401.5.14. Esempiodicalcolodell’energiaincorporata:cappottoesterno .... ˝ 431.5.15. Energiaincorporatainunedificio ................................................. ˝ 46

1.6. Ediliziaesostenibilità .................................................................................. ˝ 491.6.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 491.6.2. Obiettivi ........................................................................................ ˝ 491.6.3. Strategie energetiche ..................................................................... ˝ 491.6.4. Riqualificazioneenergetica ........................................................... ˝ 501.6.5. Edificiaconsumozero .................................................................. ˝ 50

2. OBIETTIVI SUL BENESSERE SOSTENIBILE .............................................. ˝ 522.1. Ilbenesseretermoigrometrico(sostenibile) ................................................ ˝ 52

2.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 522.1.2. Il benessere ambientale e termoigrometrico ................................. ˝ 522.1.3. Le variabili ambientali del benessere termoigrometrico ............... ˝ 53

2.2. L’uomostandard(odiriferimento) .............................................................. ˝ 582.3. Gliscambitermicidell’uomostandard ........................................................ ˝ 59

2.3.1. Metabolismoeproduzionedicalore ............................................. ˝ 592.3.2. Emissione di calore ....................................................................... ˝ 622.3.3. Latermoregolazione ..................................................................... ˝ 64

2.4. Ilbilanciotermicodelcorpoumano ............................................................ ˝ 652.4.1. Equazionedibilancio .................................................................... ˝ 652.4.2. Comportamentodell’uomostandard ............................................. ˝ 68

2.5. EquazionediFanger .................................................................................... ˝ 742.6. Indicidivalutazionedelbenesseresostenibile ............................................ ˝ 83

2.6.1. Benessere(globale)edisagiolocale ............................................. ˝ 832.6.2. Il carico termico ............................................................................ ˝ 832.6.3. IndicePMV(PredictedMeanVote) .............................................. ˝ 852.6.4. IndicePPD(PredictedPercentageofDissatisfied) ....................... ˝ 86

2.7. Ildiscomfort(odisagio)termicopuntuale(olocalizzato) .......................... ˝ 872.7.1. Lecorrentid’aria ........................................................................... ˝ 872.7.2. Irraggiamento asimmetrico ........................................................... ˝ 882.7.3. Differenzeverticalidellatemperaturadell’aria ............................ ˝ 892.7.4. Latemperaturadelpavimento ....................................................... ˝ 90



SOMMARIO VII

2.8. Modellosemplificatoperilbenesseretermicosostenibile .......................... p. 902.8.1. Latemperaturaoperativa .............................................................. ˝ 902.8.2. Intervallipraticidineutralitàtermica ............................................ ˝ 91

2.9. Il benessere visivo ........................................................................................ ˝ 932.9.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 932.9.2. Grandezzefotometrichefondamentali .......................................... ˝ 932.9.3. Benessere visivo ............................................................................ ˝ 982.9.4. Requisitidell’ambienteluminoso ................................................. ˝ 99

2.10. Ilbenessereacustico .................................................................................... ˝ 1082.10.1. Grandezzeacustichefondamentali ................................................ ˝ 1082.10.2. Il fonometro ................................................................................... ˝ 1122.10.3. Controlloevalutazionedelcomfortacustico ............................... ˝ 114

2.11. Ilbenessereel’ariainterna(sostenibile) ..................................................... ˝ 1172.11.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 1172.11.2. Sorgentiesostanzediinquinamentodell’ariainterna .................. ˝ 1172.11.3. Ventilazionenaturaleemeccanicadegliambienticonfinati ......... ˝ 1192.11.4. Tabelladeiricambid’ariaraccomandati ....................................... ˝ 119

3. MATERIALI PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE .......................................... ˝ 1233.1. Premessa ...................................................................................................... ˝ 1233.2. Materiali,bioediliziaesostenibilità ............................................................. ˝ 1243.3. Funzionestrutturale(esostenibilità)............................................................ ˝ 125

3.3.1. Calcestruzzoarmato ...................................................................... ˝ 1253.3.2. Calcestruzzoarmatoepontitermici .............................................. ˝ 1263.3.3. Correzionediunpontetermicoincalcestruzzoarmato ................ ˝ 1283.3.4. Cementoericiclaggiodiscartidilavorazioneerifiuti ................. ˝ 1293.3.5. Calcestruzzo,gabbiadiFaradayevariazione

delcampoelettromagneticonaturale. ........................................... ˝ 1303.3.6. Calcestruzzoarmatoesostenibilità ............................................... ˝ 1313.3.7. Laterracruda ................................................................................ ˝ 1323.3.8. Illegnodacostruzione .................................................................. ˝ 1353.3.9. Sistemid’involucrocompositi(esostenibili) ............................... ˝ 1383.3.10. Illaterizio(oterracotta) ............................................................... ˝ 1383.3.11. Comparazionetramattoniinterracruda

e mattoni in terra cotta .................................................................. ˝ 1423.3.12. Materiali lapidei ............................................................................ ˝ 146

3.4. Funzionelegante(esostenibilità) ................................................................ ˝ 1513.4.1. Calce aerea .................................................................................... ˝ 1523.4.2. Gesso ............................................................................................. ˝ 1563.4.3. Calceidraulica ............................................................................... ˝ 1573.4.4. Cementoconfunzionedilegante .................................................. ˝ 1583.4.5. Cemento magnesiaco .................................................................... ˝ 160

3.5. Proprietàgeneralidegliisolantitermici(edacustici) .................................. ˝ 1613.5.1. Isolamentotermicoeacustico ....................................................... ˝ 161



ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILEVIII

3.5.2. Strutturaesostenibilitàdeimaterialiisolanti ................................ p. 1623.5.3. Isolamentodell’involucro ............................................................. ˝ 1643.5.4. Proprietà generali dei materiali isolanti ........................................ ˝ 1663.5.5. Classificazionedeimaterialiisolanti ............................................. ˝ 1683.5.6. Il bilancio energetico e ambientale ............................................... ˝ 169

3.6. Isolantiinorganiciminerali(quasisostenibiliesostenibili) ........................ ˝ 1703.6.1. Fibreminerali:lanadivetroelanadiroccia ................................ ˝ 1703.6.2. Silicato di calcio ............................................................................ ˝ 1723.6.3. Vetrocellulare ............................................................................... ˝ 1733.6.4. Minerale espanso ........................................................................... ˝ 1743.6.5. Argilla espansa .............................................................................. ˝ 1753.6.6. Perlite espansa ............................................................................... ˝ 1753.6.7. Pomicenaturale ............................................................................. ˝ 1763.6.8. Vermiculiteespansa ....................................................................... ˝ 177

3.7. Isolantiorganicichimici(dapolimerizzazione) .......................................... ˝ 1773.7.1. Polistireneespanso(EPS) ............................................................. ˝ 1773.7.2. Polistireneestruso(XPS) .............................................................. ˝ 1783.7.3. Poliuretano(PUR) ......................................................................... ˝ 179

3.8. Isolantiorganicivegetali(esostenibili) ....................................................... ˝ 1803.8.1. Canapa ........................................................................................... ˝ 1803.8.2. Lino ............................................................................................... ˝ 1813.8.3. Cannapalustre ............................................................................... ˝ 1823.8.4. Paglia ............................................................................................. ˝ 1823.8.5. Fibredicellulosa ........................................................................... ˝ 1823.8.6. Fibredicocco ................................................................................ ˝ 1833.8.7. Pannelliinfibradilegno ............................................................... ˝ 1843.8.8. Legnomineralizzato ...................................................................... ˝ 1853.8.9. Sughero ......................................................................................... ˝ 186

3.9. Isolantiorganicianimali(esostenibili) ....................................................... ˝ 1863.9.1. Lana di pecora ............................................................................... ˝ 186

3.10. Isolanti(sottovuoto)azeroaria ................................................................... ˝ 1873.10.1. Pannelliisolantisottovuoto ........................................................... ˝ 187

4. VAPORE, CALORE E SOSTENIBILITÀ DELL’INVOLUCRO .................... ˝ 1894.1. Ariaumidaediffusionedelvapore .............................................................. ˝ 189

4.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 1894.1.2. Il paradosso del vapore ................................................................. ˝ 1894.1.3. Lamisuradellapressione .............................................................. ˝ 1904.1.4. Ariaambiente,vaporeesaturazione ............................................. ˝ 1924.1.5. Sostenibilità e vapore .................................................................... ˝ 1964.1.6. Bolledivapore,gocced’acquaealtrestorie ................................ ˝ 1964.1.7. Lacurvadellepressionidisaturazione ......................................... ˝ 1974.1.8. Involucroediffusionedelvapore ................................................. ˝ 1994.1.9. Classificazionedelprocessodicondensazione ............................. ˝ 208



SOMMARIO IX

4.1.10. Riqualificazioneenergetica(ecorrezioneigrometrica) diuninvolucro .............................................................................. p. 211

4.1.11. Parametridiconfrontoecontrollodelladiffusione ...................... ˝ 2144.1.12. Condensazioneecorrezioneigrometrica ...................................... ˝ 2174.1.13. Condensazioneestrutturedicopertura ......................................... ˝ 220

4.2. Trasmissione(trasporto)dicalore ............................................................... ˝ 2224.2.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2224.2.2. Modelli di scambio termico .......................................................... ˝ 223

4.3. Accumulo,inerziaesurriscaldamentoestivo .............................................. ˝ 2344.3.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2344.3.2. Ladiffusivitàtermica .................................................................... ˝ 2354.3.3. Inerziatermicadell’involucro ....................................................... ˝ 2374.3.4. Incrementodell’inerziatermicadiunapareteleggera .................. ˝ 2384.3.5. Trasmittanzatermicaperiodica ..................................................... ˝ 242

5. ENERGIA (QUASI) ZERO E SOSTENIBILITÀ .............................................. ˝ 2465.1. Una casa (quasi) sostenibile ...................................................................... ˝ 246

5.1.1. Premessa ........................................................................................ ˝ 2465.1.2. Classificazione(incompleta)deisistemipassivi ........................... ˝ 2465.1.3. Ediliziabioclimatica ..................................................................... ˝ 2495.1.4. Ediliziapassiva(PassivhausePassiv-On) .................................... ˝ 2535.1.5. Laventilazionemeccanicacontrollata

(conrecuperodicalore) ................................................................ ˝ 2565.1.6. Pompadicalore(otermica) .......................................................... ˝ 2585.1.7. Involucroemisureperlasostenibilità(energetica) ...................... ˝ 2615.1.8. Ediliziaaenergiaquasizero ......................................................... ˝ 2655.1.8.1. Carichienergeticiinunsistemaedilizio ....................................... ˝ 2655.1.8.2. La casa passiva .............................................................................. ˝ 2665.1.9. Autoproduzionedienergiaelettricadafonterinnovabile

(sistemifotovoltaici) ..................................................................... ˝ 2815.1.10. Sostenibilità dei sistemi fotovoltaici ............................................. ˝ 289

ÌÌ BIBLIOGRAFIA E RISORSE WEB .................................................................. ˝ 292 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................. ˝ 292 – RISORSE WEB ................................................................................................ ˝ 293



1

INTRODUZIONE

Iltemadelpresentevolumettoèlasostenibilitàincampoedilizio.Unprocessosidefiniscesostenibile–almenosulpianoteorico–quandoèripetibile(eripro-

ducibile)peruntempoindefinito.Inparolediverse,lasostenibilitàdiunsistemaconsistenelci-clicoritorno(dalpuntodivistadelladisponibilitàdellerisorseprimarie)allecondizioniiniziali.Pertanto,lasostenibilitàèlascienza(edancheilparadigmaculturale)dell’usoappropriatodellerisorse rinnovabili.

Iltestocomunquehaunrisvoltopiùpraticoedècaratterizzatodallasemplicepresentazioneedescrizionedeglielementidelprocessoediliziochepossonoparteciparearenderel’ambientepiùomenosostenibile.Inaltreparole–aparteilprimocapitolo–dovesidàspazioaqualcheconsiderazione teoricadi livellopiùavanzato,per il resto ilvolumettorimaneundocumentomoltopratico,descrittivo,chehailsoloscopodidarconsigliinunambitodalconfineincerto:lasostenibilitàincampoedilizio.

Ilvolumesicomponedicinquecapitoli.Nel primocapitolovengonodefinitieanalizzatigliaspettiteoricifondamentali:ilconcetto

disistemacomemodellodidescrizioneerappresentazionedeiprocessiingeneraleedeiprocessiediliziinparticolare;l’entropia(elamisuradeldisordine)comevariabilesinteticadianalisidellivelloorganizzativo;losviluppoeconomico(crescente)incontrollatoelosviluppocontrollato;ilconcettodisostenibilitàel’analisidelciclodivitadeiprodotti/sistemi.

Nel secondocapitolovienetrattatountemafondamentaleecollegatoalconcettodellaso-stenibilità:ilbenesserepercepitonellospaziointernodegliedifici.Unmodus vivendi che deve rimanerecostanteancheafrontedellaprogressivasostituzionedell’usodellerisorseedeimate-rialinonsostenibili(nonrinnovabili)conl’usodellerisorseedeimaterialisostenibili(erinno-vabili).Nelcapitolovieneintrodottoilconcettodiuomostandard evengonoanalizzatelesueinterazioniconl’ambienteconfinato(ditipotermico,visivo,acusticoeolfattivo).

Nel terzocapitolovengonopresentatiimaterialiperl’edilizia,conparticolareriguardoaimaterialidell’ediliziasostenibile:laterracruda,illegno,gliisolantinaturalieviadiscorrendo.

Nel quarto capitolovieneanalizzatoilcomportamentodiuninvolucroediliziosostenibiledalpuntodivistadegliscambiconl’ambienteesterno:ladiffusionedelvapore,latraspirazione,latrasmissionedelcaloreel’analisidelsurriscaldamentoestivoconirelativiparametridicon-trollo(trasmittanzastazionariaeperiodica,inerzia,capacitàediffusivitàtermica).

Nel quinto capitolovengonopresentatidueaspettidifferenti (eopposti)dellasostenibili-tà:quellodellacasa bioclimatica(diderivazionenordamericana)equellodellacasa passiva (Passivhaus,diderivazioneeuropea). Inoltrevieneanalizzato ilconcettodicasa ad energia quasi zeroevienediscussa lapresenza(praticamenteobbligatoria)di impiantiche,sedaun



ELEMENTI DI EDILIZIA SOSTENIBILE2

latosipresentanocomesostenibili(ossiafinalizzatiall’usodellefontirinnovabili),d’altrolatointroduconodelle antinomie chevannovalutate conmolta attenzione. Infine, sempre conuntagliopratico,vengonoanalizzatialcuniimpianticomeisistemiVMC(ventilazionemeccanicacontrollata),lepompetermiche,imodulisolaritermicieimodulisolarifotovoltaici(compresiquellidisecondagenerazioneafilmsottile).

Ilvolumettoinfine,siproponeconuntagliodescrittivo(esperimentale)–doveognilettoredovràapportareilpropriopensiero(elapropriaesperienza)–ricordandochelasostenibilitànonèlascienzadelquantitativo(delleformule)maèlascienza/conoscenzadelleconcreteazionicheportanoadunusocontrollatodellerisorserinnovabili.



3

CAPITOLO 1

SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI

1.1. Sistemi e complessità

1.1.1. PremessaIniziareconilconcettodisistema,odicomplessità(odiolismo),puòapparireincongruente

inuntestocomequesto,dovel’obiettivoprincipaleèun’esposizionesnellasullasostenibilitàincampoedilizio.Inrealtà,ilconcettodisistemaèprofondamentelegatoaltemadellasoste-nibilità,inquantoquest’ultima,essendounfenomenocomplessoerappresentatodanumerosevariabili,sidovràleggereinmodointegrato(osistemico).

1.1.2. Concetto (e definizione) di sistemaIlconcettodisistemarappresentailpuntodipartenzadellanostraricercaedèlostrumentodi

letturafinalizzatoall’analisidellasostenibilitàedilizia(ingenerale)edellasostenibilitàdell’in-volucro(inparticolare).

Per sistemasiintendeuninsiemedielementi(ocomponenti)–mutuamenteinteragenti–finalizzatoaperseguireundeterminatoobiettivo.Adognisistemacorrispondeundefinitoobiet-tivo.Inaltreparole,lastrutturadiunsistemaèsempreorganizzataperaddivenireadunfine.Lapresenzadelfine–appunto–determinailcarattere(ofunzionamento)cosiddettosistemico,cheèsempreorientatoalraggiungimentodelloscopoprefisso.

Esempidisistemisono:a) gruppisociali;b) processitecnologici;c) banchedidati;d) retidicomunicazione;e) impiantitecnici;f) edifici,ecc..

Tabella 1.1. Sistemi della realtà quotidiana

Aggregati complessi (o sistemi della realtà)Gruppisociali(societàdipersone,organizzazionioperaie,squadradiciclismo,ecc.)Organizzazionisocio-tecniche(aziende,entipubblici,ospedali,ecc.)Processitecnologici(produzionedellalanadiroccia,delpolistirene,ecc.)ProcessidimanutenzioneetrasformazionedegliimpiantitecnologiciBanche di datiRetidicomunicazione,retiditrasporto,ecc.




Volendodareun’ulterioredefinizionepossiamodirecheunsistemaèuninsiemestrutturato dienti.Inaltreparole,ilcaratteresistemicoèdatodalleseguentiproprietà:lamutuarelazionetraicomponentielaloroorganizzazioneinterna.

Facciamounesempiolinguistico.Uninsiemeèunacollezionedientità.Ungruppodiletteredell’alfabeto–dispostecasualmente–nonhavaloresemantico,osignificato.Alcontrario,lelettereinterconnesse,inmutuarelazione–ordinate–acquisisconounsensoosignificatolingui-stico,diventanounaparoladelnostrolinguaggio,rappresentanounoggetto,un’idea,ecc..

Tuttoquestoèdescrittonellaseguentefigura1.1.

Figura 1.1. Differenza tra un insieme 1) e un sistema 2)

Dovein1)abbiamorappresentatouninsiemedilettere,lequali–disposteinmodocasuale–nonassumonounospecificosignificato.

Alcontrario,in2)leletteredisposteinmodoorganizzatodiventanounsistemaedassumonoilconsuetosignificatodell’oggettodenominatocasa.

Inconclusione,unsistemaèunaggregatodielementi–materialieimmateriali–chehannoleseguentiproprietà:

1) glielementi(ocomponenti)sonoinrelazionereciproca(lamutuainterazione)esiconfi-guranosecondounadeterminatastruttura(oorganizzazione);

2) l’aggregato,nelsuocomplesso,hauncomportamentofinalizzato,haunobiettivooscopo(èteleologico).

Unsistemaèuninsiemeintegrato(eteleologico)pertantoleproprietà(oicomportamenti)dell’interosistemanonsonolasommadelleproprietà(odeicomportamenti)deisingolicompo-nenti.Conparolediverse,unsistemasicomportacomeunoggettointegrato,unitario,ecc.,doveognielementocomponentemetteacomunelesoleproprietàolistiche.Pertanto,analizzandoilcomportamentodiunsistema,sidovràprescinderedaun’analisiditipocausa-effettoocompo-nentepercomponente,masidovràfareunaletturaessenzialmenteintegrata(olistica).

Tabella 1.2. Definizione e proprietà di un sistema

SistemaAggregato di npartiinmutuarelazione(interazione)Struttura di un sistemaOrganizzazionesupiùlivelli:sovra-sistema,sotto-sistema,componenti(oelementi)Proprietà fondamentaliComplessitàeridondanza;perseguimentodiunoscopo;comportamentointegrato



1. SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI 5

1.1.3. Confine di un sistemaDatounsistemaèsempredefinibileilsuoconfine,nelsensoche,presoinconsiderazione

unqualunqueelemento(ocomponente)l’elementostessosipotràclassificarecomecontenutoall’internooppureall’esternodelsistemamedesimo.Il«contenitore»dituttiglielementiinternièilconfinedelsistema.

Ilconfinepuòesserepermeabileoimpermeabile.Unconfinepermeabilepermetteun«dia-logo» tra il sistemae l’ambiente (omondo)esterno.Unconfine impermeabile impedisce la relazioneinterno-esterno.

1.1.4. Sistema chiusoUn sistema chiuso è un sistema dotato di un confine impermeabile: non scambiamate-

ria,energiaedaticonl’ambiente(omondo)esterno.Persegueilproprioobiettivoconsumandoesclusivamentelerisorseinterne.Èquindidestinatoall’esaurimento(decrescitaincontrollata)edallaprogressivariduzionedellivellodiorganizzazionefinoalmassimodisordineinterno.

L’universoèunsistemachiuso,edèdestinato(neltempo)araggiungereilmassimolivellodidisordinedenominato«mortetermica».La«mortetermica»corrispondeallostatodell’universoconunatemperaturaambientaledi0K(ossia-273°C),dovelavitasifermaescompare.

1.1.5. Sistema apertoUnsistemaapertoèunsistemadotatodi un confine permeabile:scambiamateria,energia

edaticon l’ambienteesterno.Persegue ilproprioobiettivoconsumando le risorse interneedesterne.Èdestinatoallacrescitaoalladecrescitacontrollata(decrescitafelice)emantieneunlivellodiorganizzazionecongruoall’obiettivodaperseguire.Isistemiviventi(esociali)sonosistemi aperti.

1.1.6. Involucro chiuso e involucro apertoImmaginiamounedificioconuninvolucroteorico:unconfinechiusochenonhascambicon

l’esterno.Inquestocaso,anchesedaunpuntodivistastrettamenteenergetico–almenonellafaseiniziale–lacosapotrebbeapparirecomepositiva,conilpassaredeltempo,perl’edificioeisuoiimprobabiliabitanti,ilpercorsosarebbeversolafinediogniformadivita.

Figura 1.2. Involucro (o confine) di un sistema




Pertanto,ogniinvolucrorealeèsempreuninvolucroaperto.Anchegliedificipassivi,quelliche in teoria non abbisognano di impianti termo-meccanici e che controllano lo scambio energe-ticointerno-esternoconl’obiettivodirendereminime(oquasinulle)leperditedicalore,sonosempresistemiaperti,nelsensoche,sedaunlatominimizzanoleperdite,d’altrolatocercanodimassimizzareilguadagnosolare.

Perquantodettosipotrebbeconcluderecheinterminidiconfine–odiinvolucroodichiu-sura–leproprietàfondamentalidelsistemaapertosono:

1) lapermeabilità;2) laselettività(opermeabilitàdirezionale),cheèunaformadipermeabilitàorientata,dove

unagrandezzapassa inunsenso(adesempiodall’internoall’esterno)enonnelsensoopposto.

1.1.7. Comportamento dinamicoPer comportamento dinamico di un qualunque sistema si intende il suo funzionamen-

tonel tempo incondizionidi regimevariabile. Inparolediverse,mentre ilcomportamento permanente(ostazionario)rappresentailsistemacheharaggiuntoilproprioobiettivodifun-zionamento(evirimane, teoricamente, inuntempoindefinito),quellodinamicorappresentailsistemaindivenirechesispostadaunostatodifunzionamentoall’altro.Inmododiverso,mentrel’analisidinamicadiunsistemalorappresentaperunintervalloditempolimitato,di-versamente,l’analisipermanentelorappresenta(oltreilcomportamentodinamico)perilrestodelsuociclodivita.

Tuttaviaesistequestoparadossosistemico:ilcomportamentotransitorio(odinamico)èinconcretolostatodifunzionamentopiùricorrenteedèlarispostaallecontinuesollecitazionidelmondoesternochefannopassareunsistema,senzasoluzionedicontinuità,dauntransi-torioall’altro.

Perquantodetto,dalpuntodivistadelcomportamentodinamico(otransitorio),esistonoleseguentidiversità:

– inunsistemachiuso,nonesistendo lapossibilitàdiassorbire le risorsedall’esterno ilfunzionamentodinamico,unavoltaconsumatiimaterialielerisorseinterne,conduceconcertezzaalprogressivodisordineedegrado;

– inunsistemaaperto,esistendoilcontinuoprelievodellerisorseambientalil’evoluzionedinamicadetermina(conelevataprobabilità)laconservazioneoilmiglioramentodellostatoorganizzativodelsistemastesso.

In conclusione, all’interno di una teoria generale dei sistemi, ilmodello di riferimento èquellodelsistemaapertoincompetizioneconl’ambiente,dovequest’ultimoassumeilruolodicontenitoredellerisorseedidepositodeirifiutiderivantidaiprocessidiscambio.

1.1.8. Comportamento teleologico (o teleonomico)Dalpuntodivistalinguisticol’aggettivoTeleologico/teleonomico ed in particolare il sostan-

tivo Teleologia/teleonomia, hannoconcretamenteilseguentesignificato: – latendenzaadundivenirefinalizzato,aduncomportamentodinamicoconunoscopo,unfine,unobiettivo.

Unsistemaingeneraleedunsistemaapertoinparticolare,hannosempreuncomportamentoteleologico (o teleonomico),ossiahannosempreunoscopoodobiettivodaperseguire.



1. SISTEMI E PROCESSI SOSTENIBILI 7

1.1.9. Comportamento equifinalizzatoUnobiettivogeneralediunsistemaapertoèilraggiungimentodellostatodiquasi-staziona-

rietà (ostatodiequilibrio),ovverodiquellecondizionidifunzionamentodove,purpermanendoloscambioel’alimentazionedall’esterno,lostatosistemicorimanequasi-costante(opressochéinvariante).

Lostato-obiettivodiquasi-stazionarietàsipuòraggiungerecontrasformazionidiverse,ossiapartendodastatiinizialidifferenti.Questaproprietàdeisistemiaperti,checonsistenelgiungereallostessostatofinalepartendodacondizioniinizialidiverse,sichiamaequifinalità.

Inconclusione,unsistemaapertohauncomportamentoteleologico(tendenteadunoscopo)edequifinalizzato,chegliconsentediraggiungereunobiettivopercorrendotraiettorieditrasfor-mazionecompletamentedifferenti.

Nelcasodiunsistemaaperto–ovverodiunaggregatochescambiacontinuamentemateria,energiaedaticonilmondoesterno–ilcomportamentoteleologico(finalizzato),ossiailperse-guimentodiunobiettivo,èpiùforteevitalecheinunsistemachiuso(otendenzialmentechiuso),inquantoilsistemaapertopuòcontinuamenteattingeredallerisorsedell’ambienteesterno.

1.1.10. Comportamento omeostaticoIngenerale,unsistemahauncomportamentoomeostaticoquandotendearendereinvariante

neltempounaqualcheproprietà,otutteleproprietàchelocaratterizzano.Insintesi:«è l’attitu-dine propria dei sistemi viventi (sistemi aperti) a conservare le proprie caratteristiche, al variare delle condizioni del mondo esterno, tramite meccanismi di autoregolazione».

Adesempio,l’omeostasiglucidicaèilmantenimentodellagiustaconcentrazionedizuccheronelsanguemediantel’azionecombinatadiinsulinaeglicogenoedialtrimeccanismidiautore-golazionedell’organismo.

Laproprietàpiùgeneralediunsistemaèl’organizzazione.Neconseguelaseguentedefini-zione:«il comportamento omeostatico di un sistema (chiuso o aperto) è la tendenza a conservare il proprio livello d’ordine, ossia il proprio livello d’organizzazione».

In sintesi, il comportamento omeostatico tende a dare la stabilità al sistema. In parole diverse, l’omeostasiannullaconcontinuitàladifferenzatral’organizzazioneinatto(l’ordineesistenteinuncertoistante)el’organizzazione-obiettivo.

Ilcomportamentoomeostaticoèunfunzionamentocomplessotipicodeisistemiapertiforte-menteorganizzati:isistemiviventi.

L’omeostasièlatendenzadeisistemiaperti,organizzatiinmodocomplesso(comegliesseriviventi),adevolveremantenendocostantelapropriaorganizzazioneinterna(inspeciequelladicontrolloedecisionale)mediantelacapacitàdicompensare,conipropricambiamenti,ledefor-mazioniimpostedall’esterno.Inaltreparole,èlacapacitàdegliorganismiviventiditrasmettereeriprodurreleproprieinvarianzestrutturaliedimodificarelerelativeprestazioniinrapportoall’ambiente.

Traunsistemavivente,omeglio,traunsistemamoltocomplessoel’ambiente,esistesempreun’interazioneditipocompetitivo,dove:

1) daunlatol’ambientecercadievolvereaspesedellastrutturaorganizzativadelsistemaviventemedesimo,riducendola,quandopossibile,ailivelliinferiori;

2) d’altrolatoilsistemaviventerispondeconicomportamentidicompensazionechetendono(essendofinalizzati)almantenimentodell’integritàstrutturale(dell’aggregazioneunitaria).



52

CAPITOLO 2

OBIETTIVI SUL BENESSERE SOSTENIBILE

2.1. Il benessere termo igrometrico (sostenibile)

2.1.1. PremessaLacasa–comunquecostruita–hailseguenteprincipaleobiettivo:proteggerechiviabita

dalleavversitàdelmondoesterno.Siaessaunatendadiviaggiatori,unabaraccadicantiereounpalazzodidiversipiani,devesempreripararedaltempo(quelloatmosferico),dandoagliindivi-dui–isuoiabitanti–unasensazionedibenessere.

Interminipiùrigorosisipotrebbedirecheilsistemainvolucro(diunedificio)èfinalizzatoalcontrollodellarelazionetral’ambienteinternoel’ambienteesterno,edhacomeobiettivofonda-mentale la ricerca ed il mantenimento dello stato interno di comfort abitativo, ovvero di benesse-redegliabitantidellospazioconfinatodall’involucrostesso.Inoltre,l’involucrofunzionaletendeaperseguireiseguentieulterioriobiettivi:riduzionedell’ondatermicaestivaedinvernale,atte-nuazionedeirumori,protezionedall’inquinamentoatmosfericoedelettromagneticoesternoecc.

Ilconcettodibenessere(ocomfort)ambientaleèpiuttostoampioecomplessoecomprendequell’insiemedivariabilicherappresentanolostatodisoddisfazionediunorganismoumanoallor-quandoèinseritoall’internodiuninvolucroedilizio.Ilnostroobiettivoèprincipalmentequellodidarformaalconcettodibenesseretermico(o,piùpropriamente,termoigrometrico).Inquest’am-bitol’involucrodivieneunospecialemediatorefinalizzatoalloscambiodienergia(edimateria):unaspeciediterza«pelle»inaggiuntaalvestiario(laseconda)eallacute(laprimapelle).

2.1.2. Il benessere ambientale e termoigrometricoIlbenessereambientale(obenesserenegliambienticonfinati)èdefinibilecomequellacon-

dizionepsicologicacheesprimesoddisfazioneneiconfrontidell’interazioneconl’ambienteme-desimo.Levariabilidicontrollodelbenessereambientalesono:

1) microclimatiche,ossiarelativeallostatotermoigrometricodell’ambienteconfinato;2) dellaqualitàdell’aria;3) deirumori;4) dell’illuminazionenaturaleeartificiale.

Tabella 2.1. Il benessere ambientale

Benessere ambientale Variabili di controllo– Termoigrometrico Grandezzemicroclimatiche–Respiratorio(eolfattivo) Controllodellaqualitàdell’aria–Acustico Attenuazionedelrumore– Visivo Controlloilluminazionenaturaleeartificiale



2. OBIETTIVISULBENESSERESOSTENIBILE 53

Perquantoriguardailsolobenesseretermico(eigrometrico)levariabilidicontrolloambien-talesono:

1) latemperaturadell’ariainterna(otemperaturaabulboasciutto);2) latemperaturaabulbobagnato;3) latemperaturamediaradiantedellesuperficiinternediconfine;4) latemperaturadirugiada;5) lavelocitàdell’ariainterna;6) l’umiditàrelativa.Allegrandezzesuddettesidovrannoaggiungerequellevariabilicheesprimonolecaratteri-

sticheproprieedilcomportamentodell’individuo:a) illivelloetipodiattivitàsvolta;b) laresistenzatermicadelvestiarioindossato.Inparolediverse,ilbenesseretermicodell’individuocheabitaunambienteconfinatoderiva

dalcontrolloedall’interazionedellevariabiliquantitativesopraenumerateeriportatenellase-guentetabella2.2.

Tabella 2.2. Il benessere termico

Benessere termico Variabili di controlloAMBIENTE INTERNO

Controllodeiparametriambientali: Temperaturadell’ariaabulboasciuttoTemperaturadell’ariaabulbobagnatoTemperaturamediaradianteTemperaturadirugiada(odisaturazione)Velocitàdell’ariaUmiditàrelativa

INDIVIDUOControllodeiparametriindividuali: Livello di attività

Livellodiresistenzadelvestiario

Insensogeneraleilbenesseretermicoèdatodallagestionedidueinterazioni:1) lagestionedellivellodiattivitàdapartedell’individuo,chedifattoèunarispostaallo

stressambientaleetendeall’aumento(oalladiminuzione)delcaloreprodotto;2) ilcontrollo–sempredapartedell’individuo–dellivellodiresistenzadegliabiti,checon-

trastagliscambitermicideterminatidalgradienteditemperatura(edipressioneparzialedelvapore)tralasuperficiedellapelleel’ambienteesterno.

2.1.3. Le variabili ambientali del benessere termoigrometricoDiamoalcunedefinizionidellevariabiliambientalialfinedicogliereilsignificatocomples-

sivo(sistemico)delbenesseretermoigrometrico.

Ì Temperatura dell’aria a bulbo asciuttoSimisuraconun termometroabulbo, a colonninad’alcool (odimercurio) la cuidilata-

zione (o allungamento nel capillare) rappresenta – visivamente – la temperatura dell’aria,




indipendentementedalsuocontenutodivapored’acqua.Inparolediversesipotrebbefarequestoparagone:lamisuraabulboseccocorrispondeaquantopercepisceunindividuo–conivestitiperfettamenteasciutti–instatodiriposo,adesempioquandoèseduto:difatto(nonriesceava-lutarelapresenzadelvapord’acqua)valutasolounasensazionetermicacomplessivachetienecontodell’ariapercomesipresenta,conilsuocontenuto(piùomenoaccentuato)diumidità.

Dalpuntodivistatermocinetico,latrasmissionedelcaloretral’ariaeilbulbodeltermometrosirealizzaessenzialmenteperconvezione.Insintesi,quandosiparlasemplicementeditempera-turadell’aria,s’intendelatemperaturamisurataconuntermometroabulboasciutto.

Ì Temperatura di rugiada (o di saturazione)Unvolumed’aria,adunacertatemperatura,puòcontenereunaquantitàmassima(inpeso)

di vapore.Al crescere della temperatura cresce la quantitàmassimadi vapore chepuò essercontenutanelvolumemedesimo;alcontrario,riducendolatemperaturasiriducetalequantità.Pertanto,per l’ariadiogniambiente–chedimassimacontienesempreunacertaquantitàdivapore–abbiamo:

a) aria insatura,dove ilpesodelvaporeperunitàdivolume (oancheperunitàdipesodell’aria)èinferiorealvaloredellaquantitàmassima–allimite,conilpesougualeazero,abbiamol’ariasecca–;

b) aria satura,quandoilpesodivaporeperunitàdivolume(oancheperunitàdipesodell’a-ria)èugualealvaloredellaquantitàmassima.

Infine,conloscopodidefinireilconcettoditemperaturadirugiada(otemperaturadisatura-zione),possiamonotarequantosegue:

1) l’ariararamenteèsecca,perchéquandolofossecatturerebbesubitodelvaporedalprimospecchiod’acquadisponibile;

2) l’ariadisolitoèinsaturaetendeasaturarsiocatturandoacquaoriducendo–nelsuoan-dirivieni–lapropriatemperatura,finquando(adunacertatemperatura)siformerannoleprimegocciolined’acqua:lacondensa.Inquestocasol’ariaèdivenutasaturaperabbas-samentodellatemperatura(dovutaalcontattoconunasuperficiefredda)edilprocessoavviato(lacondensazione)èdiformazionedellarugiada(dispersionedigocced’acquasopralasuperficie).Latemperaturacheattivaquestofenomenoèdenominatatemperatu-radisaturazione(dell’ariaumida)odirugiada.

Ì Umidità relativaÈlapercentualeinpesodivaporecontenutonell’unitàdivolumedell’aria(odipesodell’a-

ria),rispettoalpesoincondizionidisaturazione.Esempio:seunmetrocubod’ariaallatemperaturadi20°Cpuòcontenere10gdivapore,nel

casonecontengasolo5gavràun’umiditàrelativadel50%,senecontiene7gavràun’umiditàrelativadel70%,ecc..

L’umiditàrelativaèsoventeindicataconilsimboloUR%.

Ì Temperatura dell’aria a bulbo bagnatoSimisuraconuntermometroacolonninad’alcool(odimercurio)conilbulboavvoltoinuna

garzainzuppatad’acquachepescainunbacinellacontinuamentealimentata.Lagarzaèinvestitadaunacorrented’ariaforzatadaunventilatore.Inequilibrio,ladilatazione(oallungamentonel



2. OBIETTIVISULBENESSERESOSTENIBILE 55

capillare)rappresentailprocessod’evaporazionedell’acquadallagarzaall’ariaambiente,percuilamisuratermometricaèinsostanzaunavalutazioneindirettadell’umiditàrelativapresentenell’aria,infatti:

1) sel’ambienteèseccol’evaporazionesaràpiùcorposa,ilcaloreestratto(perilcambiamen-todistato)saràmaggioreedilbulboraffreddatosegneràunvaloreinferioreaquellodellatemperaturadell’aria,tantopiùpiccoloquantominoreèiltassod’umiditàambientale;

2) sel’ambienteèquasisaturodivapord’acqual’evaporazionesaràfortementeridotta,l’e-strazionedelcaloresaràminimaediltermometro(pocoraffreddato)tenderàarimanereprossimoalvaloredellatemperaturadell’ariaambiente.

Ancheinquestocasosipotrebbeportareunparagone:lamisuraabulboumido(obagnato)corrispondeaquantopercepisceunindividuo–conivestitiinzuppatid’acqua–instatodiriposo,adesempioseduto:difattovaluteràsoprattuttol’evaporazionedell’acquadaiproprivestiti,cheloraffredderannoinmodotantopiùfortequantomaggioresaràlasecchezzaambientale.Insintesi:

1) quandol’ambientetendealsecco,iltermometroabulboasciuttosegneràlatemperaturadell’ariaequelloabulboumidounatemperaturaminore,tantominorequantomaggioresaràlasiccità;

2) quandol’ambientetendealsaturo,iltermometroabulboasciuttocontinueràasegnarelamedesimatemperaturadell’ariaequelloabulboumidounatemperaturadipocoinferiore,oallimiteugualeaquelladell’arianelcasodisaturazionecompleta.

Dalpuntodivistatermocinetico,latrasmissionedelcaloretrailbulboumidodeltermome-troel’ariasirealizzaessenzialmenteperevaporazione.Insintesi,notalatemperaturaabulboasciuttoequellaabulboumidosiricava–mediantel’usodiappositigrafici–l’umiditàrelativa.Lostrumentodimisuradell’umiditàrelativadell’ariaèdenominatopsicrometroedècompostodaiduetermometri(abulboasciuttoebagnato)integratiedall’abacoperlaletturadell’umidità.

Ì Temperatura media radiantePertemperaturaradiantesiintendelatemperaturadiunasuperficiecheemetteenergiarag-

giante(raggiinfrarossi)versosuperficiopuntiatemperaturainferiore.Unuomopostoall’inter-nodiunastanza«sente»latemperaturaradiantedituttelepareti(esuperfici)chelocircondano.Insostanzal’uomointeragisceconlevarietemperature«viste»dallapropriasuperficiecorporea,lequali–perirraggiamento–glitrasmettonodelcalore.Ilprocessocomplessivosipuòcon-siderarecomeprodottodaunasolasuperficie(checircondal’uomo)dotatadiunatemperaturapariallamediaponderatadelletemperaturedellesuperficiesistenti.Lamisuradellatemperaturaradiantemediasirealizzaconuntermometroairraggiamento.

Ilglobotermometroèuntermometroairraggiamentocompostodaunasferasottiledirame(cava)didiametrodi15cmespessoredi0,2mm–verniciatadinerofumo–conalcentro(nellacavità)unsensoreditemperatura(ingenereunatermocoppia).Lasferadinerofumoassorbeperirraggiamentoilcaloreemessodalleparetiradianti.Inequilibriolasferasottileassumeunatem-peraturaugualeallatemperaturaradianteecominciaadirraggiareversol’interno(nellacavità)nelladirezionedelsensorecheindicheràlatemperaturaradiantemedia(ponderata)dellepareti.

Ì Velocità dell’aria (ambiente)L’ariadiunambienteconfinatopuòesserefermaoinmovimento.Daunpuntodivistater-

mocineticol’ariafermasicomportacomeunsolidoconunaconducibilità(termica)moltobassa:




èunottimoisolanteelatrasmissionedelcaloresirealizzapersolaconduzione.L’ariainmovi-mento,alcontrario,èmoltopiùtrasmissiva,ovveroaggiungealmeccanismodellaconduzionequellodellaconvezione–asportazioneoimmissionedicaloremedianteunmovimentodiaria«fredda»o«calda»–.Inconcreto,unuomoinseritoinunambienteconfinato,avràunamaggioresensazionedifreddoininverno(odifrescoinestate)quandol’ariacheloavvolgeavràunave-locitàmaggioredi0,1m/s(inverno)o0,25m/s(estate).

Inconclusione,perilbenesseretermoigrometricoepernonvariarelapercezionedelclimainterno,lavelocitàdell’arianondovràsuperareilvaloredi0,1m/s.Lamisuradellavelocitàsirealizzaconanemometridainterni,aventisensibilitàadeguataalleridottevelocitàingioco.

Ì Cenni sulle unità di misura del calore e della temperaturaIlprocessoditermoregolazione(edenergeticoingenere)ècomprensibileserisultanonote–

econcretamentechiare–alcuneunitàdimisura.Diciamosubitocheleunitàdimisurasonosuddivisein«pacchetti»coerenti:ilsistemaan-

glosassone,quellotecnicodegliingegnerieviadiscorrendo.Inviaufficialeilsistemaricono-sciutoèquellodenominatoSI(SistemaInternazionale),usatooramaiinogniambito,ancheseisistemipratici–siaperlaricchezzadeidatiesistenti,cheperpuraconsuetudine–sonoancoramolto applicati.

Nelsistemainternazionale(SI)l’energiasimisurainJoule(J).Inambitotermicoèusatalachilocaloriaosemplicementecaloria(kcal).

Larelazionefondamentaletraleduegrandezzeèlaseguente:

1kcal=4,186kJ

Larelazioneprecedente,oltreastabilireun’equivalenzatradueunitàdiverse,metteinevi-denzaunfattoimportante:ilcalore(kcal)èunaformadienergia.

Dellachilocaloria(kcal)–cheèunagrandezzamoltonota,edèlamedesimaunitàchesitrovanelcampodell’alimentazione(odellediete)–vorreidareunadefinizione(nontropporigo-rosa)maespressiva:lachilocaloria(kcal)èquellaquantitàd’energianecessariaadinnalzarediungradocentigrado(oCelsius)unlitro–odecimetrocubo(dm³)ochilo(kg)–d’acqua.

Percompletezzaèbeneintrodurrel’unitàdimisuradelcaloredelsistemaanglosassonedeno-minato Btu (British thermal unit)–checorrispondeallaquantitàdicalorenecessariaperelevarediungradoFahrenheitlatemperaturadiunalibbradiacqua.

Nelsistemaanglosassoneunalibbra(pound,simbolo«lb»o«p»)rappresental’unitàdimi-suradelpeso,evalelarelazione:

1lb=0,4536kg

Un’altra grandezza fondamentale è la temperatura, la quale si può esprimere condiverseunitàdimisura:ingradikelvin(K)indicataconlaletteramaiuscolaT;oppureingradicentigradi(ocelsius,°C)indicataconlaletteraminuscolat.Latemperatura–dalpuntodivistafisico–rap-presentalamobilità(disordinataeintutteledirezioni)delleparticelleelementarichecostituisco-nolamateria.All’aumentarediquestaagitazionemolecolareaumentailvaloredellatemperaturaeviceversa.Nelcasolimitediparticellechedivengonotuttefermeabbiamolacosiddetta«morte



123

CAPITOLO 3

MATERIALI PER UN’EDILIZIA SOSTENIBILE

3.1. PremessaImaterialidacostruzionetradizionali–nell’ediliziacorrenteocommerciale–sonoimpiegati

percircail20%,alcontrario–ilrestante80%–ècostituitodamaterialiinnovativiocomunquenontradizionali.

Ivantaggipiùevidentideimaterialitradizionalisono:1) ilrisparmioenergeticoedimaterieprimeinrelazioneallapossibilitàdiuncompletoriuso

ericiclaggiodeimaterialimedesimi;2) lasalubritàdegliambienticonfinatidovutaallabuonapermeabilitàall’ariadeimateriali

stessi.Nonsolo,imaterialitradizionalisonoanche(inlineadimassima)sostenibili.Infatti,laso-

stenibilitàdiunmaterialedacostruzione(ediunmaterialeingenere)ècorrelataadunridottoimpiegodienergia(duranteilciclodivita)eadunabassaproduzionedirifiuti.Inparticolareunmateriale sostenibile nonproduceemissionidigastossici,inquinanti,ecc..

Imaterialidacostruzionesisuddividonointregruppi:a) diorigineminerale,omaterialiminerali;b) dioriginevegetale,omaterialivegetali;c) diorigineartificiale(sintesichimica),omaterialichimici.Nelcampodell’ediliziasostenibile–perimaterialiisolanti–èancheinusounmaterialedi

origine animale, la lana di pecora.Semprenelcampodell’ediliziasostenibilesievitainmodosistematicol’usodimaterialidi

sintesichimicaedanchediqueimaterialiche–puressendoinpartenaturali–nellarimanenteparte sono mescolati a materiali che derivano da processi chimici.

In conclusione, per l’edilizia sostenibile imateriali dovrebbero essere di tipominerale ovegetale o animale.

Dalpuntodivistadellasostenibilitàambientale–inrelazioneall’estrazionedellematerieprimeeallaproduzionedirifiuti–abbiamocheilprocessoedilizioutilizzacircail50%deimaterialicomplessivamenteestrattieproduceunamassadirifiutiparial25%diquellicom-plessivamenteprodotti.Inparolediverse,ilprocessoedilizioèunacriticitàperunosvilupposostenibile.

Pertanto–perunapprocciosostenibile–sidovrebberovalutareimaterialidacostruzionetantodalpuntodivistadelciclodivita(consumoenergetico,riusoesmaltimento)quantodalpuntodivistadelleemissioniinquinanti(aria,acquaeterra)chedalpuntodivistadellasalutedegliutilizzatori(emissionidieventualiagentitossici).Nonsolo,ilmaterialedacostruzionevavalutatoanchedaunpuntodivistaprestazionalenelsensochedovrebbegenerarequelbenessereabitativoanalizzatonelprecedentecapitolo.




3.2. Materiali, bioedilizia e sostenibilitàNell’ediliziatradizionaleimaterialiinusoerano(esono):laterizio,pietra,legno,terracruda

ecalce.Nell’ediliziacommercialelaquantitàdeinuovimaterialièampiaeincludecomponentididerivazionechimica(plastica,isolantipolimerici,ecc.).Pertantol’unitàabitativaèdivenutaunluogoartificiale(oscarsamentenaturale)dovel’elevatatenuta–giustificatadall’obiettivodelcontenimentodelleperditeperventilazione–produceeffettiindesideraticomelastagnazionedisostanzevolatilietossiche.

Unesempiopertutti:ilgasRadon(elementoabassaattivitàradioattiva)–emessodapartedialcunimaterialilapideiodapartedelterreno–cherimaneincapsulatoinuninvolucropocotraspirante(fattoconmaterialiartificiali)mentrevieneespulsoinuninvolucropermeabile(fattoconmaterialinaturali).

Insintesi,allalucedellesempliciconsiderazionisopraesposte,diventaopportunoindirizzarelasceltadeimaterialiinsensomaggiormenteecologico(osostenibile),ossiavalutandocomples-sivamenteilcostoenergeticodelmateriale,ilriuso,leemissioniinquinanti,tossiche,ecc..

A livelloeuropeo,per indirizzare (esoprattutto facilitare) lasceltadeimaterialimaggior-mentesostenibilièstatodefinitoilseguentemarchiodiqualitàecologica(cfr.RegolamentoCEn.66/2010):

– marchio Ecolabel UE:etichettache rappresenta laqualitàecologicadiunprodottooservizioechelodifferenzia(interminidisostenibilità)daaltriprodottioservizisimilipresenti sulmercato. In sintesi l’etichettaattestache ilprodotto/serviziohaun ridottoimpattoambientalenelsuointerociclodivita.

Il marchio Ecolabel UEèunostrumentovolontario,selettivoecondiffusionealivelloeu-ropeo.Ovvero:

– strumento volontario:larichiestadelmarchio/etichettaecologicaèdeltuttovolontaria(adomanda);

– strumento selettivo: l’etichettaecologicaèunattestatodieccellenza.Vieneconcessasoloaprodottichehannounridottoimpattoambientale;

– strumento con diffusione a livello europeo:laforzadelmarchio/etichettaèlasuadif-fusioneneiventisettestatimembridell’UnioneeuropeanonchénellaNorvegia,Islandae Liechtenstein.

L’etichettaèconcessaconunapprocciocheanalizzailprodotto/servizionell’interociclodivita(LCA):dalla«culla»alla«tomba».Iniziandodall’estrazionedellematerieprime(dovevengonoqualificatiifornitori),passandoattraversoiprocessidilavorazione(dovevengonocontrollatigliimpattiambientali),finoalladistribuzione(analisidell’imballaggio),usoesmaltimentodelpro-dotto/servizio.GlistudiLCAtendonoavalutareilrisparmioenergetico,illivellod’inquinamentodelleacqueedell’aria,laquantitàdirifiutiprodottielasostenibilitànell’usodellematerieprime.Infine–perottenerel’EcolabelUE–vienevalutatoillivelloprestazionaledelprodotto/servizio.

Ì Unaclassificazionedeimaterialiinediliziapotrebbeesserelaseguente:1) materialiconfunzionestrutturale;2) materialiconfunzionedichiusura(eprotezioneefinitura);3) materialiconfunzionelegante(odicollegamento);4) materialiconfunzionediisolamentotermico(edacustico).



3. MATERIALIPERUN’EDILIZIASOSTENIBILE 125

3.3. Funzione strutturale (e sostenibilità)

3.3.1. Calcestruzzo armatoIlmaterialemaggiormenteusatonell’ediliziacommerciale–confunzionestrutturale–èil

cementoarmatoo(conmaggioreproprietàdilinguaggio)calcestruzzoamato.Èd’usocorrenteescarsamentesostenibilemaalmomentorisulta(perilmodelloeconomicoinatto)insostitui-bile.Nondimenocercheremodivalutareglielementicriticidelmaterialestessoconloscopodilimitarnel’usoaicasidieffettivanecessitàeconl’obiettivodimigliorarneladurabilità.

Ì Carbonatazione e corrosioneInaria,inacquaonelterreno–solitamenteacausadellapresenzadiumidità–ilferrodi

armaturaèsoggettoalprocessodellacorrosione.Alcontrario,all’internodellamassacementiziailferroèprotettodaunambientefortementealcalino(pH>13).

Insintesi,ilpuntobasedellaprotezionedellearmatureèilcaratterebasicodelgettocementi-zio.Inaltreparole,quandol’ambientebasicoèstabile(suilivellianzidetti)ilferroèprotetto,di-versamente,quandoillivellodibasicitàdiminuisce(ossiadiminuisceilpH)diminuisceillivellodiprotezioneedaumentalaprobabilitàdellacorrosione,laqualesiinnestainseguitoalprocessodi carbonatazione(diffusionedelbiossidodicarbonioall’internodelgettocementizio)eallacontemporaneapresenzadegliioniclorurochedeterminanounforteabbassamentodellabasicità(convaloriprossimiapH≈8,5).

Ilprocessodicorrosionepuòessereunsempliceprocessodiossidazioneche–unavoltafor-matalapellicoladiruggine(idrossidodiferro)–sistabilizzaeproteggeilferrostesso.Oppurepuòessereunprocessoprogressivo(instabile)checonduceadunasignificativariduzionedellasezioneresistente.Tuttodipendedallivellodibasicitàdellamassadicalcestruzzo.

Infatti,sonodifferenti i tipidi idrossidodiferro(pellicoladiruggine)chesiformanoperossidazionedeiferrid’armatura:

– ambiente molto basico (pH>11):siformaunapellicoladiruggine(idrossidodiferro)stabile,compattaedaderenteaiferridiarmatura.Inquestecondizionilapellicolacosti-tuisceunaprotezionechesviluppaunabarrieraimpenetrabileall’ossigenoeall’umidità.Ilprocessodiossidazioneèbloccato(passivazionedelferro);

– ambiente scarsamente basico (pH<11):siformaunapellicoladiruggine(idrossidodiferro)porosaepermeabileall’ossigenoeall’umidità.Ilprocessodiossidazioneèpro-gressivoesiinnescaunprocessodicorrosione.

Comedettoinprecedenza,lacorrosionedeiferridiarmaturadiuncalcestruzzopuòportare:1) al distacco del copriferro (fenomeno di spalling)acausadelleespansionicheseguono

allaformazionedellaruggine;2) allariduzioneprogressivadellasezionedeltondino.Diversisonoiprovvedimentichepossonorenderepiùsostenibileilcalcestruzzoarmato(che

hascarsedotidisostenibilità).Delresto–essendounmaterialescarsamentesostituibileall’in-ternodelnostrosistemaeconomicoedellarelativaediliziacommerciale–risultaopportunodareladovutaattenzioneaiprovvedimenti/comportamentifinalizzatiall’incrementodelladurabilitàdelmaterialestesso.Insintesisidovràporreparticolarecuraallafasidelprogettoeallaforma-zionedell’impastocementizio.Conilprogettosidovrannoevitareisovraccarichidiesercizio(cheaggravanoeventualiprocessidicorrosione)esidovràdareopportunospessoreaicopriferro




chesvolgonolafunzionediprotezionedeiferrid’armatura.Conlaformazionedell’impastosaràfondamentalelasceltaelapuliziadeimaterialicomponenti(acqua,inertiecemento),ondeevi-tarelapresenzadiclorurichefavorisconol’abbassamentodelpH el’innescodellacorrosione.

Ì Protezione dei ferri di armaturaPercontrastare(edarrestare)lacorrosionedeiferridiarmaturasipossonoutilizzaredeisi-

stemiprotettividitipopassivo,attivoounacombinazionedeimedesimi.La protezione passiva svolge la funzione di isolamento della superficie del metallo

dall’ambienteaggressivo(inquestocasolamassacementiziaconunbassolivellodibasicità).L’isolamentosiottieneconunrivestimentoprotettivoapplicatoaregolad’arte(ossiasecondoleistruzionidelproduttore).Solitamentesiusanopittureprotettiveozincatura.

Laprotezioneattivavieneutilizzatapereliminare ilprocessodicorrosionedeimanufattiinterratiamezzodiprotezionicatodiche,ossiaconl’inserimento(acontattodelmetallodapro-teggere)diunmetallocheassumeilruolodicatodo.Inquestocasoilprocessodellacorrosioneinteressaquest’ultimometallochevieneperciòdenominatocatodosacrificale.

Ì La zincatura del ferroIngenerale,perquantoriguardailferro(oacciaio)impiegatonellecostruzioni–armature,

accessoridegliedifici,ecc.–deveesserepreservatodall’azionedistruttivadellacorrosioneconlo scopo di renderlo maggiormente sostenibile.

Traimetodimenzionati,quellopiùopportuno(persemplicità,costoesostenibilità)èlazin-caturaacaldo.Questotrattamentodeterminaunciclodivitacosiddetto«dallacullaallaculla»cosìcaratterizzato:

a) unaforteresistenzaallacorrosionecheevitagliinterventidiripristino;b) laconservazioneineserciziodellamassadelmaterialemetallico;c) ilriciclo(oriuso)delmaterialestesso.

3.3.2. Calcestruzzo armato e ponti termiciUnpontetermicorappresentaunadiscontinuitàcostruttiva(eprestazionale)dell’involucro

edilizio.Inaltritermini,lechiusureverticalieorizzontalipresentanounadeterminataresisten-zatermicalaqualeassume–nellezonechefunzionanodapontetermico–unvalore«molto»ridotto(cfr.[20]).

Insintesi,unpontetermicoèunazonad’involucrodovesirealizzaunacadutadelvaloredellaresistenzatermica.Dalpuntodivistadelletemperature–vistalaridottaresistenzatermicadelponte–abbiamounasuperficieinterna«fredda»(rispettoallarimanenteparted’involucro)edunsuperficieesterna«calda».

Dalpuntodivistaprestazionalelapresenzadiunpontetermicoimplicainsalubrità(condensasuperficiale,muffe,ecc.),discomfort(superficieinternacheirradiafreddo)enotevoliperditedienergiapertrasmissione.Dalpuntodivistaquantitativoleperditedicaloreincorrispondenzadeipontitermicipossonoraggiungereunvaloredicircail20%delledispersionitotali.

Unpontetermico–«caldo»all’esternoe«freddo»all’interno–èvisibileconlatermocameraa raggi infrarossi.

Ilcalcestruzzoarmato–essendounmaterialecompositoaltamentetrasmissivo(conbassaresistenzatermica)–determinanell’involucrooveèinseritounpontetermico.



3. MATERIALIPERUN’EDILIZIASOSTENIBILE 127

Dalpuntodivistadellanormatecnica–secondolaUNIENISO10211-1(cfr.[19])–ab-biamolaseguentedefinizionedipontetermico:partedell’involucroediliziodovelaresistenzatermica,altroveuniforme,cambiainmodosignificativopereffettodi:

1) compenetrazionetotaleoparzialedimaterialiconconduttivitàtermicadiversa(adesem-piounpilastroincalcestruzzoarmatoinunapareteinlaterizio);

2) variazionedellospessoredellaparete(adesempiounsottofinestra);3) differenzatral’areadellasuperficiedisperdentesullatointernoequellasullatoesterno

(adesempiounangolotradueparetiperimetrali).Dal puntodi vista qualitativo si potrebbedefinire unponte termico comeunpezzod’in-

volucrodoveèmoltofacilitatoilpassaggiodelcalore.Dalpuntodivistadellaclassificazionepossiamosuddividereipontitermicicomesegue:

– ponti termici di struttura:dovutiallediscontinuitàdelmaterialenellecongiunzionitrastrutturediverse;

– ponti temici di forma:dovutiallediscontinuitàdellaforma.I ponti termici di struttura sitrovanonellecongiunzionidistrutturediverse:a) congiunzionetrailpilastroelapareteperimetralechelocontiene;b) congiunzionetraunsolaioinlatero-cemento(strutturaorizzontale)elapareteperimetrale

(strutturaverticale),ecc..I ponti termici di formasitrovanoneinoditecnologicioveesisteuncambiamentodigiaci-

tura(odirezione)deipianistrutturali,adesempio:angolo–ospigolo–tradueparetiperimetrali(verticali)diversamenteorientate,ecc..Sovente,soprattuttoneisistemiediliziascheletroindi-pendente–inunpontetermicorelativoadunadiscontinuitàgeometrica(adesempiounponted’angolo)–sisommanodueeffettiponte:

1) lariduzionedellaresistenzatermicaperladiscontinuitàdiforma(adesempio:angolotradueparetiverticali);

2) la riduzione della resistenza termica per la discontinuità di struttura (ad esempio lacongiunzione tra ilpilastrod’angolo incalcestruzzoarmatocon ledueparetiverticaliconcorrenti).

Prescindendodaipontitermicidiforma–cheesistonocomunquealvariaredellageome-triadell’involucro(edancheafrontediunmaterialeperfettamenteomogeneo)– i ponti di riferimento,perquantoriguardalapresenzadelcalcestruzzoarmato,sono quelli denominati di struttura.

Ipontitermicisonosuddivisibiliinduegrandicategorie:a) ponti termici lineari;b) ponti termici puntiformi (o puntuali). Unpontelineare(comedettoinprecedenza)èdatodaunastrutturafiliforme,adesempioun

pilastro(ounatrave)incalcestruzzoarmatoinseritonell’involucro,unsolaiocheintersecalapareteperimetrale,ecc..Unpontepuntualeèdatodallapresenzanell’involucrodiunelementopuntiformeedisomogeneo,adesempiountassellometallico(luogodiperditedicalore)chefissaunpannelloisolantediuncappottoesterno.

Dalpuntodivistaquantitativo–perrappresentareleperditediunpontetermico–vengonodefinitelegrandezzetrasmittanzatermicalineare(pontilineari)etrasmittanzatermicapuntuale(pontipuntiformi).Normalmente–nelprogettoenelladiagnosienergetica–sitrascurailcontri-butodeipontipuntualiesiconsideraesclusivamentequellodeipontilineari.



189

CAPITOLO 4

VAPORE, CALORE E SOSTENIBILITÀ DELL’INVOLUCRO

4.1. Aria umida e diffusione del vapore

4.1.1. PremessaL’aria–incampoedilizio–siipotizzaformatadasoliduecomponenti:1) la parte secca, cheè la sommadi tutti igaschecostituiscono l’aria,escluso ilvapor

d’acqua;2) la parte umida,datadalsolovapord’acqua.Insintesi,l’ariacheinteressailprocessoedilizioècompostadallasommadiariaseccaconil

vapord’acqua.Lacomposizione(involume)dell’ariaseccaèlaseguente:78%diazoto,21%diossigenoe1%digasrari(elio,neon,argon,ecc.).L’ariaumida–oltreaglielementienumerati–contieneilvapord’acqua.

4.1.2. Il paradosso del vapore

Ì Una piccola quantità di vapore ed un grande effetto termodinamicoLaquantitàdivapore(nelleordinariecondizioniditemperaturaepressione)èdipochigram-

mipermetrocubod’aria(≈10g/m³),1m³d’ariapesacirca1,3kg(ovvero1300g).Percui,interminipercentuali,laquantitàdivaporecorrispondeacircal’1%inpesodell’aria.

Questoaspettoquantitativo,ovverolaquantitàridottissimadelvaporenell’aria–datal’im-portanzadelvaporeneldefinireilcomportamentotermodinamicodellamiscelacomplessiva–èparadossale.

Ì Dentro il paradosso del vaporeLamisceladiariaumidaècostituitadadueparti:1) ilcomponenteariasecca(≈99%inpeso);2) ilcomponentevapord’acqua(≈1%).Larispostatermodinamicadelleduecomponentièprofondamentediversa: – la parte secca–nell’ambitodelleordinarietemperatureepressioni–siscalda,siraffred-da,sisposta,manonsubiscecambiamentidistato;

– la parte umida,alcontrario,oltreascaldarsi,raffreddarsiecircolarenellospazio,subi-scedeicambiamentidistato(evaporazioneecondensazione)eportanellapropriamassaunagrandequantitàdienergialatente,ossia,nelmiscuglio,svolge la funzione di accu-mulatore del calore.

Èquestoilpuntofondamentale:ilvapord’acquaèportatoredigrandiquantitàd’energiaedèpertantocentraleintuttiiprocessitermocinetici;nonsolo,èanchecentralenellapercezionedelbenessere,infatti,l’organismorispondeconlasudorazione(edevaporazione)infunzionedella




quantitàdivaporecontenutaperchilod’aria:sel’ariaèsatura(epuòsignificaresemplicementeuncontenutoinpesodivaporedicircal’1,5%)l’evaporazionerimanebloccataelostatodidi-scomfort diventa dominante.

Percomprenderel’importanzadiquestadifferenza–diquestoparadossodelvapore–diamoilseguenteesempio.

Ì Esempio sul paradosso del vaporeConsideriamounamisceladiariaumida(a20°C)conlaseguentecomposizione:1000gdi

ariaseccae10gdivapord’acqua.Icalorispecificisono: – calorespecifico(apressionecostante)dell’ariasecca:cpa≈1kJ/(kg·K); – calorespecifico(apressionecostante)delvapord’acqua:cpv≈2kJ/(kg·K); – calorelatented’evaporazione(odicondensazione):r≈2500kJ/kg.I1000gdiariasecca–riscaldatida0°Ca20°C–accumulanounaquantitàdicaloresen-

sibileparia:

1 kJ/(kg ⋅K)×1 kg×20 °C = 20 kJ

I10gdivapord’acqua–riscaldatida0°Ca20°C–accumulanounaquantitàdicaloresensibileparia:

2 kJ/(kg ⋅K)×0,010 kg×20 °C = 0,4 kJ

acuisiaggiungeunaquantitàdicalorelatenteparia:

2500 kJ/kg×0,010 kg = 25 kJ

Insintesi,lamassad’ariaseccacontiene20kJdicaloresensibile. La massa di vapore con-tiene0,4kJdicaloresensibile e25kJdicalorelatente.

Inconclusionepareevidentequantosegue: – unapiccolaquantitàdivapore(1%inpeso)èpiùsignificativa–dalpuntodivistaener-getico–diunagrandequantitàd’aria(99%inpeso);

– laquantitàdivaporecontrollailcomportamentodell’organismoumanoinquantoneli-mitaloscambiotermicoperevaporazione;

– aggiungendoun’altrettantopiccolaquantitàdivapore–adesempio5ga20°C(perrag-giungerecircal’1,5%inpeso)–abbiamounacatastrofe cheassumeiseguenticaratteri:1) ariaumidachediventasatura;2) annullamentodeiprocessidievaporazionedell’organismoumano;3) discomforteriduzionedellivellodiattività.

4.1.3. La misura della pressioneLapressioneèlaforzaapplicataall’unitàdisuperficie.NelSistemaInternazionalel’unitàdi

misuradellapressioneèilpascal:

1Pa=1N/m²

Il pascal rappresenta una forza specifica, ovvero una forza (in newton) su una superficieunitaria;difattoèunapiccolaunitàpocoadattaaivaloridellepressionidellavitad’ognigiorno.



4. VAPORE,CALOREESOSTENIBILITÀDELL’INVOLUCRO 191

Facciamoalcunesempliciosservazioni: – pressione di appoggio di un individuo sul terreno:lasuperficied’appoggiomediadiunpiede(alnettodellascarpa)èdicirca250cm².Allordodellascarpaabbiamocirca300cm².Periduepiedilasuperficiecomplessivadiappoggioèdi600cm².Ipotizzandounindividuodi60kgabbiamounapressioneinappoggiodicirca:

60 kg / 60 cm2 = 0,1 kg/cm2 ≈ 1 N/cm2 =104 N/m2 =104 Pa

che–espressoinpascal–diventaunvalorenumericamentegrande; – pressione dell’atmosfera al livello del mare: ilprimostratodell’atmosfera (quelloacontattodelsuolo)èdenominatotroposfera:haun’altezzamediadicirca10kmecontie-neil90%dell’ariaatmosferica.Lapressioneatmosfericacorrispondealpesodiquestamassad’ariasull’unitàdisuperficie terrestre.Pertanto, ilpesodellacolonnad’aria (latroposferadi10km=104m)suunmetroquadratodisuperficieterrestreallivellodelmare–ammessaunadensitàmediadell’ariadicirca1kg/m³–vale:

104 m ⋅1 kg/m3 =104 kg/m2 ≈ 105 N/m2 =105 Pa

dovenelleprecedentirelazioniabbiamoposto:1N≈1hg=102g=10-1kg. – il pascal ovvero una moneta troppo piccola:facendounparagonevalutario,ilpascalèunamonetatroppopiccolaperlenostreattivitàquotidiane.Infatti,unindividuocalpestailsuolo(inposizioneortostatica)concirca10.000Paesiportasullespalleunpesod’aria(perunitàdisuperficie)dicirca100.000Pa.

Ì Unità pratiche della pressioneLeunitàdipressionepiùusatesono: – l’atmosfera:1atm≈1kg/cm²≈105Pa; – ilbar:1bar≈1kg/cm²≈105Pa(1mbar=10-3bar≈102Pa=1hPa); – iltorr(dalFisicoTorricelli):1torr=760mmHg=1atm=1bar.

Il sistema anglosassone prevede il psi (pound square inch= libbrasupollicequadrato):

1 psi ≈6895Pa

Ì Le unità di pressione in ediliziaCerchiamod’individuareleunitàdipressionepiùcomodeperl’analisideifenomenienerge-

tici(edisostenibilità)inedilizia.Comepuntodipartenzaabbiamolapressioneatmosfericacheèlapressionediunaqualunquemassad’ariachecircolanell’ambiente.Poisidovrebbetenercontodellapressioneparzialedelvapord’acqua–all’internodellamassad’aria–cheèproporzionalealvalorepercentualedelpesodelvaporestesso.

Tuttiquestivaloridipressionedovrebberoesseremaneggevolievisualizzabili.

Ì Esempio di unità numericamente maneggevoliNelcasodi1000gd’ariae10gdivaporeabbiamoleseguenticoppienumeriche:a) pressionedell’aria(atmosferica)1conunapressionedelvaporedi0,01;b) pressionedell’aria(atmosferica)100conunapressionedelvaporedi1;c) pressionedell’aria(atmosferica)1000conunapressionedelvaporedi10;




d) pressionedell’aria(atmosferica)100.000conunapressionedelvaporedi1000.Daquestivaloridipressione,allaricercadisituazioniespressive,abbiamochelacoppia(b)

rispondepienamenteainostriobiettivi,pertanto,scegliendoilkPa(1000Pa)abbiamounapres-sioneatmosfericadi100kPaedunapressionedelvaporedi1kPa.

Altrasituazionemaneggevoleedusataèilmbar(millibar,ovveromillesimodibar)cheri-chiamailcaso(c),dovelapressioneatmosfericaèdicirca1000mbarelapressionedelvaporediventadicirca10mbar.Infine,tenendopresentelaseguenterelazione–1mbar=1hPa–ilcaso(c)diventa1000hPadipressioneatmosfericae10hPadipressionedelvapore.

Ì Avvertenza sulle unità di pressione e le unità di misura in generePerquantoriguardaleequivalenzetralevarieunitàdipressione(edimisuraingenere)è

statoutilizzatounmetodoapprossimato,piùsempliceepiùvisualizzabile.Iltuttosibasasullaseguenteassunzione:10N≈1kg,diversamente,nellarealtàfisica–perl’accelerazionedigra-vità(9,81m/s²)–abbiamo:9,81N=1kg.

4.1.4. Aria ambiente, vapore e saturazioneL’ariaatmosfericaècostituitadaduecomponenti:ariaseccaevapord’acqua.L’ariaèun

sistemagassosoconuncomportamentoidealeeisuoicomponentisiassumonoaltrettantoideali.L’ariaèincontinuacircolazionenell’ambienteescambiaenergiaemassaconlenumerose

presenzed’acquadisseminatenellospaziocircostante.L’interazionetral’acquael’ariaèrego-latadallepressioni(etemperature)deiduesistemifluidi.

Ì Pressione totale e pressione parzialeDataunamisceladingas(idealioquantomenotendentiaquestacondizione)valelalegge

diDalton:lapressionetotaledellamiscelaèugualeallasommadellepressioniparzialideigasche la compongono, dove per pressione parzialesiintendelapressionedelgenericogasqualoraoccupassedasololospaziodell’interamiscela.

Nelcasodell’ariaatmosfericaabbiamoleseguentipressioni:1) pressione totaledell’aria(pa);2) pressione parzialedell’ariasecca(pas);3) pressione parzialedelvapord’acqua(pv).Elaseguenterelazione:

pa = pas + pv

Dalconcettodipressione,intesocomepesosull’unitàdisuperficie,discendechelapressionetotale corrisponde al peso totaledellacolonnad’ariasullasuperficiedi1m².Doveilpesototaledellacolonnaècostituitodallasommadeipesi parzialideiduecomponenti:ariaseccaevapore.

Inquestomodoabbiamounaconcretavisionedellepressionidell’aria,lequalisonolegate,anchequantitativamente,aipesideisingolicomponenti:maggioreèlapressioneparziale,mag-giore sarà il peso del gas corrispondente.

Ì Pressione (parziale) di saturazione o pressione del vapor saturoPerquantodettoilnostro«materiale»dacostruzione,ilnostrofluidodasottoporreacontinue

analisi–l’ariaatmosferica–ècaratterizzatodadueelementiindipendenti:



4. VAPORE,CALOREESOSTENIBILITÀDELL’INVOLUCRO 193

1) lapressioneparzialedell’ariasecca;2) lapressioneparzialedelvapord’acqua;

edaunelementodipendente:lapressionetotaledell’aria(omiscela),cheèlasommadelleduepressioniparziali.

Diamoalcuniconcettifinalizzatiallacomprensionedelprocessodisaturazionedell’aria.

Il caffè e lo zuccheroPercomprendereilconcettodisaturazionedelvaporecerchiamodiimpostaredeisemplici

(econsueti)paragoni.Adesempio,nelcaffècaldo(chepotrebbeessereconsideratounsolven-te),disolito–perchinonfadieteocosesimili–simetteunsoluto:lozucchero.Laquantitàdiquest’ultimo(ilnumerodeicucchiaini)nonèsenzalimiti,infatti,adognitemperaturadelcaffèvicorrispondeunaprecisaquantitàchevièsolubile,oltrelaquale,lozuccherorimanesulfondo.Iterminidiparagonesonoiseguenti:ilcaffè,lozucchero,lavariabilemiscibilitàdelmedesimo(ossialamassimaquantitàcontenibile)elatemperatura.Ilfunzionamentoèquesto:laquantitàdizuccheromiscibilehaunvaloremassimo(inpeso)cheaumentaall’aumentaredellatemperaturadelcaffè.Inparolediverse,adognitemperaturadelcaffècorrispondeunpesodizuccheromi-scibilecheaumentaall’aumentaredellatemperaturastessa.Facciamoalcuneconsiderazioninu-meriche:unatazzinadicaffè–allatemperaturadicirca40°C–èingradodiscioglierezuccheroperunaquantitàmassimadi25g.Aumentandolatemperaturaa45°Claquantitàmassima di zuccheromiscibilediventa30g.Alcontrario,uncaffèfreddo–circa35°C–potràcontenereunaquantitàmassimadizuccheroparia20g.Inquestitrecasiilcaffèèsaturodizucchero–necontienelaquantitàmassima–interminipercentualinecontieneil100%.Disolito,laquantitàdisoluto(inquestocasolozucchero)siesprimeinpercentualedellaquantitàmassimasolubile.Valeadire,sea35°Claquantitàmassimaè20g(100%osaturazione)nelcasonemisceliamo10gabbiamounvaloredel50%.Ilvalorepercentualehaunaforzaespressivanotevole,nonsoloesprimelacondizionedisaturazione(100%),ma–neirimanenticasi–indicaladistanzadallasaturazionestessa.Èancheinteressantenotarecheaggiungendolozuccherooltreil100%laparteeccedentesidepositasulfondo.

L’aria che vaga (circola) nell’ambiente e cattura le molecole d’acquaOgnivolta cheunamassad’aria entra incontattoconunamassad’acqua si realizzauno

scambiodienergiaemateriaattraversol’evaporazione,valeadirecheuninsiemediparticelled’acquacambialostatodiaggregazione(diventavapore)assorbeilcalorelatenteemigranell’a-ria,cheaccoglieilvaporeinfunzionediquantogiànepossiede:sel’ariaèsatural’evaporazioneènulla,seètendenzialmenteseccal’evaporazioneèmassima.L’evaporazioneèregolatadallapressioneparzialedelvapore,laquale–essendocorrelataalpesodelmedesimo–èpiuttostopiccolarispettoallapressionetotaledell’ariachecorrispondeaquellaatmosferica.

Il vapore e la saturazioneLacatturadellemolecoled’acqua–dapartedell’aria–sirealizzaquandolapressioneparzia-

ledelvaporeèminoredellapressionedisaturazione.Consideriamounmassad’ariaincontattoconunaqualunquesuperficied’acqua.Infunzionedellatemperaturadell’ariaedell’acqua(sia-moincondizionidiequilibrio)abbiamouncontinuopassaggiodiparticelled’acquadallostatoliquidoallostatodivapore.Questoprocesso–denominatoevaporazione–siconcludequando



246

CAPITOLO 5

ENERGIA (QUASI) ZERO E SOSTENIBILITÀ

5.1. Una casa (quasi) sostenibile

5.1.1. PremessaTralecasesostenibilirientrano(inunaqualchemisura)lecasedenominateacomportamento

passivo,osemplicementepassive.Anchese,inquestiedifici,lasostenibilitàèintesasoprattuttointerminidirisparmioenergetico.Purtuttavia,l’ediliziapassiva–peraltromoltocodificata–èdidatticamentesignificativaerappresentaunesempiobasedatrasformarenelladirezionediunamaggioresostenibilità(evivibilità).

5.1.2. Classificazione (incompleta) dei sistemi passiviNonèpossibileunacompletaclassificazionedeisistemipassivi,tantesonolevariabiliditipo

tecnologico,culturaleestorico.Ad esempio, volendo fare un accenno solo linguistico, abbiamo: edilizia bioclimatica,

bioarchitettura,casesolaripassive,edificiadenergiaquasizero,ecc..Doveleclassificazioni/denominazioni–purrispondendoavalenzeculturalidistinte,approcci tecnologici locali (oglobali),processicostruttividifferenti–hannounpuntoincomune:perseguonoilrisparmioenergetico.

Infine,questiconcettisonospessononcodificati,oppure(inmodoequivalente)hannocodi-ficazionilocali,percuidiventapocopraticabileunatrattazionegeneraleepuntualedeiterminiedelletecnologie,mentrerisultapiùpraticabileun’esposizioneperobiettivichemettainevidenzalerelazioni.

Diamoduedefinizionifondamentali: – Casa a comportamento attivo:edificiodove ilprocessodiclimatizzazione invernale(edestivo)èrealizzatoconlapresenzadegliimpiantitecnicichetrasformanol’energiaprimaria – da fonte nonrinnovabile–inenergiautilealriscaldamento(eraffrescamento)dell’ariainternaall’involucroedipartedell’involucrostesso.Ilconsumodienergiapri-marianonrinnovabile(gasolio,gasnaturale,ecc.)–chesitraducenelprogressivode-pauperamentodellerisorsenaturali–corrispondeadunmodellocostruttivononsoste-nibile.L’edificioacomportamentoattivoèquelloespressodall’ediliziacorrenteditipocommerciale.

– Casa a comportamento passivo:edificiodoveilprocessodiclimatizzazioneinvernale(edestivo)èdatodall’ottimizzazionedeiguadagnitermicisolariedinterni(metabolismodellepersone,caloredicotturadeglialimenti,usodicomputer,ecc.)edoveèmassimiz-zata la resistenza termicad’involucro. Il consumodi energia primaria è quasi semprenullo.Oppure (quando inevitabile) è realizzatoa caricodi fonti rinnovabili. Inquestecondizionidifunzionamentol’edificioèampiamentesostenibile.



5. ENERGIA(QUASI)ZEROESOSTENIBILITÀ 247

Ì Una digressione linguisticaIl termine attivoderivadall’impiego–nell’edificio–diimpiantimeccaniciconcomponenti

inmovimento(rotazionedipompe,ventilatori,ecc.),cheutilizzanoenergiaelettricadireteechetrasformanol’energiaprimariainenergiautileallaclimatizzazione.Dove–nellaquasitotalitàdeicasi–sial’energiaelettricachel’energiaprimariaderivanodafontinon rinnovabili.

Il termine passivoderivadalfunzionamentodell’involucrochedaunlato(attraversolesu-perficivetrate)favoriscel’ingressodell’energiasolare,d’altrolatoimpediscelaperditadelcalo-recontenutonellospazioconfinato.Insostanza,lastrutturainvolucro(opportunamenteproget-tata)fungedastrutturadiclimatizzazionedell’ariainternaattraversounaseriediscambitermicibasatisultrasportoconduttivo,convettivoeradiativo.

Gliesempiconsolidatidiediliziapassivasonodenominati:1) architettura(oedilizia)bioclimatica;2) ediliziapassiva(oPassivhaus).

Architettura (o edilizia) bioclimaticaÈ unmodello di derivazione nord-americananon soggetto a protocolli di progettazione,

realizzazioneecollaudo.Èaffidatosoprattuttoallacapacitàindividualeedèsoventeilrisultatodiunprocessodiautocostruzione.

Gliobiettivifondamentalidiunsistemaediliziobioclimaticosono:a) orientamento delle superfici vetrate verso sud con lo scopodimassimizzare l’energia

solarecaptata;b) accumulodelcaloresolareinmassemurarieadaltacapacitàtermica;c) distribuzionedelcaloreaccumulato–finalizzataallaclimatizzazione–contrasmissione

conduttiva,convettivaeradiativa.Letecnologiepassiveutilizzate–statiche,senzaorganimeccaniciinmovimentoesenzafluidi

inmotoforzato–sono:pannellitermicisolariadacquaacircolazionenaturale;pannellitermiciso-lariadaria(praticamentescomparsi)acircolazionenaturale;massemurariediaccumulo(pavimen-ti,muri,ecc.).Ilpensierotecnologicocentraledell’architetturabioclimaticaèlacaptazionedell’e-nergiasolareelasuatrasformazioneinenergiautileallaclimatizzazionedellospazioconfinato.Insintesi,lacasabioclimatica,utilizzaunsolotipodienergiaprimariarinnovabile:l’energiasolare.

Edilizia passiva del nord Europa (o Passivhaus)Èunmodellodiderivazioneeuropeasoggettoaprotocollidiprogettazione,realizzazionee

collaudo.Iprimistudieprototipifuronorealizzatinel1991daWolfgangFeistedaBoAdamson,cheapplicaronoiprincipideisistemipassiviadunpiccoloedificiocostruitoaDarmstadt,conl’obiettivodirealizzareunprototipodicasaabassoconsumoenergetico.L’esperimentoebbesuccessoenel1995WolfgangFeist–basandosisuquestaesperienza–iniziòacodificareunmodelloprestazionalecheebbeladenominazionedistandardPassivhaus.

Lostandardsibasaessenzialmentesuiseguentiaspetti:1) definizionediunlimiteprestazionaleinterminidiconsumoenergetico;2) definizionediunrequisitodiqualitàambientaleinterminidicomfort;3) determinazionediuncosto/investimentoadeguatoalciclodivitadelprodotto(lacasa

passiva),ovveroconuntempodiritornolimitato,valeadireconunaquantitàdibenefici(socialieindividuali)maggioredeicosti.




Edilizia passiva del sud Europa (o Passiv-On)IlsistemaPassivhaus–natoesviluppatonell’Europacentrale–èstatoestesoalclimapiùmite

dell’Europadelsudmediantelostudio/progettodenominatoPassiv-On,chedifattohaglistessiprincipiespressinelmodelloPassivhausconladifferenzachecambianonumericamenteirequi-sitiminimidarispettareinfunzionedellemiglioricondizioniclimatichedell’EuropadelSud.

Ì Antinomia nel sistema PassivhausL’obiettivotecnologicofondamentaledelsistemaPassivhaus(edanchedelsistemaPassiv-On)

èilperseguimentodelcontenimentodelcalorenellospazioconfinatodelimitatodall’involucro,specieperquantoriguardailcalorederivantedalguadagnotermicosolareedaiguadagniinterni.Diconseguenzal’involucrovienerealizzatosiascarsamentepermeabileall’aria(perlariduzionedelleperditediventilazione)chescarsamenteconduttivoalcalore(perlariduzionedelleperditeditrasmissione).Difattol’edificiodiventaermetico–praticamenteimpermeabile–conl’aspettopositivodellaforteriduzionedelleperditedicalorema,alcontempo,conl’aspettonegativodelladrasticariduzionedellatraspirazioneeconlaproduzionediunelevatolivellodiumidità,ilqua-levienesemprerisoltoconl’installazionediunimpiantodiventilazionemeccanicacontrollata(VMC).Insintesi–equestaèl’antinomia–lacasapassivadelnordEuropa–dovelecondizioniclimatichesonopiùrigideedoveillivellodiermeticitàdell’involucroèdecisamentepiùelevato–deveutilizzareunimpiantomeccanico(attivo)perrealizzarelecondizionidibenesseretermo-i-grometrico.Inaltreparole,lacuraestremadelbilanciodelcalore(attraversolarealizzazionediuninvolucroermetico)ottienecomerisultatonegativounosbilanciamentotrailvaporeprodottoequellosmaltitocherichiedelanecessitàdiinstallareunimpiantomeccanicoperilricambiod’aria.DiversamentevaleperisistemiPassiv-On–relativialsudEuropa–inquestocaso,infunzionedellemiglioricondizioniclimatiche,nonsempreènecessariol’impiegodiunsistemaVMC.

Ì Sostenibilità dell’edilizia bioclimaticaCome precedentemente descritto, ilmodello costruttivo bioclimatico non è stato definito

medianteprotocollidiprogettazione,realizzazioneecollaudo,pertanto,ognigiudizio,interminidisostenibilità,deveessereriferitoadunaspecificaunitàabitativaoedificio.Nondimeno, ingenerale,lagranpartedegliedificirealizzatihautilizzatomaterialinaturaliedirecupero,dandoconcretadimostrazionediun’ediliziaperlopiùsostenibile.

Ì Sostenibilità della casa passiva europea (Passivhaus)Inquestocaso,lapresenzadiprocedurestandardizzate(ditipoprestazionale),chepongono

l’accentosul funzionamentodegliedifici,danno lapossibilitàdiutilizzaresiamaterialinatu-ralichematerialiartificiali.Pertanto,ilprotocollo–chenonhacomeobiettivolasostenibilitàinsensolato(risparmiodienergia,ciclodivita,ecc.),mahacomeobiettivoilsolorisparmioenergetico–corrispondeadunavisioneparzialedelconcettodisostenibilità.Ovvero, specieperlecasepassivecheusanomaterialiisolantiditiposinteticoesistemiVMC,lasostenibilitàèchiaramentescarsa.

Ì Sostenibilità della casa passiva europea (Passiv-On)Ancheinquestocaso,lapresenzadiprocedurestandardizzate(ditipoprestazionale)dannola

possibilitàdiutilizzaresiamaterialinaturalichematerialiartificiali.Pertanto,ilprotocollo–che



5. ENERGIA(QUASI)ZEROESOSTENIBILITÀ 249

hacomeobiettivo il solorisparmioenergetico–nonèpienamentesostenibile.Pur tuttavia, iclimipiùmiti(equindil’eventualeeliminazionedell’impiantoVMC)el’usovolontariodima-terialinaturalipossonorendereisingolicasiampiamentesostenibili.

5.1.3. Edilizia bioclimaticaL’ediliziabioclimaticaderivadaglistudidiVictorOlgyay(cfr. [22]).Èfinalizzataall’uti-

lizzazionedeglielementinaturalidelsito(irraggiamentosolare,acqua,caratteristichedellave-getazione,ecc.)perrealizzareedificitermicamenteefficientieconfortevoliindipendentementedall’usodegliimpiantidiclimatizzazione.

Laculturadelmodellobioclimaticopersegueunobiettivodisostenibilitàcercandodian-nullareilconsumodienergiaprimariadafontenonrinnovabile.L’ediliziabioclimaticatendeatrasformarel’energiaprimariarinnovabileprovenientedalsoleinenergiautileallaclimatizza-zionedegliambienticonfinati.

Inparolediverse, lo scopodell’ediliziabioclimaticaè il controllodelmicroclima interno–conmodelliprogettualiditipopassivo(senzal’ausiliodiqualsivogliaimpiantomeccanico)–ottimizzandogliscambitermicitral’edificioel’ambienteesternoetrapartidistintedellospazioconfinato.Gliobiettividifunzionamentodiunedificiobioclimaticovarianoinfunzionedellestagioni,pertantoavremo:

1) finalizzazioniperilperiodoinvernale;2) finalizzazioniperilperiodoestivo.Dove: – Obiettivi per la stagione invernale:favorirel’irraggiamentosolaresull’involucro(ot-timizzandol’orientamentodell’edificio)perscaldaregliambienti interni.Incrementarel’isolamentotermicodell’involucro(ossialaresistenzatermica)perconservareilcaloreaccumulato;

– Obiettivi per la stagione estiva:proteggere l’involucrodall’irraggiamentosolareme-diantelostudiodell’ombreggiamentoemediantel’incrementodellasuainerziatermica.Nonchéfavorirelaventilazionenaturaledell’edificio.

Pertanto,icaratterifondamentalidell’involucrobioclimatico–sistemarigorosamentepas-sivo–sono:

a) orientamentochemassimizzal’irraggiamentosolare;b) elevativaloridiresistenzatermicaedinerziatermica;c) controllodell’ombreggiamentoditiponaturale(vegetazioneestiva)editipoartificiale

(aperturaechiusuradellevetrateconschermatureregolabili);d) presenza di canali per la ventilazione naturale estiva con lo scopo di evitare il

surriscaldamento.L’ediliziabioclimatica–perlaclimatizzazionedellospazioconfinato–utilizzasistemitec-

nologici solari passivi.Isistemisolaripassivisonofinalizzatialseguenteprocessoditrasportodelcalore: – captazione dell’energiasolaremediantecollettori.Ovveromediantelesuperficid’invo-lucro(opacheetrasparenti)orientateasud(nell’emisferoboreale)eanord(nell’emisferoaustrale);

– accumulo mediantemasseadelevatacapacitàtermica(pareti,pavimenti,ecc.); – distribuzione delcalorenellospazioconfinato(spazio climatizzato).




Ì Sistemi solari passivi e sistemi solari ibridiUnsistemasolarepassivo(rigoroso)noncontieneimpiantimeccanicieneanchesempliciven-

tilatoriperforzareilmovimentodell’ariaeincrementareloscambiotermicoconvettivo.Alcon-trario,unsistemaattivo–pursfruttandol’energiasolare(adesempioperlaproduzionediacquacaldasanitaria)–èdotatodiimpiantimeccanicidiclimatizzazione.Unaterzaviasonoisistemi ibridi,iquali,puressendoessenzialmentedeisistemisolaripassiviutilizzanosempliciventilatoriperrafforzareilmovimentodell’ariaeperrafforzareiltrasferimentodicaloredaipunticollettoriaipuntidiaccumulofinoallospazioservito(daclimatizzare).Inognicaso,lasceltatecnologicadeipuristidell’ediliziabioclimaticarimanesempreesemplicementeilsistemasolarepassivo.

Ì Guadagno solareIsistemisolaripassivivengonoclassificatiinfunzionedeltipodiguadagnosolare:1) guadagnoseparato;2) guadagnoindiretto;3) guadagnodiretto.

Guadagno separatoÈpresenteunospazioseparatochefungedacollettoreeaccumulatoredelguadagnosolare.

Successivamenteilcalorevienetrasferito–permotoconvettivonaturale–nellospaziodaclima-tizzare.Questatipologiadiguadagnosipuòconfigurarecomeunaserraseparata–rispettoallospazioservito(ospazioutentedaclimatizzare)–finalizzataallaraccoltadelcalore.

Guadagno indirettoUnamassadiaccumuloraccoglieeimmagazzinailcaloresolarechevienesuccessivamente

trasferitoallospazioservito(spazioutentedaclimatizzare).Insintesi,lamassadiaccumuloèinterpostatrailsoleelospazioservito,ovveroilguadagnosolaredellospazioconfinatosirea-lizzaindirettamente.Questatipologiadiguadagnosipuòconfigurareinduedistintetecnologie:

a) murodiaccumulo;b) muroTrombe.

Guadagno direttoL’irraggiamento solare entra direttamente nello spazio servito (da climatizzare). Questa

guadagnosipuòconfigurarecomeunaserraintegratanellospazioservito(ospazioutentedaclimatizzare).

Ì Insintesi,dimassima,abbiamocinquemodalitàdiguadagnosolare:1) separatoconserra-collettore;2) indirettoconmurodiaccumulo;3) indirettoconmuroditrombe;4) direttoconsemplicevetrataeserraintegratanellospazioutente(daclimatizzare).

Ì Edificio con sistema a guadagno separatoÈunedificiosolareacomportamentopassivo.Lazonadiraccoltadell’irraggiamentosolare

èdistintadallospaziousatoperleattivitàabitative.



promozioni - Grafill Editoria Tecnica · Per l’acquisto di eBook e software sono previsti...

Documents

Transcript of promozioni - Grafill Editoria Tecnica · Per l’acquisto di eBook e software sono previsti...