Trapani - 23 Giugno 2008 Tecniche attive e passive di raffrescamento degli edifici Alfonso Senatore architetto ed ingegnere bioclimatico Ove Arup & Partners, London Multienergy, London University of East London Ove Arup 1946 Office in London 1
Opera house Sydney, Australia 2
Ove Arup 1946 Office in London 2008 Global firm 92 Offices 9000 Engineers sustainability 3
in Italy 4
Raffrescamento passivo o meccanico? Costi Energetici Costi Ambientali Comfort termico Nuove tendenze nel campo delle costruzioni PassiveHaus Certificazione energetica 5
PassiveHaus Sezione muratura portante Domanda di energia nelle abitazioni 6
Domanda di energia nelle abitazioni Energia primaria per il riscaldamento 7
Domanda di energia nelle abitazioni Fabbisogno elettrico italiano Evoluzione domanda di picco Evoluzione domanda di picco 1990-2004 Fonte: MAP, Roma, 2005 8
Fabbisogno elettrico italiano Proiezione domanda di picco 1990-2020 Fonte: MAP, Roma, 2005 Rischio Blackout Nuove centrali elettriche o conservazione energetica? Proiezione domanda di picco 1990-2020 Fonte: MAP, Roma, 2005 9
Elettricita ed emissioni di CO2 15% 50% Il 65-70% dell energia e dissipata durante la produzione dell elettricita Rischio Black out Costi energeteci Costo dell elettricita di picco Costo dell elettricita in uso Costo conservazione energetica Fonte: Energy Service Directive, EEC 10
Perche raffrescare e/o ventilare? VENTILAZIONE Qualita dell aria Comfort Termico RAFFRESCAMENTO Comfort Termico degli occupanti (Comfort Cooling) Raffrescamento della struttura edilizia Come raffrescare e/o ventilare? VENTILAZIONE Naturale Meccanica Ibrida RAFFRESCAMENTO Passivo (Geotermico,Ventilativo, Evaporativo, Radiativo) Attivo 11
Comfort Termico e Corpo Umano Meccanismi di scambio termico con l ambiente Conduzione Convezione Evaporazione Radiazione Comfort Termico e Corpo Umano Attivita Abbigliamento Parametri che influenzano il Comfort Termico Metabolismo Attivita Abbigliamento Velocita dell aria Temperatura dell aria Temperatura media radiante Umidita dell aria Carichi di calore interni ed esterni 12
Comfort Termico e Corpo Umano Esempio 1 Esempio 2 Temperatura media radiante Temperatura media radiante Percezione della temperatura dell ambiente Temperatura media radiante Velocita dell aria Temperatura dell aria Comfort Termico ed edifici storici 13
Comfort Termico ed edifici storici Uso originario ventilazione/raffrescamento naturale spazi interni molto alti (stratificazione dell aria) inerzia termica dell edificio (grossi spessori murari) schermature solari apporti di calore interno ed esterno minime Comfort Termico ed edifici storici Nuovo uso (nuova funzione ed esigenze) ventilazione (spesso) inadeguata irraggiamento solare diretto (assenza di schermature solari) apporti di calore interno elevati 14
Comfort Termico ed edifici storici Nuovo uso (nuova funzione ed esigenze) ventilazione (spesso) inadeguata irraggiamento solare diretto (assenza di schermature solari) apporti di calore interno elevati Comfort Termico Equilbrio microclimatico tra ambiente interno ed esterno e benessere ambientale 15
Comfort Termico (estivo) Ridurre rischio di surriscaldamento dovuto all irraggiamento solare diretto Ridurre apporti di calore interni Massimizzare l uso dell inerzia termica Garantire una buona ventilazione Carico di calore dovuto all irraggiamento solare diretto Trapani Irraggiamento diretto (giugno) = 700W/m2 Irraggiamento diffuso (giugno) = 250W/m2 coefficiente di trasmissione per vetro camera = 0.8 Apporto di calore = (700+250) x 0.8 = 760W/m2 di vetro 16
Schermature solari Irraggiamento diretto (giugno) = 700W/m2 Irraggiamento diffuso (giugno) = 250W/m2 coefficiente di trasmissione per vetro camera = 0.8 Apporto di calore = (700+250) x 0.8 = 760W/m2 di vetro Apporto di calore con schermatura = 285W/m2 o minore Inerzia termica Comportamento dinamico della massa dell edificio edificio leggero edificio con grossi spessori murari 17
Inerzia termica Comportamento dinamico della massa dell edificio giorno l edificio assorbe il calore in eccesso notte il calore viene gradualmente rilasciato e trasferito all esterno dell edificio via ventilazione naturale la massa dell edificio come stabilizzatore termico in estate I primi 100mm di calcestruzo a vista possono assorbire fino a 50W al giorno 18
Comfort ed Architettura Vernacolare Esiste una stretta relazione tra architettura vernacolare e caratteristiche climatiche locali 19
Clima caldo e secco Controllo solare, inerzia termica, raffrescamento ventilativo Yemen Thin earthen blocks used to build skyscrapers 20
Clima caldo e secco Controllo solare ed inerzia termica Morocco Kasbahs - Multistoried rammed-earth buildings Clima caldo e secco Controllo solare ed inerzia termica Spain More than 9,000 people occupied cave houses in Andalusia 21
Clima desertico Controllo solare ed inerzia termica Mesa Verde Colorado Anasazi Indians houses Clima desertico - caldo e secco raffrescamento ventilativo ed evaporativo Pakistan wooden wid catcher 22
Clima desertico - caldo e secco raffrescamento ventilativo ed evaporativo venti prevalenti + - aria calda estratta dall edificio - Pakistan wooden wid catcher Clima desertico o mediterraneo inerzia termica e raffrescamento evaporativo 23
Clima desertico e mediterraneo - controllo solare Clima Mediterraneo - controllo solare 24
Clima Mediterraneo inerzia termica, controllo solare, raffrescamento ventilativo Santorini Domed and vaulted stone roof. Lime wash is used regularly for maintenance. Clima Mediterraneo inerzia termica e controllo solare Alberobello Trulli houses 25
Clima Mediterraneo Raffrescamento ventilativo geotermico I Covoli, Custoza (VI) Clima tropicale caldo umido Raffrescamento ventilativo Sumatra traditional family houses 26
Clima tropicale caldo umido INDONESIA large family compound Tecniche PASSIVE di Raffrescamento Esempi contemporanei 27
Clima tropicale Australia Glenn Marcutt architect Clima tropicale Australia Glenn Marcutt architect 28
Clima desertico Arizona Rick Roy architect Clima desertico Arizona Rick Roy architect 29
Clima caldo secco Sud Africa SINGITA LEBOMBO LODGE Kruger National Park South Africa Clima caldo secco Sud Africa Climate +37 o C Summer +16 o C Winter Project data - 150,000ha of parkland - 15 individual accommodation units - Gymnasium and spa 30
Clima caldo secco Sud Africa Sustainable approach - Local building materials & resources - 450mm earth walls (thermal inertia) - Shading systems (to minimise solar) - No air-conditioning systems - Biologically digested sewage Clima desertico QATAR Science College, Doha, Qatar 31
Science College, Doha, Qatar Science College, Doha, Qatar 32
Science College, Doha, Qatar Tecniche ATTIVE di Raffrescamento 33
Raffrescamento geotermico (circuito ad aria o acqua) Sonde geotermiche Scambiatore orizzontale ad aria Sonde geotermiche integrate in fondazione Potenza di raffrescamento estratta dal terreno 25 a 90W/m lineare Raffrescamento ventilativo con scambiatore geotermico Scambiatore di calore ad aria 34
Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Pompa di calore L impianto geotermico e in grado di estrarre energia dal terreno o da acqua di falda Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Sistema verticale 35
Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Sistema orizzontale Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Sistema verticale acqua di falda 36
Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Sistema verticale - fasi di montaggio in cantiere Raffrescamento con sonde geotermiche (circuito ad acqua) Sistema orizzontale fasi di montaggio in cantiere 37
Raffrescamento ventilativo e radiativo Aquapura Eco-Resort Fortaleza, Brazil Raffrescamento ventilativo e radiativo Eco- Resort Brasile 38
Raffrescamento solare (climatizzazione ad assorbimento) Basse temperature di esercizio (45-90 gradi) Acqua come liquido refrigerante Controllo umidita dell aria Raffrescamento solare (climatizzazione ad assorbimento) Camera di commercio a Friburgo 39
Strumenti di progetto SOFTWARES CFD (simulazione di fluidodinamica) Analisi solari Analisi termodinamiche MODELLI FISICI Tunnel del vento Analisi con i Sali Cielo artificiale CFD ventilazione naturale Gidda Arabia Saudita 40
CFD ventilazione naturale Gidda Arabia Saudita Cielo Artificiale controllo solare 41
Analisi solari computerizzate controllo solare Analisi solari computerizzate ottimizzazione involucro 42
Analisi solari computerizzate ottimizzazione involucro Tunnel del vento analisi impatto e ventilazione 43
Analisi termodinamica comportamento fisico-termico AMBIENTE + TRADIZIONI + TECNOLOGIA GRAZIE alfonso.senatore@arup.com www.multi-energy.com www.arup.com 44