Edificio Ecosostenibile tesina

L’edificio ecosostenibile

Francesca Sartini

Liceo scientifico XXV Aprile

Anno scolastico 2012/2013 - Classe 5B

Tecnologie per l’efficienza energetica nel rispetto dell’ambiente

Sommario

• Introduzione 3
• Capitolo 1: Le tecnologie passive
• 1.1 Le pareti 5
• 1.2 Gli isolamenti 5
• 1.3 I tipi di materiale isolante 8
• Capitolo 2: Le tecnologie attive
• 2.1 Impianto solare termico 9
• 2.2 Impianto solare fotovoltaico 13
• 2.3 La geotermia: climatizzare gli ambienti sfruttando il calore del terreno 14
• Capitolo 3: La responsabilità verso le generazioni future
• 3.1 Un nuovo imperativo categorico 18
• 3.2 L’etica per una civiltà tecnologica 18
• Allegato A: Esempio di abitazione ecosostenibile 20
• Bibliografia 23
• Siti web consultati 23
• Ringraziamenti e crediti 24

Introduzione

La nozione di sviluppo sostenibile venne per la prima volta affrontata nel 1987, nel momento in cui il presidente della commissione mondiale dell’ONU per lo sviluppo e l’ambiente (WCED) Gro Harlem Brundtland pubblicò un rapporto sul futuro del nostro pianeta: “Lo sviluppo sostenibile è uno sviluppo in grado di garantire il soddisfacimento dei bisogni delle generazioni attuali senza compromettere la possibilità che le generazioni future riescano a soddisfare i propri”.

Nonostante lo sviluppo economico e l’industrializzazione abbiano migliorato le condizioni di vita di una parte della popolazione mondiale, hanno anche generato nuovi tipi di rischi: l’emissione di sostanze di scarto dalle industrie e dai mezzi di trasporto, l’accumulo di rifiuti tossici e la difficoltà nel loro smaltimento, la deforestazione, l’aumento di anidride carbonica dovuto allo sfruttamento di combustibili fossili come il gas naturale, il carbone e il petrolio, l’effetto serra, le piogge acide, l’inquinamento elettromagnetico, luminoso ed acustico.

Tenendo conto che solo il settore dell’edilizia è responsabile del 40% di tutto l’inquinamento mondiale, diventa estremamente importante comprendere come operare per ridurre al minimo i rifiuti da costruzione, per diminuire le emissioni di gas inquinanti e per migliorare l’efficienza energetica (e con essa le bollette!) e conseguentemente anche la vita delle persone.

Attraverso lo studio delle tecniche costruttive attive, frutto dell’evoluzione tecnologica, e di quelle passive, che spesso non sono altro che una rivisitazione delle soluzioni passate, possiamo comprendere quali siano i contorni dell’edilizia green o ecosostenibile dai cui precetti non si può più prescindere nella costruzione edilizia.

Oggi, attraverso una rivisitazione di esempi mirabili del passato come le torri del vento sviluppate soprattutto in Iran, o la città romana ed il suo intreccio di canali sotterranei per il riscaldamento delle acque, è opinione sempre più crescente che un edificio non vada considerato come un involucro anonimo, asettico, indipendente dalle condizioni esterne al quale si sovrappongono durante la sua costruzione gli impianti, elettrici e termici, ma vada progettato fin dalle fondamenta come un tutt’uno con ciò che lo circonda, in poche parole un ambiente nell’ambiente.

Karl E. Lotz, uno dei principali fondatori dell’architettura ecosostenibile, così ha scritto nel 2007: “la casa è la terza pelle dell’uomo ed abitare una casa ecologica migliora la qualità della nostra vita e diminuisce l’impatto dell’uomo sull’ambiente”.

Risulta molto importante quindi durante la progettazione tener conto di alcuni fattori che contribuiscono a migliorare sia l’efficienza energetica sia il livello di ecosostenibilità e di integrazione ambientale:

• La scelta della posizione dell’edificio, compiuta in base a parametri bioclimatici come l’insolazione, l’andamento delle precipitazioni, la ventosità, l’analisi idrogeologica grazie alla quale si possono ottenere informazioni sulle caratteristiche specifiche del sito come l’umidità o la presenza di gas nocivi;
• L’orientamento dell’edificio definito in base all’angolo azimutale (γ), cioè l’angolazione di una facciata rispetto a Sud. Per procurare all’edificio il massimo apporto di energia solare, luminosa e termica alle nostre latitudini è consigliabile porre l’angolo azimutale γ = 0°, così facendo si ottiene il massimo apporto energetico nelle facciate orientate a Sud durante l’inverno e a riscaldare anche gli altri ambienti abitativi;
• L’uso di tecnologie e materiali sostenibili che possono definirsi tali solo se rispondono a specifici requisiti come la durata, cioè la stabilità, la resistenza all’usura e tempi lunghi tra un intervento di manutenzione e l’altro, l’economicità che deve essere misurata in termini non di prezzo d’acquisto ma in relazione alle performance e alla durata, e la riciclabilità degli elementi che in caso di smantellamento devono essere facilmente riutilizzati o rilavorati;
• Il rapporto tra i costi ed i benefici in tutte le operazioni di realizzazione dell’edificio che si misura con il valore dell’embodied energy, cioè l’energia necessaria per ottenere il prodotto finale a partire dalla materia prima (embodied energy iniziale indiretta), inclusi il trasporto, la messa in opera (embodied energy iniziale diretta) e la manutenzione del prodotto (embodied energy ricorrente). Più è basso il valore di tale energia, più sarà alto il valore della sostenibilità ambientale dell’edificio.

1 Karl E. Lotz, La casa bioecologica, Terra Nuova Edizioni, Firenze, 2003

Capitolo 1: Le tecnologie passive

1.1 Le pareti

La forma data all’edificio incide enormemente sui consumi energetici che si andranno in seguito a sostenere. L’incidenza di tale consumo può essere valutata tramite il rapporto tra la superficie complessiva ed il volume dell’edificio: S_tot/V_tot.

Nel momento in cui l’edificio avrà questo valore basso, saranno ridotte le dispersioni termiche in quanto esso avrà una minor superficie esposta con l’esterno.

Per evitare inutili dispersioni termiche inoltre è necessario porre attenzione in fase progettuale agli interstizi presenti tra le pareti e le finestre, le porte, solai e tetti. Tali fenditure infatti sono la causa per il 20% di incontrollati flussi termici sia caldi sia freddi che vanno ad aumentare la spesa annua del carburante per circa il 15÷20%.

Durante la fase di progettazione è quindi fondamentale predisporre un impianto di isolamento termico e precisare quali tipologie murarie si andranno ad utilizzare; dal punto di vista delle caratteristiche isolanti si possono distinguere:

• La muratura monostrato (fig. 1.1 a), nella quale l’elemento costruttivo impiegato è pari alla larghezza complessiva del muro;
• La muratura a doppio strato o pluristrato (fig. 1.1 b), nella quale lo spessore della parete è determinato dalla stratificazione di blocchi di laterizio in genere con caratteristiche differenti tra loro, con proprietà sia statiche, sia isolanti;
• La muratura mista (fig. 1.1 c), nella quale lo spessore del muro è determinato dall’intersezione di strati di laterizi collegati tra loro.

Fig. 1.1 – a) Muratura monostrato, b) Muratura a doppio strato, c) Muratura mista.

1.2 Gli isolamenti

Un edificio posto a Nord avente mura non isolate disperde in media all’anno 15 m³ di metano. Per ridurre questo effetto fino al 75% è possibile isolare l’edificio internamente o esternamente, anche se la soluzione preferibile risulta la seconda.

1.2.1 Isolamento termico esterno

Per quanto riguarda l’isolamento termico esterno esso può essere effettuato o a “cappotto” o a “intercapedine”.

L’isolamento “a cappotto” (fig. 1.2) prevede l’incollaggio verso l’esterno del muro di un pannello di spessore minimo di 6 cm isolante in espanso rigido o fibra minerale sul quale viene applicato un altro pannello composto da malta al cui interno si trova una armatura in fibra di vetro ed infine l’intonaco superficiale protettivo.

Questo metodo elimina gli sbalzi termici ed evita la formazione di condense e muffe, protegge la parete dalle intemperie e da un’eccessiva esposizione solare.

Fig. 1.2 – Struttura dell’isolamento “a cappotto”.

Il sistema murario con intercapedine o a parete ventilata (fig. 1.3) è costituito da due pareti di spessori e materiali diversi separate da una camera d’aria al cui interno può essere posto un materiale isolante (normalmente si usano pannelli di lana di roccia).

La facciata esterna che di norma ha uno spessore di 25-30 cm può essere eseguita con la tecnica del mattone “faccia a vista” oppure in laterizio e successivamente intonacato.

I vantaggi di questa tecnica sono molteplici; possiamo ricordare l’impermeabilità all’acqua grazie all’intercapedine interna, l’impossibilità che si formi la condensa superficiale nelle pareti interne in quanto lo strato isolante trattiene il calore, un elevato isolamento acustico dovuto alla presenza di due strati di muratura con diversa massa, una rapida messa al regime della temperatura ambientale quando il riscaldamento non è alla massima potenza in quanto il muro interno, più leggero, instaura un minimo di inerzia termica, la quale grandezza è legata alla capacità di accumulo del calore e alla conduttività dei materiali.

Fig. 1.3 – Struttura del sistema murario con intercapedine (o a parete ventilata).

1.2.2 Isolamento termico interno

L’isolamento termico interno viene realizzato applicando alle pareti interne lastre di sughero o altri tipi di materiale traspirante come il cartongesso sulle quali viene steso un prodotto livellante, l’intonaco e la tinteggiatura.

Questa tecnica, seppur non comporti perdite di spazio (la lastra e l’intonaco occupano circa 6 cm al massimo), non è tanto efficace quanto quelle esterne ed è preferibile realizzarla in edifici usati saltuariamente o con un impianto termico autonomo.

1.2.3 Isolamento termico del tetto

Il tetto rappresenta il punto critico dell’impianto di isolamento termico; l’aria calda infatti tende a salire e se non adeguatamente isolata la copertura diventa responsabile del 45% di dispersioni termiche mentre una buona isolazione nella copertura garantisce un equilibrio termico all’intero edificio.

Il metodo più efficace e più largamente utilizzato per l’isolazione termica della copertura è quello del tetto ventilato. Quest’ultimo si realizza posizionando le tegole su dei listelli (singoli o doppi) che creano un’intercapedine tra la tegola e lo strato sottostante, composto dalla trave ricoperta da materiale isolante.

Fig. 1.4 – Isolamento del tetto.

All’interno del tetto si generano due tipi di ventilazione:

• Una micro ventilazione tra la tegola e la listellatura che ha la funzione di eliminare qualsiasi ristagno di umidità dovuto ad infiltrazioni e/o condensazioni e di ridurre la differenza di temperatura tra la parte superficiale ed interna della tegola;
• Una macro ventilazione tra le tegole e lo strato isolante tra i quali vi è un’intercapedine di uno spessore che varia dai 6 agli 8 cm. Questa fessura permette il passaggio d’aria dalla gronda (la parte più esterna e bassa della copertura) fino al colmo (lo spigolo posto alla sommità della copertura) riuscendo così in estate (fig. 1.5.a) a far fluire l’aria calda verso l’esterno e d’inverno a non creare condense dovute alla differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno dell’edificio (fig. 1.5 b).

Fig. 1.5 – a) Ventilazione del tetto in estate, b) ventilazione del tetto in inverno.

1.2.4 Isolamento termico del sottotetto

• Se il sottotetto è inabitabile si deve realizzare una ventilazione trasversale e verticale predisponendo delle aperture per l’aria nelle parti più alte della copertura e delle griglie di areazione lungo le mura perimetrali. Per l’isolamento si ricopre il solaio con materiale isolante di elevato spessore così da ridurre al minimo la dispersione termica (fig. 1.6).
• Se il sottotetto è abitabile invece bisogna isolare il tetto dall’interno fissandovi delle pareti in legno o in cartongesso.