Uomo e natura

Indice

Daniele Barison 5^r 2009/2010

Uomo e natura

Relazione tecnica del progetto di una nuova abitazione

Situata a Bolzano che consegua i principi del risparmio energetico. (2-22 pag.)

• Impianti: pavimento radiante (nella relazione 12-13 pag)
• Storia: crisi energetica 1973 e le sue conseguenze (223-25 pag.)
• Spianamento orizzontale (26-27 pag.)

Topografia

• Costruzioni: calcolo della spinta della terra (28-29 pag.)
• Italiano: Giacomo Leopardi e la sua idea sulla natura (30-35 pag.)
• Inglese: Ecotecture and use of material in my building (pag. 36)
• Disegno e progettazione: piante, prospetti, sezioni e render del progetto della villetta monofamiliare di 215 mq (pag. 22 e nelle tavole)

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Daniele Barison – Mattia Della Bianca 5^r

Relazione tecnica: di una abitazione ad alto livello d’efficienza energetica da costruirsi a Bolzano

Architettura bioclimatica

Con il termine architettura bioclimatica si intende una architettura in cui le costruzioni sono generate da una specifica metodologia di progettazione in grado di utilizzare l’apporto delle fonti energetiche rinnovabili e che rispettino l’ambiente, nel pieno rispetto dei climi locali, garantendo il mantenimento delle condizioni di benessere e di funzionamento interno.

Essa riduce i consumi energetici necessari per la climatizzazione (riscaldamento, condizionamento ed illuminazione) limitando di conseguenza l’inquinamento dell’ambiente, utilizzando dei che hanno delle ottime proprietà di coibenza termica.

Pertanto richiede una conoscenza delle tecnologie e dei materiali, un profondo studio dei fattori climatici ed un’analisi precisa dell’influenza di quest’ultimi sui materiali stessi. Lo studio dei materiali è integrato ad una combinazione dello sfruttamento di fonti d’energia rinnovabili e che ci fanno risparmiare energia.

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In questo corso di bioclimatica abbiamo voluto progettare una nuovo edificio a uso residenziale che rispetti i principi del risparmio energetico e che garantisca un confort interno ottimale, cioè raggiungere gli obbiettivi di confort quali temperatura, umidità e ricambio d’aria. Vogliamo ottenere la miglior efficienza energetica anche per inquinare meno l’ambiente, riducendo il consumo di gas e di petrolio che sono utilizzati per riscaldare le abitazioni.

L’edifico si è ipotizzato di costruirlo a Bolzano, in Trentino Alto Adige, la cui temperatura minima di progetto è di -15 C°. Nella progettazione è stato tenuto conto dell’orientamento da cui poi si è scelta la disposizione dei locali e la posizione delle aperture nei vari locali, maggiori vetrate sono state poste a sud e ad ovest poiché c’è maggior radiazione solare.

L’abitazione si sviluppa sui due piani fuori terra con il relativo box annesso alla costruzione nella parte nord. Nel piano inferiore vi è la zona giorno con cucina, studio, bagno ed un vasto soggiorno, mentre nel primo piano vi è la zona notte con due camere da letto singole, una matrimoniale, un bagno ed un vasto terrazzo orientato a sud e ad ovest.

Durante la progettazione abbiamo dato molta importanza ai materiali, infatti la scelta di questi è derivata da una approfondita ricerca, sia nel web, sia nelle fiere a cui abbiamo partecipato come ad esempio la fiera Klimahouse a Bolzano a gennaio.

Per la muratura abbiamo scelto di usare i blocchi YTONG, e per i serramenti abbiamo deciso di utilizzare il modello va[ri]on in legno/alluminio della INTERNORM, per la vetrata esterna abbiamo usato la VETRATA SGG CLIMAPLUS ONE.

Nella fondazione, anziché prevedere i classici Igloo, abbiamo deciso di utilizzare il Vetro-cellulare, questo nuovo materiale ottenuto dal riciclo del vetro, dalle ottime prestazioni isolanti, ed è usato in particolar modo negli edifici ecosostenibili.

Per quanto riguarda l’impianto solare e fotovoltaico abbiamo scelto di installare i pannelli fotovoltaici JMS German Power P195 della JMSitalia, e per il tipo collettore solare SOLVIS SolvisLuna Lu-232, per la produzione di acqua calda con un serbatoio d’acqua di 650 litri che ha anche la funzione di caldaia.

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Gli altri impianti che abbiamo deciso di prevedere sono il pavimento radiante e, nelle tavole sono illustrati gli impianti: elettrico, idrico, del pavimento radiante.

Sezione del solaio

Il solaio che divide il piano terra e il 1° piano e il solaio che separa il 1° piano con il sottotetto sono progettati allo stesso modo: dal basso si c’è prima uno strato di 1,5 cm di intonaco, poi la lastra armata YTONG di 30 cm, poi sopra 8 cm di sughero come isolante e poi altro strato di 1,5 cm di intonaco.

Le lastre YTONG, sono elementi armati autoportanti che permettono di realizzare solai e tetti di edifici residenziali, con una velocità di posa insuperabile rispetto ai sistemi di costruzione tradizionali. L’assenza di puntelli di sostegno, rende accessibile il piano subito dopo la posa delle lastre, permettendo di anticipare numerose lavorazioni.

Oltre a questo, le prestazioni acustiche e termiche del sistema, garantiscono notevoli economie complessive ad opera conclusa. Le lastre per tetto e solaio YTONG sono armate con reti elettro-saldate, protette contro la corrosione con ossidi di ferro e fosfati di zinco o con emulsioni naturali a secondo degli stabilimenti di produzione.

L’omogeneità della lastra assicura un isolamento migliore rispetto ai solai con blocchi di alleggerimento in laterizio. Per garantire l’isolamento acustico al calpestio richiesto dalla attuale normativa, è necessaria la realizzazione di pavimenti galleggianti, mediante la posa di appositi materassini isolanti.

Queste lastre hanno una conduttività termica di 0,145 W/(mK), spessa 30 cm, e poi 8 cm di sughero di conduttività termica di 0,045 W/(mK). Così ottengo una U = 0,24 W/m K.

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Oggi nell’edilizia l’isolamento termico non è più solo un modo per risparmiare energia, ma è diventato una aspetto importante della tutela dell’ambiente.

Dimensionamento dell’impianto fotovoltaico

Per un impianto fotovoltaico integrato, cioè quando i moduli sostituiscono i materiali di rivestimento di tetti, coperture, facciate di edifici avendo quindi la stessa inclinazione e funzionalità architettonica; (progettando un impianto integrato si avranno maggiori guadagni dalla vendita dell’energia poiché si avrà un maggiore bonus da parte dell’ENEL nel conto energia) da costruirsi su di una abitazione che è stata progettato alla latitudine di Bolzano e dunque l‘insolazione solare sarà inferiore rispetto a città come Milano che si trovano a più basse latitudini di tot mq che ha un insolazione di H=1300.

Perciò Bolzano ha H=1150 e l’impianto scelto rendimento del 13,3 % usando i moduli fotovoltaici JMS German Power P195 (Il modulo JMS German Power P195 è un modulo fotovoltaico policristallino di prima qualità prodotto in Germania) con potenza nominale di 200 w.

Grazie alle sue misure compatte ed al suo alto grado di efficienza è particolarmente adatto per impianti su case monofamiliari e sale palestre, ecc.) Grazie alla sua resistenza particolarmente alta alla pressione (fino a 5400 Pa) il modulo fotovoltaico JMS German Power P 195 è molto robusto e affidabile, anche in regioni montane con alti carichi da neve, motivo per il quale l’ho scelto dato che a Bolzano sono abbastanza frequenti le nevicate.

La Jms garantisce il prodotto per 10 anni ed invece garantisce la potenza dei pannelli per 25 anni. Si contraddistinguono per la loro lunga durata di funzionamento, e anche perché hanno una resa superiore alla media ed hanno una lavorazione eccezionale.

Un ulteriore punto di vantaggio è costituito da una positiva tolleranza di potenza di -0/+5 Wp. Questi moduli hanno 54 celle policristalline per ogni modulo. Di grandezza 1 m per 1,5 m ciascuno.

Dimensionamento sui consumi: per 4000 kwh/anno

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E = 4000 × 1 =4000 kW perché si vuole progettarlo per l’intero bisogno di energia elettrica dell’abitazione

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E =1150 × 0.80 × 0.133 =122,36 kwh/mq anno è l’energia prodotta in base al rendimento del singolo pannello

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A= E / E = 4000 /122,36 =32,69 mq = 33 mq è l’ area necessaria per raggiungere l’intero fabbisogno energetico per l’elettricità di un anno.

r d

P = rendimento × Area = 0.133 × 33 =4,389 Kw = 4.4 Kwh

max

Energia prodotta in un anno = 122,36 × 33 =4038 Kw = 4 Kwh

Si userà un inclinazione del tetto di 35°, il costo del impianto sarà 4 Kw × 7000 euro =28000 euro, perché del l’ultimo decreto CONTO ENERGIA del 2009 l’energia prodotta viene pagata 0.46 per Kw euro al Kw = 0,46 × 4000 =1840 euro ai quali andranno aggiunti 1200 euro di risparmio sulla bolletta.

Risparmio annuo =1200 euro (ipotizzando 4 kW e un utilizzo di 4 persone) + 1840 di ricavo avrò un risparmio totale di 3040 euro annui così che per ammortizzare la spesa avrò bisogno di 9 anni. Considerando altri interventi sull’edificio, che consentano un risparmio energetico o l’utilizzo di contributi da parte di Enti locali, laddove ci sono, il tempo di ammortamento può arrivare a ridursi anche a poco più di 7 anni.

Totale guadagno alla fine dei 20 anni: totale ricavi – costi = 60800 – 28000 euro = 32800 euro.

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Vantaggi per l’utilizzo di un impianto fotovoltaico

I vantaggi economici sono dunque, per il proprietario responsabile dell'impianto fotovoltaico, il ricavo di produzione (in quanto l'incentivo ottenuto è proporzionale alla produzione di energia elettrica dell'impianto fotovoltaico) e l'autoconsumo dell'energia elettrica prodotta dall'impianto fotovoltaico, che rappresenta un effettivo risparmio sulla bolletta elettrica in quanto consente di non comprare dalla rete l'energia elettrica nella misura equivalente a quella autoconsumata.

Mentre la vendita dell'energia elettrica prodotta e non autoconsumata, costituisce una fonte di guadagno esplicita.

Altri vantaggi di un impianto fotovoltaico sono:

• Assenza di qualsiasi tipo di emissioni inquinanti;
• Risparmio dei combustibili fossili;
• Estrema affidabilità poiché non esistono parti in movimento (vita utile superiore a 25 anni);
• Costi di manutenzione impianto fotovoltaico ridotti al minimo;
• Modularità del sistema (per aumentare la taglia basta aumentare il numero dei moduli).
• La potenza e l’efficienza sono garantiti per 20 anni.
• L’installazione di un impianto fotovoltaico fa aumentare notevolmente l’efficienza energetica di un edificio, e gli permette di migliorare la sua classe energetica.

In un impianto fotovoltaico è fondamentale la presenza di un inverter, l‘inverter è una macchina in grado di convertire la corrente continua in corrente alternata. Ho usato FRONIUS IG Plus 70 l’inverter per trasformare l’energia elettrica prodotta con i pannelli fotovoltaici, questo inverter peso 25 kg e ha un rendimento del 95,10%, ha una larghezza di ha una potenza nominale di

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6500 w, un inverter è in genere una macchina elettrica piuttosto costosa. Per un impianto da ad esempio di 3kW monofase, si parla di circa 2000€, però per un impianto da 6,5 kw il prezzo si potrebbe aggirare sui 3000 euro.

Consideriamo l' energia prodotta da un campo fotovoltaico: essa è continua, mentre le utenze della rete sono in corrente alternata. Da qui nasce l'esigenza di adattare l' energia elettrica prodotta alle caratteristiche richieste dalla rete, così che noi al potremo vendere o scambiare con al rete nazionale. A questo serve l'inverter.

Le finestre esterne

Ho voluto scegliere proprio questo specifico tipo perché mi sembravano le migliori del punto di vista ecologico e sostenibile dato che sono fatte in legno che è un materiale ecologico, poi per isolamento termico è stata usata al suo interno la termo schiuma.

Questa finestra è dotata di triplo vetro, e ciò la rende molto isolata termicamente. La finestra è in legno/allumino ed ha una trasmittanza U = 0.88 W/m K, questo ci permette di avere minori dispersioni energetiche verso l’esterno specialmente in inverno.

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La disposizione delle finestre è stata curata cercando di disporre il minor numero possibile di aperture nella parte meno soleggiata come a NORD, ed invece a sud e a ovest ho voluto inserire un maggior numero di finestre.

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Questa finestre ci garantisce un isolamento acustico per 43 db. La normativa ci prescrive di avere un valore U ≤ 2.2 W/m K e lo rispettiamo in larga misura.

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Murature esterne

Nelle murature esterne ho utilizzato il calcestruzzo autoclavato BLOCCHI YTONG, è un materiale ecologico, ed è un materiale estremamente compatibile, traspirante, pulito, e di facile applicazione, questi blocchi usati come muro di tamponamento hanno una bassissima conduzione termica pari a 0,09 W/mK e una trasmittanza di U= 0,18 W/m K.

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Il blocco da me usato è il climagold spesso 48 cm con 1 cm di intonaco sia all’interno che all’esterno così da avere uno spessore totale di 50 cm della parete esterna.

Questo sistema di muratura è di facile e veloce posa, è facilitata dalla grandezza stessa dei blocchi che si possono agevolmente maneggiare.

La soluzione ideale della YTONG, consiste nel realizzare una semplice parete monostrato con blocchi a giunto sottile: l’isolamento supplementare diventa del tutto superfluo in virtù dell’elevato grado di isolamento di cui già godono i nostri prodotti, la parete è traspirante ed i tempi di costruzione si riducono notevolmente.

Questa scelta costruttiva che ci consente di ottenere una trasmittanza di U= 0.18 W/m K, ci permette di rientrare e di rispettare la normativa nazionale sul isolamento delle pareti esterne degli edifici che stabilisce che dal 1.1.2010 per ogni zona climatica valori diversi di trasmittanza, il mio edificio è situato a Bolzano delle zona climatica E dunque la normativa dice che si abbia un valore inferiore a 0.34 W/m K.

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Parete in YTONG Climagold sp.48cm

Trasmittanza U=0,18 W/m2K

Le murature interne

Per le murature interne ho utilizzato blocchi ytong per tramezzi di 15 cm.

La gamma di tavelle e blocchi sottili YTONG è ideale per la realizzazione di tavolati interni, divisori tra appartamenti, contro pareti ed altre opere

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interne. I blocchi di calcestruzzo cellulare YTONG, molto più leggeri di altri materiali utilizzati per tramezzare o ristrutturare, costituiscono la soluzione ideale per la realizzazione di pareti compatte riducendo notevolmente i sovraccarichi sui solai, riducono gli sforzi di movimentazione e facilitano l’accesso ai cantieri, migliorando quindi il comfort e la sicurezza del lavoro.

La posa in opera è molto veloce e pratica la velocità può arrivare a 10 m /ora.

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La copertura

Nella copertura ho usato 'isolante Feltro IBR contact, Feltro in lana di vetro rivestito su una faccia con carta kraft, con funzione di barriera al vapore, e sull’altra faccia e sui bordi da un velo tecnico in polipropilene non-tessuto, permeabile al vapore acqueo, che rende il prodotto gradevole al tatto. che si utilizza principalmente per coperture non praticabili e sottotetti, il suo utilizzo principale è per l'isolamento termico ed acustico delle coperture civili (sottotetti non praticabili, mansarde ecc..) Ha una conduttività termica di λ = 0,040 W/(mK) Ha una tra trasmittanza di 0.277 (W/m2K), ho usato un coppo berico STEA, con listello di ventilazione, poi isolante in fibra di legno AVABOARD 20 mm, poi 2 strati dell'isolante in fibra di legno PAVATHERM 60+40 mm, poi c'è una barriera di vapore DELTA FOL PVG PLUS.

La normativa ci prescrive di avere un valore U ≤ 0.30 W/m K, e qui viene rispettato.

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Il sistema grafico del funzionamento del sistema combinato

Questa è l'immagine che rappresenta lo schema grafico del impianto a collettori solari per produrre acqua calda, qui si vede o scambio sia dell'acqua calda e sia di quella fredda che parte dalla caldaia dove si raccoglie l'acqua calda che arriva dal collettore e che si aziona nel caso in cui si avesse l'acqua calda dal collettore solare.

Questo impianto combinato è l’ideale per risparmiare energia sia elettrica che combustibile.

Il collettore solare

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Ho usato il collettore solare SOLVIS SolvisLuna Lu-232 2,025 PER 1.165 =2.36 MQ, USO 2 DI questi collettori, per avere il totale di 4,72 mq, per ogni collettore ci sono 12 tubi e dunque abbiamo in totale 24 tubi sottovuoto.

I pannelli solari sottovuoto offrono rendimenti superiori rispetto ai pannelli solari vetrati. I tubi di vetro sottovuoto che li compongono impediscono la cessione e la dispersione del calore. Sono pertanto indicati per garantire buone prestazioni anche in condizioni climatiche molto rigide.

Il costo dei pannelli solari sottovuoto è superiore a quello dei pannelli vetrati, il costo è inferiore rispetto ai pannelli fotovoltaici, e si può aggirare sui 4000-5000 euro.