TIE Casa passiva Ghini

L’edificio Passivo. Un esempio di Bilancio Energetico

Laurea specialistica in Architettura – a.a. 2007-08TECNICA INDUSTRIALE EDILE

Agnese Ghini

La casa passiva

consumo energetico per il solo riscaldamento15 kWh/m2a

consumo energetico totale per il riscaldamento, l’illuminazione e gli altri usi domestici 42 kWh/m2a

Edificio a Verano, Bolzano, arch. Michael Tribus

Laurea specialistica in Architettura - a.a. 2007-08 TECNICA INDUSTRIALE EDILE

Agnese Ghini Casa Passiva e Bilancio energetico

consumo medio di energia in un edificio residenziale italiano160 kWh/m2adi cui 106 kWh/m2a per il riscaldamentoENEA, situazione energetica-ambientale del Paese, rapporto dicembre 1999

consumo medio di energia in un edificio tedesco costruito prima del 1984235 kWh/m2adi cui 175 kWh/m2a per il riscaldamento

La casa passiva

Il consumo di una passivhaus è 7-11 volte minore di quello di un edificio convenzionale

Edificio passivo a Wolfburg



“Quindici anni fa, in Germania, abbiamo cominciato a progettare le prime passivhaus come esperimento: le tecnologie richieste non erano ancora presenti sul mercato né c’era l’esperienza per realizzare un’edilizia con la qualità ambientale richiesta. Ma abbiamo fatto affidamento sulle leggi della fisica: se le perdite di calore vengono fortemente ridotte attraverso l’isolamento e il recupero di calore, allora la somma dell’irraggiamento solare e delle fonti di calore interne sono quasi sufficienti a mantenere un clima confortevole all’interno di un edificio, anche nel freddo inverno mitteleuropeo; proprio come si rimane piacevolmente caldi, in un rifugio di sciatori, di notte, sotto un’avvolgente coperta, mentre fuori fa terribilmente freddo.”

Wolfang Feist, presentazione al libro Carletti C., Sciurpi F., a cura di , Passivhaus. Evoluzione energetica e comfort ambientale negli edifici italiani, Bologna, 2005

La casa passiva



Principali caratteri dell’edificio passivo• forte isolamento termico dell’involucro• sfruttamento passivo dell’energia solare e delle fonti interne per il riscaldamento• ventilazione meccanica controllata che recupera calore dall’aria in uscita• produzione di acqua calda con un collettore solare o una pompa di calore

La casa passiva



Principali aspetti progettuali• ottimale orientamento dell'edificio verso il sole• ottimale rapporto tra superficie dell'involucro e volumetria • efficace isolamento termico dell'involucro• assenza di ponti termici• impermeabilità dell'involucro al vento• impianto di ventilazione meccanica controllata• impianto di riscaldamento a collettori solari e a pannelli termoradianti• (pompa di calore aggiuntiva)

La casa passiva



Il bilancio energetico

Bilancio di flussi di energia scambiati tra interno ed esterno dell’edificio attraverso l’involucro

( ) ( )QQQQQ isuvth+−+= η

Fabbisogno termico annuale per il riscaldamentoQhPerdita di calore per trasmissione attraverso l’involucro

Perdita di calore per ventilazione attraverso i giunti

Fattore di utilizzo

Guadagno di calore attraverso la radiazione solare

Guadagno di calore dovuto alle fonti interne dell’edificio

Qt

Qv

η u

Qs

Qi



Perdita di calore per trasmissione attraverso l’involucro

=Qt( )GF ht LAU ΨΣ+×Σ

• area superficiale dei singoli elementi costruttivi d’involucro A• trasmittanza termica delle superfici d’involucro U

• trasmittanza di ponte termico• sviluppo lineare dei ponti termici L

• differenza di temperatura tra l’ambiente esterno e l’ambiente interno • durata del periodo di riscaldamento

Δθ

Ψ

Differenza di temperatura e durata del periodo di riscaldamento sono inclusi nella valutazione dei gradi giorno – somma delle differenze positive tra la temperatura interna fissata a 20°C e la temperatura esterna media giornaliera per tutti i giorni del periodo annuale di riscaldamento ( ) – i gradi giorno sono indicati per tutti i comuni nell’allegato A del DPR 23 agosto 1993 n.412.

Le perdite di calore attraverso i singoli elementi di involucro vengono corrette moltiplicandole per un fattore che tiene conto degli spazi o superfici “diaframma” ( ): gli elementi a contatto con l’aria esterna hanno fattore pari a 1, quelli a contatto con la terra un fattore pari a 0,5, quelli a contatto con ambienti non riscaldati un fattore pari a 0,5.

Gg

Ft





GG = ( )∑ −n

ei tt1

Con ti >te

I gradi giorno GG ( ) sono definiti dalla somma, estesa al periodo entro il quale è previsto l’utilizzo dell’impianto di riscaldamento, delle differenze positive tra la temperatura interna fissata a 20°C e la temperatura esterna media giornaliera. I gradi giorno costituiscono un parametro proporzionale al fabbisogno di energia di un edificio. I gradi ora corrispondono ai gradi giorno moltiplicati per le 24 ore.

Perdita di calore per trasmissione attraverso l’involucro

Gg

Gh



Perdita di calore per ventilazione attraverso l’involucro

• Si calcola tenendo conto del ricambio d’aria• Nell’edificio passivo del centro Europa il ricambio d’aria avviene attraverso un impianto di

ventilazione che fornisce un tasso di ricambio d’aria pari a 0,4/h ( ). Il calore recuperato dall’impianto di ventilazione, che dipende dal rendimento dell’impianto, in genere non inferiore all'80% – deve essere detratto dal computo delle perdite.

• Il tasso di ricambio d’aria ( ) si ottiene dalla seguente relazione:

=Qv GCVn hariapv ,××

n impiantov,

nv( ) nnn iltrazionirecuperoimpvv inf,1 +−= ϕ

V è il volume dell’aria abitato – superficie utile per altezza di piano – e è la capacità termica dell’aria, pari a 0,33 Wh/mcK

C ariap ,




Apporti energetici gratuiti

• Gli apporti termici gratuiti ( ) provengono dalla radiazione solare incidente sulle superfici delle pareti trasparenti ( ) e dalle fonti di calore interne all’edificio ( ).

Qu

qAFFQ swcssg ××××=

QsQi

è il fattore di schermatura dovuto a ostruzioni esterne che impediscono ai raggi solari di colpire la finestra – il valore deve essere calcolato per ogni finestra secondo la modalità prescritta dalla UNI 10349 e dalla EN 832 è il fattore di riduzione che tiene conto della presenza del telaio, di schermature interne alla finestra, della sporcizia e del

passaggio non perpendicolare della luce attraverso la finestra – un valore ricorrente è 0,45 è la trasmittanza totale dei vetri in condizione di incidenza perpendicolare dei raggi del soleè l’area lorda delle finestre calcolata per ogni esposizioneè l’irradiazione solare globale sulle superfici vetrate verticali durante il periodo di riscaldamento – i valori mensili per ogni

esposizione sono contenuti nella tabella UNI10349, prospetto VIII, per ogni capoluogo di provincia

F s

F c

Aw

qs

g





• Gli apporti termici gratuiti ( ) provengono dalla radiazione solare incidente sulle superfici delle pareti trasparenti ( ) e dalle fonti di calore interne all’edificio ( ).

Qu

QsQi

mqWQi/1.2=

Si ipotizza un apporto delle fonti interne pari a 2,1 W/mq per ogni mq di superficie abitata, che in Germania, dove il periodo medio di riscaldamento è di 225 giorni, contribuisce per 11 kwh/mq, in Italia essendo più breve il periodo di riscaldamento èdi 9 kWh/mq.





• Gli apporti termici gratuiti ( )provengono dalla radiazione solare incidente sulle superfici delle pareti trasparenti ( ) e dalle fonti di calore interne all’edificio ( ).

Qu

QsQi

( )QQQ isuu+×=η

Le fonti interne forniscono un apporto variabile in funzione del grado di utilizzo delle fonti interne e del numero di persone che abitano gli spazi. Si impiega quindi un fattore di utilizzo ( ) che è funzione del rapporto tra gli apporti lordi e le perdite di calore e che può assumere valori da 0,4 a 1. Per una casa passiva questo fattore deve oscillare tra il 90 e il 98%.

η u




Fabbisogno termico

• Il fabbisogno termico annuale ( ), cioè la quantità di energia necessaria per ottenere la temperatura interna desiderata, è dato da:

Il fabbisogno termico per unità di superficie, assunto inferiore a 15 kWh/mqa, ( ) è ottenuto dal rapporto tra il fabbisogno termico annuale e la superficie abitabile

( ) ( )QQQQQ isuh vt +×= −+ η

Qh

mqakWhAQq

ab

hh

/15≤=

qh




La trasmissione del calore

La conduzione è il processo di trasmissione del calore, che avviene in un mezzo solido, generato dalla differenza di temperatura tra due parti del mezzo stesso.

La convezione è il processo di trasferimento del calore, che ha luogo in liquidi o aeriformi, attraverso il movimento delle particelle che costituiscono il fluido. Il trasporto del calore è associato ad un trasporto di massa, le particelle più calde si scambiano posto con le particelle più fredde.

L’irraggiamento è il processo in cui non si hanno contatti o spostamenti di massa ma è dovuto al fatto che tutti i corpi emettono energia sotto forma di onde elettromagnetiche. L’energia radiante che colpisce il corpo viene in parte assorbita e in parte riflessa.

Verifica del ponte termico in prossimità di una pensilina



Attraverso una superficie verticale opaca in laterizio

Avviene attraverso tre stadi:

1. Cessione di calore tra l’aria dell’ambiente a temperatura più elevata e la faccia della parete a contatto –convezione e irraggiamento;

2. Propagazione del calore attraverso la parete dalla zona a temperatura maggiore verso quella a temperatura minore. Se la parete è multistrato parte del calore viene accumulato negli strati iniziali prima che la parte restante sia trasmessa allo stato successivo – conduzione;

3. Cessione di calore tra la parete e l’aria dell’ambiente a temperatura minore – convezione e irraggiamento;





I fattori che influenzano la quantità di calore propagato e la relativa velocità nelle fasi 1 e 3 sono:

le caratteristiche superficiali della parete:la temperatura, il colore e la scabrosità;

le caratteristiche dell’aria:la temperatura, la velocità e l’umidità

Il fattore che influenza la quantità e la velocità della propagazione del calore nella fase 2 è:la conduttività (λ)

Si definisce conduttività di un materiale omogeneo la quantità di calore che si trasmette nell’unità di tempo attraverso 1m2 di superficie di uno strato del materiale, dello spessore di 1m, quando la differenza di temperatura tra le due superfici piane e parallele è di 1°C.





Il coefficiente λ individua la capacità di un materiale di trasmettere calore e dipende da:

• Peso specifico: λ diminuisce col diminuire del peso specifico;

• Tenore di umidità: λ diminuisce col diminuire dell’umidità presente nel materiale;

• Natura mineralogica: le argille ricche di calcari hanno un λ inferiore;

• Tessitura interna: (derivante dalla tecnologia di lavorazione quale trafilatura, pressatura, ecc.) fa variare il valore di λ; fessure disposte in direzione ortogonale al flusso di calore che attraversa il materiale riducono il valore della conduttività.

• Alveolatura: la presenza di alveoli ottenuti miscelando all’argilla cruda materiali combustibili quali sferette di polistirolo, segatura, lolla di riso, sansa di olive, ecc…riduce il coefficiente di conduttività.

• Additivazione: (l’additivazione con calcari riduce il coefficiente di conduttività, quella con magnesio la aumenta).





Ipotesi di regime stazionarioLe temperature interna ed esterna della parete si mantengono costanti nell’arco dell’intera giornata. In questa semplificazione il coefficiente di conduttività e lo spessore di ciascuno strato rappresentano gli unici parametri che regolano il flusso di calore attraverso la parete.Il valore Q del flusso può essere espresso dalla seguente relazione:

Q = U ( Ti – Te )ATi temperatura internaTe temperatura esternaA area della superficie della pareteU coefficiente di scambio termico globale: esprime la quantità di calore che si propaga in un’ora, in regime stazionario, attraverso 1m2 di parete quando la differenza di temperatura dell’aria a contatto con le due facce della parete, di spessore s, è di 1°C

U =

αi, αe sono rispettivamente i coefficienti di adduzione interna ed esterna: esprimono la quantità di calore ceduta dall’aria interna nell’unità di tempo ad ogni unità di superficie della parete per ogni grado di differenza della temperatura. 1/ αi =0,123 per le chiusure verticali; 1/ αi =0,107 per le chiusure orizzontali; 1/ αe=0,043 per le chiusure verticali e per le chiusure orizzontali (unità di misura mqK/W).

es

i αλα11

1

++






Al fine di considerare l’effetto positivo del peso proprio della chiusura verticale, le norme americane ASHRAE hanno introdotto un coefficiente correttivo detto fattore di massa, da moltiplicare al coefficiente U della parete.

Il fattore di massa èfunzione del peso della parete e del clima locale espresso in gradi-giorno e deriva da risultati di simulazioni condotte in regime dinamico.

ZONACLIMATICA E

(2259 GRADI GIORNO)

Massa Mf

(Kg/m 2) <50 1

100 0,96

200 0,9

300 0,87

>400 0,85




Ipotesi di regime dinamicoLa temperatura esterna varia nell’arco della giornata in funzione delle condizioni meteorologiche secondo una legge di tipo sinusoidale. Il sistema parete contrasta la perturbazione esterna in termini di smorzamento – ovvero riduzione dell’ampiezza d’onda - e sfasamento – ovvero ritardo nella cessione del calore.L’inerzia termica di una parete è data dalla sua attitudine a contrastare la perturbazione esterna in termini di sfasamento e smorzamento.









I due parametri che definiscono l’inerzia termica sono :

· differenza di fase (sfasamento) R = hi – he· coefficiente di attenuazione di ampiezza (smorzamento)

Lo sfasamento di un’onda termica è il tempo che impiega una variazione di temperatura della faccia esterna di una parete per essere rilevato sulla faccia interna e dipende dal peso specifico, dalla capacità termica e dalla resistenza termica dei materiali. Ad esempio, se il massimo della temperatura sulla faccia esterna è alle ore 14, mentre il massimo sulla faccia interna è alle 20, si dice che lo sfasamento è di 6 ore.

Lo smorzamento (v) è invece il rapporto tra le ampiezze dell’onda termica esterna ed interna.

i

e

TT

ΔΔ

=ν

ν1

≤ 0,007 ÷ 0,008 9 h ≤ R ≤ 12h





Un aumento di spessore della muratura porta un beneficio all’isolamento. E’ importante segnalare il contributo dato dal peso della muratura allo smorzamento delle punte di temperatura quindi l’effetto benefico prodotto come volano termico.




Attraverso una superficie verticale opaca in laterizio- la capacità termica

La capacità di accumulo termico delle pareti - e dell’intero edificio - è una caratteristica fisica che influisce sulla stabilizzazione delle temperature degli ambienti.

Tanto più la capacità termica è elevata, tanto meno cambiano le temperature dell’ambiente interno al variare delle temperature esterne. In Italia, dove il clima è, prevalentemente, caratterizzato da notevoli variazioni giornaliere e stagionali di temperatura, è necessario che la capacità termica abbia buoni valori per garantire ambienti di corretta abitabilità, ma anche per proteggere gli effetti dell’irraggiamento solare estivo.

La capacità termica di una parete viene calcolata con la formula seguente:

s spessore della parete; ρ peso specifico della parete; c calore specifico del materiale costituenteNelle chiusure esterne in laterizio, la capacità termica si mantiene entro valori di 250-450 Kg/m2 K

csC ⋅⋅= ρ






CALORE SPECIFICO DI ALCUNI MATERIALI c = J/kg °C

Tipo di materiale

J/kg°C

Aria 700 Acciaio 490 Alluminio 850 Calcestruzzo normale 960 Calcestruzzo leggero 1050 Gesso 1090 Legno 2400 Muratura laterizio 840 Polistirene 1380 Poliuretano 1260 Rocce (medio) 880 Rame 400 Vetro 800




csC ⋅⋅= ρ


Spessore della parete (cm) Peso specifico Kg/m³ 12 25 30 40 600 72 150 180 240 650 78 162 195 260 700 84 175 210 280 800 96 200 240 320

Capacità termica delle pareti in laterizio alveolato

s spessore della parete; ρ peso specifico della parete; c calore specifico del materiale costituente



Attraverso una superficie verticale opaca in laterizio – il calore relativo di accumulo

Ai fini dell’accumulo termico risulta molto importante la temperatura media a cui la parete viene a trovarsi in una certa condizione di esercizio.L’energia accumulabile è esprimibile dalla seguente relazione che determina il calore relativo di accumulo

∑ ⋅= iMia TCC

Ci = capacita termica singolo stratoTm i = temperatura media singolo strato





C hiusura 25 C hiusura 12 C hiusura 15 C hiusura 28

20,0°

19 ,1°

11 ,2°

17 ,8°

- 4 ,6°- 5 ,0°

- 4 ,0°

I.E . E. I.- 5,0°

- 3,9°- 4,2°

20,0°

17,6°17,2°

E. I.- 5 ,0°

18,3°18,6°

20,0°

14,8°

- 4 ,5°- 4 ,7°

- 1 ,0°

I.E .

17,4°18,0°

20,0°

- 4 ,3°- 4 ,0°

- 5 ,0°

2,9°

Chiusura 25 Chiusura 12 Chiusura 15 Chiusura 28 Coefficiente di scambio U (W/m2 oK) 0,683 0,728 0,432 0,721 Capacità termica totale C (KJ/m2 oK) 477,9 252,7 171,8 477,9 Calore di accumulo Ca (KJ/m2 8769,4 2914,1 2280,0 738,9






Una chiusura caratterizzata da una successione di strati a conduttività decrescente verso l’esterno rappresenta la soluzione migliore da un punto di vista termico. Una soluzione ad isolamento esterno:

•protegge uniformemente tutta la struttura di frontiera dagli sbalzi termici dovuti alle radiazioni solari, riducendone le dilatazioni;

•permette alla chiusura di fungere da accumulo termico, spostando tutta la massa verso l’interno dell’ambiente;

•permette di ridurre i ponti termici;

•annulla la presenza di condensazione interstiziale.



La casa passiva in clima temperato

Valori di trasmittanza per gli elementi opachi di chiusura nella passivhaus

QT = A U GORE

● Se si esamina ad esempio un pacchetto strutturale come la parete verticale e si ipotizza unitaria la superficie di ogni elemento (A= 1m2), conoscendo il numero medio di GORE in Germania (per es. pari a 84000 ed equivalente a 3500 gradi giorno) e il valore medio di trasmittanza (U ≈ 0,13 w/m2°K) si ha:

QT = ( 1 * 0,00013 * 84000 ) = 10,92 kw

Nella nostra zona di progetto (zona 5), dove il numero di gradi ore è 52800, lo stesso valore di QT (perdita di calore per trasmissione) è ottenuto da un elemento di chiusura verticale opaco con valore U pari a circa 0,20 w/m2°K:

10,92 = ( 1 * U * 52800 ) → U = 0,20 w/m2°K



Valori di trasmittanza per gli elementi opachi di chiusura nella passivhaus

● Lo stesso ragionamento lo si può applicare alla copertura(che in Germania ha un valore medio U ≈ 0,10 w/m2°K):

QT = ( 1 * 0,0001 * 84000 ) = 8,40 kwNella nostra zona di progetto :

● Analogamente per un solaio controterra(che in Germania ha un valore medio U ≈ 0,20 w/m2°K) si avrà:

QT = ( 1 * 0,0002 * 84000 ) = 16,8 kwNella nostra zona di progetto:


8,40 = ( 1 * U * 52800 ) → U = 0,15 w/m2°K

16,8 = ( 1 * U * 52800 ) → U = 0,30 w/m2°K



Valori di trasmittanza per le superfici trasparenti della passivhaus

Apporti Netti = QT – QS = ( AW*UW*GORE ) – ( AW * r * g * )

QT sono le perdite per trasmissione;QS sono gli apporti solari lordi;AW è l’area lorda della finestra;UW è la trasmittanza termica dell’intera finestra;GORE sono i gradi ore (gradi giorno moltiplicati per 24);r è il fattore di riduzione che tiene conto dell’ombreggiatura, del telaio, della sporcizia, nonché del

passaggio non perpendicolare del sole; un valore molto realistico è 0,45;g è la trasmittanza solare del vetro in condizioni di incidenza perpendicolare;

è la radiazione globale su superfici verticali durante il periodo di riscaldamento


qs

qs



Valori di trasmittanza per le superfici trasparenti della passivhaus

Considerando una superficie vetrata di 1 m2 l’apporto netto solare è:Apporto Netto = ( 1 * 0,0008 * 84000 ) – ( 1 * 0,45 * 0,6 * 370 ) = –32,7 kwh

Lo stesso tipo di finestra in Italia, con un clima temperato (zona 5 di progetto), procurerebbe apporti solari due volte maggiori che in Germania. Apporto Netto = ( 1 * 0,0008 * 52800 ) – ( 1 * 0,45 * 0,6 * 420 ) = –71,2 kwh

Apporto Netto = ( 1 * 0,0015 * 52800 ) – ( 1 * 0,45 * 0,6 * 420 ) = –34,2 kwh


Volendo ottenere lo stesso tipo di apporto, in una casa passiva italiana, sarebbero sufficienti finestre con un valore di trasmittanza termica complessiva pari a U=1,5 W/m2°K (vetro basso emissivo) e un grado di trasmittanza pari a g=0,5÷0,6




Un caso di studio. Metaprogettazione di casa bifamiliare in zona 5 (CNR aree climatiche fredde)



Un caso di studio. Esperienza di abitazione bifamiliare in zona 5 (CNR aree climatiche fredde)

Tipologia di casa bifamiliare su due livelli

• possiede un volume facilmente controllabile dal punto di vista energetico;• può essere realizzata in murature portanti evitando di impiegare strutture in cemento armato che

aumentano notevolmente i ponti termici;• può assumere una forma allungata sull’asse Est-Ovest che meglio si addice al clima temperato;• ha in genere un rapporto superficie volume ottimale;• è commercialmente una tipologia diffusa nella zona di progetto e anche nell’Europa centrale, quindi

costituisce un caso facilmente comparabile.





Il modello di progetto utilizzato nei calcoli è dimensionalmente costituito da un volume interno (20,00 metri di lunghezza, 8,00 metri di larghezza e 6,20 di altezza) inscrivibile in una “scatola” esterna formata dai sistemi tecnologici di chiusura

DIMENSIONI INTERNE Unità Lunghezza: 20,00 m Larghezza: 8,00 m

Altezza parete: 6,20 m Pendenza del tetto: 22°=40% gradi

Superficie di base interna: 160,00 m2 Superficie abitabile dei 2 appartamenti: 320,00 m2

Volume riscaldato: 864,00 m3 Volume per ricambio d’aria: 777,60 m3





La forma del modello ha un allungamento sull’asse Est-Ovest e presenta una proporzione tra lato maggiore e minore di 2,4 (rientra nei valori ottimali per una zona temperata).Il rapporto superficie/volume è inferiore a 0,6.

ESPOSIZIONE PARETE PERCENTUALE Lato NORD: 15% Lato EST: 15-18% Lato SUD: 35% Lato OVEST: 15-18%


Valore percentuale delle forature sulle chiusure verticali esterne




Planivolumetria





Piano terra Piano primo





Prospetto Nord





Prospetto Est





Prospetto Sud




Elementi di chiusura opachi - valore di trasmittanza pari a 0,20 w/m2°K.

Soluzione 1

capacità termica unitaria c=136 kJ/m2°Kresistenza al vapore Rvt=63.78 m2sPa/Kg trasmittanza U=0,27 w/m2°C. In questa soluzione non avviene formazione di condensatra i vari strati e la temperatura all’interno della paretesi diffonde nel modo indicato in figura.

Muratura pluristrato:mattone pieno facciavista nella parte esterna,termolaterizio portante nella parte interna,interposizione di strato isolante in poliuretano espanso sp.12 cm.La muratura così composta presenta uno spessore totale di 50,5 cm




Elementi di chiusura opachi - valore di trasmittanza pari a 0,20 w/m2°K.

Soluzione 2

capacità termica unitaria di 157,80 kJ/m2°Kresistenza al vapore Rvt=27,59 m2sPa/Kgtrasmittanza U=0,21 w/m2°C. In questa soluzione non avvieneformazione di condensa tra i vari strati e le temperatureall’interno della parete si diffondono nel seguente modo:

Muratura con isolamento a cappotto:parte interna portante costituita dablocchi di termolaterizio alveolato da 30cm,finitura esterna ad intonaco con rete porta intonaco.L’isolante utilizzato, dello spessore di 15cm, è costituitoda pannelli semirigidi in sughero compresso.La parete così realizzata ha uno spessore finale di 48cm.




Elementi di chiusura trasparenti - valore di trasmittanza termica U = 1,20 w/m2°K

Infisso a taglio termico con vetro bassoemissivoe persiana regolabile

Il vetro impiegato è a bassa emissività con un rivestimento di ossido metallico sulla parte interna del vetro esterno Nell’intercapedine tra i 2 vetri (camera) è contenuto gas Argon che aumenta il potere coibentante dell’infisso. Per evitare perdite di calore non controllate occorre che il telaio sia a taglio termico (con un valore di U non superiore a quello delle parti vetrate) e di poco ingombro per aumentare la luminosità.La protezione esterna del vetro dai raggi solari può essere realizzata attraverso una persiana a lamelle regolabili, in questo modo è possibile preservarsi dai raggi caldi estivi (chiudendo le alette).




Altri elementi di chiusura

Esempio di copertura ventilata

Il sistema di copertura viene impiegato è un tetto ventilato. Durante il clima caldo, la costante e consistente circolazione d'aria, sottrae il calore trasmesso dal manto di copertura, preservando dal surriscaldamento gli strati sottostanti. La ventilazione incrementa e potenzia le caratteristiche dell'isolante, espellendo il calore dal colmo. A differenza dell'estate, nel periodo invernale, la circolazione dell'aria è meno intensa; essa però èpiù che sufficiente per mantenere asciutto il pannello isolante e per eliminare fenomeni di condensa.Per evitare ponti termici, quindi dispersione di calore, l’elemento che deve avere il valore di trasmittanza U = 0,15 w/m2°K non sarà propriamente il tetto ma l’ultimo solaio orizzontale che delimita la zona dell’abitazione dal sottotetto. In questo modo il volume riscaldato che verrà preso come riferimento nei calcoli del bilancio termico sarà l’intera abitazione con esclusione del volume del sottotetto.




Altri elementi di chiusura

Solaio controterra con isolamento interno

Per la realizzazione del solaio controterra è possibile utilizzare un elemento in laterocemento con isolamento superiore o inferiore L’importante è che il valore di trasmittanza del solaio sia U = 0,30 w/m2°C e che non ci siano ponti termici che provochino una dispersione di calore.




Bilancio conclusivo

SOLUZIONE 1 SOLUZIONE 2 Perdite totali di calore: 18249,37 18127,21 Apporti totali di calore: 13609,14 13609,14 Fabbisogno residuo: 4640,24 4518,07 FABBISOGNO TERMICO RESIDU al metro quadro 14,50 < 15 kwh/m2 14,12 < 15 kwh/m2




La casa passiva tedescaOrientamento e forma: sfruttamento passivo dell’energia solare e conseguente forma compatta.

Compattezza: rapporto Superficie/Volume ≤ 0,6.

Rapporto ottimale superfici vetrate:40% sul lato Sud;20% sul lato Est (e Ovest);5-10% sul lato Nord.

Isolamento termico dell’involucro:

assenza di ponti termici;valori medi caratteristici della trasmittanza U:• superfici verticali opache (muri) U ≤ 0,13 wh/m2°C;• superfici verticali trasparenti (vetri) U ≤ 0,80 wh/m2°C;• infissi U ≤ 0,80 wh/m2°C;• solaio controterra U ≤ 0,20 wh/m2°C;• tetto U ≤ 0,10 wh/m2°C;• porta d’ingresso U ≤ 0,80 wh/m2°C.

Impermeabilità al vento: n50 ≤ 0,6 h-1

Impianto di ventilazione:

meccanico e controllato;ricambio d’aria 30-32 m2/h per persona;rendimento degli scambiatori di calore ≥ 75% ;preriscaldamento e raffrescamento dell’aria tramite scambiatore interrato.

Produzione di energia: collettori solari, aggregato compatto (produce anche l’acqua calda sanitaria), pompa di calore.

Riscaldamento:non viene usato un’impianto tradizionale, ma vengono sfruttate tecnologie

come i pavimenti radianti (a bassa temperatura), pareti radianti, contropareti termoirragianti ad aria.

Fabbisogno energetico:15 Kwh/m2a per il solo riscaldamento;42 Kwh/m2a per il riscaldamento e gli altri usi domestici.



Orientamento e forma: sfruttamento passivo dell’energia solare e conseguente forma compatta.

Compattezza: rapporto Superficie/Volume ≤ 0,6.

Rapporto ottimale superfici vetrate:35% sul lato Sud;15-18% sul lato Est (e Ovest);15% sul lato Nord.

Isolamento termico dell’involucro:

assenza di ponti termici;valori medi caratteristici della trasmittanza U:• superfici verticali opache (muri) U ≤ 0,20 wh/m2°C;• superfici verticali trasparenti (vetri) U ≤ 1,20 wh/m2°C;• infissi U ≤ 1,20 wh/m2°C;• solaio controterra U ≤ 0,30 wh/m2°C;• tetto U ≤ 0,15 wh/m2°C;• porta d’ingresso U ≤ 1,20 wh/m2°C.

Impermeabilità al vento: n50 ≤ 0,6 h-1

Impianto di ventilazione:

Naturale;ricambio d’aria 50 m2/h per persona;preriscaldamento e raffrescamento dell’aria tramite scambiatore interrato.

Produzione di energia: collettori solari, aggregato compatto (produce anche l’acqua caldasanitaria), pompa di calore.

Riscaldamento:non viene usato un’impianto tradizionale, ma vengono sfruttate tecnologie

come i pavimenti radianti (a bassa temperatura), pareti radianti, contropareti termoirragianti ad aria.

Fabbisogno energetico:<15 Kwh/m2a per il solo riscaldamento;<42 Kwh/m2a per il riscaldamento e gli altri usi domestici.




Rassegna di esempi



Case Aschl, Verano, Bolzano, Italia, 2001. Architetto Michel Tribus. Esempio di casa passiva









Fronte nord



Fronte sud





Schema funzionale della chiusura verticale: allo strato portante, rappresentato in giallo, vengono aggiunti tre strati isolanti e una finiture in assi di legno.





Biblioteca, Herten, Germania, 2001. L’edificio è chiuso superiormente da una grande copertura vetrata apribile e dotata di collettori solari.



Biblioteca, Herten, Germania. Nella rotonda sono state collocate piante subtropicali per aumentare i livelli di ossigeno, garantire assorbimento acustico e ombra nelle giornate soleggiate.



Biblioteca, Herten, Germania. Vista del lato del tamburo, sopra. Pianta del piano terra, sotto.



Ostello dello Youth Educational Insitute, Windberg, Germania, 2000. L’edificio, progettato da Thomas Herzog, ricorre a soluzioni tecniche evolute per ottimizzare il guadagno termico durante la stagione invernale: la parete a sud è dotata di un particolare strato isolante traslucido detto translucent thermal insulation che, inserito tra una lastra di vetro e una parete in mattoni, favorisce l’accumulo di calore.



Ostello dello Youth Educational Insitute, Windberg, Germania. Sezione trasversale.



Ostello dello Youth Educational Insitute, Windberg, Germania. Facciata orientale con il blocco degli alloggi rivolto a sud, a sinistra. Planimetria generale: l’ostello è indicato con il numero 2 e si trova a est dell’antico monastero.



Edifici residenziali Gneis Moos, “generatori di energia”, Salzburg, Austria, 2002. L’autore G. W. Reinberginserisce serre solari a sud e collettori solari in copertura.



Edifici residenziali “Gneis Moos”, Salzburg, Austria. A destra, planimetria generale. A sinistra, Vista delle serre solari a sud.



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TIE Casa passiva Ghini