Prof. Arch. Mario GROSSO, II Facoltà d Architettura, Politecnico di Torino
PENETRAZIONE DEGLI IMPIANTI DI CONDIZIONAMENTO DELL ARIA
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione INCREMENTO DEI CONSUMI PER IL CONDIZIONAMENTO DELL ARIA
INCREMENTO DELLE EMISSIONI DI CO 2 PER IL CONDIZIONAMENTO DELL ARIA
SISTEMA ELETTRICO ITALIANO: EVOLUZIONE STORICA DOMANDA DI PICCO, 1990-2004 Fonte: MAP, Scenario tendenziale dei consumi e del fabbisogno al 2020, Roma, 2005
SISTEMA ELETTRICO ITALIANO: PROIEZIONE DOMANDA ELETTRICA DI PICCO Fonte: MAP, Scenario tendenziale dei consumi e del fabbisogno al 2020, Roma, 2005
INTENSITÀ ENERGETICA E ELETTRICA IN ITALIA,, 1995-2003 Variazioni % dell intensità energetica e dell intensità elettrica (Numeri indice 1995=100) Fonte: ENEA, Rapporto energia e ambiente 2005
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione DEGRADAZIONE TERMICA DELLE CITTÀ Source : WMO
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione ISOLA DI CALORE URBANA 3,5 C 6 C 4 C
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione IMPATTO ENERGETICO DELL ISOLA DI CALORE URBANA (KW) ATENE carico di raffrescamento
POLITICHE ENERGETICHE Una politica di conservazione energetica può sostituire la costruzione di diverse centrali elettriche
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione POLITICA ENERGETICA PER IL SETTORE EDILIZIO Costo energetico dell energia elettrica e della conservazione Costo dell elettricità di picco Costo dell eletttricità in uso 3,9 cents / kwh 10,2 cents / kwh Costo della conservazione energetica 2.6 cents / kwh Fonte : Energy Service Directive, EEC
RAFFRESCAMENTO PASSIVO RIDUZIONE DEL SURRISCALDAMENTO DI UNO SPAZIO ATTRAVERSO CONTROLLO TERMICO E TECNICHE DI RAFFRESCAMENTO NATURALE
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione OBIETTIVI DEL RAFFRESCAMENTO PASSIVO ELIMINARE, CON USO DI RISORSE CLIMATICHE, CONDIZIONI DI SURRISCALDAMENTO GENERATE DA: radiazione solare scambio convettivo tra aria calda (infiltrazione e/o ventilazione) e superfici guadagni interni da persone e apparecchiature TRAMITE: CONTROLLO TERMICO RAFFRESCAMENTO NATURALE Bolzano, 26 gennaio 2007 Riduzione del calore in eccesso, prima dell accumulo Dissipazione del calore accumulato in eccesso verso pozzi termici naturali
TECNICHE DI RAFFRESCAMENTO PASSIVO CONTROLLO TERMICO RAFFRESCAMENTO NATURALE solare convettivo degli apporti interni ventilativo geotermico evaporativo radiativo
WORKSHOP: CONTROLLO SOLARE Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione TECNICHE DI CONTROLLO TERMICO CONTROLLO CONVETTIVO CONTROLLO GUADAGNI INTERNI ombreggiamento di sito superfici a bassa emissività isolamento e inerzia termica schermi alle finestre utilizzo inerzia termica riduzione delle infiltrationi d aria calda utilizzo d apparecchiature elettriche ad alta efficienza
WORKSHOP: GEOTERMICO Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione TECNICHE DI RAFFRESCAMENTO NATURALE VENTILATIVO EVAPORATIVO RADIATIVO diretto (edifici ipogei) indiretto (condotti interrati) corporeo ambientale strutturale diretto indiretto ibrido diretto indiretto
CONTROLLO SOLARE Cliff Dwellings, Mesa Verde, Colorado I Sassi, Matera Ombreggiamento di sito e uso della massa
SISTEMI DI CONTROLLO SOLARE Palazzo del parlamento, Berlino, Arch. Foster Residenze a Siviglia, Arch. Lopez de Asian Uso del colore e della massa Figura 5, Tende orizzontali (Kiessel + Partner, Parco Scientifico, Gelsenkirchen, Germania) Figura 6, Doghe orizzontali in legno (Foster and Partners, Sede regionale dell EDF, Bordeaux, Francia) Figura 7, Veneziana esterna in acciaio, (Edificio per Uffici, Stoccarda, Germania) Schermi solari Figura 8, Sporto in lamelle metalliche (Frigerio Design Group, Ras Assicurazioni, Milano) Figura 9, Lamelle orizzontali in metallo (Mecanoo, Facoltà di Utrecht, Paesi Bassi) Figura 10, Sporto inclinato ( G. Murcutt, Casa Simpson-Lee, Arnhem Land, Australia)
VENTILAZIONE NATURALE Il Teepe dei Pellerossa Variazione dell involucro in funzione del clima e dell attività
VENTILAZIONE NATURALE Passante verticale da vento Città di Sind, Pakistan Malkaf egiziano
VENTILAZIONE NATURALE 5.0 4.0 Ìwân Nord Sala centrale degli ospiti (qa a) nella casa di Othman Katkhuda, Il Cairo, Egitto, ca. 1350 Passante verticale combinata vento effetto camino (e condotti interrati) Tunnel Vento 0.25 vento 1.0 Terreno 0.8 0.65 0.7 Giorno giorno notte Notte 0.55 0.4 Ìwân Sud Fontana Porta Torre del vento iraniana
SISTEMI DI RAFFRESCAMENTO VENTILATIVO Queen s Building, Leicester, UK Short & Ford Plazzina i Guzzini, Recanati Arch. Mario Cucinella Effetto camino Ventilazione notturna della massa
SISTEMI DI RAFFRESCAMENTO VENTILATIVO Evaporativo a caduta d aria e effetto camino Laboratori di Ricerca Torrent, Gujarat, India Archh. Abhikram e Ford Ristrutturazione Palazzo della Borsa, Malta Arch. Brian Ford
SISTEMI DI CONTROLLO DELLA VENTILAZIONE NATURALE ATTUATORI D APERTURA PER FINESTRE GRIGLIA DI VENTILAZIONE CONTROLLORI DI FLUSSO OMEOSTATICI umidità pressione
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione RAFFRESCAMENTO VENTILATIVO GEOTERMICO (INDIRETTO) I covoli, Costoza (VI)
RAFFRESCAMENTO VENTILATIVO GEOTERMICO (INDIRETTO) Progetto di un complesso residenziale a Sperlonga, archh. Dell Anna e Cassibba
SISTEMI DI CLIMATIZZAZIONE IBRIDI INTEGRATI vetri low-e Schermi solari Pre-riscaldamento solare dell aria Condotti interrati Edificio CONSALUD, Santiago del Cile, Archh. May y Soler
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione Sistemi di climatizzazione ibridi integrati: il progetto della Scuola media di Imola Complesso religioso Scuola materna Nuova area attrezzata e parcheggio Nuova scuola media - COMUNE DI IMOLA Bolzano, 26 gennaio 2007 NO RD Attrezzature per attività sportive esterne
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione COMPOSIZIONE DISTRIBUTIVA - FUNZIONALE due principali blocchi uniti da un atrio a tutt altezza sviluppo su asse est-ovest SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA La morfologia dell edificio ingresso biblioteca, mensa, uffici e laboratori atrio centrale NORD blocco aule
SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico SIMULAZIONE 3-D: vista da NW a volo d uccello
SIMULAZIONE 3-D: vista da SE a volo d uccello SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SIMULAZIONE 3-D: vista da terra dell entrata principale SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico
SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico SIMULAZIONE 3-D: vista interna di un aula sud
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico SIMULAZIONE 3-D: vista interna del piano superiore dell atrio
SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Progetto architettonico SIMULAZIONE 3-D: vista interna del piano terreno dell atrio
WORKSHOP: PRELIMINARE - 1 FASE Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Il fabbisogno energetico Simulazioni mirate, come ausilio nella definizione delle strategie progettuali a partire da una situazione standard di riferimento Utilizzo di strumenti semplici e veloci (tipo fogli excel, ) Ripartizione del fabbisogno di riscaldamento Dispersioni elementi opachi attenzione al sistema di ventilazione prestazioni componenti vetrati Ripartizione fabbisogno invernale - estivo Dispersioni per ventilazione Dispersioni elementi trasparenti riscaldamento Dati riferiti agli ambienti per la didattica a Sud-Ovest privilegiare strategie per il raffrescamento passivo raffrescamento Dati riferiti agli ambienti per la didattica a Sud-Ovest, considerando un utilizzo da settembre a luglio
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Le strategie e i sistemi per il raffrescamento Raffrescamento passivo strutturale tramite ventilazione naturale notturna Raffrescamento ventilativo geotermico indiretto (XGT: condotti interrati) Predisposizione per il collegamento con la rete di tele-raffrescamento Raffrescamento passivo ventilativo strutturale Ventilazione meccanica Pavimento radiante XGT UTA Condizionatore assorbimento RETE DI TELE- RISCALDAMENTO
SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Le strategie e i sistemi di raffrescamento passivo Ventilazione naturale per effetto camino, finalizzata al raffrescamento strutturale estivo
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA I sistemi di raffrescamento passivo Raffrescamento passivo ventilativo strutturale: simulazione CFD dei flussi d aria attraverso le aule e l atrio velocità e temperatura dell aria, coeff. di scambio termico totale pavimento- soffitto
0 1 SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA I sistemi di raffrescamento passivo SISTEMA DI SCAMBIO GEOTERMICO INDIRETTO: CONDOTTI INTERRATI Caratteristiche: n 11 condotti, L=70 m n 10 condotti, L=75 m CAMPO 3 40000 m3 aria trattati raffrescamento deumidificazione CAMPO 2 5m 10 NORD profondità media di 2.5 m tubi in polietilene, d=0.25 m lunghezza totale condotti di 2 Km circa filtraggio aria e raccolta condensa n 12 condotti, L=75 m CAMPO 1
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione I sistemi raffrescamento passivo percorso dell'aria rete di protezione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA SISTEMA DI SCAMBIO GEOTERMICO INDIRETTO: CONDOTTI INTERRATI involucro filtro aria p > 1% filtro aria raccolta condensa raccolta condensa CAMERA DI PRESA ARIA CAMPO DI CONDOTTI CAMERA DI DENSAZIONE CAMERA DI ISCELAZIONE UTA 1-2 UTA 3-4-5
WORKSHOP: Prestazioni estive dell involucro edilizio: soluzioni innovative per la progettazione SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Analisi termica in regime dinamico Simulazione TRNSYS temperature blocco aule e atrio
SCUOLA MEDIA PEDAGNA - IMOLA Contributo delle diverse strategie di risparmio energetico Eseguita utilizzando il programma TRNSYS, versione 16, accoppiato con COMIS Strategie/tecnologie di controllo microclimatico Configurazione di riferimento (a) Intensità energetica annuale [kwh/m 2 -slp] Riscaldamento 79.5 Raffrescamento 22.4 U value (pareti) = 0,45 W/m 2 K U value (vetro) = 2,65 W/m 2 K Ventilaz. mecc. per 12 h/giorno Configurazione di riferimento (b) Super-isolamento (elementi opachi ) 141.0 72.7 38.3 25.1 Come configurazione (a) con ventilaz. mecc. per 24 h/giorno Super-isolamento (elementi trasparenti ) Ottimizzazione temporale della ventilazione meccanica (VM) 66.2 64.9 28.6 15.4 U value (pareti) = 0,30 W/m 2 K U value (vetro) = 1,57 W/m 2 K Schermi fissi 84.0 15.8 Schermi fissi e mobili 86.8 14.0 Totale delle tecnologie d involucro 67.0 20.1 Tecn involucro + ottim. VM + recupero calore 44.3 13.4 Tecn involucro + ottim. VM + Solarwall 42.5 13.4 Tecn involucro + ottim. VM + raffrescamntno strutturale 54.1 6.6 Totale delle strategie/tecnologie integrate 37.4 6.6 179500 kwh/anno