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Gina Ferri
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1 Ma cos è la progettazione bioclimatica? Progettare architetture con l obiettivo del risparmio di energia (fossile) Perché? Perché l energia prodotta con combustibili fossili ha due grandi problemi: 1 - è limitata, 2 - produce CO2 Il CO2 è il maggiore imputato dell innalzamento della temperatura terrestre. Come fare per ridurre le emissioni di CO2? Vi sono al momento tre possibilità: 1. Trovare o impiegare fonti di energia rinnovabile (non fossile) 2. Migliorare l efficienza dei nostri edifici e delle nostre macchine 3. Accettare una riduzione dei livelli di confort attuali (questa potrebbe essere una conseguenza obbligata se 1 non si perseguono i primi due punti)

2 The 2000-watt society is a vision, originated by the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich at the end of 1998, in which each person in the developed world would cut their rate of energy use to an average of no more than 2,000 watts (i.e. 17,520 kilowatt-hours per year of all energy use, not only electrical) by the year 2050, without lowering their standard of living. Two thousand watts is approximately the current world average rate of energy use. This compares to averages of around 6,000 watts in western Europe, 12,000 watts in the United States [1] and closer to 500 watts in developing countries such as India. Switzerland itself, currently using an average of around 5,000 watts, was last a 2000-watt society in the 1960s. It is further envisaged that the use of fossil fuels would be ultimately cut to no more than 500 watts per person within 50 to 100 years. The vision was developed in response to concerns about climate change, energy security, and the future availability of energy supplies. It is supported by the Swiss Federal Office of Energy, the Association of Swiss Architects and Engineers, and other bodies. 2

3 Secondo una ricerca dell unione Europea il 40% dell energia consumata è attribuibile agli edifici ed al loro mantenimento ( riscaldamento, raffreddamento, illuminazione ed equipaggiamenti elettrici) A questo punto le responsabilità degli architetti sono evidenti! Le strategie riguardo agli edifici passivi sono note. Forme compatte (indice Superficie/volume) sono vantaggiose Ottimi isolamenti termici sull involucro Gestire i guadagni termici solari Introdurre impianti che utilizzano energie rinnovabili: solare termico, geotermia, solare elettrico o fotovoltaico 3

4 Le modalità di una progettazione bioclimatica si esplicano attraverso due strategie principali: Riduzione dei consumi energetici Guadagni energetici Tecnologia dell architettura 07-08_Arch.Alberto Raimondi 1. contenimento dei consumi energetici degli edifici, prevalentemente ottenibili attraverso la conservazione dell'energia (isolamento e inerzia termica, controllo dei fenomeni di condensazione, dei ponti termici e delle infiltrazioni-ricambi dell'aria) 2. il riscaldamento solare passivo (con sistemi diretti, indiretti e isolati) 3. il raffreddamento passivo (protezione dall'irraggiamento solare, inerzia termica, adozione di sistemi naturali di raffreddamento per ventilazione, irraggiamento notturno ed evaporazione). Nella progettazione bioclimatica viene anche sfruttata l'illuminazione naturale (adeguata posizione e dimensionamento delle superfici trasparenti, adozione di sistemi di riflessione e-o canalizzazione della luce ed elementi olografico ottici) e i convertitori fotovoltaici 4 (integrazione di elementi fotovoltaici nell'involucro esterno degli edifici). Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m

5 1. Interazione con le condizioni climatiche e morfologiche del sito. Orientamento Ventilazione Massa termica del terreno 5

6 L orientamento degli ambienti 6

7 Tecnologia dell architettura Soleggiamento delle finestre alle diverse esposizioni 07-08_Arch.Alberto Raimondi 7

8 Ventilazione Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 8

9 Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m Ventilazione: Microclima locale, venti freddi e venti caldi, o meglio venti invernali ed estivi 9

10 Ventilazione: L influenza del contesto Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 10

11 Ventilazione: Td A Schermi al vento Nei climi temperati l impiego di alberature all esterno può essere di aiuto, se siamo in presenza di venti invernali è opportuno schermare l edificio con delle alberature compatte e non caduche poste a distanza in modo da non fare ombra sull edificio. Per i venti estivi è bene lasciarli soffiare, eventualmente sfruttarli per indirizzare l aria verso le aperture dell edificio. Altro aspetto è quello relativo all ombreggiamento ottenuto con le alberature. (vd protezione dal sole) Tecnologia dell architettura LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 07-08_Arch.Alberto Raimondi 11

12 Massa termica del terreno Il terreno all aumentare della profondità è efficace come temoregolatore, infatti già ad una profondità di 10m il terreno risente poco della variazione delle temperature esterne, e la temperatura si stabilizza intorno ai 10 C. Questa caratteristica può essere sfruttata in estate per raffreddare un fluido vettore (aria o acqua) per il raffreddamento. 12

13 In questo progetto di una serra alpina a londra il pesante basamento in c.a. è stato utilizzato come scambiatore termico per raffreddare l aria 13

apporto di calore fornito in genere da energia (fossile) Il primo e anche più

14 2- Sistemi di isolamento dell involucro Il primo obiettivo è non sprecare. Escludendo i casi sperimentali di passive house tutti gli edifici necessitano di un apporto di calore fornito in genere da energia (fossile) Il primo e anche più proficuo intervento è dunque quello di ridurre le dispersioni di calore attraverso l involucro edilizio. 14

15 Il primo indice che si utilizza è il rapporto tra la superficie esterne ed il volume S/V, più è basso meno l edificio è disperdente e spesso anche più economico. 15

16 Il percorso delle forze 16

17 Il percorso delle forze 17

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19 Td A Tecnologia dell architettura LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 07-08_Arch.Alberto Raimondi La consistenza delle pareti che costituiscono l involucro è fondamentale per il controllo delle dispersioni termiche e per il fenomeno del volano termico dato dalla massa dell edificio. I due parametri da considerare sono: La trasmittanza termica L inerzia termica 19

materiali che accumulano calore. Gli edifici che esaltano queste caratteristiche sono definiti solari passivi.

20 3- Il terzo punto è quello dei guadagni termici. Un edificio accumula calore dal sole. La capacità di accumulo data una determinata esposizione dipende dal fattore solare di una facciata e dal calore specifico dei materiali che accumulano calore. Gli edifici che esaltano queste caratteristiche sono definiti solari passivi. L accumulo di calore dal sole è evidentemente una buona prerogativa quando il clima è freddo, si trasforma in un pericolo quando è necessario proteggersi dal caldo. L effetto serra 20

che i materiali isolanti siano posti all esterno in quanto non sono

21 Per l accumulo termico è necessario che i materiali esposti ai raggi solari siano dei buoni accumulatori di calore (alto calore specifico) e che i materiali isolanti siano posti all esterno in quanto non sono accumulatori di calore e ne riducono invece la trasmissione L effetto serra 21

L effetto serra: Il calore radiante passa

22 L effetto serra: Il calore radiante passa attraverso un vetro, colpisce dei materiali interni modifica la sua frequenza, diventa un Infrarosso, non passa più attraverso il vetro sotto forma di luce. Il calore così accumulato viene restituito con uno sfasamento temporale. 22

23 Protezione dall irraggiamento: 23

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Sono invece sistemi solari attivi quelli che

utilizzato come approviggionamento energetico.

25 Sono invece sistemi solari attivi quelli che sfruttano l energia solare in degli impianti meccanici in cui la radiazione solare viene utilizzata per scaldare un fluido che verrà poi utilizzato come approviggionamento energetico. Fanno parte di questi impianti le apparecchiature per il solare termico 25

26 Protezione dall irraggiamento: 26

27 Protezione dall irraggiamento: 27

28 Protezione dall irraggiamento: 28

29 Protezione dall irraggiamento: 29

30 Protezione dall irraggiamento: Sitemi a tende esterne mobili Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 30

31 Protezione dall irraggiamento: Sistemi a brise soleil Td A LabProg_Laboratorio di Progettazione Architettura 2m 31

32 Sistemi raffreddamento passivi benedetti Un sistema semplice per la determinazione del soleggiamento su campo libero è l uso del goniometro solare 32

33 Il goniometro solare mette in relazione l orientamento con l angolo di altezza del sole sull orizzonte e con le ore del giorno 33

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