PRINCIPI DI ARCHITETTURA SOSTENIBILE seconda parte

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1 Università degli Studi della Basilicata Facoltà di Architettura Laurea Specialistica in Ingegneria Edile-Architettura Tecnologia dell Architettura I prof. arch. Sergio Russo Ermolli a.a PRINCIPI DI ARCHITETTURA SOSTENIBILE seconda parte

2 Ventilazione passiva

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5 Parete ventilata I BENEFICI Comfort ambientale Vantaggi termoigrometrici - Smorzamento e sfasamento dell'onda termica - Eliminazione dei Ponti termici - Controllo della condensazione interstiziale Schermatura alla pioggia (rainscreen) Vantaggi acustici Manutenzione/Durabilità

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8 Schermature estate 72 inverno 41

9 Schermature fisse

10 Schermature mobili

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12 Alberature

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15 Serre

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17 Tetti verdi

18 I VANTAGGI DEL TETTO VERDE Ambientali: assorbendo il calore, i tetti verdi riducono l utilizzo degli apparecchi di condizionamento degli edifici, oltre a filtrare l'aria inquinata, eliminando le particelle in sospensione nell aria ed il biossido di carbonio. Una adeguata superficie di tetti verdi aumenta considerevolmente l'assorbimento dell'acqua meteorica, alleviando così la rete di smaltimento. Inoltre, sulla scala di una città, possono ridurre l'effetto di isola di calore, e ridurre sensibilmente la temperatura della città in estate. Tecnologici: Protegge la copertura riducendo l escursione termica giornaliera e stagionale. Aumenta l isolamento termico e acustico dell edificio (particolarmente efficace nel ridurre i carichi termici estivi). Economici : Una semplice diminuzione di 1 C della temperatura di superficie elimina il 5% della domanda in elettricità per la climatizzazione e il raffreddamento degli ambienti. Secondo l'esperienza europea, i tetti verdi durano due volte più a lungo dei tetti ordinari. Possono anche servire a fini agricoli. Sociali: I tetti verdi offrono un buon isolamento acustico e un'oasi di verde. La tecnologia offre anche possibilità di coltivazione in un contesto urbano che si potrebbe sfruttare per aiutare a nutrire le famiglie dei centri urbani riducendo così il trasporto di prodotti dalle campagne verso i centri urbani.

19 VERDE ESTENSIVO La vegetazione impiegata è costituita da piante erbacee a sviluppo contenuto in altezza che richiedono ridotta manutenzione e con caratteristiche di veloce radicamento e copertura, resistenza alla siccità e al gelo, buona autorigenerazione. Lo spessore delle stratificazioni è normalmente ridotto (minore di 15 cm.). Il substrato impiegato è costituito prevalentemente da componenti minerali. Il peso delle stratificazioni é compreso tra i 90 e i 150 Kg/mq. I pesi vanno sempre definiti in condizioni di massima saturazione idrica. Di fatto si crea una sorta di prato composto da specie termofile, abbastanza resistenti all aridità. Infatti sono inverdimenti che, dopo il primo o secondo anno dall'impianto, richiedono manutenzione ridotta. Normalmente sono sufficienti 1 o 2 interventi all'anno. Questi prati aridi sono di solito strutturati in modo che l'approvvigionamento idrico e di elementi nutritivi avvenga, nella misura maggiore possibile, attraverso processi naturali. Pertanto in questi casi è spesso evitato l impianto di irrigazione. Gli inverdimenti estensivi sono compatibili anche con coperture prive di parapetti e vengono quindi utilizzati particolarmente su grandi tetti (es. capannoni industriali), in sostituzione delle usuali coperture in ghiaia o altri materiali inerti. I costi di realizzazione sono abbastanza contenuti.

20 VERDE INTENSIVO Consente la creazione di prati e giardini pensili, utilizzabili a tutti gli effetti allo stesso modo. Anche la loro manutenzione sarà analoga (sfalci, irrigazioni, diserbi, concimazioni, ecc.); pertanto in questi casi è quasi sempre previsto l impianto di irrigazione. Questo tipo di verde viene di solito impiegato per abbellire o rendere fruibile qualsiasi tipo di superficie pensile: tetti, terrazze, garage, parcheggi interrati, ecc. Lo spessore delle stratificazioni è superiore ai 15 cm. (di solito attorno ai cm.). Il substrato impiegato é costituito da una miscela bilanciata di componenti minerali ed organici. Il peso delle stratificazioni è superiore ai 150 Kg/mq. (in media attorno ai 350 Kg./mq.) e può arrivare anche sino a Kg./mq. I pesi vanno sempre definiti in condizioni di massima saturazione idrica. Viene impiegata un'ampia gamma di tipi di vegetazione: tappeti erbosi, erbacee perenni, cespugli, sino ad alberi di varie dimensioni. Il verde intensivo permette infatti di realizzare veri e propri prati pensili, ma anche giardini di vario tipo, I costi sono superiori a quelli di verde estensivo e proporzionali alla complessità dell intervento.

21 Esempio di stratigrafia SEIC per verde pensile intensivo leggero su copertura piana 1.Inverdimento Intensivo Leggero (tappeto erboso e tappezzanti arbustive) 2.Miscela di substrato Zinco per inverdimenti intensivi leggeri. Spessore variabile (15 cm per tappeto erboso e 20/25 cm per tappezzanti arbustive a basso sviluppo) 3. Telo filtrante ZinCo TG, sp. ca. 1 mm 4.Strato di accumulo, drenaggio aerazione Floradrain FD 40-E. Spessore ca. 4 cm 5. Feltro di protezione e accumulo ZinCo SSM Membrana impermeabilizzante sintetica antiradice HarpoPlan ZUV 7. Strato di separazione: geotessile 8. Isolamento termico 9. Barriera a vapore: foglio in PE (0.30 mm) 10. Substrato: piano di copertura in c.a. (pendenza min. > 1%)

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24 Vetro basso emissivo 9850 kwh (1mq in 30 anni) 800 kwh (1mq in 30 anni) vetro a singola lastra vetrocamera basso emissivo

25 Vetro selettivo vetrocamera selettivo

26 Ponte termico

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33 Materiali riciclati e a basso impatto (low carbon materials)

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35 (paglia, canapa, ecc.) (canapa, lino, agave, kenaf) (bambù, giunchi)

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37 Bambù

38 Geotessili organici

39 Vetro riciclato

40 Foster & Partners, Canary Wharf Station, Londra (2000)

41 Plastica riciclata

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44 Gomma riciclata

45 Materiali e prodotti riutilizzati

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54 Impianti ecoefficienti

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56 Impianti ecoefficienti - Pannelli fotovoltaici sfruttano il cosiddetto effetto fotovoltaico, cioè la capacità di alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati drogati di generare elettricità se esposti alla radiazione luminosa. Il materiale più usato è il silicio di grado solare (con impurità pari a 0,01%) La cella fotovoltaica è l elemento base dei sistemi tradizionali in silicio monocristallino o policristallino. Le celle di silicio monocristallino hanno maggiori efficienze di conversione ma sono anche più costose rispetto a quelle policristalline, più diffuse sul mercato mondiale

57 EFFICIENZA DEL SISTEMA FOTOVOLTAICO Per calcolare la produzione di un impianto fotovoltaico è necessario conoscere alcuni elementi fondamentali 1. L estensione dell insieme dei pannelli (mq) 2. Le condizioni di irraggiamento del sito di installazione variano al variare della latitudine (KWh/mq a) 3. La posizione dei moduli nello spazio (azimut e tilt) 4. L efficienza della conversione dei moduli 5. L efficienza di conversione del BOS (Balance Of Sistem) Il tilt è l angolo di inclinazione dei pannelli rispetto all orizzonte L azimut indica l angolo formato dalla posizione dei panelli rispetto al sud. Pertanto è uguale a 0 se sono orientati a sud e +/-90 se sono orientati ad est oppure ad ovest

58 Impianto tipo: celle policristallino 8mq x 1 kwh (alloggio tipo: 3 kwh) circa 7000 euro/kwh

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62 Impianti ecoefficienti - Collettori solari I PANNELLI SOLARI TERMICI Sono utilizzati per produrre energia termica a bassa temperatura (< 100 C). Il loro impiego è indirizzato prevalentemente alla produzione di acqua calda (per uso civile, agricolo, industriale) o di aria calda (per riscaldamento di ambienti ed alcuni processi industriali). Il classico sistema solare è composto dalle seguenti parti: il pannello vero e proprio, il serbatoio di accumulo dell acqua, i collegamenti idraulici ed elettrici. Il pannello è costituito da: un vetro temperato e antiriflesso un assorbitore di calore nel quale circola un fluido termovettore uno strato di isolante posto sotto l assorbitore una cornice nella quale sono predisposti gli attacchi di ingresso e di uscita del fluido termovettore

63 I PANNELLI SOLARI SOTTO VUOTO Possono presentarsi sotto la forma del classico pannello oppure a tubi di vetro. Questi ultimi in particolare hanno un ottimo rendimento in tutti i mesi dell anno e sono adatti ad essere installati negli edifici residenziali ubicati nelle zone ad insolazione medio-bassa, anche in condizioni climatiche rigide (aree del Nord Italia, zone montane e di alta collina, ecc.). A differenza di quelli tradizionali possono essere installati con inclinazione a 90 con perdite di rendimento trascurabili

64 PANNELLI SOLARI A CIRCOLAZIONE NATURALE Il fluido termovettore raggiunge il serbatoio per effetto di una circolazione naturale. Il boiler deve essere installato nella parte alta del pannello o comunque a poca distanza da esso e ad una quota più alta PANNELLI SOLARI A CIRCOLAZIONE FORZATA Il boiler può essere posizionato in un vano tecnico in qualsiasi punto dell edificio, quindi presentano una maggiore semplicità d integrazione

65 EFFICIENZA L energia necessaria per la preparazione di acqua calda nelle abitazioni private è di circa 1000 kwh per persona all anno. In condizioni meteorologiche simili a quelle italiane, l area di collettore varia tra 0,5 mq a persona per i climi caldi meridionali e 1 mq a persona per l Italia settentrionale. L uso dell energia solare è possibile anche per il riscaldamento utilizzando impianti combinati per il riscaldamento dell'acqua calda e degli ambienti. In questi casi sono da preferire impianti a bassa temperatura come quelli a pavimento o a parete. L area di collettore necessaria per il riscaldamento varia da 1,5 a 3 mq/kw di potenza nominale

66 CONFRONTO DEI CONSUMI ENERGETICI E DELLE EMISSIONI DI ANIDRIDE CARBONICA PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA DI UN UTENZA MEDIA Risparmio per un utenza media: 50-60% del fabbisogno energetico annuo per l acqua calda sanitaria ed il riscaldamento invernale. In una casa unifamiliare, l integrazione di un sistema di collettori può consentire di ridurre le emissioni di anidride carbonica di 0,75 tonnellate all anno.

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68 Impianti ecoefficienti recupero acque meteoriche Serbatoio 4/5 mc per soddisfare le esigenze di un singolo nucleo familiare

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71 Impianti ecoefficienti - Geotermia L energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità la superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando di circa 30 C per km nella crosta terrestre. La geotermia consiste nel convogliare i vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo. Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all'immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore.

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73 Impianti ecoefficienti - Biomassa

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77 Impianti ecoefficienti Energia eolica

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80 L. Brown, Piano B, Edizioni Ambiente, Milano, 2004 G. Bologna, Manuale della sostenibilità, Edizioni Ambiente, Milano, 2005 S. Comandini, A. Dal Fiume, A. Ratti, Architettura sostenibile, Pitagora, Bologna, 1998 A. Paolella (a cura di), L edificio ecologico, Gangemi, Roma, 2001 D. Gauzin-Muller, Architettura sostenibile, Edizioni Ambiente, Milano, 2003 P. Sassi, Strategie per l architettura sostenibile, Edizioni Ambiente, Milano, 2009