Architetto Giorgio MALLARINO Presidente di Federabitazione Liguria Progettista della Casa Ecologica di Albenga (SV)
Clima e isolamento termico Le sollecitazioni climatiche dell'europa continentale sono ben diverse da quelle dell'ambiente mediterraneo, caratteristico della nostra penisola dove si consuma più energia per raffrescare che per riscaldare, con una abnorme proliferazione di condizionatori, tanto che nell'estate del 2006, per la prima volta, il picco dei consumi elettrici ha superato quello invernale. I componenti dell'involucro edilizio sono descritti da un singolo parametro, la trasmittanza, intesa come capacità di trasmettere istantaneamente il calore da un lato all'altro di una chiusura che separa ambienti a temperatura diversa. Il rilievo attribuito a questa grandezza è proporzionale all'esigenza di contenere le dispersioni termiche invernali: bassa trasmittanza significa, infatti, sempre minore consumo energetico per riscaldamento.
Clima e isolamento termico Assumere la trasmittanza come unico indicatore consente di eseguire analisi energetiche semplificate, cioè in regime stazionario, per le quali sono sufficienti dati climatici molto aggregati, su base mensile o addirittura stagionale. Da questo approccio e dai suoi vantaggi semplificativi scaturisce la cieca tendenza ad isolare sempre più: ma un isolamento estremo può avere effetti incerti nel periodo estivo. Nei climi caldi esso deve essere affiancato necessariamente da adeguati sistemi per controllare e gestire i guadagni gratuiti (fonti di calore all'interno dell'edificio, radiazione solare attraverso le superficie trasparenti, ecc.), altrimenti si determina un sensibile deterioramento delle condizioni di benessere e sorge la necessità di raffrescare artificialmente. Intensità della radiazione solare incidente sull'edificio L'isolamento, che trattiene il prezioso calore in inverno, durante l'estate svolge la medesima funzione, determinando il potenziale surriscaldamento degli ambienti.
Clima e isolamento termico Se si desidera realizzare una casa che interagisca e dialoghi con l'ambiente circostante, modulando intrinsecamente, senza consumare energia, la complessità e l'imprevedibilità del clima, occorre considerare anche le proprietà dinamiche dell'involucro edilizio. Le chiusure opache dotate di una massa consistente accumulano e rilasciano il calore in maniera complessa, non solo smorzando i picchi di temperatura dell'esterno, ma differendoli nel tempo: si tratta della cosiddetta inerzia termica, che genera ripercussioni molto rilevanti sulle prestazioni energetiche complessive, tanto in estate quanto in inverno. L'adozione di strategie di raffrescamento passivo basate su tali fenomeni richiede di condurre un'analisi in regime dinamico, ponendosi cioè in una scala temporale molto ristretta, dell'ordine delle ore; questo permette di considerare con il giusto peso fattori come l'escursione termica giorno-notte e la variazione dell'irraggiamento solare nel corso della giornata.
Massa Termica e Comfort Se ben progettata, la massa funziona come volano termico sia d inverno che d estate, quando preserva la temperatura media radiante e procura una vera sensazione di freschezza, diversa per qualità da quella che produce il solo raffreddamento dell aria. La massa, naturalmente, non costituisce di per sé l unica soluzione applicabile per migliorare automaticamente le prestazioni energetiche. L uso di un involucro pesante implica una consapevolezza radicata delle proprietà dinamiche delle chiusure ed è una soluzione che si sposa felicemente con le strategie bioclimatiche. A livello professionale è dunque importantissimo approfondire quanto più possibile le analisi energetiche, dotandosi dei mezzi e delle competenze per utilizzare gli strumenti che operano in regime dinamico, gli unici che possono dare un informazione completa, tangibile sostegno alla progettazione.
Massa Termica e Comfort D.Lgs.vo 311/2006, allegato I, punto 12, affronta la questione estiva e in particolare impone: la verifica, in tutte le zone climatiche ad esclusione della F, per le località nelle quali il valore medio mensile dell irradianza sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione estiva, Im,s, sia maggiore o uguale a 290 W/m2, che il valore della massa superficiale Ms delle pareti opache verticali, orizzontali o inclinate sia superiore a 230 kg/m2; verifiche invernali: - valori limite di fabbisogno energetico invernale - valori limite di trasmittanza termica delle chiusure - partizioni interne con valori limite di trasmittanza inferori a 0,8 W/m 2 K verifiche estive: - efficacia delle schermature solari - massa superficiale superiore ai 230 kg/m 2 per località con irradianza 290 W/m 2 - favorire la ventilazione naturale
L Architettura in Laterizio La principale criticità del laterizio è di tipo culturale, laddove il legame con la tradizione tende a far connotare il laterizio come materiale maturo e per questo poco incline al cambiamento ed all innovazione e poco affine alle idee futuristiche di molti progettisti. La sfida è, dunque, nelle politiche innovative e nella ricerca orientata al miglioramento del prodotto e delle soluzioni costruttive per realizzare progetti orientati alla modernità, conformi alle esigenze tecniche, energetiche e di comfort e salubrità, attraverso un prodotto caratterizzato da una forte versatilità. La chiave del successo del laterizio è la multiprestazionalità: la capacità di poter rispondere a meglio alle differenti esigenze di progetto: struttura, energia, ambiente, comfort termoigrometrico ed acustico, salubrità indoor, sicurezza in caso d incendio, durabilità
Analisi del comportamento prestazionale dei prodotti e definizione delle informazioni tecniche di prodotto necessarie ai calcoli energetici: peso specifico, conduttività termica del materiale, calore specifico, trasmittanza termica del blocco, trasmittanza termica dello strato... fonte ρ λ C p ρc p κ densità conduttività diffusività termica termica capacità termica specifica capacità termica volumetrica kg/m 3 W/mK J/kgK x10-3 J/mK x10 7 m 2 /s CALCESTRUZZO cls media massa volumica A 1800,00 1,150 1000,00 1800,00 6,39 alta massa volumica A 2000,00 1,350 1000,00 2000,00 6,75 armato ( 1% acciaio) A 2200,00 1,650 1000,00 2200,00 7,50 armato ( 2% acciaio) A 2400,00 2,000 1000,00 2400,00 8,33 calcestruzzo posato in opera denso B 2100,00 1,400 840,00 1764,00 7,94 calcestruzzo posato in opera alleggerito B 600,00 0,380 1000,00 600,00 6,33 cemento B 2200,00 1,280 880,00 1936,00 6,61 GESSO gesso A 600,00 0,180 1000,00 600,00 3,00 A 1500,00 0,560 1000,00 1500,00 3,73 cartongesso A 900,00 0,250 1000,00 900,00 2,78 INTONACI E RIVESTIMENTI intonaco isolante di gesso A 600,00 0,180 1000,00 600,00 3,00 intonaco di gesso A 1000,00 4,000 1000,00 1000,00 40,00 A 1300,00 0,570 1000,00 1300,00 4,38 gesso e sabbia A 1600,00 0,800 1000,00 1600,00 5,00 calce e sabbia A 1600,00 0,800 1000,00 1600,00 5,00 cemento e sabbia A 1800,00 1,000 1000,00 1800,00 5,56 LATERIZIO laterizio pieno B 1600,00 0,500 840,00 1344,00 3,72 laterizio semipieno foratura 45% B 1000,00 0,240 840,00 840,00 2,86 laterizio semipieno foratura 65% B 600,00 0,130 840,00 504,00 2,58 argilla B 1460,00 1,300 880,00 1284,80 10,12 tegole in terracotta A 200,00 1,000 800,00 160,00 62,50 LEGNAME Le Prestazioni dell Involucro Definizione di una matrice delle informazioni tecniche di prodotto utile alla definizione delle prestazioni di soluzioni tecniche di chiusura opaca ai fini sia del risparmio energetico che del comfort: VALORE DI MASSA SUPERFICIALE FRONTALE RESISTENZA TERMICA DEGLI STRATI COMPONENTI RESISTENZA TERMICA TOTALE TRASMITTANZA TERMICA TOTALE INDICE DI INERZIA TERMICA TOTALE CONDUTTANZA DEI COMPONENTI CAPACITÀ TERMICA DELLA MURATURA VERIFICA DI GLASER per indagare il rischio di condensa VALORE DELLO SMORZAMENTO dell onda termica attraverso la muratura VALORE DELLO SFASAMENTO dell onda termica attraverso la muratura nell arco delle 24 ore
Parametri prestazionali MASSIVO CAPACITIVO mattoni pieni 1800 kg/m 3 0,65 W/mK mattoni pieni 10% 1670 kg/m 3 0,60 W/mK semipieni 30% 1310 kg/m 3 0,30 W/mK blocchi alleggeriti 45% 900 kg/m 3 0,25 W/mK blocchi alleggeriti 55% 720 kg/m 3 0,22 W/mK blocchi forati 60% 600 kg/m 3 0,20 W/mK intonaci termoisolanti 250 kg/m 3 0,07 W/mK lana di roccia 100 kg/m 3 0,04 W/mK poliuretano 35 kg/m 3 0,04 W/mK lana di vetro 20 kg/m 3 0,04 W/mK LEGGERO ISOLANTE
RUOLO DELLA MASSA - per il contenimento dei consumi energetici: riduzione dei picchi di temperatura = regime impianti a basse temperatura - per il comfort: riduzione dei picchi = stabilità temperatura media operante MONOSTRATO blocchi forati alleggeriti ESTERNO Parametri prestazionali complementari intonaco blocco intonaco INTERNO MASSA MASSA - MASSA soluzioni tecniche di involucro in laterizio blocchi forati alleggeriti con intonaco termico ESTERNO intonaco blocco intonaco INTERNO MASSA MASSA - MASSA blocchi forati alleggeriti con isolante a cappotto ESTERNO isolante blocco intonaco INTERNO LEGGERO MASSA - MASSA doppia parete con intercapedine ESTERNO blocco isolante blocco INTERNO MASSA LEGGERO - MASSA STRATIFICATO doppia parete con intercapedine ESTERNO pieno isolante blocco INTERNO MASSA LEGGERO - MASSA
Edificio a basso consumo energetico Fattori coinvolti nella progettazione di edifici energeticamente efficienti: -orientamento - fattore di forma - percentuale di trasparenza-opacità - trasmittanza termica e capacità termica dell involucro - ore di funzionamento e regime degli impianti - scelte impiantistiche innovative LEGGERE: con chiusure verticali opache che fanno ampio uso di materiali isolanti in grandi spessori (come nelle passiv haus); MASSIVE: in cui viene privilegiato l effetto passivo dell accumulo termico mediante l impiego di calcestruzzo o di laterizio; IBRIDE MASSIVO-LEGGERE: in cui si sfrutta l inerzia termica di strati massivi collocati verso l interno, abbinati a strati isolanti esterni (cappotto).
Edificio a basso consumo energetico - Attenta valutazione circa l applicazione di modelli nordeuropei nel nostro contesto climatico (surriscaldamento estivo) - Ricercare soluzioni di equilibrio tra esigenze di isolamento invernale e raffrescamento estivo (ruolo dell inerzia termica) - Valutare il ruolo dell ACCUMULO DI CALORE degli apporti gratuiti molte Passivhaus non considerano gli apporti esterni, ma solo gli apporti dei carichi interni Le analisi dimostrano un positivo comportamento energeticoprestazionale per le soluzioni di involucro dotate di massa, capaci di ridurre il fabbisogno energetico invernale ed estivo fino al fino al 30%, rispetto ad una soluzione di involucro iper-leggera. La massa superficiale, oltre che per l inerzia termica, assume un ruolo importante anche in termini di isolamento acustico.
La Casa Ecologica di Albenga
La Casa Ecologica di Albenga
Applicazioni nella Casa Ecologica di Albenga
Applicazioni nella Casa Ecologica di Albenga
Applicazioni nella Casa Ecologica di Albenga
Architetto Giorgio MALLARINO e-mail: g.mallarino@awn.it Presidente di Federabitazione Liguria Progettista della Casa Ecologica di Albenga (SV)