Casa ecologica Sostenibilità

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1 LICEO GINNASIO STATALE G.B.Bodoni e sez. annessa LICEO SCIENTIFICO Via Donaudi, SALUZZO (CN) Tel. sede (0175) fax succ cnpc030005@istruzione.it Sostenibilità Maturando: Classe 5D - Liceo Tecnologico A.S

2 SOMMARIO DEFINIZIONI... 3 ECOLOGICO... 3 ECOSOSTENIBILE... 3 BIOEDILIZIA... 3 CRITERI DELL'ECOLOGIA... 4 SCELTA DEI MATERIALI... 5 TIPO DI COSTRUZIONE... 5 UTILIZZO DELLE RISORSE... 6 PROGETTO CASA ECOLOGICA... 7 FONDAMENTA... 7 MURA... 8 TETTO... 9 IMPIANTI... 9 INTERNI COSTI COMMENTI FINALI BIGLIOGRAFIA E SITOGRAFIA

3 DEFINIZIONI Ecologico In greco eco significa casa o ambiente mentre logos significa discorso o studio, quindi il termine ecologico significa discorso sull'ambiente o discorso sulla casa. Nelle scienze naturali l'ecologia si occupa di studiare gli ecosistemi in particolare l'integrazione di essere viventi tra loro e con l'ambiente. Molto spesso nell'uso comune il termine ecologico si utilizza per parlare di ambiente ma bisogna specificare che l'ecologia è una scienza e non altro. In questo situazione casa ecologica significa che è un'abitazione che grazie a studi e considerazioni prima della sua costruzione è in grado di integrarsi all'interno dell'ecosistema senza andare a sconvolgerne i suoi equilibri. Ecosostenibile Dal greco sustinere che significa mantenere mentre come abbiamo detto prima eco significa casa o ambiente ; quindi il termine ecosostenibile riferito ad un sistema o nel nostro caso ad una casa significa che è in grado di auto mantenersi. Generalmente il termine è utilizzato per indicare una casa che è in grado di mantenere il suo fabbisogno energetico in modo autonomo e senza compromettere l'equilibrio dell'ecosistema. Bioedilizia La bioedilizia è quel ramo dell edilizia che si occupa della costruzione di abitazioni ecologiche ed ecosostenibili; essa è quindi molto attenta al rispetto dell ecosistema in ogni sua parte. Le ditte che occupano di bioedilizia sono quindi specializzate nell utilizzo di materiali e tecniche costruttive ecologiche che andremo ad analizzare in seguito. 3

4 CRITERI DELL'ECOLOGIA L ecologia come abbiamo detto ci aiuta a far si che la nostra nuova abitazione sia in equilibrio con l ambiente quindi dobbiamo tener conto nella progettazione e nella costruzione di alcuni fattori che non vengono considerati per una normale abitazione. Questi fattori sono legati al clima, alla conformazione del territorio, alla flora e alla fauna presenti. La considerazione di questi fattori ci permette di utilizzare i materiali migliori, di creare una casa perfettamente inglobata nella natura circostante e di avere dei benefici economici nel tempo ma, ha lo svantaggio che il progetto da noi creato non può essere riutilizzato per la costruzione di un altra casa, poiché i fattori per la progettazione sono differenti e bisognerà ripartire da zero. Detto ciò iniziamo a parlare di ciò che contraddistingue una casa ecologica da una normale abitazione. La casa ecologica deve essere costruita con materiali che non siano inquinanti, ma allo stesso tempo deve essere resistente, non deve dare inquinamento visivo ne tantomeno deve sprecare le risorse ambientali, deve essere isolata termicamente e non deve dare inquinamento acustico. Questo fa sì che generalmente le case ecologiche siano su un piano solo o al massimo due, perché se si innalzassero troppo questo comporterebbe un inquinamento visivo che andrebbe a scapito dell ecologicità. Quindi i punti fondamentali nella progettazione della casa, tenendo conto dei fattori derivati dall ambiente in cui va costruita sono: Scelta dei materiali Tipo di costruzione Utilizzo delle risorse Passiamo ora ad analizzarle meglio. 4

5 Scelta dei materiali Partendo dai materiali, quelli che vengono utilizzati per le case ecologiche sono quelli forniti dalla natura come: Legno Gesso Sughero lana di vetro al posto del cemento armato e del ferro che vengono utilizzati solitamente, piccola eccezione si ha per le fondamenta come vedremo in seguito. La scelta dei materiali è molto importante in quanto come abbiamo detto essi devono essere di origine naturale per non inquinare l ambiente ma non solo; i diversi materiali hanno una diversa permeabilità termica, quindi lasciano passare il calore in maniera differente come possiamo vedere dalla seguente tabella. Materiale λ (W/m*K) Densità (kg/m 3 ) Fibra di cellulosa 0, Lana di vetro 0,032-0, Canna palustre 0,038-0,044 Vetro cellulare 0,038-0, Sughero tostato 0, Calcio Silicato 0, Tipo di costruzione Il tipo di costruzione come già detto è solitamente un abitazione su pochi piani, mono o bi familiare per il resto non ci sono particolari limitazioni di forma. Bisogna però attuare alcuni metodi costruttivi quali: Coibentazione (isolazione termica) Isolazione acustica 5

6 La coibentazione è molto importante perché permette di risparmiare molto sul riscaldamento e sulla climatizzazione della casa in quanto una casa coibentata non lascia entrare il caldo d estate ne il freddo d inverno. Questo si attua scegliendo materiali appropriati e aggiungendo strati di coibentanti quali ad esempio lana di vetro. L isolazione acustica invece serve per non disturbare gli animali presenti sul territorio con i rumori derivanti dalla nostra abitazione; questo è molto importante perché la nostra casa sia veramente ecologica, se cosi non fosse i rumori allontanerebbero la fauna quindi la nostra casa non sarebbe in equilibrio con l ecosistema. Utilizzo delle risorse Per utilizzo delle risorse si intende che la casa non deve schiavizzare l ambiente ne tantomeno inquinarlo, ma può utilizzare nuove e vecchie tecnologie per sfruttare le risorse naturali senza compromettere l ecosistema come: Pannelli fotovoltaici Pannelli solari Generatori eolici Raccolta acqua piovana Energia geotermica L utilizzo di questi sistemi ci permette di utilizzare le risorse derivanti dalla natura per creare energia: elettrica con il fotovoltaico e l eolico e termica con il solare e il geotermico. La raccolta dell acqua piovana può essere utile se si considera di coltivare delle piante e non si è vicini ad un fiume e rimarrebbe quindi difficile trovare l acqua per poterlo fare. Tutti questi sistemi ci permettono di risparmiare notevolmente e di utilizzare molto meno idrocarburi la cui combustione è inquinante per l ambiente. Passiamo ora ad analizzare un progetto ipotetico di casa ecologica in modo da entrare nello specifico nelle varie parti. 6

7 PROGETTO CASA ECOLOGICA Per analizzare il progetto divideremo la casa in parti: Fondamenta Mura Tetto Impianti (riscaldamento, ventilazione, ecosostenibilità) Interni Costi Fondamenta Nelle normali abitazioni le fondamenta sono solitamente costruite in cemento armato, cioè cemento con all interno barre di ferro; il ferro e il cemento insieme creano un materiale resistente e allo stesso tempo abbastanza flessibile e questo è il motivo per cui viene largamente usato nella costruzioni edilizie. Questo materiale non è sicuramente il migliore per una casa veramente ecologica ma è difficile trovare un altro materiale, ecologico, che abbia all incirca le stesse caratteristiche e che possa essere utilizzato per le fondamenta. Per questo motivo il nostro progetto prevederà le fondamenta di cemento armato ma, mentre solitamente si fa uno scavo e si getta il cemento senza particolari attenzioni, nel nostro caso invece le cose sono più complesse. Per poter far si che la casa abbia la minor umidità possibile bisogna che le fondamenta respirino cioè che passi dell aria sotto alla casa in modo da portare via l umidità derivante dal terreno. Questo si attua creando una camera d aria : si fa una prima gettata, dopodiché si creano dei piccoli pilastri e al di sopra si continua con altro cemento armato. In questa camera arriveranno poi dei tubi che usciranno all esterno e permetteranno il passaggio dell aria. Creeremo cosi degli strati che ci permetteranno di avere delle fondamenta stabili ma allo stesso tempo traspiranti. 7

8 Mura Mentre per le fondamenta il cemento armato era l unico materiale che potevamo utilizzare per le mura la scelta è vasta: Legno Mattoni Gesso Sughero Paglia intonacata Mi sembra importante fare una piccola divagazione sulla paglia: è idea comune pensare che non si possa creare una casa con i muri di paglia, sia perché è poco resistente e poi perché prenderebbe subito fuoco, invece, da studi effettuati, muri di paglia intonacata, ovviamente con delle strutture di sostegno, resistono alla temperatura di 1010 per tre ore, sicuramente più di altri materiali ad esempio il legno. Nonostante questo per il nostro progetto utilizzeremo delle mura di legno con strati diversi di coibentanti. I muri esterni ed interni saranno retti da pilastri e travi di legno, e saranno costituiti da assi, saranno a strati: a partire dall interno ci sarà uno strato di legno spesso alcuni centimetri, poi uno strato di isolamento, come al solito lana di vetro o fibre di cellulosa, poi diversi strati insieme di legno incollati con resine naturali, dopodiché dell altro isolante e poi più all esterno un pannello di legno. Al di fuori si può ricoprire il tutto con ciò che si preferisce, ad esempio pietra o mattoni, sia veri che finti. Ad esempio la pietra finta è costruita con piccoli frammenti di pietra incollati insieme con resine e con la forma di una normale pietra, ha lo stesso effetto visino della comune pietra ma è molto più leggera. Per la pavimentazione è previsto il parquet di legno che oltre a essere ovviamente naturale è salubre, la sua struttura sarà analizzata più avanti quando parleremo del riscaldamento che sarà a pavimento. 8

9 Tetto Il tetto sarà sorretto da travi in legno, e sarà a doppio spiovente, cioè con un punto centrale più alto e due lati con la stessa inclinatura. Per quanto riguarda la copertura anche qui abbiamo diverse scelte: Tegole in laterizio Tegole in cemento Pietra Noi utilizzeremo tegole in laterizio ma la cosa importante non è tanto la copertura finale ma piuttosto l isolamento. Per isolare il tetto esso sarà costituito da perline di legno a vista dall interno, al di sopra verranno inseriti diversi strati di isolante costituito da lana di vetro e fibra di cellulosa. Al di sopra dell isolamento ci sarà una guaina che non lascia passare l acqua, questo serve nel caso in cui le tegole avessero delle piccole perdite e l acqua entrerebbe all interno; sopra ci saranno i travetti di legno che servono per sostenere la tegole. Questa immagine rappresenta un tetto a doppio spiovente Immagine tratta da: 9

10 Impianti Installeremo nella nostra abitazione: Riscaldamento a pavimento Sistema di ricambio d aria Pannelli fotovoltaici Pannelli solari Riscaldamento a pavimento Questo tipo di riscaldamento consiste nel montaggio di tubi sotto al pavimento che può poi essere ricoperto da ciò che più preferiamo come mattonelle o parquet. Nel nostro caso noi partiremo dal cemento derivante dalle fondamenta, installeremo degli strati speciali fatti apposta per l installazione dei tubi, installeremo i tubi e al di sopra avremo il parquet di legno. In questa immagine si può vedere lo strato costruito apposta per l installazione del riscaldamento a pavimento. Questa invece è la scatola inserita nel muro dove arrivano i tubi installati nel pavimento 10

11 Sistema di ricambio d aria Il sistema di ventilazione serve per far si che la casa abbia un ricambio continuo d aria con l esterno senza dover aprire le finestre. Questo sistema è molto utile sia d estate che d inverno perché se noi dovessimo aprire le finestre per avere un ricambio d aria non servirebbe a nulla coibentare la casa in quanto il caldo o il freddo entrerebbero lo stesso. Il sistema di ventilazione e costituito da dei piccoli tubi che arrivano a tutte le stanze e da altri tubi che arrivano all esterno, i tubi sono messi in comunicazione all interno di una scatola in cui i tubi dell impianto interno scaldano o raffreddano i tubi di quello esterno in modo che l aria che viene immessa all interno della casa non sia ne fredda d inverno ne calda d estate. In più grazie a questo sistema possiamo far uscire quel poco di umidità che potrebbe comunque essere presente nella casa. Questa immagine rappresenta lo schema di funzionamento del sistema di ricambio d aria; come si può notare l aria calda che esce dalla casa riscalda l aria fredda proveniente dall esterno, in questo modo il calore interno della casa non va dissipato all esterno Questa invece è la fotografia di uno di questi sistemi, in particolare questo è di grandi dimensione e viene utilizzato in locali industriali come ad esempio capannoni per la sua grande capacità di ricircolo 11

12 Pannelli fotovoltaici Installeremo sul tetto della nostra abitazione dei pannelli fotovoltaici che ci permetteranno di produrre quasi tutta la corrente elettrica di cui avremo bisogno. I pannelli fotovoltaici funzionano grazie all effetto fotoelettrico che fa si che tra le due lastre di cui è sostituito il pannello si crei una differenza di potenziale, questo crea una corrente continua a basso voltaggio che grazie a inverter e trasformatori può essere trasformata in corrente alternata a 220 volt che è quella utilizzata comunemente nelle case europee. Questo è lo schema di un impianto che prevede delle batterie che servono ad alimentare dei picchi nella richiesta di corrente o quando l irragiamento del sole non è abbastanza, questi sistemi vengono solitamente utilizzati per piccoli impianti e non nelle abitazioni in cui l energia prodotta non è utilizzata direttamente ma immessa nella rete. 12

13 Pannelli solari I pannelli solari servono per riscaldare l acqua che può essere utilizzata nell uso domestico e anche per il riscaldamento, ne esistono sostanzialmente due tipi Circolazione naturale Circolazione forzata I primi su basano su un semplice principio cioè che l acqua fredda è più densa e tende a stare più in basso di quella calda; in questo modo l acqua fredda nel serbatoio passa all interno dei pannelli per mezzo di tubi e ritorna nel serbatoio quando è calda. Quelli a circolazione forzata invece hanno una pompa che permette il passaggio dell acqua. Oltre a questa distinzione ne è presente un altra Circuito singolo Circuito doppio 13

14 I sistemi ad un circuito solo fanno passare direttamente nel pannello l acqua che poi noi utilizzeremo, mentre quelli a doppio circuito utilizzano un liquido che è sempre lo stesso per scaldare l acqua che noi utilizzeremo all interno di un serbatoio per mezzo di uno scambiatore di calore. In questa immagine possiamo vedere un impianto a doppio circuito a circolazione forzata, è presente un serbatoio al cui interno sono presenti due scambiatori di calore, uno in cui passa il liquido di cui abbiamo parlato prima che viene scaldato dai pannelli solari, l altro che è collegato ad una caldaia che grazie ad una centralina elettronica si accende e scalda l acqua quando l irragiamento solare non è sufficiente o quando la richiesta di acqua calda è troppo elevata. 14

15 Interni Per quanto riguarda gli interni molti sono gli acccorgimenti da fare per avere una casa ecologica. Molte ditte hanno iniziato a costruire oggetti d arredamento in cartone; questo materiale oltre a essere completamente riciclabile si presta molto bene per qualsiasi oggetto, il suo peso ridotto e le ridotte dimensioni fanno di lui un materiale perfetto anche per i ridotti costi di trasporto. Oltre al cartone è interessante il nuovo tipo di tende che sono state inventate, queste sono in grado di far passare la luce senza scaldare la stanza o viceversa. Per esempio d estate abbiamo bisogno che entri la luce ma non il caldo che cerchiamo di tener fuori grazie alla coibentazione ed il sistema di scambio dell aria, ecco che questo tipo di tende fa passare la luce visibile che ci permette di vedere la stanza ben illuminata bloccando tutte le altre lunghezze d onda in particolare quelle infrarosse se sono la causa dell innalzamento della temperatura. Viceversa d inverno e di notte non vogliamo che di mattina la luce entri ma ci farebbe comodo che i raggi del sole passando dalla finestra contribuiscano a scaldare la stanza, ecco che le tende lavorano in maniera opposta al caso precedente bloccando le lunghezze d onda del visibile e lasciando passare le altre. 15

16 Costi Per analizzare i costi analizziamo ogni impianto uno alla volta Per l impianto fotovoltaico si calcola che per un utenza media, di una famiglia, un impianto da 3 kw è sufficiente a soddisfare quasi completamente il fabbisogno energetico. Il prezzi negli ultimi anni sono calati notevolmente ma non essendosi ancora stabilizzati il costo varia notevolmente da ditta a ditta, inoltre sono presente diversi tipi di pannello quindi non potremo far altro che procedere ad un calcolo approssimativo. Il costo per kwp (Kilo watt di picco) varia da 2000 a 3500 euro moltiplicato per tre sono euro ai quali bisogna poi aggiungere il costo degli inverter e delle batterie; per i pannelli fotovoltaici sono ancora presenti incentivi dello stato. Per l impianto solare si stima che per una famiglia 3-5 persone il costo dell impianto è euro più la manutenzione che si calcola il 2,5% del costo dell intero impianto. Per quanto riguarda il riscaldamento a pavimento i costi non solo elevati se ovviamente lo si installa durante la costruzione della casa. Per il resto della casa fare un preventivo è impossibile dai dati che ho, però leggendo progetti già fatti si calcola che una casa ecologica con tutti i vari strati di coibentazione costa circa il 10% in più di una casa normale. Questo costo in più viene però ammortizzato negli anni successivi, in quanto contribuisce al risparmio energetico. Cercando in rete ho trovato un preventivo che comprende il riscaldamento a pavimento, caldaia a condensazione, pannelli solari, costo del progetto, e tutto il materiale necessario ed il suo costo è di euro, cioè circa euro in più di un impianto classico. 16

17 Interessante è vedere il grafico dei costi negli anni successivi riportato sotto Dal grafico si può notare che come già detto prima questo impianto costa circa euro in più di un normale impianto ma già dopo 3 anni questo divario viene superato dal fatto che un impianto di questo tipo ci permette di risparmiare notevolmente mentre un impianto classico no. C è poi da aggiungere che questo grafico non tiene conto della coibentazione della casa che riduce al minimo la dissipazione del calore e ci fa spendere ancora meno. 17

18 COMMENTI FINALI Una casa ecologica è in equilibrio con l ecosistema, non inquina, ci permette di vivere bene e di risparmiare. I costi per la sua costruzione sono più alti ma il risparmio che ci danno i vari impianti installati fa si che questo costo aggiuntivo venga in pochi anni ammortizzato. Le case ecologiche fino a pochi anni fa non venivano considerate, oggi invece sono sulla bocca di tutti e probabilmente la loro costruzione aumenterà notevolmente. La popolazione si sta accorgendo che grazie a questi nuovi impianti di cui abbiamo parlato si può risparmiare veramente e inizia a farli installare sulle proprie abitazioni. 18

19 BIGLIOGRAFIA e SITOGRAFIA Wikipedia: Geningenieria: Tuttogreen: progetto casa ecologica e fonti energetiche rinnovabili Istituto Professionale di Stato per l Industria e l Artigianato CAVOUR-MARCONI (da questa relazione sono state prese informazioni e immagini) Ermes Ecocasa: Enerpoint: Enel Green Power: Clima-planet: 19

20 Immagini tratte da: