Strategia dei guadagni energetici + Esempi di case solari Autori:Paola Caputo Isa Zanetti...

Strategia dei guadagni energetici + Esempi di case solari

• Autori: Paola Caputo

Isa Zanetti

• Fonti: Corso Post diploma E.00 Energy Management

Corso E.26 Architettura e ed energia solare: parte 3 solare passivoArchitettura sostenibile – Dietrich Schwarz

ArticoliUn edificio solare a Domat / Ems (CH) –

Othmar Humm, traduzione di Uwe Wienke

Una villetta a bassissimo consumo energetico a Ebnat-Kappel (CH)

Miniwatt

Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4

SUPSIScuola Universitaria Professionaledella Svizzera Italiana

DipartimentoAmbienteCostruzioni eDesign

Istituto diSostenibilitàApplicata all’AmbienteCostruito 1

UNIVERSITÀDELLASVIZZERAITALIANA

ACCADEMIA DIARCHITETTURA

Indice







Strategie

Le quattro componenti della strategia dei guadagni energetici

Edificio solare a Domat / Ems

Villetta a Ebnat - Kappel

Strategie







Strategiadel risparmio

• Buon isolamento termico

• Involucro impermeabile all’aria

• Ventilazione meccanica con recupero di calore

Strategia dei guadagni energetici

• Gestione e controllo dei guadagni termici dell`energia solare - passivamente ed attivamente

• Tecnica fotovoltaica

• Pompe di calore

Le quattro componenti della strategia dei guadagni solari







1 ISOLAMENTO TERMICO TRASPARENTE

• La luce solare viene trasmessa• Il calore viene isolato

2 L’ASSORBITORE

• La luce solare viene trasformata in calore

3 L’ACCUMULATORE

• Il calore viene immagazzinato sotto forma di massa riscaldata

4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO

• Impedisce il surriscaldamento dell’accumulatore

Isolamento termico trasparente







Elemento assorbente - strutture parallele• Vetrocamera a camere multiple• Film plastico – vetro stratificato• Depositi selettivi per la riflessione delle radiazioni

dell’infrarosso (IR)

Elemento assorbente - strutture perpendicolari• Strutture a nido d’ape• Strutture capillari• Strutture lamellari

Strutture cellulari• Lastre di policarbonato alveolare• Schiumati• Sfere cave di vetro

Strutture semi-omogenee• Lastre di aerogel• Microsfere di aerogel

L’assorbitore selettivo







Fattore di riflessione basso

Assorbitore selettivo

Emissività alta

Irraggiamento a 373 K

Ha la funzione di assorbire la radiazione solare incidente a onde corte e di trasformarla in calore (trasformazione foto-termica).

• Il calore viene riflesso

• ½ dell’energia solare è composto da infrarossi

Domat/Ems – 1996 – Dietrich Schwarz







• Casa a consumo energetico zero

• Forte ombreggiamento all’orizzonteper la presenza di rilievi montuosi

• Durata minima della luce solare di 21/2

Necessità di grandi superfici captanti

Costruire tutto l’involucro, escluso il lato nord, come collettori solari

Utilizzo di cinque diverse tecnologie scelte secondo tre criteri:

• architettura

• qualità abitativa

• orientamento

Pannelli fotovoltaici (30 mq)Collettori solari (8 mq)Finestre U = 0.84 W(mq/K); g = 0.29Materiale termoisolante trasparente (ITT)Intercapedine ventilata (10 cm)

Sei strati: pareti accumulatrici dotate di ITT

• vetro extraduro (6mm)

• ITT (10 cm)

• intercapedine (2 cm)

• assorbitore nero di lamiera in acciaio cromato (0.5 mm)

• intercapedine ventilata (20 cm)

• muro di cemento armato (20 cm)

Domat/Ems – Pianta Pt, primo piano e sezione







N

Piano terreno

Primo piano Sezione

Le quattro componenti della strategia dei guadagni solari








• Struttura a nido d’ape• Spessore 10 cm• In materiale simile al plexiglas• L’aria contenuta nelle celle della struttura funziona come isolante

2 L’ASSORBITORE

• Azione selettiva: assorbe la luce visibile e le radiazioni ultraviolette, non emette radiazioni termiche ad onda lunga• < 1 mm di spessore, posato a 2 cm

dall’isolamento

3 L’ACCUMULATORE

• Materiali che presentano un’elevata capacità di immagazzinare calore• Noti materiali da costruzione sono il

calcestruzzo e la pietra calcarea

4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO• In estate

Ribalte di aerazione aperte Canale largo 10 cm L’aria sale lungo le lastre calde dell’assorbitore

• In inverno Ribalte di aerazione chiuse Calore viene trasmesso per convezione

Domat/Ems: la casa come collettore e stufa di maiolica







• Collettori alti quanto la facciata, su lato est, sud e ovest

• Separati da finestre alte quanto un piano

• Nella facciata (280 mq) sono integrati tre sistemi: circa un quinto della superficie è costituito dalle finestre, il resto è coperto da materiale termoisolante trasparente. Sui lati sud, est ed ovest questo materiale è applicato su una parte di cemento armato, mentre la facciata nord (18 m) è totalmente trasparente, perché è costituita, oltre che da una schiera di finestre, da materiale traslucido posto tra due lastre di vetro.








• L’apporto di energia sul lato nord è limitato, non è necessario alcun accumulatore

• La facciata nord: parete di luce

• Finestra a nastro

• Lo sfruttamento dell’energia solare avviene in due modi: attraverso l’involucro opaco (lato sud) entra il calore, mentre la luce penetra attraverso la parete trasparente (lato nord), illuminando i locali con luce diffusa.








• Pareti piene in cemento a vista

• In inverno cedono calore radiante

• La stufa di maiolica – clima mediterraneo








• Vetro come materiale da costruzione trasparente – tipico dell’architettura solare

• L’aspetto esterno cambia in funzione delle condizioni meteorologiche e del momento del giorno

• Distintamente nero, chiaro iridescente, di notte si crea un effetto “lanterna magica”

Ebnat/Kappel – 2000 – Dietrich Schwarz







I quattro componenti della strategia del risparmio energetico vengono integrati in un solo elemento.

• isolamento termico trasparente

• assorbitore

• accumulatore

• protezione contro il surriscaldamento

Edificio di un solo piano costruito interamente in elementi lignei prefabbricati.

• la facciata nord è lunga 25 m ed è alta 3.3 m

• la facciata sud è più alta e contiene vari elementi che sfruttano passivamente l’energia solare (38% vetrato, 62% elementi in cui sono stati inserite cassette di paraffina che accumulano il calore)

Non potendo racchiudere la paraffina direttamente tra due lastre di vetro, questa è stata inserita in cassette di plastica trasparente ermeticamente sigillate

Ebnat/Kappel – pianta PT e sezione







N

Piano terreno

Sezione

Le quattro componenti della strategia dei guadagni energetici








• Pacchetto di lastre di vetro isolante temprato• Rivestimento low-E• All’interno del quale è inserito del gas inerte

2 L’ASSORBITORE

• Al fondersi della paraffina, cambia la resistenza alla trasmissione della luce

del materiale• La superficie assorbente si sposta

dall’esterno verso l’interno• La radiazione solare può fondere la massa in maniera ideale

3 L’ACCUMULATORE

• L’energia solare dapprima carica la massa di accumulo• Successivamente cede l’energia termica all’ambiente interno• In forma di gradevole calore radiante

4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO• Vetro prismato• Legge fisica della rifrazione della luce sulle superfici dei corpi trasparenti• In estate i raggi incidenti vengono deviati all’esterno per effetto della riflessione totale

Ebnat/Kappel – GlassX® Crystal







estate g ≈ 17% inverno g ≈ 48%

Il plexiglas prismatico fa passare la luce diretta solo in inverno, quando la posizione del sole è bassa, mentre a posizioni più alte la riflette. L’effetto si ha solo quando la parete solare è esposta direttamente verso sud (± 20°)

Ebnat/Kappel - Paraffina







La paraffina ha la proprietà di fondere e gelare a temperatura ambiente, inoltre assorbe, o cede, una quantità di energia termica dieci volte maggiore rispetto di calcestruzzo.

Le cassette di paraffina hanno la dimensione di 100 x 100 x 20 mm e pesano 140 g.

La liquefazione della paraffina avviene gradualmente, partendo dalla superficie esterna sulla quale incide il sole, verso l’interno.

Fino alla sua totale liquefazione, la temperatura della paraffina rimane tra 27 e 35°C. Quando la temperatura della superficie esterna delle cassette raggiunge circa i 40°C, quella della superficie interna non supera quasi mai i 25°C, perché la paraffina si raffredda durante la notte.

La paraffina si scioglie completamente solo dopo alcune giornate consecutive di sole.

Ebnat/Kappel – Il sistema solare perfetto







• Vantaggi legati al comportamento fisico dei materiali – effetto estetico

• All’ampliarsi dello spazio interno, con un tetto a uno spiovente sul lato sud,

• Aumenta la superficie utile solare








• L’interazione con il mondo esterno

• Viene percepita all’interno grazie alla luminosità della parete

• Gli spazi abitati sono disposti a contatto con le pareti solari








• Sistema di aerazione di tipo meccanico







SITI WEB

http://www.swissolar.ch/Cos.122.0.htmlSito Swissolar - Costruzione solare

http://solarbuildings.org/informazioni utili sulle varie tecnologie solari

PAPER

http://www.detail.de/Db/DbFiles/hefte/127/ital.pdfedifici solari – presupposti per un’architettura postfossile (Detail)

http://www.miniwatt.it/mwEEE/Mod4/Edifici%20solari.htmprogettazione di edifici energeticamente efficienti (MiniWatt.it)

Approfondimenti

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