Issuu

ISSN 2239-9445

20 RMI Innovation Center: passivo, positivo, replicabile Resilienza e resistenza in contesto urbano Soluzioni prefabbricate per gli involucri dei condomini Trimestrale – anno 6 – n° 20 settembre 2016 Registrazione Trib. Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Poste italiane S.p.A. Spedizione in a.p. D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1 NE/UD Euro 15,00

indice 16

34 4 preview argomenti 10 Una seria riqualificazione energetica conviene

progetti 16 Un laboratorio vivente Rocky Mountain Institute Innovation Center, Basalt (USA) ZGF Architects LLP

intervista a Cara Carmichael, Rocky Mountain Institute

34 Resilienza e resistenza in contesto urbano R-951 Residence, New York (USA) Paul A. Castrucci Architect

azero rivista trimestrale â€“ anno VI n. 20, settembre 2016 Registrazione Tribunale Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Numero di iscrizione al ROC: 8147 ISSN 2239-9445 Direttore responsabile Ferdinando Gottard Redazione Lara Bassi, Lara Gariup, Gaia Bollini Editore EdicomEdizioni â€“ Monfalcone (GO)

88 focus 46 Abitare in Europa: la valutazione LCA del patrimonio residenziale europeo

case history 70 Più involucro meno impianti Casa unifamiliare, provincia di Treviso

Monica Lavagna, Anna Dalla Valle

56 Soluzioni prefabbricate per la riqualificazione energetica dell’involucro Graziano Salvalai

approfondimenti 80 Isolanti naturali per il benessere acustico innovazione 88 Facciate bio-fotovoltaiche: energia dal muschio 96 back page Michele De Beni

Redazione e amministrazione via 1° Maggio 117 – 34074 Monfalcone (GO) tel. 0481.484488 – fax 0481.485721 redazione@edicomedizioni.com www.azeroweb.com Stampa Grafiche Manzanesi – Manzano (UD) Stampato su carta con alto contenuto di fibre riciclate selezionate Prezzo di copertina 15,00 euro Abbonamento Italia (4 numeri): 50,00 euro Estero (4 numeri): 100,00 euro Gli abbonamenti possono iniziare, salvo diversa indicazione, dal primo numero raggiungibile in qualsiasi periodo dell’anno

Distribuzione in libreria Joo Distribuzione via F. Argelati 35 – Milano È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore Copertina Rocky Mountain Institute Innovation Center, foto: Tim Griffith

preview

È in Sicilia il primo impianto solare termodinamico - STEM® al mondo A San Filippo del Mela (ME) è stato da poco inaugurato il primo impianto solare termodinamico – STEM® realizzato al mondo. Si tratta di un’innovativa struttura per la produzione di energia rinnovabile, frutto della collaborazione tra la multiutility A2A e Magaldi Group. L’impianto sfrutta la sabbia come mezzo di accumulo dell’energia termica generata dal sole, con la tecnologia dei letti fluidi; la stessa sabbia garantisce il funzionamento continuo dell’impianto in assenza di irraggiamento (di notte o in presenza di cielo nuvoloso). Il modulo, della capacità di 2 MW termici di energia, prevede l’utilizzo di 786 eliostati e si estende su una superficie di 2,25 ettari, generando una produzione giornaliera di vapore pari a 20,5 tonnellate. Il nuovo impianto è installato in un complesso, il Polo Energetico Integrato del gruppo A2A, che prevede, oltre allo STEM®, anche un impianto fotovoltaico, uno di gestione anaerobica con produzione di biometano e un impianto per la produzione di energia elettrica da Combustibile Solido Secondario. www.a2a.eu www.magaldi.com

Finestre al grafene che producono energia Dalla collaborazione tra il team dei Graphene Labs dell’IIT di Genova e l’Università di Tor Vergata di Roma è nato il primo pannello fotovoltaico al grafene di grandi dimensioni, una nuova generazione di pannelli solari semitrasparenti e low cost. I ricercatori hanno realizzato un modulo solare di circa 50 centimetri quadrati, basato sulla tecnologia dye-sensitized solar cell (DSSC), sostituendo il platino, normalmente presente in questa tipologia di moduli FV, con il notevolmente più economico grafene (fino a 10.000 volte), applicandolo a spruzzo e quindi rendendo l’intera operazione estremamente conveniente anche dal punto di vista della sua riproducibilità in fabbrica e su larga scala. Questa tecnologia è stata sviluppata nell’ambito della Graphene Flagship, progetto in cui la Comunità Europea ha investito 1 miliardo di euro per 10 anni e in cui i Graphene Labs dell’IIT di Genova e il CHOSE dell’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” giocano un ruolo di primo piano, trasformando studi di base e applicati sul grafene in tecnologie presto disponibili sul mercato. www.iit.it; web.uniroma2.it

a c q u i s t a 4 q u e s t on u me r o_20

Le raccomandazioni ufficiali della UE sugli edifici per il 2020 Sono stati pubblicati a inizio agosto sulla Gazzetta ufficiale dell'UE (L 208/46 del 2 agosto 2016) gli orientamenti per gli edifici di nuova costruzione affinché siano a energia quasi zero entro il 2020. Con tali “orientamenti” si chiede agli Stati membri di impegnarsi efficacemente per attuare e far rispettare le disposizioni della direttiva sulla prestazione energetica nell'edilizia affinché tutti i nuovi edifici siano a energia quasi zero entro i termini stabiliti dalla direttiva stessa. Tra le varie richieste, si invitano i governi a elaborare le definizioni nazionali di “edificio a energia quasi zero”, con obiettivi che non siano inferiori al livello ottimale previsto sotto il profilo dei costi per i requisiti

Energiesprong Italia: riqualificazione edilizia a zero energia su larga scala

minimi, e a utilizzare fonti energetiche rinnovabili (nella sezione 4.1 si trovano i parametri di riferimento

Energiesprong è un team di sviluppo no profit indi-

raccomandati).

pendente incaricato dal governo olandese per svilup-

Affinché la data del 2020 venga rispettata, si chiede

pare soluzioni di efficientamento energetico per gli

poi di adeguare rapidamente le pratiche esistenti, defi-

edifici destinati al mercato immobiliare. Energie-

nendo al contempo il meccanismo da utilizzare per

sprong ha negoziato in Olanda un accordo tra società

controllare il conseguimento degli obiettivi, conside-

di socialhousing e costruttori per la riqualificazione di

rando anche la possibilità di introdurre sanzioni diffe-

oltre 100mila alloggi e la loro conversione in edifici a

renziate per gli edifici di nuova costruzione dopo

consumo zero di energia. La riqualificazione è finan-

l'entrata in vigore dei requisiti.

ziata unicamente dall’abbattimento dei costi in bol-

Si raccomanda un collegamento più stretto tra le poli-

letta, gli interventi sono effettuati in soli 10 giorni e

tiche, le misure e gli obiettivi, affinché ci sia chiarezza

l’edificio ottiene una garanzia prestazionale di 30 anni.

nel modo di procedere.

Sulla base dell’esperienza attuata in Olanda, Habitech

A questo proposito, la Commissione ha messo a dispo-

ha avviato il percorso di innovazione Energiesprong

sizione un modello che dovrebbe facilitare la compa-

Italia con l’obiettivo di introdurre nel mercato un

rabilità e l’analisi dei piani.

nuovo sistema tecnico, economico, finanziario e ge-

Infine, l’UE chiede di accelerare l'elaborazione di poli-

stionale rivoluzionario che apra importanti possibilità

tiche specifiche a sostegno della ristrutturazione degli

e consenta la rimozione delle barriere (tecnologiche,

edifici esistenti per trasformarli in edifici a energia

urbanistiche, legislative o di mercato) che impedi-

quasi zero, elaborando dei pacchetti strategici che of-

scono in Italia la realizzazione di nZEB su larga scala.

frano garanzie di stabilità a eventuali investitori.

La tipologia di immobili iniziale per la prototipazione

http://eur-lex.europa.eu/legal-

del programma sarà l’edilizia residenziale pubblica.

content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A32016H1318

www.habitech.it

preview

Ventilazione, musica e luci: relax e benessere in ogni stanza con Aliante Aliante, di Climapac, è l’innovativo sistema di ventilazione meccanica controllata dotato di casse acustiche wireless per la diffusione sonora in ogni ambiente, oltre che di punti luce Led, unendo il relax al benessere derivante dal costante ricambio dell’aria. Il sistema, installabile a parete, purifica l’aria in entrata, eliminando pollini, polveri e altre particelle nocive, e in estate, con la funzione free cooling notturno, immette aria fresca, riducendo l’uso del condizionatore. Aliante, inoltre, contrasta la formazione di muffe e abbatte la CO2, oltre all’umidità in eccesso e alle impurità, è facile da installare e non richiede nessuna opera muraria invasiva. La portata d’aria è regolabile a quattro stadi, con specifica funzione riposo che porta al minimo la velocità e le luci Led del sistema, utile nelle ore notturne. Adattabile a qualsiasi contesto di arredo, è proposto nel classico colore bianco, in diverse tinte unite fino al legno e al metallizzato o con grafica personalizzata. www.climapac.it

Cellula: un sistema abitativo modulare e componibile a consumo quasi zero Cellula è un sistema di moduli abitativi che permette di creare abitazioni su misura, componibili, ecologiche e a basso impatto ambientale. Soluzioni abitative progettate per il minimo fabbisogno energetico in qualità di “Edificio a Energia Quasi Zero” come previsto dalla Direttiva Europea 2010/31 – Legge Italiana 90/2013. I moduli possono essere montati singolarmente o in combinazione tra loro, anche su più piani, per realizzare nuove abitazioni, ampliamenti, sopraelevazioni e possono anche essere posizionati in luoghi difficilmente raggiungibili per la costruzione di edifici tradizionali. Il sistema, prodotto da Costruzioni Insonorizzate Metalliche Srl, ha struttura in acciaio coibentata, serramenti a tripla lastra di vetro e gestione domotica degli impianti progettata in modo da contenere al massimo il fabbisogno energetico. www.cellula.eu

a c q u i s t a 6 q u e s t on u me r o_20

progettare e costruire edifici a energia 2016 00 quasi zero â‚Ź 50 Abbonamento

0481.484488 abbonamenti@edicomedizioni.com www.azeroweb.com

EdicomEdizioni

ÂŠ Paul Ott

preview

4 5

a c q u i s t a 8 q u e s t on u me r o_20

01 Una casa di riposo a Graz per 105 anziani, 4 corpi disposti attorno a una piazza centrale, è stata realizzata in standard passivhaus da Dietger Wissounig Architekten. Il sistema portante è in c.a. misto a telaio in legno (prefabbricato, altamente isolato). Alle ottime caratteristiche di resistenza al fuoco e tenuta all’aria del c.a. si affiancano le qualità coibenti del sistema in legno, utilizzato anche come elemento di tamponamento. Il fabbisogno annuale per il riscaldamento è di 2,52 kWh/m3. www.wissounig.com

credits: Il Prisma Milano S.r.l.

2 02 Nel cuore di Milano, gli uffici di via Tortona 33, sottoposti a retrofitting, possono vantare una certificazione LEED Platinum. La riqualificazione dell’edificio, di cui è stata conservata la struttura portante, ha visto il rinnovamento delle componenti tecnologiche, volumetriche, estetiche e degli interni. Tra gli obiettivi prestazionali raggiunti: la significativa riduzione dei consumi energetici e di acqua potabile, l’utilizzo negli elementi da costruzione di materiali riciclati e di provenienza regionale, il riciclo dei rifiuti da costruzione e gli elevati

standard di comfort interno. Il lavoro progettuale è stato seguito dalle fasi iniziali al completamento del restyling dallo studio Il Prisma di Milano. www.ilprisma.com 03 Il Forum della Marvin Hall presso la Scuola di Architettura, Design e Pianificazione dell’Università del Kansas, è un’addizione che ha ottenuto la certificazione LEED Platinum. L’americano Studio 804 ha potuto raggiungere questo risultato grazie non solo ai pannelli FV collocati sul tetto, ma soprattutto all’ingegnoso sistema

James Ewing

della doppia parete con facciata ventilata, composta da due strati di vetro isolato a bassa emissività, separati da uno spazio d’aria che ospita i lucernari automatici i quali gestiscono il guadagno di calore e i livelli di luminosità naturale. www.studio804.com 04 L’edificio per uffici più sostenibile al mondo – Geelen Counterflow – si trova in Olanda. È il noto sistema BREEAM ad affermarlo, assegnandogli una certificazione con punteggio di 99,94 punti su 100. Gli uffici sono stati costruiti con un particolare sistema strutturale in legno massiccio (Nur-Holz), privo di sostanze chimiche. L’edificio produce il 50% di elettricità in più del proprio fabbisogno, eccedenza utilizzata nella adiacente fabbrica. www.nur-holz.com 05 La nuova sede dell’Istituto di Potsdam per la Ricerca sul Clima (PIK), in Germania, pre-

credits: PIK

senta altissime performance di efficienza energetica, grazie non solo all’elevato isolamento, ma anche a un originale recupero del calore. L’edificio progettato dallo studio berlinese BHBVT Architects, a forma di trifoglio e immerso in un bosco, ospita infatti un supercomputer il cui calore viene impiegato per riscaldare gli ambienti senza necessità di ulteriori impianti. www.bhbvt.de - www.pik-potsdam.de

preview

Tim Griffith

argomenti

Una seria riqualificazione energetica conviene Organizzazione non profit e struttura di ricerca, il Rocky Mountain Institute è stato fondato nel 1982 da Amory B. Lovins, l’autore di “Capitalismo naturale”, uno dei testi ispiratori della Green Economy. Attivo in diversi campi, l’Istituto è coinvolto in numerose ricerche e programmi di efficientamento degli edifici esistenti, settore in cui può vantare esperienze qualificanti come il retrofit dell’Empire State Building. Cara Carmichael, dell'area “Buildings” del RMI, ci illustra iniziative e obiettivi in tema di risparmio ed efficienza energetica.

a c q u i s t a 10 q u e s t on u me r o_20

Tim Griffith

Due immagini della nuova sede del Rocky Mountain Institute a Basalt in Colorado.

Il Rocky Mountain Institute nasce nel 1982

scoprire e mostrare come quantità più piccole e tipi

in contemporanea con la costruzione della casa

più puliti di energia possono fare di più, meglio e più a

privata (il primo edificio passivo degli Stati Uniti)

lungo. Il nostro obiettivo era – e continua a essere –

di Amory H. Lovins, fondatore del RMI.

quello di soddisfare le necessità energetiche di un

Quali sono le motivazioni che hanno portato

mondo sicuro, giusto, prospero e a sostegno della vita,

alla sua nascita?

non raschiando il fondo del barile, bensì combinando

Nel 1976, un fondamentale saggio di Amory Lovins

e applicando nel modo giusto design innovativo, tec-

pubblicato su Foreign Affairs “Energy Strategy: The

nologia, strategia imprenditoriale e politica pubblica.

Road Not Taken” ha descritto due possibili futuri energetici per gli Stati Uniti: un “cammino difficile”, basato

Quali sono i settori chiave su cui l’Istituto

su una rapida espansione di alte tecnologie centraliz-

sta lavorando?

zate per aumentare le forniture di energia, e un “per-

Ora che il Rocky Mountain Institute ha unito le forze

corso soft”, che poteva combinare un impegno per

con la Carbon War Room1, l’elenco dei settori industriali

l’uso efficiente dell’energia con un rapido sviluppo

e delle aree di cui siamo parte è ampio. I nostri sforzi in

delle fonti di energia rinnovabili e tecnologie speciali

questi ambiti hanno un denominatore comune: cer-

di transizione a combustibili fossili.

chiamo modi per sfruttare misure di efficienza e per

Abbiamo creato il Rocky Mountain Institute per dimo-

implementare fonti energetiche pulite e rinnovabili al

strare e promuovere i benefici del percorso soft; per

fine di migliorare ogni settore in cui lavoriamo.

argomenti

Le nostre tre principali aree di interesse sono:

energetico di oltre il 50%) ed edifici e complessi Net

• energia elettrica: innovazione della piattaforma per

Zero Energy. La seconda iniziativa, Commercial

l’energia elettrica, riforma del modello regolamen-

Energy+, sta sviluppando un nuovo modello di busi-

tativo e di business e soluzioni in materia di energia

ness per aumentare l’efficienza in tutte le regioni geo-

rinnovabile;

grafiche attraverso un pacchetto di tecnologie e

• edifici: efficienza nei settori residenziale, commerciale e federale; • trasporti: mobilità come servizio, efficiente trasporto aereo, marittimo e autotrasporto.

misure di efficienza configurabili e pronte all’implementazione. La terza iniziativa, Residential Energy+, si focalizza sull’incrementare il miglioramento energetico delle abitazioni, stimolando la domanda del con-

Fra gli altri, ci sono anche due programmi che valoriz-

sumatore e ampliando l’offerta di soluzioni di terze

zano le competenze all’interno delle aree di pro-

parti che siano attraenti per i consumatori.

gramma, tra cui il Reinventing Fire China (città a basse

In tutti questi settori, guidiamo il cambiamento aiu-

emissioni di carbonio, standard e norme per l’edilizia,

tando lo sviluppo di idee innovative, casi imprendito-

trasformazione dei prodotti e dell’industria e integra-

riali e modelli di implementazione, lavorando con gli

zione di elettricità rinnovabile) e Smart Island Econo-

early adopters e costruendo soluzioni scalabili.

mies (pianificazione della transizione alle rinnovabili, riforma politica e normativa, efficienza).

Vi siete dati un obiettivo al 2025 per cambiare il modo di guardare alle opportunità offerte

Relativamente all’area “Buildings”, quali sono

dall’efficienza energetica negli edifici da parte

le principali aree di ricerca? E cosa questa offre

dei proprietari e del settore finanziario.

al progettista?

Quali azioni state mettendo in campo e quali sono

Nell’ambito dell’attività edilizia ci concentriamo sul-

le difficoltà maggiori?

l’incrementare l’efficienza degli edifici esistenti con tre

L’efficienza energetica non deve essere vista come un

iniziative. La prima, Superefficient+, è focalizzata sugli

costo aggiuntivo. Dovrebbe essere considerata, piutto-

edifici super efficienti e sulla creazione e accelera-

sto, un investimento finanziario responsabile con ri-

zione di retrofit super efficienti (riducendo il consumo

torni favorevoli. Risparmiare è molto più economico

a c q u i s t a 12 q u e s t on u me r o_20

che generare energia e porta anche ulteriori vantaggi,

Gli incentivi frammentati rappresentano un’altra sfida

come la riduzione dell’impatto dei cambiamenti cli-

dato che il proprietario dell’edificio controlla i princi-

matici e l’incremento della resilienza degli edifici (la

pali sistemi energetici e l’involucro, mentre gli inqui-

capacità di preservarsi dai disastri naturali), che è un

lini o gli occupanti controllano l’energia che viene

enorme settore di interesse.

richiesta (ad esempio, gli inquilini controllano le rego-

L’investimento per le riqualificazioni e la sostituzione

lazioni del riscaldamento e raffrescamento, mentre il

non pianificata sono le due maggiori sfide.

proprietario controlla i principali sistemi che forni-

Mentre l’efficienza è riconosciuta per fornire un ri-

scono calore e fresco per rispondere ai settaggi). Gli

sparmio energetico nel tempo, può essere difficile mo-

inquilini spesso pagano le bollette, ma non sono di-

netizzare questi risparmi all’inizio al fine di pagare un

sposti a investire in efficienza dal momento che 1) ciò

retrofit. La proprietà degli edifici cambia spesso di

può richiedere un involucro o impianti più efficienti o

mano e con limitate garanzie che l’investimento si ri-

che 2) possono non rimanere a lungo negli edifici.

pagherà con la vendita, i proprietari di edifici spesso

Buone strutture locative e trasparenza in termini di

optano per ritorni a breve termine o, più comune-

consumo di energia possono aiutare a superare queste

mente, per sostituzioni reattive (per esempio, la cal-

sfide.

daia si rompe e viene rimpiazzata con un sistema comparabile). Questo approccio non sfrutta l’effetto

Il retrofitting dell’Empire State Building, progetto

interattivo dei sistemi energetici dell’edificio – ridu-

a cui avete preso parte, ha dimostrato il grande

cendo la richiesta di energia prima di sostituire l’im-

potenziale di risparmio possibile negli edifici

pianto (ad esempio, la sostituzione delle finestre

commerciali, settore in cui siete molto impegnati.

riduce la domanda di riscaldamento e si potrebbe in-

Vista anche la varietà di tipologie e destinazioni

stallare quindi una caldaia più piccola, risparmiando

d’uso di questo settore (hotel, uffici, negozi…),

costi di capitale e di esercizio). L’intera progettazione

che tipo di approccio progettuale è applicabile

dell’edificio è critica e ci sono meccanismi finanziari

e qual è il potenziale di risparmio energetico

(come ad esempio i contratti di prestazione energe-

e di emissioni?

tica) che superano i vincoli del costo del capitale.

Speriamo di vedere uno scenario in cui gli edifici uti-

Risparmio dei costi energetici per alcuni casi di studio rispetto alla media di risparmio federale ESPC.

argomenti

lizzeranno il 50% in meno di energia rispetto ad un

retrofit convenzionale. È un approccio valido

approccio convenzionale. Ci sono talmente tanti tipi di

per ogni tipo e dimensione di edificio?

edifici, dimensioni, occupanti, assetti proprietari e in-

Sì, il fattore principale è la condizione dell’edificio esi-

tensità d’uso di energia che non esiste un unico ap-

stente. Abbiamo individuato diverse “leve” che indi-

proccio corretto. Sarà necessaria una moltitudine di

cano quando un edificio potrebbe essere pronto per un

approcci, alcuni focalizzati su profondi retrofit energe-

retrofit profondo, tra queste: lavori di ristrutturazione

tici e altri focalizzati all’adozione su larga scala. Lo

funzionale o estetica dell’edificio; sostituzione di un

specifico modello dipende dalla dimensione, dalla

sistema importante, come ad esempio quello di riscal-

scala e dagli assetti proprietari.

damento, ventilazione e condizionamento dell’aria

Per esempio, il Rocky Mountain Institute sta lavo-

giunto quasi alla fine della sua vita utile; sostituzione

rando con il governo USA per effettuare un profondo

dell’involucro; aggiornamenti richiesti dalla norma-

retrofit energetico di tutto il suo patrimonio edilizio.

tiva; nuovo tipo di utilizzo od occupazione; rendere

La sfida è che il governo ha poco o nessun capitale da

più ecologico l’edificio; significativi problemi di com-

investire negli edifici, così si deve contare quasi intera-

fort; significativi problemi di manutenzione; ripri-

mente su Energy Savings Performance Contracting -

stino in caso di disastro o aumento della resilienza.

ESPC per i retrofit. L’ESPC è un modello in cui ven-

Quando una o più di queste “leve” coincidono, si va in

gono utilizzati i risparmi energetici nel corso del

profondità.

tempo per finanziare i miglioramenti. Gli ESPCs per-

Detto questo, i retrofits più incisivi possono essere più

mettono alle agenzie federali di ottenere risparmi

convenienti per gli edifici più grandi, nei quali gli im-

energetici e miglioramento degli impianti senza

pianti di riscaldamento/raffrescamento sono più co-

esborsi immediati o stanziamenti speciali da parte del

stosi e più cari da gestire, di conseguenza vi sono

Congresso.

maggiori risparmi ottenibili da reinvestire in analisi e soluzioni per l’intero sistema.

La vostra esperienza sembra indicare che un retrofit energetico più incisivo garantisca migliori

Cosa intendete per “edifici super efficienti”?

risultati, a costi uguali o inferiori, rispetto a un

Edifici su cui si effettuano retrofit energetici profondi

Il percorso per un retrofit efficace secondo gli ESPC (Energy Savings Performance Contract) è composto da 7 passi fondamentali: step 1: andare in profondità al momento giusto e nel giusto ordine step 2: coinvolgere diversi stakeholders step 3: richiedere un retrofit profondo nella tua istanza step 4: unire le misure di conservazione dell’energia step 5: presentare il gruppo completo di benefits step 6: misurare e verificare per avere successo step 7: raggiungere il livello net Zero Energy

a c q u i s t a 14 q u e s t on u me r o_20

al fine di utilizzare il 50% in meno dell’energia pre-re-

Tutte le vostre ricerche sono rivolte a raggiungere

trofit oppure un Net Zero Building.

obiettivi di sostenibilità: per voi cosa significa “sostenibilità” nel XXI secolo?

Quanto è diffuso negli Stati Uniti, indipendente-

Per il RMI sostenibilità nel XXI secolo significa allon-

mente da quanto richiesto dalle normative,

tanarsi dai combustibili fossili e passare all’efficienza

l’interesse verso un miglioramento dell’efficienza

energetica e alle fonti rinnovabili entro il 2050, se non

energetica degli edifici? Questa sensibilità

prima. Abbiamo fissato obiettivi audaci da raggiun-

è riscontrabile maggiormente nel committente

gere entro il 2025 per assicurarci di essere sulla buona

privato, nell’amministrazione pubblica o nelle

strada. Dagli Stati Uniti alla Cina e al resto del mondo,

grandi società (costruttori/immobiliaristi)?

taglieremo drasticamente le emissioni di carbonio per

I progettisti sono pronti ad affrontare questa sfida

affrontare il cambiamento climatico, sbloccare enormi

che richiede anche nuove competenze?

opportunità economiche e rendere i nostri sistemi

Spesso architetti e ingegneri non sono coinvolti nei

energetici puliti, prosperi e sicuri.

progetti di retrofit, così il compito di trovare le soluzioni ricade prevalentemente sugli installatori di impianti o sui gestori. Può essere una sfida trovare una buona e innovativa squadra di progettisti che aiuti a modellare e sviluppare decise e creative soluzioni di risparmio energetico. Detto questo, l’industria negli Stati Uniti ha fatto molta strada negli ultimi 10 anni (soprattutto con l’ampia adozione di Architecture 2030 Challenge3, Living Building Challenge4, Net Zero Certification e LEED), così prevediamo che l’interesse e l’adozione continuerà a crescere. Speriamo abbastanza velocemente per limitare danni irreversibili al nostro clima.

Note 1

Carbon War Room (CWR) è un'organizzazione internazionale non governativa attiva su questioni riguardanti soluzioni di mercato relative ai cambiamenti climatici. Fondata dal Virgin Group, nel dicembre 2014 si è fusa con il Rocky Mountain Institute. 2 L’Energy Savings Performance Contracting (ESPC) è un approccio budget neutral per apportare miglioramenti alle costruzioni in grado di ridurne i consumi di acqua ed energia e aumentarne l’efficienza operativa. Grazie alla collaborazione con una società di servizi energetici (ESCO), il proprietario è in grado di utilizzare un ESPC per pagare subito i miglioramenti attraverso i futuri risparmi energetici senza attingere dal bilancio. Il governo statale e quelli locali possono realizzare progetti ESPC nelle proprie strutture, nonché promuovere e sostenere progetti ESPC attraverso programmi ESPC. 3 2030 Challenge è un’iniziativa per la riduzione dei gas serra nella nuova costruzione e nelle riqualificazioni rivolta al mondo dell’architettura e della costruzione. In particolare, richiede che tutti i nuovi edifici, le nuove lottizzazioni e le riqualificazioni importanti siano carbon neutral entro il 2030, riducendo progressivamente la dipendenza dai combustibili fossili secondo una serie di scadenze. È stata messa a punto da Architecture 2030, un think-thank non profit il cui obiettivo è trasformare i problemi del cambiamento climatico in soluzioni attraverso la progettazione dell'ambiente costruito. 4 Living Building Challenge è un programma di certificazione degli edifici creato nel 2006 dall’International Living Future Institute. Esso può essere applicato a tutte le scale, dagli edifici (nuovi e oggetto di retrofit) alle infrastrutture, al paesaggio, ai quartieri. Con i suoi strumenti dedicati e una specifica filosofia esso definisce le misure più avanzate possibili di sostenibilità dell'ambiente costruito, divenendo uno tra i più rigorosi schemi di certificazione verde.

Cara Carmichael Architetto e ingegnere, manager Buildings Area Rocky Mountain Institute

A sinistra, l’Empire State Building di New York, oggetto di una riqualificazione energetica che ha visto la partecipazione nel gruppo di progettazione del RMI.

argomenti

Un laboratorio vivente Rocky Mountain Institute Innovation Center, Basalt (USA) Il nuovo centro del Rocky Mountain Institute non è solo un edificio a energia positiva certificato Passivhaus, LEED Platinum e Living Building Challenge Petal ma anche un modello dimostrativo e replicabile per analoghi edifici per uffici negli Stati Uniti. I risultati sono stati ottenuti focalizzandosi sulla progettazione e ottenendo il meglio dalla scelta e combinazione delle tecnologie disponibili al fine di massimizzare le prestazioni dell’edificio. Un laboratorio anche per condividere il processo e le modalità di progettazione, costruzione e gestione, contribuendo così alla soluzione dei problemi climatici.

a c q u i s t a 16 q u e s t on u me r o_20

Tim Griffith

progetti

Progetto ZGF Architects LLP, Portland (USA) Passive House Green Hammer, Portland (USA) Strutture KPFF Consulting Engineers, Portland (USA) Impianti PAE Consulting Engineers, Portland/Seattle (USA) Appaltatore JE Dunn, Denver (USA) Fine lavori gennaio 2016 Superficie ca. 1.450 m2 Certificazioni Passive House Institute US PHIUS+2015

Tim Griffith

Leed Platinum

Un modello da seguire Nel 1982 Amory B. Lovins, scienziato statunitense da

tivo principale del programma con l’intenzione di re-

sempre impegnato nel campo della sostenibilità ener-

plicare il processo su migliaia di altri edifici ed evitare

getica, fondò il RMI, costruendo la "Lovins Green

così che contribuiscano in modo significativo ai cam-

Home", sua residenza privata e uno tra i primi edifici

biamenti climatici.

passivi degli Stati Uniti. Con la crescita dell’istituto, lo

L’Innovation Center è situato sulla riva nord del Roa-

staff si spostò in un ufficio a poche centinaia di metri

ring Fork River a Basalt su un sito di oltre 3.500 m2 ed

dalla residenza di Lovins e, in tempi più recenti, a se-

è stato progettato considerando gli elementi che con-

guito di un ulteriore sviluppo, si è resa necessaria la

traddistinguono il clima locale – neve, luce, acqua e

costruzione dell’Innovation Center, a poca distanza

vento – e il paesaggio circostante, i quali, come prin-

dalla sede originale.

cipi ispiratori, hanno condizionato la forma e la scelta

L’Innovation Center – questo il nome della costru-

dei materiali costruttivi e di finitura. Il volume pri-

zione – raccoglie l’eredità del RMI, diventando un mo-

smatico dell’edificio è caratterizzato da parti curvili-

dello dimostrativo e replicabile per analoghi immobili

nee esterne e interne, che riflettono le anse del fiume

per uffici negli Stati Uniti; il raggiungimento di pre-

e l’andamento digradante del terreno verso il corso

stazioni energetiche senza precedenti è infatti l’obiet-

d’acqua, mentre la tavolozza dei colori esterni mette

a c q u i s t a 18 q u e s t on u me r o_20

A lato, il fronte d’ingresso. Sotto. Da sud-est spicca la parte dell’edificio accessibile al pubblico, evidenziata dall’utilizzo della pietra rossa e del metallo, e la terrazza al primo piano.

in evidenza i materiali della regione, pietra e legno in primis, preferiti per la loro durabilità, per il rispetto dell’ecosistema locale e per la capacità di ridurre gli impatti ambientali. Pareti in conci rossi del Colorado e pietre in arenaria gialla sembrano sorgere dal terreno, scandole di zinco e pannelli di metallo chiaro riflettono le montagne con le cime incappucciate di neve mentre legno di ginepro, resistente alla marcescenza, mimetizza l’Innovation Center tra i boschi. L’accesso principale a nord introduce il visitatore in un ampio atrio a doppia altezza dedicato ad Amory Lovins. L’atrio suddivide e organizza il programma funzionale del fabbricato separando gli spazi pubblici delle aree conferenze e seminari a ovest da quelle più private degli uffici a est. Dalla lobby un lungo corridoio percorre tutto l’open space delle superfici di lavoro, organizzate per facilitare la collaborazione come pure la concentrazione. Questo schema distributivo, che si ripete anche al piano superiore, è scandito da travi a vista in lamellare che poggiano su colonne in legno massiccio rit-

Tim Griffith

mando lo spazio.

progetti

9 11

3 2

10 8

6 4

pianta del piano terra

1 3

5 6

pianta del piano superiore

Tim Griffith

Piano terra 1 ingresso 2 atrio Amory Lovins 3 salette incontri 4 sala conferenze Laboratori White Steyer Impact Studio 5 area esterna per eventi 6 sala pausa 7 sala da pranzo 8 sala multimediale 9 area assistenza

a c q u i s t a 20 q u e s t on u me r o_20

10 uffici 11 spazio di lavoro flessibile 12 deposito biciclette Piano superiore 1 ufficio 2 uffici 3 sala riunioni 4 sala lettura 5 pianerottolo a sbalzo su atrio 6 terrazza

sezione trasversale

Resistenza pareti esterne R50* 1

Resistenza solaio contro terra R20* Resistenza copertura R50* Resistenza pareti esterne R67*

Trasmittanza finestre Uf = 0,381-0,713 W/m2 anno

*R-value è la misura della resistenza termica che rappresenta il parametro con cui negli Stati Uniti d’America (e nel contesto nord Americano) si indica la prestazione di un elemento opaco dell’involucro.

Esploso assonometrico 1 2 3 4 5

energie rinnovabili e isolamento della copertura innovativa struttura portante in legno involucro isolato alta qualità della luce naturale e delle viste progettazione adattata al clima

In basso, consumi totali di energia nel periodo febbraio-settembre 2016. La domanda per il riscaldamento è stata di 10,043 kWh mentre l’energia complessivamente consumata (riscaldamento, ventilazione, apparecchi elettrici e veicoli elettrici) è stata di 37,094 kWh, più che coperta dalla produzione di energia elettrica da FV che nello stesso periodo è stata di 63,236 kWh.

progetti

Image courtesy of ZGF Architects

Sezione parete sud

a c q u i s t a 22 q u e s t on u me r o_20

1 2 3 4 5 6 7 8

pannelli isolanti strutturali (SIPs) schermature a veneziana esterne spalletta delle finestre apribili pavimento in cemento solaio interpiano in X-lam sistemi a parete continua ad alta prestazione light-shelves con materiali a cambiamento di fase (PCM) ancoraggio schermature esterne

Pagina a fianco dall’alto, strato di tenuta all’aria dell’isolamento delle fondazioni; inizio della posa del pannelli SIPs; fissaggio dei solai dei primo piano (zona uffici). In questa pagina, la struttura portante a montante e trave delle aree lavoro; montaggio dei moduli del solaio; trave curva dell’open space al primo piano.

progetti

Energia quasi zero L’Innovation Center raggiunge il traguardo di edificio

mento, massimizzazione delle viste esterne, ventila-

a energia quasi zero grazie all’intero processo di pro-

zione naturale, uso di fonti energetiche rinnovabili – a

gettazione che, partendo dalle esigenze degli utenti,

cui le strategie progettuali hanno dovuto rispondere.

ha definito soluzioni idonee a ridurre la richiesta di

Al fine di coibentare l’edificio, garantirne la tenuta

elettricità e le emissioni di carbonio sul lungo pe-

all’aria, catturare gli apporti solari nelle stagioni più

riodo. Sono state individuate dieci caratteristiche co-

fredde e ridurre gli sbalzi di temperatura, la squadra

struttive passive – isolamento termico e tenuta all’aria

di professionisti ha lavorato sull’isolamento, sulle

dell’involucro, gestione degli apporti solari gratuiti,

connessioni, sulla massa termica dei solai e sulla

ombreggiamento, riduzione degli sbalzi di tempera-

scelta dei materiali. L’Innovation Center si caratte-

tura, illuminazione naturale e controllo dell’abbaglia-

rizza per un isolamento che è tre volte maggiore rispetto a quanto richiesto dai regolamenti, grazie al cappotto esterno e ai pannelli SIPs, Structural Insulated Panels, sistema portante costituito da due facce esterne in legno e un’anima isolante. Questa particolare struttura, inoltre, mantiene fresco l’edificio in estate e garantisce un’eccellente tenuta all’aria, assicurata anche dall’applicazione di nastri lungo le giun-

Soluzioni progettuali 1 2 3 4 5 6

a c q u i s t a 24 q u e s t on u me r o_20

flusso d’aria illuminazione naturale massa termica uffici a pianta aperta controllo della temperatura moduli fotovoltaici

zioni e dalla barriera antivento. La massa termica dei solai (tutti in c.a. o con massetti in c.a), accumulando e cedendo calore, consente di captare l’eccesso di calore generato da fonti interne, quali i computer, le luci e le persone, e di smorzare gli sbalzi di temperatura grazie anche alla ventilazione notturna. Una forma più innovativa di massa termica è costituita dai materiali a cambiamento di fase (PCM) i quali, integrati all’interno delle pareti a secco e sui light shelves, mutano stato – da liquido a solido e viceversa – al variare della temperatura. Oltre a prevedere un ulteriore stoccaggio del calore, quando la temperatura interna supera i 25 °C i Phase Change Materials effettuano una transizione di stato, liberando nell’ambiente il fresco che è stato immagazzinato durante le notti estive grazie alla ventilazione naturale. gni solari è rappresentato da serramenti a quadruplo strato costituiti da due lastre di vetro con pellicole basso emissive e riempimento con kripton, che con-

Pat Sudmeier

Altro elemento fondamentale per ottimizzare i guada-

I light shelves, le superfici orizzontali poste in alto lungo la vetrata, riflettono la luce solare migliorando l’illuminazione naturale degli spazi ed evitano indesiderati abbagliamenti. Sulla faccia superiore integrano PCM che contribuiscono alla qualità del comfort interno.

sentono anche un’efficace illuminazione naturale dell’edificio, con conseguente risparmio di energia

zione naturale, effettuata in duplice modo, ovvero

elettrica. Grande cura è stata posta alla loro progetta-

semplicemente aprendo e chiudendo in modo auto-

zione, calcolando attentamente le percentuali di fora-

matico le finestre (poco a sud e in modo maggiore a

tura dell’involucro (52% a sud, 18% a nord, 23% a est e

nord così da creare correnti di aria fresca) e, nei giorni

13% a ovest) al fine di massimizzare l’apporto di calore

particolarmente caldi, indirizzando il flusso notturno

a sud e minimizzare le perdite termiche a nord. Lungo

delle brezze sulle superfici interne raffreddando così

la facciata esposta a mezzogiorno, elementi orizzontali

la massa termica. La ventilazione naturale è anche fa-

profondi quasi 1 m, i light shelves, riflettono la luce del

vorita dallo schema strutturale, un telaio in CLT che

sole all’interno fino alle superfici più lontane dalle ve-

consente di avere una maggiore altezza dei soffitti

trate, riducendo la necessità di illuminazione artifi-

agevolando così il raffrescamento degli strati massivi.

ciale e controllando l’abbagliamento; quest’ultimo è

L’edificio è comunque dotato di scambiatori di calore

limitato anche da schermature interne azionate ma-

aria-aria molto efficienti che garantiscono tempera-

nualmente e installate sia sopra che sotto i light shelves.

tura e qualità dell’aria, trasferendo passivamente del

Il guadagno passivo è regolato da protezioni esterne

calore o del fresco all’aria in entrata, quando non ven-

automatizzate che si aprono o chiudono per permet-

gono utilizzati il riscaldamento o il raffrescamento

tere l’ingresso della radiazione solare o per prevenire

naturali. Considerato che il comfort dell’utente non

il surriscaldamento all’interno dell’edificio. Gli om-

dipende esclusivamente dal livello di temperatura

breggiamenti sono funzionali in particolare nelle sta-

dell’aria come mezzo per condizionare lo spazio, il si-

gioni intermedie, allorché l’edificio necessita di

stema ha dimensioni quattro volte inferiori rispetto a

aumentare gli apporti energetici nelle fresche mattine

un sistema standard di ventilazione meccanica per uf-

e attenuarli nei pomeriggi caldi. Inoltre, le grandi ve-

fici di eguale dimensione.

trate consentono di godere della vista sul paesaggio

Il sistema ideato è favorito, inoltre, dalla pianta aperta

naturale che circonda il Centro.

del fabbricato che consente il libero movimento del-

L’ultima strategia passiva progettata è stata la ventila-

l’aria, incrementando così la performance energetica.

progetti

Un innovativo concetto di comfort Il modello di progettazione integrata ha permesso di

livello di abbigliamento, tasso metabolico e umidità.

eliminare il raffrescamento meccanico e di limitare il

In dettaglio, nell’edificio: la velocità dell’aria è deman-

sistema di riscaldamento, accantonando 140.000 $, e

data ai ventilatori posti a soffitto o alimentati da prese

di diminuire le dimensioni del locale tecnico con un

USB o ad asta e a ventilatori integrati nelle sedie (Hy-

ulteriore risparmio di 100.000 $.

perchairs); la temperatura dell’aria viene gestita me-

I soli sistemi impiantistici presenti legati al comfort

diante la ventilazione naturale attraverso le aperture

sono la ventilazione con preriscaldamento dell’aria e

azionabili manualmente, i materassini radianti per il

un impianto di riscaldamento con materassini ra-

riscaldamento annegati nel pavimento e il massiccio

dianti elettrici (33 kW) che vengono utilizzati solo nei

recupero di calore (90% di efficienza) per preriscal-

giorni più freddi dell’anno e impiegano la stessa quan-

dare l’aria della ventilazione meccanica; i dipendenti

tità di energia di 15 asciugacapelli.

sono incoraggiati a vestire in modo appropriato per la

Ma la vera novità è la ridefinizione del concetto di

stagione, mentre il tasso metabolico è legato alla cor-

comfort e del suo controllo. A differenza di fabbricati

retta progettazione degli spazi degli uffici.

con la stessa destinazione d’uso, in cui i sistemi com-

La temperatura superficiale, infine, è ottimizzata dalle

binati di riscaldamento, ventilazione e condiziona-

prestazioni isolanti dell’involucro opaco e traspa-

mento dell’aria sono basati unicamente sul

rente, dall’accumulo di calore della massa termica e

mantenere costanti una serie di temperature, nell’In-

dal precondizionamento attraverso il caricamento

novation Center le soluzioni per garantire il benessere

della stessa massa mediante flusso notturno e da ma-

termoigrometrico sono state costruite su sei fattori

teriali a cambiamento di fase nelle pareti e negli ele-

che impattano sul comfort individuale, ovvero velo-

menti orizzontali posti lungo le vetrate (light shelves).

cità e temperatura dell’aria, temperatura superficiale,

Questo nuovo concetto di comfort richiede dunque

Struttura 1 materassino radiante elettrico 2 isolamento acustico 3 massa termica 4 canaline per passaggio impianto elettrico e IT 5 tubazioni ventilazione meccanica 6 illuminazione artificiale

a c q u i s t a 26 q u e s t on u me r o_20

7 ugelli antincendio 8 soffitto rivestito in doghe 9 travi e pannelli in lamellare da legno intaccato dagli insetti ma risanato 10 ridotta altezza dell’edificio 11 materiali naturali 12 flessibilità futura

un impegno attivo da parte degli occupanti ai quali è

Alcuni esempi: l’apertura e la chiusura di certe fine-

demandata parte della gestione del raffrescamento

stre sono gestite da un sistema automatico che con-

dell’edificio. Essi assumono un ruolo di primaria im-

trolla temperatura e velocità dell’aria, mentre altre

portanza anche nel raggiungimento dell’obiettivo di

finestre devono essere aperte o chiuse dal personale

consumo quasi zero e nel mantenimento degli alti li-

manualmente per incrementare il raffrescamento

velli di prestazione nel tempo, in quanto ogni posta-

o il riscaldamento, operazione possibile solo se la

zione di lavoro dell’Innovation Center è stata ideata

temperatura esterna lo permette e se segnalata da in-

affinché i carichi di energia possano essere gestiti lo-

dicatori luminosi. Rilevatori visivi, invece, indicano

calmente. In questa operazione i fruitori dell’edificio

quando vi sono delle finestre aperte che debbono es-

sono coadiuvati da una lavagna Enmetric, collegata

sere chiuse per preservare l’accumulo termico della

costantemente a un server che monitora gli utilizzi di

massa nelle stagioni più fredde; le basse temperature

elettricità – dai monitor dei computer, alle luci a LED

notturne del Colorado, infatti, potrebbero ridurre la

fino alle Hyperchairs – così da avere in tempo reale i

temperatura a un livello tale che si incorrerebbe in

dati effettivi di consumo e incoraggiare una migliore

grosse difficoltà per ripristinare le condizioni otti-

contabilizzazione individuale dell’energia.

mali.

Prima di occupare l’edificio, i ricercatori e il team

Un “green team”, un gruppo di dipendenti volontari

dell’IC hanno ricevuto una formazione approfondita

appositamente addestrato, è disponibile ad aiutare

sulla progettazione dell’edificio, sugli obiettivi di pre-

nella risoluzione dei problemi che possono presen-

stazione e sulle tecnologie presenti al fine di assicu-

tarsi, a rispondere alle domande e a condividere i ri-

rare la corretta operatività del fabbricato e

scontri degli occupanti che il sistema di domotica non

massimizzare il risparmio di energia.

può né vedere né gestire.

Stratigrafia parete portante, dall’esterno - rivestimento in pietra - doppio strato di barriera all’aria e all’acqua - pannello SIPs (pannello OSB esterno, isolamento interno, pannello OSB interno) - finitura interna

3 1

1 giunzione tra i pannelli SIPs 2 nastro applicato alle connessioni dei pannelli SIPs come guarnizione per assicurare la tenuta al vapore 3 lastra superiore

A destra, i pannelli SIPs impilati in attesa di essere posizionati secondo le indicazioni di progetto.

progetti

Dall’alto, la struttura dell’edificio da nord; posa della membrana autoadesiva impermeabilizzante sul tetto della terrazza e sulla parte di rimbalzo dell’acqua lungo i parapetti; membrana di protezione all’acqua e all’aria, applicata a spruzzo senza soluzione di continuità. A doppia pagina, vista del cantiere durante i lavori per l’impermeabilizzazione e la tenuta all’aria dell’involucro.

a c q u i s t a 28 q u e s t on u me r o_20

progetti

Energia positiva L’Innovation Center è un esempio reale di come possa

Non potendo usufruire delle agevolazioni fiscali che

essere gestita l’energia prodotta da fonte rinnovabile.

rendono appetibili questi impianti per i proprietari di

L’edificio, infatti, è dotato di un impianto fotovoltaico

case ed edifici commerciali, in quanto organizzazione

di 83 kW installato sul tetto, con moduli da 335 W tra i

no profit, l’Innovation Center ha scelto una formula

più efficienti sul mercato (efficienza massima del

modificata rispetto a quella molto utilizzata dal settore

21,5%) e garantiti 25 anni. L’impianto, connesso alla

industriale, il Power Purchase Agreement (PPA), per l’in-

rete, genera annualmente 114.000 kWh (rispetto a

stallazione dell’impianto, pagando solo l’energia con-

una domanda di energia prevista nel progetto di

sumata mentre il surplus viene immesso in rete, grazie

77.000 kWh/anno). L’Innovation Center non solo pro-

a un accordo tra società elettrica e proprietario dell’im-

duce tutta l’elettricità utilizzata annualmente, ma è in

pianto. Nel caso dell’Innovation Center, il sistema è di

grado di controllare il suo profilo di carico nell’arco

proprietà del fornitore dei moduli ed è finanziato da un

della giornata grazie all’immagazzinamento dell’ener-

benefattore; pertanto il centro di ricerca paga il pro-

gia stessa in batterie di stoccaggio da 45 kWh, coadiu-

prietario dell’impianto per l’energia consumata, il

vando l’impianto a rimanere al di sotto di una

quale a sua volta gira i guadagni ai finanziatori. Questi,

domanda di picco di 50 kW e mantenere l’utenza nella

oltre ad acquisire un ritorno economico, aiutano un’or-

classe small-commercial per la fornitura elettrica.

ganizzazione senza scopo di lucro a produrre energia

Inoltre, mediante un’interfaccia dinamica che con-

pulita e contribuire a una strategia net-zero energy.

nette moduli fotovoltaici, batteria di stoccaggio e veicoli eletttrici (in futuro con ricarica bidirezionale) si evitano richieste di energia quando la domanda in rete è più intensa, immettendo invece energia pulita. L’accumulo è del tipo a ioni di litio con controllo personalizzabile che consente di gestire il fabbricato come un laboratorio vivente, verificando anche come il sistema di stoccaggio operi in vari scenari e con differenti strutture di tariffe di acquisto dell’elettricità.

a c q u i s t a 30 q u e s t on u me r o_20

Acqua quasi zero Nell’arido ovest degli Stati Uniti l’acqua è importante, tanto quanto l’energia elettrica. Nell’Innovation Center sono state impiegate tecnologie che consentono il risparmio della risorsa idrica e soluzioni progettuali che permetteranno il suo riutilizzo quando in Colorado saranno completati i regolamenti sul riuso delle acque grigie. In sostanza, oltre ai dispositivi a basso flusso, il fabbricato è stato dotato di un doppio impianto idraulico così da poter utilizzare in futuro l’acqua dei lavandini e delle docce dopo la filtrazione. Dalle simulazioni effettuate, la quantità di acqua usata annualmente nel fabbricato e nelle aree esterne – tra i 19.000 e i 37.000 galloni – sarà minore rispetto all’acqua piovana che cade sul sito, rendendo l’Innovation Center ad “acqua quasi zero”. Il giardino, caratterizzato da specie autoctone resistenti alla siccità, prevede una limitata richiesta d’acqua, che viene prelevata dallo stagno a ovest dell’edificio, creato appositamente per raccogliere l’acqua piovana e la neve sciolta, con con catene di scarico per le acque piovane, e incanalate alla raccolta attraverso un “bioswale”, un corso di drenaggio sigillato con i lati leggermente inclinati e pieno di vegetazione, così da non attingere alla rete di acqua potabile della città di Basalt. Attraverso questa progettazione biofila, l’Innovation Center realizza una connessione con la natura che migliora la vigilanza dei dipendenti, i livelli di energia e l’umore generale, aumentandone anche la produttività e la soddisfazione.

progetti

Tim Griffith

Gli uffici open space al primo piano con lâ€™affaccio vetrato a sud. Anche qui sono stati utilizzati i light shelves. Il soffitto a doghe e il pavimento rivestito con moquette rendono acusticamente confortevole lo spazio.

Tim Griffith

La lobby con a sinistra la donor wall, elementi bianchi in Corian realizzati a caldo e fresati con macchine CNC con incisi i nomi dei 60 donatori che hanno sostenuto il RMI.

a c q u i s t a 32 q u e s t on u me r o_20

Bilanciare estetica e performance I principi di progettazione dell’Innovation Center, certificato LEED Platinum e Living Building Challenge Petal oltre che Passivhaus, non si basano solo sul concetto di sostenibilità; ogni materiale, tecnologia, arredo, strategia progettuale sono stati analizzati sia dal punto di vista energetico che funzionale-estetico e scelti per assicurare spazi di lavoro a regola d’arte, piacevoli, rispettosi dell’ambiente e duraturi. Così, ad esempio, il tetto inclinato con il sistema fotovoltaico crea un volume adatto per gli uffici a pianta libera; il sistema strutturale in CLT, che garantisce un solaio con altezza ideale per l’illuminazione naturale diurna, riduce i tempi di costruzione, ha una bella finitura, è ricavato da legname intaccato dagli insetti ma risanato ed è combinato con doghe per l’assorbimento acu-

Tim Griffith

stico; i muri in pietra, preferiti per la loro durabi-

lità, sono espressione di un edificio che richiama il paesaggio delle montagne circostanti; la parete verde interna porta la natura all’interno del luogo di lavoro, dà vita a un organismo vivente che provvede al raffrescamento e all’umidificazione, all’assorbimento acustico e alla qualità dell’aria indoor. Il 90% dei rifiuti da costruzione è stato riciclato, le finiture comprendono elementi facilmente sostituibili e i materiali interni sono salubri e prodotti con componenti non tossici che soddisfano i requisiti LEED per i composti organici volatili (VOC).

In alto, la sezione di parete verde nell’ingresso che coadiuva la regolazione del microclima interno. A lato, veduta dell’atrio d’ingresso.

progetti

Resilienza e resistenza in contesto urbano R-951 Residence, New York (USA) Questo complesso abitativo di tre unitĂ immobiliari a Brooklyn Ă¨ la dimostrazione concreta che Ă¨ possibile realizzare edifici passivi e net Zero Energy anche a New York e con strategie efficaci dal punto di vista dei costi. L'edificio infatti Ă¨ stato progettato per creare un modello replicabile che minimizza i consumi energetici, resiliente e in grado di incoraggiare la costruzione di edifici net Zero anche in siti difficili come quelli di un tipico lotto urbano.

a c q u i s t a 34 q u e s t on u me r o_20

progetti progetti

Progetto Paul A. Castrucci Architect, New York (USA) Passive House e Fisica tecnica Paul A. Castrucci Architect, New York (USA); Zero Energy Design, Boston (USA) Strutture Gerry Santora, New York (USA) Impianti meccanici Zero Energy Design, Boston (USA) Appaltatore Further Inc., New York (USA) Superficie ca. 418 m2 Superficie area 180 m2 Certificazioni PassivHaus Academy 14,8 kWh/m2 anno; Net Zero NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority)

A sinistra, la facciata principale del residence rivolta a sud con la struttura delle schermature in corrispondenza dei balconi. A lato, un dettaglio della suddetta struttura chiusa in corrispondenza della piccola terrazza dell’appartamento al piano terra.

951 Da alcuni anni New York, e in particolare il quartiere di Brooklyn, si stanno rivelando una vera e propria fucina di progettazione di fabbricati a bassissimo consumo energetico, siano essi nuove edificazioni o riqualificazioni. Uno di questi edifici è il residence R951 che deve il suo nome a due delle caratteristiche che lo contraddistinguono, la resistenza termica e la resilienza, e al numero civico del lotto su cui sorge, il 951 di Pacific Street. L’immobile ospita tre unità abitative ed è stato pensato per resistere alle avverse situazioni climatiche, o a mutate condizioni energetiche, e per raggiungere valori di resistenza termica di

a c q u i s t a 36 q u e s t on u me r o_20

condividendo le esperienze maturate durante la fase di ideazione per incoraggiare la fabbricazione di altri edifici nZEB. Oltre alla messa a punto delle misure di efficienza energetica del complesso abitativo mediante il software del Passive House PHPP, la squadra di progettazione ha implementato il design con strategie efficaci che potranno essere utilizzate in futuro in altre abitazioni a bassissimo consumo di energia. Grazie alle strategie progettuali adottate, l’edificio è stato certificato dalla Passive House Academy US e Net Zero da NYSERDA (New York State Energy Research and Development Authority); quest’ultima valutazione ha permesso al piccolo condominio di beneficiare dei bonus locali di Green Zoning e di aumentare la metratura abitativa dell’8%, pari a 350 ft2 (ca. 32 m2), una superficie importante soprattutto a New York, che implica un incremento dei metri quadri vendibili. R-951 soddisfa anche gli obiettivi annunciati dal sindaco Bill de Blasio, 80 by 2050, di riduzione delle emissioni di carbonio dell’80% entro il 2050 a NYC e potrà oltrepassare gli obiettivi del New York City Carbon Challenge di oltre il 60%. Le tre unità abitative del complesso, ospitate su un lotto stretto e lungo in un volume compatto, alto quattro piani, dotato di un seminterrato e di un grande spazio verde sul fronte secondario, sono suddivise come segue: il primo appartamento, a cui si accede dal giardino retrostante, occupa il piano terra e parte dell’area interrata (la restante è a uso comune), la seconda abitazione si colloca al primo piano con un livello soppalmolto inferiori a quanto richiesto dalla normativa

cato per la zona notte, mentre l’ultima si sviluppa nei

della Città e dello Stato. Oltre a ciò, R-951 è diventato

due successivi livelli.

un modello costruttivo ripetibile per edifici passivi o

Gli appartamenti hanno la configurazione tipica dei

net Zero Energy nel distretto di Brooklyn poiché la ti-

loft, aperta e con alti soffitti, gli interni sono luminosi,

pologia del fabbricato, una casa a schiera che riempie

nonostante la forma molto allungata della pianta, e

un vuoto urbano, è molto comune nell’area e i dettagli

sono connessi visivamente e fisicamente agli spazi

di progetto sono stati migliorati e ottimizzati a partire

esterni, sia sul fronte principale sia sul retro del fabbri-

da particolari standard e tecniche costruttive assodate.

cato, grazie al giardino, accessibile solamente dal-

Tutte le idee sono state condivise con la comunità del

l’unità al piano terra, e ai balconi, resi possibili grazie al

quartiere newyorkese e con gli allievi della Parsons

bonus superficie.

School of Design, i cui studi hanno fornito dati impor-

Le ampie aperture vetrate a sud sul prospetto princi-

tanti sulla resilienza degli edifici passivi in condizioni

pale, necessarie per gli apporti solari gratuiti nel rigido

atmosferiche avverse. Durante l’intera costruzione il

clima invernale della città, sono dotate di schermature

cantiere è stato aperto a chiunque volesse visitarlo –

regolabili manualmente da parte degli inquilini che

progettisti, appaltatori e in generale al pubblico – de-

quindi possono massimizzare la radiazione in inverno,

scrivendo le tecniche realizzative, smitizzando il pro-

ombreggiando invece le finestre durante i periodi più

cesso di edificazione di un fabbricato passivo e

caldi.

progetti

piano interrato

piano terra

piano secondo

a c q u i s t a 38 q u e s t on u me r o_20

Trasmittanza pareti esterne 0,112 W/m2K Trasmittanza solaio contro terra 0,298 W/m2K Trasmittanza copertura 0,084 W/m2K piano secondo ammezzato

Trasmittanza serramenti Uw = 0,82 W/m2K; Ug = 0,5 W/m2K; g = 50% Consumo energetico annuo per riscaldamento 14,8 kWh/m2 anno Energia primaria 109 kWh/m2 anno Tenuta allâ€™aria n50 = 0,56/h

piano terzo

piano attico

Due immagini del secondo appartamento: a sinistra il living room con le aperture rivolte sulla strada e, sotto, vista verso la cucina e la zona notte al piano ammezzato.

progetti

Resistenza termica Come in tutti i fabbricati a bassissimo consumo energetico, l’obiettivo primario è stato quello di realizzare un involucro molto isolato, ermetico e confortevole dal punto di vista microclimatico, cercando di ridurre il più possibile le resistenze termiche degli elementi opachi; questo parametro, particolarmente diffuso nel contesto nord americano, indica quanto una struttura o un materiale si oppongono al passaggio del calore, è un valore inversamente proporzionale alla conducibilità termica ed è direttamente proporzionale allo spessore di uno strato. Pratico da calcolare, non è direttamente proporzionale al flusso termico che attraversa la struttura. Per conseguire tali traguardi, si è adottato un sistema costruttivo che ha potuto fornire massa e isolamento termico esterno e interno simultaneamente, ovvero una struttura ICF (Insulated Concrete Form). Questa tecnologia costruttiva, utilizzata per le pareti portanti e i solai, è costituita da casseforme isolanti in EPS, collegate medianti elementi in HDPE a formare un cassero a perdere per il posizionamento delle armature e il successivo getto di calcestruzzo. Le pareti sono ulteriormente coibentate esternamente con ca. 10 cm di pannelli di schiuma poliuretanica di tipo Polyiso, mentre la copertura ha isolamento in lana minerale e pannelli rigidi, minimizzando il più possibile i ponti termici. Le finestre e le porte d’ingresso sono state importate dalla Germania, hanno triplo vetro, telaio in PVC e coefficiente solare (g) di 0,50 che consente di ottimizzare il guadagno passivo di calore. Rispetto ai serramenti standard statunitensi con doppio vetro e camere riempite di gas argon, queste vetrate isolano più del doppio e sono addirittura più chiare. Il sistema di membrane impermeabilizzanti e di tenuta all’aria e all’acqua garantiscono l’ermeticità dell’involucro, accertata anche con successivi Blower Door Test (il risultato finale è di 0,56). Con queste scelte progettuali R-951 riduce il suo consumo di energia dell’85% rispetto a un edificio standard di eguali dimensioni, con un aumento dei costi di costruzione solo del 4,7%. Tuttavia, non soddisfatti da questa drastica riduzione del fabbisogno energetico, i progettisti hanno voluto integrare una serie di impianti che hanno portato il fabbricato a produrre più energia di quanta ne utilizzi.

a c q u i s t a 40 q u e s t on u me r o_20

Solaio interpiano su esterno, dall’estradosso - pacchetto pavimento (finitura in legno, isolamento acustico, massetto) - solaio in calcestruzzo (10,16 cm) - isolamento in lana di roccia (20,32 cm) tra travetti in acciaio - triplo strato di cartongesso - pannello in PIR (10,16 cm) - intonaco e pittura Parete nord, dall’esterno - pannello in fibro cemento (3,81 cm) come protezione dalla pioggia su montanti in metallo zincato - membrana impermeabile, schermo al vapore - pannello in PIR (10,16 cm) che prosegue fino al serramento - struttura ICF: pannello EPS (6,35 cm), c.a. (20,32 cm), pannello EPS (6,35 cm), - intonaco e pittura

Nella pagina a sinistra, dall’alto, realizzazione delle fondazioni e delle pareti dell’interrato con struttura ICF; modello del sistema costruttivo utilizzato; costruzione delle pareti esterne con il sistema ICF; la struttura al grezzo ormai completata.

Parete contro terra, dall’esterno - pannello di protezione / drenaggio (1,27 cm) - membrana impermeabile - pannello XPS (5,08 cm) - struttura ICF: pannello EPS (6,35 cm), c.a. (25,4 cm), pannello EPS (6,35 cm), - pannello in cartongesso (ca. 1,58 cm) accoppiato all’isolamento - finitura interna

Solaio contro terra, dall’estradosso - piastrelle in ceramica su sottofondo - massetto in calcestruzzo (10,16 cm) - barriera all’aria (0,1 cm) - coibentazione in XPS (10,16 cm) 1 fondazione in cemento 2 membrana impermeabilizzante 3 giunto di espansione con riempitivo impermeabile e sigillante (ca. 1,9 cm) 4 barriera al vapore in polietilene sigillata sul bordo con nastro al pannello in EPS

3 4

progetti

Sezione longitudinale con l’indicazioni delle soluzioni tecnologiche e di risparmio energetico adottate 1 Studio del percorso del sole per ottimizzare gli apporti solari. 2 Il sistema di schermatura in facciata consente di ridurre il carico termico estivo. Le finestre sono ampie per massimizzare il guadagno di calore durante l’inverno. L’involucro è protetto dall’acqua e dal vento mediante membrane impermeabili, ma allo stesso tempo traspiranti. 3 Le pompe di calore aria-aria garantiscono riscaldamento e raffrescamento efficienti. 4 Le stringhe di moduli fotovoltaici, installate sul tetto dell’attico, assicurano una potenza di 4 kW a ogni appartamento. 5 Le perdite di energia sono ridotte dal super isolamento di copertura, pareti e fondazioni, dall’ottima tenuta all’aria dell’involucro, dalle finestre e porte con triplo vetro e dall’attenuazione dei ponti termici. 6 Ciascun appartamento è dotato di una ventilazione con recupero di calore che porta costantemente all’interno delle abitazioni aria pulita e adeguatamente preriscaldata o raffrescata a seconda delle stagioni. 7 Il sistema dei solai interpiano, con travetti in acciaio e isolamento, consente di far passare tutte le tubazioni degli impianti a soffitto. 8 Lo scaldacqua a pompa di calore per l’ACS è 3 volte più efficiente di un boiler standard. 9 Una presa di servizio elettrica permette di utilizzare l’energia del sole in caso di blackout, grazie a un inverter di nuova generazione senza trasformatore. 10 Un serbatoio di raccolta delle acque piovane, usate per l’irrigazione del giardino e delle piante, rendono l’edificio resiliente in termini di acqua, contribuendo a frenare il fenomeno di run-off e risparmiando acqua potabile.

Sopra, installazione delle schermature sul fronte principale.

3 4 1

7 9

a c q u i s t a 42 q u e s t on u me r o_20

Parete sud, dall’esterno - pannello in fibro cemento (3,81 cm) come protezione dalla pioggia su montanti in metallo zincato - membrana impermeabile, schermo al vapore - pannello in PIR (10,16 cm) che prosegue fino al serramento - struttura ICF: pannello EPS (6,35 cm), c.a. (20,32 cm), pannello EPS (6,35 cm) - pannello in cartongesso (ca. 1,58 cm) accoppiato all’isolamento - intonaco e pittura

4 1

2 3 5

1 2 3 4 5 6

risvolto membrana impermeabile pannello in fibro cemento (3,81 cm) sigillatura con silicone nastro di tenuta all’aria dalla finestra all’EPS isolamento in schiuma per riempitura dei vuoti guarnizione continua tra la finestra e un elemento di fissaggio del serramento elemento di fissaggio del serramento, avvolto con una membrana leggera impermeabile membrana impermeabile risvoltata fino all’elemento di fissaggio del serramento davanzale in metallo zincato

6 7 5

4 A sinistra, un dettaglio del tipo di serramento utilizzato nell’edificio.

progetti

Resilienza ed energia R-951 è anche un edificio resiliente, capace di resistere

ed eliminando gli sprechi di acqua potabile.

ai cambiamenti climatici e al mutamento dei presup-

Grazie al suo involucro e alle soluzioni passive R-951,

posti energetici.

inoltre, è in grado di mantenere temperature interne

Il concetto di resilienza è molto sentito negli Stati

confortevoli per molti giorni, anche settimane, in

Uniti, dove intensi fenomeni atmosferici, soprattutto

condizioni di freddo estremo e senza fornitura elet-

tornado e cicloni, danneggiano annualmente grandi

trica. Può sopperire a interruzioni di corrente prolun-

parti del territorio e dove è nata anche una certifica-

gate grazie all’installazione sulla copertura di un

zione che stabilisce il livello di resilienza in architet-

impianto fotovoltaico da 12,5 kW, che fornisce energia

tura, ovvero l’idoneità degli edifici sostenibili a

elettrica (circa 4 kW) ai tre appartamenti e che è colle-

sopportare piogge torrenziali, venti impetuosi e in-

gato alla rete pubblica. L’edificio può così caratteriz-

cendi spontanei.

zarsi anche come net Zero Energy. L’impianto non è

In particolare, questo piccolo condominio di New

dotato di batterie di accumulo, ma di nuovi inverter

York si dimostra resiliente per quanto riguarda il con-

senza trasformatori che permettono l’accesso ad al-

trollo delle acque meteoriche e dell’energia. È, infatti,

cune alimentazioni in caso di interruzione di forni-

capace di gestire, anche se l’area su cui sorge non è

tura; gli inverter monitorano inoltre l’energia

soggetta ad allagamenti, le acque piovane che ven-

prodotta e consumata dagli inquilini.

gono captate e raccolte in un serbatoio da 1.200 gal-

A ridurre le necessità dell’edificio, che non utilizza

loni (ca. 4.500 l), interrato nel giardino, per essere

alcun combustibile fossile, contribuiscono anche l’il-

utilizzate in seguito nell’irrigazione delle piante, pre-

luminazione a LED e gli elettrodomestici certificati

servando così il sistema fognario cittadino dal run-off

Energy Star, un programma per il risparmio energe-

Pagina a fianco, in alto le unità esterne delle pompe di calore e, in basso, l’impianto fotovoltaico da 12,5 kW.

1 2

Parete Penthouse, dall’esterno - intonaco - membrana impermeabilizzante - isolamento in PIR (10,16 cm) - struttura ICF: pannello EPS (6,35 cm), c.a. (10,16 cm), pannello EPS (6,35 cm), - pannello in cartongesso (ca. 1,58 cm) accoppiato all’isolamento - intonaco e pittura Terrazza sul tetto 1 sigillatura continua lungo il profilo 2 profilo metallico di chiusura della membrana del tetto 3 membrana per tetti applicata fino al profilo di chiusura 4 pannello in PIR (10,16 cm) 5 pannello in EPS sagomato per scolo acque piovane fino a spessore di ca, 0,63 cm) 6 isolamento in lana di roccia (20,32 cm)

a c q u i s t a 44 q u e s t on u me r o_20

3 5 4

tico promosso dall’Environmental Protection Agency. Sia i costruttori sia i tre proprietari degli appartamenti hanno potuto godere di agevolazioni fiscali della città e dello Stato di New York, oltre a incentivi federali, per l’installazione dell’impianto fotovoltaico. Un impianto di ventilazione a recupero di energia con scambiatore termico (94% di recupero) garantisce costantemente un’ottima qualità dell’aria interna. La macchina preriscalda e umidifica l’aria in ingresso nelle stagioni fredde e, viceversa, preraffresca e deumidifica l’aria nei periodi più caldi, riducendo la potenza necessaria per il riscaldamento e raffrescamento degli ambienti. Queste due ultime operazioni sono demandate a minisplit collegati a pompe di calore ariaaria, posizionate in copertura, e controllati individualmente. L’acqua calda sanitaria è prodotta da uno scaldacqua a pompa di calore (un boiler elettrico collegato a una pompa di calore ad aria), posto nello spazio comune al piano interrato.

progetti

focus

Abitare in Europa: la valutazione LCA del patrimonio residenziale europeo Monica Lavagna, Anna Dalla Valle La valutazione degli impatti ambientali del patrimonio residenziale europeo rappresenta una fase necessaria per definire strategie d’intervento e benchmark di riferimento, al fine di traguardare l’obiettivo dell’Unione europea di una riduzione delle emissioni del 90% entro il 2050.

In Europa, il settore delle costruzioni è responsabile

delle azioni finalizzate al contenimento degli impatti

per il 40% dei consumi di energia e per il 30% delle

ambientali rispetto alla situazione attuale, assu-

emissioni di CO2, considerando la sola fase d’uso.

mendo come centrale il rapporto costi-benefici. Al

Numerose direttive e piani d’azione dell’Unione euro-

contrario, il quadro informativo sul patrimonio resi-

pea hanno assunto come obiettivo la riduzione delle

denziale europeo è oggi assai lacunoso e frammentato

emissioni del 90% entro il 2050, ma agire sulle nuove

sia per quanto riguarda la consistenza, sia per ciò che

costruzioni non basta, in quanto esse rappresentano

concerne gli impatti ad esso imputabili.

una quota molto esigua rispetto all’elevata consi-

Una ricerca, svolta dagli autori presso il Dipartimento

stenza degli edifici esistenti. Per conseguire gli obiet-

ABC del Politecnico di Milano, tenta di colmare questa

tivi di un’economia low-carbon e di un uso efficiente

lacuna ponendosi come obiettivo la quantificazione,

delle risorse è pertanto fondamentale intervenire sul

tramite l’applicazione del metodo Life Cycle Asses-

patrimonio edilizio esistente e in particolare su quello

sment, degli impatti ambientali medi nel ciclo di vita

residenziale, che costituisce il 76% dell’intero parco.

associati all’attuale parco edilizio residenziale dei

Per programmare gli interventi di rinnovo occorre

Paesi dell’EU-27. Il presente articolo costituisce una

però una conoscenza approfondita delle caratteristi-

sintesi del lavoro di ricerca condotto e si pone a com-

che del patrimonio edilizio e degli impatti correlati, al

pletamento dell’articolo (pubblicato su azero 19) dal ti-

fine di dare priorità alla riqualificazione di quella por-

tolo “Abitare in Europa: scenari per la

zione di patrimonio con potenzialità di migliora-

decarbonizzazione del settore residenziale”, in cui ve-

mento più significative e di quantificare gli effetti

niva restituita l’attività di analisi di dati statistici, pub-

a c q u i s t a 46 q u e s t on u me r o_20

blicazioni, report e portali open-data di diverse ricer-

stione di filiere produttive sostenibili, ecc.) e di indivi-

che europee, al fine di restituire una fotografia dell’at-

duare quelle più efficaci in termini di riduzione degli

tuale patrimonio residenziale europeo; nel presente

impatti ambientali complessivi, nell’intero ciclo di

articolo vengono riportati i risultati della valutazione

vita.

LCA di 18 edifici-modello rappresentativi del patrimonio residenziale europeo (definiti implementando le informazioni di partenza attinte dal lavoro di analisi),

Definizione dei modelli

volta a quantificare gli impatti ambientali del patri-

La classificazione e caratterizzazione del patrimonio

monio edilizio residenziale europeo e a definire i va-

edilizio europeo ha richiesto un lungo processo di

lori medi di riferimento (benchmark) di tali impatti.

analisi, documentazione, definizione e semplifica-

La ricerca completa è pubblicata nel volume Abitare in

zione, dal momento che si tratta di un patrimonio

Europa. Analisi dei dati statistici, definizione di modelli

molto variegato e ricco di peculiarità.

rappresentativi e valutazione ambientale LCA del patri-

Per far fronte alle differenze esistenti in Europa, è

monio residenziale europeo (Maggioli, 2016). L’indivi-

stata adottata la classificazione generalmente utiliz-

duazione di valori medi di riferimento degli impatti

zata dai dati statistici e a letteratura, che suddivide il

offre ai decisori istituzionali la possibilità di simulare

parco edilizio in funzione delle zone climatiche, del

gli effetti di ricaduta ambientale di eventuali strategie

periodo di costruzione e delle tipologie edilizie: tale

di riqualificazione del patrimonio (es. efficientamento

suddivisione ha dato vita alla matrice dei modelli di

energetico, riqualificazione versus demolizione, ge-

riferimento.

focus

Il territorio europeo è stato suddiviso in tre zone cli-

indipendente (case unifamiliari, case bifamiliari e

matiche, in base ai gradi giorno: zona calda (500 a

case a schiera) e le Multi Family House, o residenze

2300 GG), zona moderata (2301 a 4000 GG) e zona

plurifamiliari, caratterizzate da un insieme di alloggi

fredda (4001 a 6000 GG). Essendo definite da inter-

contenuti in un unico edificio e da un accesso collet-

valli di gradi giorno, esse sono contraddistinte da un

tivo (case in linea, case a ballatoio e case a torre).

numero variabile di nazioni e, di conseguenza, com-

La matrice dei modelli rappresentativi del panorama

prendono un parco edilizio più o meno esteso. In par-

residenziale europeo è costituita dunque da 18 edifici-

ticolare la zona climatica moderata, corrispondente

modello. Per la loro elaborazione si è fatto riferimento

agli stati del centro Europa, si rivela più ampia ri-

a uno degli approcci metodologici tipicamente utiliz-

spetto alle altre due.

zati in quelle situazioni che, coinvolgendo un’infinità

Per quanto riguarda la suddivisione in base all’epoca

di oggetti particolari, come nel caso in esame, richie-

di costruzione il patrimonio edilizio viene classificato

dono astrazione e sintesi. Tali metodi sono essenzial-

nelle tre seguenti fasce temporali: 1945-1970 (periodo

mente tre: i primi due assumono come

del dopoguerra e della ricostruzione), 1970-1990 (pe-

edificio-modello un edificio reale la cui individua-

riodo della crisi petrolifera e delle prime disposizioni

zione può essere basata sull’esperienza (Real Example

legislative in materia di efficienza energetica degli

Building), oppure sull’analisi statistica (Real Average

edifici) e 1990-2010 (periodo delle più recenti norme

Building). Il terzo metodo, utilizzato in questa ricerca,

sulla prestazione energetica degli edifici). L’ultimo

assume come edificio-modello un edificio virtuale ca-

anno corrisponde al 2010, sia a causa della disponibi-

ratterizzato da un insieme di proprietà individuate

lità dei dati statistici, sia perché a partire dal 2010 le

statisticamente all’interno di una categoria di edifici.

conseguenze della crisi economica hanno determi-

Gli edifici-modello sono quindi edifici virtuali e fanno

nato un consistente rallentamento dei processi tra-

riferimento, da una parte e ove possibile, ai dati stati-

sformativi del parco edilizio.

stici reperiti e, dall’altra, alle caratteristiche maggior-

Per la suddivisione tipologica è stata infine adottata la

mente diffuse all’interno degli edifici residenziali

classificazione in due macro-categorie: le Single Fa-

europei.

mily House, caratterizzate dalla coincidenza dell’edifi-

Ognuno dei 18 edifici-modello è stato progressiva-

cio con un unico alloggio e da un ingresso

mente dettagliato in funzione dei seguenti aspetti: ti-

a c q u i s t a 48 q u e s t on u me r o_20

pologia, caratteristiche geometriche, composizione familiare, distribuzione interna, tecnologie costruttive, impianti tecnici. L’indagine, eseguita sistematicamente per i singoli aspetti e per i singoli edifici di riferimento, ha consentito la definizione dei modelli che sono stati elaborati procedendo gradualmente dal livello generale a quello di dettaglio. Progressivamente le proprietà e le caratteristiche, individuate per ognuno degli edifici-modello, sono state implementate ed elaborate all’interno di modelli BIM. Gli edifici-modello sono costituiti pertanto da insiemi di oggetti digitali corrispondenti ai componenti reali come muri, solai, finestre, impianti, a cui vengono associate attributi, proprietà e relazioni. Caratteristica fondamentale è che tutti gli oggetti si configurano come oggetti parametrici, definiti per quanto riguarda le variabili dimensionali e contraddistinti dalle proprietà materiche e dalle complesse relazioni che si instaurano tra i diversi elementi costruttivi dell’edificio descritte in una scheda di informazioni aggiuntive. La definizione degli edifici-modello permette così di restituire un quadro, seppur semplificato, delle caratteristiche del patrimonio edilizio residenziale europeo e, tramite una valutazione LCA, consente di stimarne l’impatto ambientale.

Valutazione LCA dei modelli Presupposto indispensabile per effettuare l’analisi LCA dei modelli di riferimento è la computazione dei materiali da costruzione e degli impianti adoperati negli stessi che, nel caso specifico, è stata svolta sfruttando le potenzialità offerte dai modelli BIM. A tal fine, per ciascun edificio-modello è stato costruito un modello BIM organizzando tutti gli elementi caratteristici secondo una precisa nomenclatura, così da poter estrarre facilmente il computo metrico delle quantità dei materiali suddivisi in funzione delle singole classi di elementi tecnici. La valutazione LCA è stata condotta per gli indicatori relativi al consumo di energia primaria (Embodied Energy - EE) e alla creazione dell’effetto serra (Embodied Carbon - EC) ed è riferita alle fasi from cradle to gate (dalla culla al cancello di uscita dello stabilimento produttivo) dei materiali da costruzione e degli impianti che costituiscono gli edifici-modello. Gli im-

focus

Esempio di scheda riassuntiva della valutazione LCA di uno dei modelli rappresentativi. Vengono specificate le caratteristiche costruttive e impiantistiche del modello, accompagnate da una sezione 1:100 e dai dettagli assonometrici in scala 1:50 del nodo superiore, inferiore e interno; la tabella della valutazione di Embodied Energy e di Embodied Carbon; il grafico delle quantità dei materiali; il grafico di Embodied Energy e di Embodied Carbon e, infine, il valore di Energia Incorporata del modello.

patti ambientali unitari (a kg) dei materiali sono stati

Sono inoltre individuati i valori di riferimento (ben-

assunti dalla banca dati ICE (Inventory of Carbon &

chmark) relativi all’impatto ambientale medio, ese-

Energy) v2.0, realizzata dal Dipartimento di Ingegne-

guendo una media ponderata:

ria Meccanica dell’Università di Bath (UK).

• rispetto al numero di alloggi, per il calcolo dei ben-

I risultati di Embodied Energy ed Embodied Carbon otte-

chmark impatti/alloggio;

nuti sono di seguito analizzati, eseguendo confronti

• rispetto alla superficie e al numero di alloggi, per il

trasversali e rapportandoli a diverse unità di misura,

calcolo dei benchmark impatti/superficie-anno;

indicando nello specifico: • gli impatti riferiti ad alloggio, considerando il nu-

• rispetto al numero di persone e di alloggi, per il calcolo dei benchmark impatti/persona-anno.

mero di unità abitative previste all’interno dei modelli di riferimento delle case unifamiliari e

Impatti/alloggio

plurifamiliari;

I valori di impatto ambientale riferiti alle Single Family

• gli impatti riferiti alla superficie rappresentativa

House subiscono, nelle diverse fasce climatiche, note-

degli edifici-modello (superficie utile interna, ossia

voli variazioni. Gli impatti maggiori sono riferiti alle

lo spazio riscaldato) e agli anni indicativi della loro

abitazioni delle zone calda e moderata, essendo esse

ipotetica durata (vengono considerati 50 anni di

caratterizzate da una struttura massiva rispettiva-

vita utile in quanto non sono state conteggiate le

mente in laterocemento e in calcestruzzo e tampona-

opere di manutenzione);

menti in laterizio, mentre gli impatti minori sono

• gli impatti riferiti al singolo abitante, in base ai dati statistici, e agli anni di durata degli alloggi;

riferiti alle abitazioni della zona fredda, essendo esse caratterizzate da una struttura leggera intelaiata

• il confronto tra l’energia complessiva impiegata per

in legno. L’oscillazione relativa ai differenti periodi

la fase di costruzione (from cradle to gate) e quella

di costruzione di ciascuna fascia climatica è dovuta

utilizzata per la fase d’uso.

sia alle soluzioni tecnologiche, sia alla superficie

a c q u i s t a 50 q u e s t on u me r o_20

abitativa di riferimento.

I valori relativi alla zona calda sono leggermente più

I valori di impatto ambientale delle Multi Family

bassi rispetto agli altri, sia per la maggiore metratura

House, invece, si rivelano più omogenei all’interno

degli alloggi (rispetto alla quale vengono ripartiti gli

delle diverse fasce climatiche. I maggiori impatti sono

impatti), sia per l’uso di solai in laterocemento, più

attribuibili alla zona climatica calda, dal momento

leggeri e meno impattanti rispetto al calcestruzzo

che le unità abitative sono caratterizzate da una più

pieno.

ampia superficie abitabile. Analizzando l’andamento

Il confronto dei valori di impatto ambientale espressi

nel tempo dei valori di ciascuna zona geografica le

per m2 delle Single Family House e delle Multi Family

oscillazioni sono imputabili alle differenti soluzioni

House mostra valori abbastanza omogenei (a diffe-

tecnologiche e impiantistiche, in quanto sia la super-

renza di quanto avveniva negli impatti espressi per al-

ficie di riferimento che il numero di alloggi riman-

loggio), ad esclusione della zona fredda delle case

gono costanti. Dal grafico, inoltre, si evince come

unifamiliari poiché è l’unica in cui viene adottata la

tendenzialmente i valori degli impatti ambientali au-

tecnica costruttiva leggera intelaiata in legno mas-

mentino per il parco più recente, assumendo, a se-

sello. Questo dipende dal fatto che le superfici abita-

conda dei casi, scarti e variazioni più o meno

tive delle case unifamiliari sono generalmente più

consistenti.

ampie rispetto a quelle delle case plurifamiliari e dun-

Si nota come alle Single Family House siano imputabili

que i maggiori impatti delle Single Family House ven-

maggiori impatti ambientali rispetto alle Multi Family

gono ripartiti su un numero di m2 più elevato.

House, derivati dalle caratteristiche insite nella tipologia edilizia: unità abitative più ampie che, essendo

Impatti/persona-anno

sviluppate su due livelli ed esposte sui quattro lati, ri-

I valori di impatto ambientale delle Single Family

chiedono una maggiore quantità di materiali da co-

House, riferiti ad un singolo abitante e agli anni di vita

struzioni ad alloggio, soprattutto per quanto riguarda

utile dell’alloggio, subiscono notevoli variazioni nelle

l’involucro esterno.

diverse fasce climatiche. Il maggiore impatto è riscontrabile ancora una volta nei paesi della zona moderata

Impatti/superficie-anno

e calda, dove la tecnica costruttiva più diffusa è quella

I valori di impatto ambientale riferiti alla superficie e

massiva in calcestruzzo, seguiti dalle nazioni della

agli anni di vita utile delle Single Family House subi-

zona fredda, dove la soluzione costruttiva è leggera in

scono nelle diverse fasce climatiche notevoli varia-

legno. Il minor impatto della zona calda rispetto alla

zioni. Nel caso della zona climatica fredda, esse sono

zona moderata è dovuto non tanto alle diverse tecno-

dovute principalmente alla tecnica costruttiva utiliz-

logie costruttive adottate, quanto a un numero mag-

zata (soluzione leggera intelaiata in legno massello),

giore di occupanti per ciascun alloggio.

che impatta in misura ridotta rispetto a quella utiliz-

I valori di impatto ambientale delle Multi Family

zata nelle zone climatiche calda e moderata. Nel caso

House si presentano nelle diverse fasce climatiche

della zona moderata, il maggior impatto rispetto alla

uniformi. Peraltro risultano più uniformi sia il nu-

zona calda è dovuto al fatto che le superfici utili sono

mero di abitanti ad alloggio sia la tecnologia costrut-

inferiori, di conseguenza gli impatti complessivi ven-

tiva, costituita da una struttura puntiforme in

gono divisi per un numero di m inferiore rispetto alle

calcestruzzo con muri di tamponamento in laterizio.

abitazioni della zona climatica calda, ottenendo un

Le variazioni, quindi, derivano dagli elementi di fini-

valore di impatto per m più elevato.

tura e dalle dotazioni impiantistiche peculiari dei di-

I valori di impatto ambientale delle Multi Family

versi edifici-modello. L’impatto ambientale relativo al

House, invece, si rivelano pressoché omogenei all’in-

singolo abitante risulta maggiore nella zona calda, se-

terno delle diverse fasce climatiche. Su tutto il territo-

guita dalla zona fredda e infine da quella moderata. In

rio europeo, infatti, per la realizzazione degli edifici

particolare, gli impatti attribuiti alla zona climatica

plurifamiliari viene adoperata la tecnica massiva co-

calda sono più alti in quanto la superficie interna abi-

stituita da un telaio in calcestruzzo con muri di tam-

tabile è maggiore a fronte di un numero di persone

ponamento in laterizio, generalmente a doppio strato.

uguale a quello della zona moderata.

focus

Paragonando gli impatti ambientali delle Single Family House e delle Multi Family House all’interno della stessa fascia climatica, si può notare come nella zona calda e fredda agli abitanti delle case unifamiliari corrispondano minori impatti rispetto a quelli delle plurifamiliari (nel caso della zona calda a causa del maggior numero di persone per alloggio che compensano i maggiori impatti dell’abitazione unifamiliare); al contrario, nella zona moderata agli abitanti delle case unifamiliari corrispondono maggiori impatti rispetto a quelli delle plurifamiliari.

Fase di costruzione e fase d’uso I consumi relativi alla fase di costruzione, derivati dall’analisi LCA from cradle to gate dei modelli rappresentativi, sono poi stati messi a confronto con i consumi relativi alla fase d’uso, reperiti dalle analisi statistiche. Per il calcolo dell’energia utilizzata in fase d’uso sono stati considerati esclusivamente gli impatti diretti, includendo l’energia utilizzata per l’impianto di riscaldamento, per la produzione di acqua calda sanitaria, per la preparazione dei cibi, per l’illuminazione e per l’uso di apparecchi elettrici. Gli impatti indiretti, in questo caso trascurati nel conteggio, sono legati all’approvvigionamento stesso dell’energia e si andrebbero a sommare a quelli diretti, provocando un ulteriore aumento dei consumi in fase d’uso. Dal confronto tra i consumi relativi alla fase di costruzione e quelli della fase d’uso, sia nel caso delle Single Family House sia in quello delle Multi Family House, si evince come i secondi siano nettamente prevalenti rispetto ai primi. Indipendentemente da tipologie, fasce climatiche e periodi di costruzione, infatti, gli impatti diretti in fase d’uso rappresentano più del 75% degli impatti totali, dove i consumi più incisivi derivano rispettivamente dall’energia utilizzata per l’impianto di riscaldamento, seguita dall’energia per la produzione di acqua calda sanitaria, da quella per l’illuminazione e per l’uso di apparecchi elettrici e, infine, da quella per la preparazione dei cibi. L’energia adoperata per la realizzazione dell’edificio, quindi, incide in modo meno rilevante sui consumi complessivi e oscilla nelle differenti zone climatiche e periodi di costruzione tra il 25% e il 3% (caratteristico esclusivamente delle soluzioni leggere in legno). Paragonando gli impatti dei modelli di riferimento re-

a c q u i s t a 52 q u e s t on u me r o_20

Grafici dei risultati della valutazione LCA from cradle to gate dei modelli rappresentativi suddivisi per zone climatiche, periodi temporali e tipologie edilizie.

I valori di Embodied Energy ed Embodied Carbon vengono rapportati a diverse unità di misura e permettono di individuare i benchmark o valori di riferimento.

lativi alle diverse fasce climatiche, è evidente come i consumi relativi alla fase d’uso aumentano significativamente passando dalla zona calda, alla zona moderata e alla zona fredda, fattore dovuto principalmente alla crescente rigidità del clima. Si evidenzia che le case unifamiliari della zona fredda sono responsabili dei maggiori impatti in fase d’uso ma, al tempo stesso, dei minori impatti in fase di costruzione, dal momento che si tratta dell’unico caso in cui è stata adottata una soluzione leggera in legno. Analizzando l’andamento dei valori in relazione al periodo di costruzione, inoltre, emerge un altro fattore significativo: mentre i consumi in fase d’uso decrescono in modo considerevole al ridursi dell’età del parco edilizio, quelli relativi alla fase di costruzione rimangono costanti con una tendenza ad aumentare, ad esclusione delle case unifamiliari della zona calda dove appaiono in decrescita (per il passaggio da murature in laterizio piene a murature con strati isolanti). Questo fenomeno appare ragionevole dal momento che, con l’introduzione di norme vincolanti volte all’efficienza energetica degli edifici, le soluzioni maggiormente diffuse per favorire il contenimento dei consumi energetici, quali l’incremento dello strato di materiale isolante e l’inserimento di serramenti sempre più performanti, generalmente in alluminio, determinano un crescente utilizzo di materiali da costruzione, con evidenti ripercussioni sui relativi impatti ambientali in fase di costruzione.

Considerazioni conclusive Dall’analisi dei risultati delle valutazioni LCA emergono numerosi aspetti interessanti, primo fra tutti il ruolo dell’unità di misura nella lettura dei fenomeni. Se si assumono ad esempio i valori di impatto ambientale espressi ad alloggio, si nota come le abitazioni unifamiliari siano più impattanti rispetto a quelle plurifamiliari. Al contrario, se il valore di impatto ambientale viene espresso per m2 di alloggio la percezione cambia totalmente, dal momento che le abitazioni unifamiliari hanno una metratura maggiore e quindi gli impatti risultano più simili. Allo stesso modo, considerando l’impatto ambientale espresso per abitante, le differenze tra le due tipologie sono meno evidenti, dal momento che il numero medio di persone che alloggia in abitazioni unifami-

focus

liari è superiore a quello degli alloggi in edifici pluri-

edilizio più recente considerato presenta soluzioni an-

familiari. Questi esempi evidenziano come sia oppor-

cora molto distanti da quelle attualmente in uso, ca-

tuno che la presentazione dei risultati avvenga

ratterizzate da notevoli spessori di isolamento e

sempre utilizzando diversi tipi di unità di riferimento,

muratura per garantire elevati valori di prestazione

al fine di evitare conclusioni errate e distorsive.

termica e da un aumento delle dotazioni impiantisti-

Dalla lettura dei risultati si riscontra infine come l’au-

che, con un innalzamento degli impatti associati. In

mento dell’energia incorporata nelle abitazioni co-

questo caso, il bilancio tra i vantaggi relativi alla ridu-

struite in epoca recente si presenti in misura meno

zione dei consumi in fase d’uso e gli svantaggi relativi

rilevante rispetto a quella che ci si aspetterebbe per

all’innalzamento degli impatti per la produzione di

quanto già detto. Ciò dipende dal fatto che le solu-

materiali e impianti appare fondamentale per indivi-

zioni costruttive ad alte prestazioni termiche tendono

duare le soluzioni efficaci dal punto di vista ambien-

a un alleggerimento (in termini di peso e di spessori)

tale.

delle soluzioni d’involucro, sia nella componente in muratura sia nell’uso di componenti leggeri isolanti, riducendo di fatto gli impatti ambientali rispetto alle soluzioni in muratura semipiena usate fino agli anni Settanta. A tal fine, però, bisogna notare che il parco

a c q u i s t a 54 q u e s t on u me r o_20

Monica Lavagna Professore associato, Dipartimento ABC, Politecnico di Milano Anna Dalla Valle Dottoranda di ricerca, Dipartimento ABC, Politecnico di Milano

focus

Soluzioni prefabbricate per la riqualificazione energetica dell’involucro Graziano Salvalai L’energia finale assorbita dal settore residenziale per

mento della temperatura del globo terrestre. Al 2013

riscaldare gli ambienti e per produrre l’acqua calda per

gli edifici a destinazione d’uso residenziale risultano

gli usi sanitari rappresenta circa il 30% dei consumi

pari a 11,7 milioni1, di questi circa il 49% sono localiz-

energetici nazionali ed è causa di circa il 25% delle

zati in zona climatica E ed F caratterizzate, come noto,

emissioni totali di anidride carbonica, una delle cause

da climi prevalentemente invernali. Oltre il 60% di

principali dell’effetto serra e del conseguente innalza-

tale parco edilizio ha più di 45 anni, e risulta perciò an-

a c q u i s t a 56 q u e s t on u me r o_20

Incentrato sul recupero efficiente di facciate di edifici esistenti multipiano e pluriproprietà, con l’obiettivo di ridurre la domanda di energia, l’impatto sugli occupanti e di preservare l’aspetto originale della facciata, il progetto europeo EASEE ha portato alla definizione di un processo progettuale integrato, unendo strategie evolute di analisi e rilievo dell’esistente con lo sviluppo di strategie innovative e materiali isolanti avanzati. La sperimentazione su un edificio di edilizia residenziale pubblica in Lombardia.

tecedente al 1976, anno in cui è stata emanata la 2

teriali più avanzati per ridurre le perdite di calore, ma

prima legge sul risparmio energetico in edilizia , ed

migliorare l’efficienza energetica degli edifici meno

oltre il 25% registra consumi annuali compresi tra 160

recenti pone problemi considerevoli e spesso richiede

kWh/m anno e oltre 200 kWh/m anno. La principale

la sostituzione dei materiali di isolamento sia interni

fonte energetica utilizzata è rappresentata dal gas na-

sia esterni, senza contare che molte costruzioni sono

turale con il 46% del totale, seguita dalla biomassa le-

soggette a vincoli di tutela che impediscono di appor-

gnosa con il 22% e dall’energia elettrica 19,2%. I dati

tare modifiche importanti.

raccolti all’interno del catasto energetico regionale della Lombardia (CEER)3 supportano quanto riportato, evidenziando un fabbisogno di energia primaria medio degli edifici lombardi per la climatizzazione in-

Il progetto EASEE: scopo e target raggiunti

vernale pari a 201 kWh/m2anno, con emissioni pari a 43,75 kg CO2eq/m2anno. Sempre da dati regionali, la

In tale scenario il progetto EASEE5 (Envelope Approach

trasmittanza media delle strutture d’involucro risulta

to improve Sustainability and Energy efficiency in Exi-

pari a 1,09 W/m K, circa quattro volte superiore al va-

sting multi-storey multi-owner residential buildings, a

lore limite delle strutture opache verticali previste per

cui il Politecnico di Milano ha partecipato come par-

legge a decorrere dal 2021 . Nelle nuove costruzioni,

tner) ha cercato di risolvere queste problematiche svi-

architetti e progettisti impiegano gli standard e i ma-

luppando diversi tipi di materiali e componenti

focus

Immagine del fronte nord-est dello stato di fatto del caso studio e altre due viste del fabbricato prima dell’intervento

avanzati per l’isolamento per le tre parti principali

prefabbricati, materiali isolanti avanzati e nuovi ap-

dell’involucro di una costruzione: la facciata esterna,

procci di installazione privi di ponteggi, con l’obiettivo

le intercapedini e gli interni, e ha realizzato un nuovo

di ridurre la domanda di energia, l’impatto sugli occu-

strumento software di consulenza per il settore edile

panti e di preservare l’aspetto originale della facciata.

chiamato Retrofitting Planner.

In particolare, il progetto si è rivolto alla tipologia di

Il progetto, di durata quadriennale e finanziato dal-

edifici residenziali realizzati con muratura a cassa

l’Unione Europea nell’ambito del Settimo programma

vuota degli anni ‘70 che, per la maggior parte, neces-

quadro di Ricerca e Sviluppo, è terminato a marzo 2016

sitano di interventi di riqualificazione dell’involucro

e ha visto la partecipazione di un consorzio numeroso

non soltanto per il miglioramento delle prestazioni

tra aziende di settore, università e centri di ricerca .

energetiche, ma anche per porre rimedio al generale

In occasione dell’”Impact Workshop for the Energy-

stato di obsolescenza, conservando al tempo stesso

efficient Buildings Public-Private Partnership pro-

l’aspetto originale dell’edificio.

jects”, tenutosi presso la Commissione Europea a

L’attività di ricerca e sviluppo è stata accompagnata da

Bruxelles lo scorso aprile 2016, sull’impatto dei risul-

attività di sperimentazione sia su prototipi in labora-

tati raggiunti dai progetti di ricerca europei conclusi

torio che su edifici dimostratori reali, aspetto fonda-

nel triennio 2014-2016 nell’ambito dell’efficienza

mentale per testare e produrre soluzioni appetibili per

energetica per gli edifici, EASEE è stato riconosciuto

il mercato dal punto di vista della fattibilità sia econo-

come uno tra i progetti più meritevoli in merito al-

mica che realizzativa.

l’elevata maturità delle soluzioni definite e testate dal

Il presente articolo presenta tutte le fasi del lavoro:

progetto stesso per il loro ingresso sul mercato.

dalla progettazione all’applicazione su un caso studio

Una delle principali innovazioni raggiunte, infatti, ha

reale della soluzione di facciata esterna per la quale i

riguardato l’integrazione, all’interno del processo pro-

ricercatori hanno sviluppato pannelli di isolamento

gettuale, di strategie evolute di analisi e rilievo dell’esi-

prefabbricati composti da malta fibro-rinforzata

stente, con lo sviluppo di strategie innovative di

(TRM) con un nucleo di schiuma di polistirolo che

intervento basate sull’utilizzo di elementi modulari

vengono applicati all’esterno della struttura tramite

a c q u i s t a 58 q u e s t on u me r o_20

dispositivi speciali in cemento fibro-rinforzato ad al-

Il caso studio

tissime prestazioni (UHPRFC) e ancorati medianti fissaggi meccanici puntuali alla struttura esistente.

Con il supporto di Regione Lombardia, è stato scelto

Nello specifico, l’attività dimostrativa ha riguardato la

un edificio residenziale multipiano edificato nel 1971

riqualificazione energetica dell’involucro esterno di

a Cinisello Balsamo, con caratteristiche tecnologiche

un edificio residenziale a Cinisello Balsamo con la so-

rappresentative dell’epoca, come dimostratore della

luzione a pannelli che possono essere prodotti in di-

soluzione di recupero efficiente di facciata dal-

mensioni, spessori e forme diverse per adattarsi alla

l’esterno. L’immobile di proprietà ALER (Azienda

ristrutturazione di una varietà di edifici e non richie-

Lombarda Edilizia Residenziale) si sviluppa su quattro

dono l’uso di impalcature.

livelli, di cui quello al piano terra adibito a box e spazi

pianta piano tipo

sezione AA

focus

accessori.

mato gettato in opera, un’intercapedine di 5,5 cm di

Lo sviluppo lordo della superficie di piano è di circa

cui circa 3 riempiti con polistirolo espanso, e una fo-

281 m con un’altezza interna media di 3 m; la superfi2

dera interna in laterizio forato dello spessore di 8 cm

cie di sviluppo dei prospetti è di circa 900 m .

con 10 mm di intonaco. L’involucro trasparente è co-

Dal punto di vista tecnologico, l’involucro si caratte-

stituito da elementi monoblocco con telaio in ferro e

rizza per la presenza di una doppia pelle con uno

vetro singolo la cui trasmittanza termica è stimata in

strato esterno costituito da 20 cm di calcestruzzo ar-

6,0 W/m2K.

Il modello 3D, rilievo (fonte: Laboratorio Gicarus – Politecnico di Milano).

Sopra, termogramma della parete opaca e del serramento sul lato sud-ovest. A lato, analisi del profilo di temperatura della termografia sovrastante.

a c q u i s t a 60 q u e s t on u me r o_20

L’indagine conoscitiva

sima distanza di posizionamento di questi punti dalla

La prima e fondamentale fase del processo integrato è

dei checkerboard, sono state posizionate delle sfere di

stata la realizzazione dell’indagine conoscitiva dello

diametro 14,5 cm di materiale plastico con un bordo

stato di fatto dell’edificio con l’obiettivo di creare un

magnetico in grado di riflettere il laser in qualsiasi di-

BIM in grado di riprodurre il più fedelmente possibile

rezione, esse possono essere posizionate a una di-

un rilievo geometrico-morfologico della facciata e in-

stanza di circa 10/12 m dalla stazione laser. Una volta

dividuare le irregolarità geometriche della struttura,

raccolti tutti i punti, tramite l’utilizzo di un software

da usare come base per la corretta e precisa progetta-

CAD, sono state derivate le tavole bidimensionali rela-

zione dell’intervento di riqualificazione dell’involucro.

tive a piante, prospetti e a tutte le sezioni sia verticali

La campagna di rilievo, grazie all’utilizzo di tecnolo-

che orizzontali necessarie. Successivamente, tramite

gie innovative, si è conclusa in un’unica giornata se-

il software Revit, è stato creato un modello tridimen-

guendo diversi passaggi. Il primo passo del rilievo

sionale geo-referenziato usato come base per la pro-

geometrico è stato la materializzazione fisica e la mi-

gettazione del nuovo involucro modulare, al fine di

surazione della rete geodetica tramite l’uso dello scan-

ottimizzare numero e dimensione degli elementi di

ner tridimensionale Focus 3D caratterizzato da

facciata e, infine, per definire la posizione esatta degli

un’elevata velocità di scansione e da una risoluzione

ancoraggi.

fino a 70 megapixel a colori in grado di fornire una

Unitamente al rilievo laser, è stata condotta una cam-

rete finale e precisa. Inoltre, con la regolazione dei mi-

pagna termografica che ha permesso di eseguire inda-

nimi quadrati è stato possibile avere una precisione

gini non distruttive sull’edificio, visualizzando in

millimetrica per le stazioni e i punti con molteplici in-

tempo reale la mappa del calore e misurando la tem-

tersezioni, considerando che i punti laser hanno una

peratura superficiale di facciata senza contatto. Le in-

precisione media di circa ± 1,5 mm. Per procedere con

dagini hanno messo in luce le zone termicamente

la creazione della rete geodetica sono stati posizionati

deboli dell’edificio: non solo ponti termici strutturali,

in fase di rilievo, dei checkerboard di dimensioni

ma anche ponti termici localizzati nelle aperture tra-

20x20 cm colorati a scacchiere bianco e nero, la mas-

sparenti (nodo infisso/parete).

stazione laser può arrivare a 15/18 m. Oltre all’utilizzo

Sopra, termogramma della parete opaca e del serramento sul lato nord-est. A lato, analisi del profilo di temperatura della termografia sovrastante.

focus

Principali schermate del processo BIM e del retrofitting planner del progetto EASEE (fonte: Laboratorio Gicarus â€“ Politecnico di Milano).

1 2 3 4

Textile reinforced concrete - TRC (12,5 mm) ancoraggio EPS (100 mm) Textile reinforced concrete - TRC (12,5 mm)

a c q u i s t a 62 q u e s t on u me r o_20

Schema della soluzione tecnologica di facciata (fonte: Laboratorio Materiali e Strutture in Calcestruzzo â€“ Politecnico di Milano).

Dal punto di vista qualitativo, le immagini radiometriche delle pagine precedenti evidenziano la localizzazione dei principali punti critici dell’involucro: si nota

Il progetto di recupero della facciata

chiaramente la posizione della struttura portante e dei radiatori nelle zone sottofinestra. Inoltre, è possibile

Come già accennato nel paragrafo precedente, l’im-

osservare la disomogeneità puntuale della tempera-

piego del BIM è stato fondamentale per la fase di pro-

tura superficiale con valori che oscillano tra gli 8-9 °C

gettazione dell’intervento di recupero della facciata;

nella porzione di muratura di tamponamento e tra 15-

in particolare, ha permesso di verificare la congruenza

19 °C nella zona sottofinestra. A supporto dei dati ta-

materica e le eventuali irregolarità di facciata, definire

bellari, la qualità dell’involucro è stata stimata sia

esattamente la posizione dei sistemi di ancoraggio e

attraverso programmi di modellazione agli elementi

indicare gli eventuali aggiustamenti necessari in rife-

finiti che attraverso indagini di misura sperimentali

rimento alla messa in opera dei pannelli e del loro mo-

condotte con sonde termoflussimetriche e di tempera-

nitoraggio.

tura superficiale. I risultati delle prove hanno eviden-

La soluzione innovativa per la riqualificazione dell’in-

ziato dati concordanti in linea con il valore misurato,

volucro dall’esterno, scelta tra le diverse opzioni stu-

tipico della tecnologia, e pari a 0,960 W/m k.

diate, prevede la realizzazione di pannelli prefabbricati con prestazioni elevate sia dal punto di vista strutturale che energetico. Il pannello tipo si compone di un’anima in EPS dello spessore di 100 mm accoppiato a due strati esterni di calcestruzzo fibrorinforzato con fibre polimeriche (Textile Reinforced Concrete TRC) dello spessore di 12,5 mm. Il sistema così composto si caratterizza per un’ottima resistenza a compressione e un’alta resistenza a trazione (vedi disegni pagina a fianco). La produzione del pannello è avvenuta mediante getto in pressione del calcestruzzo in verticale in uno specifico cassero con sponde a posizione variabile. Le fotografie a sinistra mostrano due esempi di pannelli di formato 300x150 cm in fase di maturazione. Attraverso l’uso di pigmenti mescolati nel getto di

Sopra, pannelli stoccati in azienda e pronti per l’installazione.

TRC è stato possibile ottenere diverse colorazioni.

Prototipi con pigmentazione rossa e diverse finiture superficiali (fonte: Laboratorio Materiali e Strutture in Calcestruzzo – Politecnico di Milano); a sinistra, esempio di colorazione e texture di finitura.

focus

Assonometria finale con individuazione dei pannelli sul caso studio (fonte: Laboratorio Gicarus – Politecnico di Milano – Polo Territoriale di Lecco).

Inoltre, applicando in fase di getto apposite matrici si-

cessarie per l’assemblaggio e il movimento correlato

liconiche, è stato possibile imprimere sulle facce a

dei vari elementi che costituiscono la facciata. La cri-

vista dei pannelli diversi rilievi e forme. I campioni ri-

ticità dei giunti è stata risolta combinando due pro-

portati nelle foto in basso a pagina 63, sono stati pro-

dotti: un cordone di tamponamento in polietilene

dotti in fase di studio del sistema di facciata.

accoppiato a un sigillante siliconico acrilico a basso

Per l’edificio dimostrativo sono state prodotte tre di-

modulo elastico. Nello specifico, è stato impiegato un

verse colorazioni (bianco, naturale e antracite) ed è

sigillante siliconico a reticolazione neutra e bassis-

stata utilizzata come test una matrice con rilievi da 50

simo modulo elastico, con ottimi valori di resistenza

mm a righe verticali.

all’invecchiamento, con un range di temperatura di

Il disegno complessivo delle facciate è stato ottimiz-

servizio da -50 a +150 °C e con un allungamento a rot-

zato valutando contemporaneamente la qualità com-

tura compreso tra il 220 e il 290%. A verifica della so-

positiva, le dimensioni e il numero di pannelli da

luzione scelta sono state eseguite specifiche analisi

produrre. La configurazione finale del progetto esecu-

agli elementi finiti con il software Dartwin Mold Si-

tivo ha previsto un totale di 186 pannelli suddivisi in

mulator7. Dal punto di vista tecnologico, i pannelli

28 tipologie diverse per dimensione, colore e texture

sono stati progettati per essere fissati esternamente

di finitura (vedi immagine in alto).

alla parete esistente attraverso quattro connessioni

Durante la progettazione del pannello è stato fonda-

puntuali. Nel caso di studio dimostrativo sono stati

mentale, inoltre, lo studio dei punti critici di facciata:

utilizzati in totale 492 ancoraggi in acciaio inossida-

in particolar modo la definizione dei giunti tra i pan-

bile di diversa dimensione e tipologia, regolabili nelle

nelli e le interfacce con finestre e balconi. Quest’atti-

tre direzioni spaziali. L’intercapedine tra pannello e

vità ha messo in luce i seguenti requisiti da

muratura esistente, dalla geometria variabile in fun-

soddisfare: prevedere la possibilità di sostituire i pan-

zione del fuori piombo della parete esistente, è stata

nelli danneggiati o altri elementi di facciata; garantire

trattata per funzionare come camera d’aria non venti-

la tenuta all’aria dell’involucro in connessione con la

lata e quindi come un ulteriore strato resistivo. A tale

facciata esistente e, inoltre, garantire le tolleranze ne-

scopo, essa è stata sigillata sul perimetro attraverso

a c q u i s t a 64 q u e s t on u me r o_20

Dettaglio tecnologico e, sopra, analisi agli elementi finiti con individuazione delle temperature.

schiume poliuretaniche autoespandenti combinate con nastri di tenuta all’aria. La soluzione esecutiva è stata analizzata prima della messa in opera attraverso disegni di dettaglio e verifiche puntuali agli elementi finiti al fine di prevederne il comportamento in opera (vedi disegno in alto).

La messa in opera della soluzione EASEE Il processo di riqualificazione dell’involucro edilizio è stato progettato al fine di interferire il meno possibile con le normali attività degli inquilini. A tale scopo è stata adottata una tecnica di installazione rapida, in assenza di tradizionali ponteggi e per singole lavorazioni in sequenza. La prima fase ha permesso di individuare, a partire dal progetto esecutivo e dal modello 3D, la posizione esatta di ogni ancoraggio meccanico. Nella seconda, sono stati posizionati, suddivisi per tipologia e in funzione del peso del pannello e della distanza rispetto al filo di facciata, gli ancoraggi meccanici. Nella fase successiva, un apposito braccio meccanico installato su un’autogru ha consentito di avvicinare i pannelli in prossimità degli ancoraggi.

focus

A sinistra, fase di montaggio dei pannelli prefabbricati. A destra, fase di finitura del giunto tra pannelli.

Un operatore, collocato su una piattaforma aerea mo-

ture superficiali che di trasmittanza termica. Gli stru-

bile, ha guidato la movimentazione fino al posiziona-

menti di misura sono stati collocati su una porzione

mento definitivo (vedi foto pagina precedente).

di parete rappresentativa dell’involucro, rivolta a

Successivamente, per ogni striscia orizzontale di ele-

nord-est, in modo da non risentire degli effetti della

menti posati, è stata eseguita la sigillatura dell’inter-

radiazione solare diretta. Sul lato interno della parete

capedine tra muro e pannello attraverso spugne

sono stati posizionati un termoflussimetro per la mi-

polimeriche a celle chiuse e nastri di tenuta, in modo

sura del flusso termico, con campo di misura com-

da ridurre al minimo i movimenti convettivi d’aria. La

preso tra -2000/+2000 W/m2 e incertezza del 5% su

fase finale di chiusura dei giunti e di posa della latto-

12h, un sensore di temperatura a contatto (Pt100), con

neria è stata condotta sempre attraverso piattaforma

una copertura possibile di -50/+70 °C e risoluzione di

mobile. L’intero progetto di riqualificazione è avve-

0,1 °C, per la misura della temperatura superficiale

nuto nell’arco di solo 10 settimane.

dell’elemento tecnico. Sullo strato esterno della muratura esistente è stata posizionata un’ulteriore sonda di

Analisi e misura delle performance

temperatura al fine di monitorare il comportamento dell’intercapedine d’aria tra pannello isolante e muratura. Verso l’esterno, un’altra sonda ha permesso la rilevazione della temperatura superficiale esterna del

A riqualificazione terminata, una serie di misurazioni

pannello composito. Un termoigrometro, attraverso

in situ hanno permesso di verificare il comporta-

pt100 e sensore capacitivo con incertezza ± 1,5%, ha

mento in opera del sistema, sia in termini di tempera-

permesso di rilevare il livello di temperatura e umi-

a c q u i s t a 66 q u e s t on u me r o_20

Sopra, schema del sistema di monitoraggio pre e post riqualificazione.

Misure in opera della trasmittanza termica della muratura verticale. Sopra: stato di fatto. Sotto stato di progetto.

Andamento della temperatura superficiale esterna del pannello e della temperatura della cavitĂ .

focus

a c q u i s t a 68 q u e s t on u me r o_20

dità dell’aria esterna.

gine sottostante mostra dal punto di vista qualitativo,

Tutti i sensori sono stati collegati a un datalogger im-

attraverso l’individuazione delle temperature superfi-

postato per l’invio dei dati a un server ogni 6 minuti.

ciali, il miglioramento delle performance dell’involu-

Prima del posizionamento dei sensori, il rilievo ter-

cro.

mografico ha consentito di verificare l’omogeneità della parete in termini di temperature superficiali e l’assenza di componenti impiantistiche. Le misura-

Note 1

zioni sono state eseguite sia durante la stagione estiva che durante quella invernale. I grafici a pagina 67 riportano i valori misurati e il computo della trasmit-

2 3

tanza termica, calcolata con il metodo delle medie progressive in accordo con gli standard normativi vi-

genti8, per il periodo compreso tra il 19 ed il 23 dicembre 2015. Come mostrato, la trasmittanza termica

rilevata è pari a 0,270 W/m K, ridotta di circa 4 volte il valore iniziale della muratura e pari a 0,960 W/m2K.

La presenza di diversi layer, resistivi e capacitivi, all’interno del nuovo sistema tecnologico di facciata determinano livelli di temperatura favorevoli sia in inverno che in estate. Nel primo caso, le temperature all’interno dell’intercapedine sono in media 6° C più elevate rispetto alla temperatura ambiente mentre in estate il sistema permette un’attenuazione dell’onda termica di circa 8-10° C. La riqualificazione dell’involucro edilizio del caso di

7 8

Legge 373/1976, Norme per il contenimento del consumo energetico per usi termici negli edifici. ISTAT (2011), 15° Censimento generale della popolazione e delle abitazioni 2011. CEER: Catasto Energetico Edifici Regionale. Available at: http://www.cened.it. Decreto dirigente unità organizzativa 30 Luglio 2015, n. 6480 Disposizioni in merito alla disciplina per l’efficienza energetica degli edifici. EASEE project: Envelope Approach to improve Sustainability and Energy Efficiency in existing multi-storey multi-owner residential buildings. www.easee-project.eu. D’Appolonia S.p.A. come coordinatore del progetto (Italia), Politecnico di Milano (Italia), Magnetti Building (Italia), Halfen (Italia), ECAP (Italia), STAM (Italia), National Technical University of Athens (Grecia), CIM-mes Projekt (Grecia), BPIE (Belgio), EMPA (Svizzera), SCHWENK (Germania), RIDAN (Polonia), FASADA (Polonia), Ancodarq SL (Spagna), Integrated Environmental Solutions Inc. (Scozia). Dartwin, Mold Simulator, www.dartwin.it. UNI EN 1934:2000 - Prestazione termica degli edifici - Determinazione della resistenza termica per mezzo del metodo della camera calda con termoflussimetro. ISO 9869:1994 - Thermal insulation - Building elements - In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance.

studio attraverso la messa in opera dell’innovativo sistema di facciata ha permesso una riduzione del fabbisogno di energia per il riscaldamento nel periodo dicembre-aprile pari a circa il 36% rispetto allo stesso periodo della stagione termica precedente. L’imma-

Graziano Salvalai Ingegnere Edile-Architetto, ricercatore presso il Politecnico di Milano. Il campo di ricerca riguarda l’innovazione tecnologica di componenti edilizi per la riqualificazione energetica degli edifici esistenti.

Confronto tra le temperature superficiali della muratura attuale e dopo la riqualificazione.

focus

a c q u i s t a q u e s t on u me r o

case history

Più involucro meno impianti Casa unifamiliare, provincia di Treviso La certificazione CasaClima Gold è stata il punto di arrivo di questa casa in provincia di Treviso in cui strategie progettuali, scelte realizzative e impiantistiche sono state indirizzate a garantire un alto livello di comfort con un fabbisogno di soli 9 kWh/m2 anno.

È una casa sicuramente contemporanea questa abitazione nella piccola realtà della marca trevigiana, ma l’utilizzo di forme classiche e di geometrie regolari, il recupero di stilemi e di materiali tipici dell’architettura della zona e il mantenimento dell’antico tracciato che conduceva a un vecchio molino mostra la volontà di mantenere vivo il legame con il passato, rileggendolo e interpretandolo. Il percorso che collegava il “Molino di Mezzo” all’edificato ancor oggi parzialmente presente, in particolare, è l’elemento che ha influenzato la disposizione planimetrica del fabbricato, costituito da due corpi distinti, con il setto che delimita il garage leggermente ruotato a seguire la direzione segnata proprio da questa strada. La struttura principale a due piani, di forma rettangolare, riprende e ripete il modello insediativo che caratterizza l’area, con volumi che seguono il regolare susseguirsi dei lotti; tale disposizione, inoltre, consente di mantenere le viste prospettiche sul Molino e sul territorio a nord dello stesso. Quasi un omaggio al vecchio edificio, dove l’utilitas e la firmitas vitruviane prevalgono sulla venustas, la casa unifamiliare si propone come un prisma puro, un parallelepipedo asciutto e funzionale, atto a ospitare la vita quotidiana di una famiglia, così come era funzionale la larghezza di un immobile del ‘500, strettamente dipendente dal legname reperibile in natura per la rea-

case history

piano terra

Progetto architettonico e D.L. arch. Massimo Rigo, Conegliano (TV) Consulente energetico geom. Christian Mattiuz, Conegliano (TV) Appaltatore Evologica, Conegliano (TV) Superficie netta 185 m2 Superficie verde 1000 m2 Certificazioni CasaClima Gold 9 kWh/m2 anno

A destra, il fronte sud con la terrazza d’angolo al primo piano e il rientro in corrispondenza della vetrata della zona giorno al piano terra. Pagina a fianco, vista dalle scale dell’elemento che ingloba il camino; la chiusura del focolare contribuisce al livello di tenuta all’aria dell’edificio. La copertura ha struttura in legno con travi a vista.

a c q u i s t a 72 q u e s t on u me r o_20

piano superiore

sezione trasversale

sezione longitudinale

lizzazione della travatura dei solai. Come il Molino che si mostra privo di leziosismi sulla facciata ma ben costruito e solido, allo stesso modo l’abitazione si offre alla vista pulita e “figlia del nostro tempo”, dando attuazione alla richiesta dei committenti. Il progetto pertanto non insegue, volutamente, forme complesse, aggetti virtuosi, geometrie articolate, bensì ribadisce l’uso di volumi semplici, elementari, equilibrati e stabili e il compito di dare quel tocco di “modernità” al fabbricato è demandato alla composizione volumetrica, all’apparato forometrico e all’eliminazione dello sporto di copertura, fermo restando l’uso del tetto a falde oramai consolidato. I tagli delle pareti, in corrispondenza dell’area living al piano terra a sud-est e della terrazza al livello superiore a sud-ovest, interrompono la forma compatta dell’edificio quasi a creare ulteriori e nuove viste sui dintorni. Nel soggiorno un basso corpo murario, che sporge esternamente dalla linea della parete, ingloba un caminetto chiuso al suo interno. Due montanti in acciaio sulla parte superiore lo collegano alla struttura della parete mentre gli elementi vetrati che lo circondano sui tre lati ne fanno risaltare l’unicità dando luce alla zona del corpo scale.

case history

Dallâ€™alto in senso orario: posa delle pareti in X-lam su cordolo coibentato e realizzazione del primo solaio, a sinistra nella foto si vede il corpo in c.a. della struttura che accoglierĂ il camino. Isolamento esterno a cappotto in lana di roccia. Arrivo e scarico dei pannelli in X-lam che costituiscono le pareti massicce dellâ€™abitazione.

a c q u i s t a 74 q u e s t on u me r o_20

L’involucro: X-lam e lana di roccia

Trasmittanza pareti esterne 0,10 W/m2K

La struttura della casa è realizzata con elementi prefabbricati

Trasmittanza solaio contro terra 0,27 W/m2K

in X-lam di abete a cinque strati da 100 mm su fondazioni impermeabilizzate, al fine di contenere i tempi di realizzazione e di raggiungere gli obiettivi di prestazione energetica previsti dal progetto. La platea è gettata su magrone, isolata sopra iglù (richiesti dalla committenza) con schiuma rigida di poliuretano espanso ed EPS granulato legato con cemento, mentre le pareti sono coibentate esternamente a cappotto con lana di roccia per uno

Trasmittanza copertura 0,13 W/m2K Trasmittanza serramenti Ug = 0,50 W/m2K; Uf = 0,87 W/m2K Consumo energetico annuo per riscaldamento 9 kWh/m2 anno Indice di emissioni di CO2 -36 kg/m2 anno

spessore di 220 mm; all’interno è prevista una controparete per il passaggio impianti, isolata con lana di roccia e placcata con doppio pannello di cartongesso, stuccato e pitturato. Travi in lamellare, nascoste all’interno di controsoffitti appesi, formano l’ossatura del solaio interpiano, caratterizzato da un massetto alleggerito per i passaggi impiantistici e pavimenti in legno. Il solaio sulla loggia prevede una coibentazione verso l’esterno in lana di roccia interposta tra la struttura portante, un tavolato grezzo e, per minimizzare i ponti termici geometrici di questa particolare configurazione architettonica, un doppio strato di lana di roccia (180 mm + 100 mm) e finitura esterna con intonachino; la terrazza esterna della camera da letto principale è isolata con pannelli di PIR, materiale resistente all’acqua. Medesima organizzazione strutturale anche per il tetto a falde inclinate, con le travi a vista; le perline in abete fungono da primo layer del pacchetto di copertura, seguite da pannelli di fibra di legno (120 mm) e doppio strato di

Sopra e in basso, il caminetto nella zona giorno. Pareti e copertura del caminetto hanno una stratigrafia costituita, a partire dall’esterno, da una rasatura con intonachino silossanico steso su pannelli di lana di roccia di 100 mm di spessore e densità 160 kg/m3, posati a loro volta sulla parete/solaio in c.a. All’interno sono stati posati 150 mm di pannelli in lana di roccia di 160 kg/m3 di densità. La finitura interna è stata realizzata con uno strato da 15 mm di silicati di calcio.

lana di roccia di diverse densità (60 mm + 60 mm a strati incrociati), telo freno vapore, impermeabilizzazione, camera di ventilazione e copertura in lamiera grecata. Un discorso a parte deve essere riservato agli elementi che caratterizzano la struttura del caminetto, ovvero la muratura unita all’involucro in legno dell’abitazione solo con due profili in acciaio e la vetrata che lo circonda, e le loro connessioni e giunzioni. Dal punto di vista energetico, si è scelto di isolare l’ossatura portante del corpo in calcestruzzo armato con lana di roccia sia esternamente (100 mm) che internamente (150 mm); il lato interno è chiuso da lastre in silicato di calcio resistenti al calore. In considerazione del fatto che questa parte sporge verso l’esterno, la canna fumaria rimane completamente all’esterno del volume riscaldato. I raccordi tra la le diverse tipologie strutturali e la parte vetrata sono stati curati con estrema attenzione, sia a livello progettuale sia costruttivo, al fine di garantire l’ermeticità dell’edificio e soddisfare i requisiti di tenuta all’aria della certificazione CasaClima Gold.

case history

Dallâ€™alto in senso orario: dettaglio della connessione tra la parete e il tetto a falde: si nota la continuitĂ dello strato isolante tra i due elementi e la listellatura e controlistellatura per la realizzazione della camera di ventilazione e la posa del manto metallico di copertura. Dettaglio della coibentazione del timpano effettuata con XPS. Il cappotto esterno: da notare il risvolto della coibentazione sotto il quarto lato del falso telaio in legno. Isolamento in PIR dei parapetti della terrazza al primo piano.

a c q u i s t a 76 q u e s t on u me r o_20

Solaio contro terra, dallâ€™estradosso - magrone in c.a. (100 mm) - platea in c.a. (200 mm) - iglĂš (300 mm) - cappa in c.a. (50 mm) - guaina impermeabile - isolamento in PIR (140 mm) - EPS granulato legato con cemento (140 mm) - massetto cementizio (55 mm) - pavimento in legno (15 mm) Parete esterna, dallâ€™esterno - rasatura con intonachino silossanico - isolante in lana di roccia (220 mm; 160 kg/m3) - struttura in X-lam di abete a tre strati (100 mm) - contro parete per il passaggio impianti isolata con lana di roccia (40 mm; ca. 50 kg/m3) - doppia lastra in cartongesso (12,5 mm + 12,5 mm) - stuccatura e pittura traspirante Copertura, dallâ€™esterno - modulo fotovoltaico con profilo in alluminio - rivestimento in lamiera grecata (6/10 di mm) - listelli (50x40 mm) - listelli per camera di ventilazione (40x50 mm) - guaina impermeabile - doppio strato di lana di roccia (60 mm + 60 mm; ca. 160 kg/m3) - pannello in fibra di legno (120 mm; ca. 150 kg/m3) - telo freno vapore - perline in abete maschio-femmina impregnate (19 mm) - travi a vista

case history

Solaio su loggia, dallâ€™estradosso - pavimento in legno (15 mm) - massetto cementizio (55 mm) - EPS granulato legato con cemento (140 mm) - telo freno vapore - tavolato grezzo - perline in abete maschio femmina impregnate (19 mm) - isolante in lana di roccia a saturazione (50 kg/m3) - tavolato grezzo - doppio strato lana di roccia (180 mm + 100 mm; 160 kg/m3) - rasatura con intonachino silossanico

Solaio terrazzo, dallâ€™esterno - rivestimento ceramico (15 mm) - massetto - guaina impermeabile - tavolato grezzo (15 mm) - pannello sandwich in PIR (120 mm) - telo freno vapore - tavolato grezzo (15 mm) - perline in abete maschio femmina impregnate (19 mm) - travi a vista

A sinistra posa delle tubazioni degli impianti nelle contro pareti interne e isolamento del solaio contro terra in PIR, prima della realizzazione del massetto. A destra, i condotti della ventilazione meccanica controllata.

a c q u i s t a 78 q u e s t on u me r o_20

Vista dell’abitazione da sud-ovest. L’impianto fotovoltaico è completamente integrato nella falda del tetto. Il volume monolitico della casa è inciso solo dalla terrazza d’angolo al primo piano e dalla loggia al piano terra.

Impianti ridotti ma integrati Poiché nell’edificio si è investito molto nella cura dell’involu-

così un ottimo risultato nel blower-door-test

cro esterno, è stato possibile ridurre drasticamente la presenza

con il metodo A (edificio in uso), che ha dato

degli impianti, pur garantendo un adeguato livello di comfort.

un valore di n50 pari a 0,49.

L’impianto principale è quello della ventilazione meccanica

Una grande sfida è stata l’inserimento del ca-

controllata con scambiatore controcorrente che, da solo, rende

minetto.

confortevole la vita all’interno della casa per più del 90% del-

Infatti, dati gli esigui consumi della casa e as-

l’anno. La restante climatizzazione invernale, quella estiva e la

secondando le richieste del professionista di

gestione dell’umidità sono affidate a una pompa di calore ad

portare all’esterno l’oggetto, si è studiata una

aria, che interviene solamente quando la ventilazione mecca-

soluzione di macchina interna con vetro a te-

nica da sola non è sufficiente e per gestire eventuali picchi in

nuta all’aria, con capacità termica non elevata.

condizioni particolari.

In questo modo si evita un sovraccarico di ca-

Anche l’acqua calda sanitaria è prodotta da una pompa di ca2

lore nell’edificio quando il caminetto viene ac-

lore ad aria, collegata con i pannelli solari termici (3,79 m ).

ceso.

Si è preferito collocare le macchine sopra descritte nella

L’elettricità è prodotta da un impianto FV inte-

parte non certificata (garage) dell’unità abitativa, costruita in

grato architettonicamente nella copertura (14

semplice muratura non avendo bisogno di performance par-

kW di potenza su una superficie di 90 m2).

ticolari.

Un impianto domotico garantisce una ge-

Poiché dal garage tutte le tubazioni entrano in casa, la tenuta

stione semplice ed efficace di luci, elettrodo-

all’aria dei passaggi è stata gestita accuratamente, ottenendo

mestici e oscuramenti.

case history

approfondimenti

Isolanti naturali per il benessere acustico La correzione acustica di un edificio o di un ambiente puĂ˛ essere ottenuta anche con materiali naturali, senza per questo rinunciare allâ€™aspetto estetico. I pannelli in lana di legno mineralizzata e legata con cemento Portland, per esempio, sono naturali assorbitori acustici, dissipano lâ€™energia sonora attraverso la loro struttura alveolare con uno smorzamento progressivo dellâ€™energia e sono in grado di migliorare il fonoisolamento e il fonoassorbimento anche in caso di riqualificazione di ambienti esistenti.

a c q u i s t a 80 q u e s t on u me r o_20

Comfort acustico Spesso, quando si parla di comfort indoor, si sottova-

trovi in esso, soprattutto se vi passano molte ore, come

luta il benessere acustico, il cui significato potrebbe

nel caso di ambienti affollati come aule scolastiche, ri-

essere semplificato nella seguente definizione: un sog-

storanti o ambienti di lavoro.

getto si trova in una situazione di comfort acustico

Come raggiungere dunque un buon livello di comfort

quando, all’interno di un ambiente, non viene distur-

acustico? Per gli edifici di nuova costruzione, il primo

bato nella sua attività da altri suoni; non considerando

passo è sicuramente un’accurata fase progettuale che

qui eventuali danni all’apparato uditivo causati dal-

deve essere seguita da un’accuratissima posa degli ele-

l’esposizione a fonti di rumore e non intendendo ne-

menti isolanti in fase di cantiere. Nonostante ciò,

cessariamente per ‘benessere acustico’ il silenzio.

anche in edifici di recente costruzione ci si trova spesso

Il livello di comfort acustico di un edificio è dunque un

di fronte ad ambienti di pessima qualità acustica.

parametro da considerare importante al pari di altri,

Cosa fare, quindi, quando l’edificio è già esistente e

come ad esempio l’isolamento dell’involucro, la prote-

non più suscettibile di modifiche strutturali? Anche in

zione al fuoco, la resistenza meccanica, e contribuisce

questo caso è comunque possibile eseguire interventi

a connotare la qualità di un manufatto edilizio, dal

di ripristino del comfort acustico tramite la posa di

momento che la buona acustica di un locale conferisce

materiali fonoassorbenti mediante l’applicazione di

immediatamente un senso di benessere a chiunque si

controsoffitti, continui o ad elementi sospesi come

approfondimenti

Riverbero e assorbimento acustico Il riverbero è un fenomeno che si manifesta quando una sorgente di rumore in un locale viene spenta ma il livello di pressione sonora presente non si annulla subito, a causa delle superfici delimitanti l’ambiente che riflettono parzialmente le onde sonore, creando una sorta di eco. Le capacità riverberanti di un ambiente dipendono sostanzialmente dalle sue dimensioni e dalla capacità delle superfici delimitanti di assorbire o meno i suoni, quindi dai materiali di rivestimento. Ci sono tre principali tipi di assorbimento acustico: 1. assorbimento per porosità 2. assorbimento per risonanza di membrana 3. assorbimento per risonanza di cavità

Per essere fonoassorbente, il materiale poroso deve permettere all’onda sonora di penetrare con facilità nella sua struttura e creare l’attrito interno in grado di disperdere energia sotto forma di calore; ciò significa alta porosità e bassa resistenza al flusso. Al contrario, per ottenere maggior attrito e dissipazione, è necessario aumentare la resistenza al flusso. Per identificare le qualità prestazionali e i vantaggi che il rivestimento fonoassorbente può offrire all’ambiente è importante scegliere prodotti con caratteristiche di sperimentazione testate e certificate in laboratorio.

CELENIT ACOUSTIC

CELENIT ACOUSTIC GYPS

Pannelli in lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland bianco. Prodotti: ABE - AB – NB

Pannelli compositi, costituiti da uno strato in lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland bianco accoppiato a lastre in cartongesso. Prodotti: AB/F

CELENIT ACOUSTIC A2 Pannelli in lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland bianco, in Euroclasse A2-s1, d0. Prodotti: ABE/A2 – AB/A2

baffles o isole, e rivestimenti a parete dalle elevate per-

scopo di minimizzare la trasmissione di rumore tra

formance acustiche e dal design accattivante.

due ambienti. La progettazione degli elementi divisori, delle pareti

Assorbimento acustico e isolamento acustico

perimetrali e delle coperture, deve tener conto delle proprietà fonoisolanti dei sistemi costruttivi scelti per garantire il comfort necessario a chi occupa l’ambiente. I sistemi che propone Celenit per pareti e co-

Gli interventi di fonoassorbimento hanno lo scopo di

perture sono testati in laboratorio e garantiscono

controllare la riflessione dell’onda sonora all’interno

soluzioni al problema dell’isolamento acustico.

di un ambiente e quindi adattare il riverbero all’interno dello stesso. Attraverso un’accurata progettazione dei rivestimenti a parete o a soffitto e la scelta

Una soluzione ecologica

dei materiali da impiegare è possibile ottenere un am-

Per intervenire su ambienti esistenti o di cui si vo-

biente confortevole, senza difetti di riverberazione (ef-

gliono migliorare le qualità acustiche, è importante

fetto eco) e concentrazioni acustiche.

utilizzare materiali dalle elevate qualità.

Gli interventi di fonoisolamento, invece, hanno lo

I pannelli Celenit della gamma Acoustic presentano

a c q u i s t a 82 q u e s t on u me r o_20

Il grafico illustra una simulazione su ambienti per lo sport con volume crescente da 2000 a 10000 m3. L’ambiente non trattato presenta un coefficiente di assorbimento medio di circa 0,08 dando valori del tempo di riverbero da 3,7 a 7 secondi. L’ambiente trattato con controsoffitto Celenit presenta un coefficiente di assorbimento medio di circa 0,20 dando valori del tempo di riverbero da 1,5 a 3 secondi, migliorando notevolmente le proprie caratteristiche acustiche.

CELENIT ACOUSTIC MINERAL

CELENIT ACOUSTIC MINERAL A2

Pannelli compositi, costituiti da uno strato in lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland bianco accoppiato a pannelli in lana di roccia. Prodotti: L2ABE15 - L2ABE25 - L2ABE35 - L2AB15 - L2AB25 L2AB35 - L2AB15C - L2ABE25C

Pannelli compositi, in Euroclasse A2-s1, d0, costituiti da uno strato in lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland bianco e polvere minerale accoppiato a pannelli in lana di roccia. Prodotti: L2ABE15/A2 - L2ABE25/A2 - L2AB15/A2 - L2AB25/A2 L2AB15C/A2 - L2ABE25C/A2

elevati valori di assorbimento acustico testati secondo

legno (abete rosso proveniente da foreste gestite in

tre configurazioni di sistema: pannelli applicati in

maniera sostenibile, certificato PEFC™ o FSC®), ce-

aderenza; pannelli applicati su struttura (metallica o

mento Portland (la cui fonte è prossima allo stabili-

in legno) con intercapedine d’aria; pannelli applicati

mento di produzione), polvere di marmo (carbonato di

su struttura con inserimento di pannelli in lana mine-

calcio, residuo della lavorazione del marmo) e acqua.

rale o fibra di legno in intercapedine. Quest’ultima configurazione dà le migliori performance di assorbimento acustico, dalle alte alle basse frequenze. La microporosità e l’elasticità della lana di legno, unita alla

Installazione e posa in opera dei pannelli

macroporosità data dagli interstizi dell’agglomerato legno-cemento, garantiscono valori ottimali di resi-

I pannelli della gamma Acoustic possono essere utiliz-

stenza specifica al flusso d’aria.

zati come rivestimenti fonoassorbenti a soffitto e a pa-

I pannelli Celenit possono essere impiegati laddove

rete, oppure, dove non siano possibili queste

siano previste certificazioni di sostenibilità degli edi-

applicazioni, possono essere utilizzati per soluzioni

fici, come ad esempio LEED®, protocollo Itaca, SBtool,

puntuali tipo baffles o isole oppure possono essere

BREEAM in quanto composti da materie prime quali il

usati a parete come elementi puntuali e con configura-

approfondimenti

Controsoffitto ribassato su struttura metallica nascosta. I pannelli vengono avvitati alla struttura secondaria di profili a C, i quali sono collegati a scatto all’orditura primaria a U. Questa applicazione, seguendo le disposizioni dei relativi certificati, è idonea a garantire la protezione antisfondellamento e antipalla.

zioni di volta in volta differenti.

Resistenza meccanica

Per quanto riguarda le modalità di installazione si

L’agglomerato legno-cemento, unito sotto pressione,

consiglia di consultare la manualistica a disposizione

conferisce robustezza e compattezza ai pannelli. Il

nel sito web dell’azienda o contattare l’ufficio tecnico

processo di carbonatazione aumenta nel tempo le ca-

per consulenza. Si tratta di sistemi che prevedono le

ratteristiche di resistenza del prodotto, rendendo

tradizionali strutture metalliche o lignee da controsof-

quindi i pannelli idonei a qualsiasi tipo di ambiente

fitto o controparete alle quali i pannelli vengono avvi-

con particolari sollecitazioni dovute, per esempio, al-

tati con viti autofilettanti, oppure classici

l’impatto dei colpi di palla negli ambienti per lo sport

controsoffitti con profili metallici a T nei quali ven-

o alla resistenza allo sfondellamento nel caso di riqua-

gono semplicemente appoggiati.

lificazione di edifici esistenti.

In base allo spessore del pannello installato ci sono indicazioni sull’interasse da utilizzare e nel caso si vo-

Resistenza all’umidità

gliano soddisfare requisiti come resistenza allo

I pannelli sono assolutamente insensibili all’acqua e al

sfondellamento, soluzioni resistenti al fuoco e resi-

gelo, grazie al cemento Portland, che conferisce mag-

stenti ai colpi di palla, è opportuno seguire le indica-

giore resistenza all’umidità, e all’adesione stretta alle

zioni del certificato di riferimento.

fibre di legno, che impediscono qualsiasi tipo di defor-

a c q u i s t a 84 q u e s t on u me r o_20

Tipologie di bordi

reazione al fuoco della lana di legno in Euroclasse B-s1, d0 con le eccellenti capacità ignifughe della lastra in cartongesso in Euroclasse A1, applicato su doppia struttura metallica nascosta, raggiunge 60 minuti di resistenza al fuoco, certificato EI 60. Il rapporto di prova attesta che a prescindere dalla tipologia del supporto di applicazione, il sistema ha la capacità di conservare per oltre 60 minuti la trasmissione di calore, garantendo la tenuta di vapori e gas caldi, sulla parte esposta.

Salubrità degli ambienti indoor Poiché i pannelli sono realizzati uniformemente agli standard ANAB-ICEA e natureplus, garantiscono la non dannosità per la salute: sono stati testati e certificati ecocompatibili, privi di emissioni critiche di prodotti cancerogeni, composti organici volatili e amianto, rispettando gli standard della norma UNI EN 13964. Rivestimenti naturali costituiti da pannelli in lana di legno rendono l’ambiente interno confortevole favorendo il benessere degli utenti soprattutto in edifici affollati e sensibili come quelli scolastici.

Isolamento termoacustico Per quanto concerne l’isolamento dell’involucro, grazie alla loro massa e al loro calore specifico, i pannelli gaIn base alla tipologia di applicazione, ma soprattutto alla struttura di supporto dei pannelli, si dovranno scegliere le conseguenti tipologie di bordo. Celenit mette a disposizione una serie di lavorazioni nei bordi che permettono una corretta posa e la finitura estetica desiderata.

rantiscono valori ottimali di sfasamento e attenuazione dell’onda termica, soprattutto nelle strutture leggere. Inoltre, i pannelli si configurano come un prodotto molto valido nel ridurre la trasmissione dei suoni, quindi come ottimi fonoisolanti, grazie alla massa, alla loro struttura alveolare, al basso modulo elastico e al-

mazione o rigonfiamento in presenza di condizioni cri-

l’effetto smorzante interno. Le soluzioni proposte da

tiche. Controsoffitti e rivestimenti con i pannelli Cele-

Celenit sono certificate dall’università di Padova che ha

nit contribuiscono, inoltre, a rendere l’ambiente

testato in laboratorio pareti e coperture con diverse

asciutto, comportandosi come regolatori igrometrici:

configurazioni di strutture e stratigrafie raggiungendo

assorbono l’umidità in eccesso presente nell’ambiente

valori di potere fonoisolante fino a 78 dB.

cedendola quando si ristabiliscono condizioni normali.

Protezione antincendio

Personalizzazione e design

I pannelli sono classificati secondo la normativa euro-

Poiché i pannelli sono pensati per rimanere a vista,

pea (EN 13501-1) in Euroclasse di reazione al fuoco

sono stati studiati anche sotto l’aspetto estetico. Grazie

A2-s1, d0 e B-s1, d0. In caso d’incendio non danno

alla loro versatilità e semplicità di applicazione, danno

luogo a gocciolamento, non sviluppano fumi né gas

la possibilità di personalizzare non solo il sistema di

tossici, non concorrono alla propagazione della

rivestimento ma anche le lastre, consentendo quindi

fiamma. Infatti sono comunemente utilizzati a prote-

al progettista ampie possibilità in termini di design,

zione delle vie di esodo. Inoltre, il pannello accoppiato

permettendo di dedicarsi alla definizione dell’am-

Celenit AB/F, che combina le elevate caratteristiche di

biente e liberarsi da vincoli di tipo applicativo o cro-

approfondimenti

Baffles

Soluzione pensata per correzioni acustiche in ambienti dove non c’è la possibilità architettonica di installare un intero controsoffitto, o più semplicemente non si vuole ricorrere a un classico sistema tradizionale. In caso di riqualificazioni o in solai dove c’è la necessita di lasciare gli impianti a vista, l’applicazione di baffles è l’intervento ideale per una correzione acustica significativa vista l’ampia superficie fonoassorbente data dagli elementi verticali.

Isole

Applicazione innovativa per correzioni acustiche puntuali pensate per ampi spazi, con fonti e riceventi sonore localizzate dove non è necessario coprire l’intera superficie del soffitto. Consente di migliorare il comfort acustico dell’ambiente dando una particolare espressione di design, con la possibilità di creare superfici orizzontali o con inclinature e altezze diverse in base alle esigenze.

matico, avendo a disposizione un’ampia gamma di

verticalmente come baffles, montati con effetto curvili-

prodotti per controsoffitti o rivestimenti a parete non-

neo, fresati superficialmente con effetto doga di legno;

ché un’ampia gamma cromatica. Si può spaziare dalla

possono inoltre essere usati come elemento di arredo

definizione della texture superficiale (extra sottile, sot-

sottoforma di mensole o totem acustici.

tile o grezza), per passare alla definizione dello spes-

Tale versatilità è dovuta sicuramente alla facilità di la-

sore del pannello (a seconda delle performance di

vorazione del pannello, che si presta a essere sagomato

assorbimento acustico che si vogliono raggiungere) e

secondo le esigenze permettendo di volta in volta com-

della finitura dei bordi, fondamentale dal punto di

binazioni di forma differente.

vista estetico e comunque condizionata dal tipo di ap-

Svincolandosi quindi dai sistemi preimpostati il pro-

plicazione. Infine, la scelta o meno della colorazione:

gettista può esprimere una propria linea di design ar-

il pannello verniciato presenta omogeneità, mentre in

chitettonico all’avanguardia attraverso una

uno senza verniciatura risalta la naturale colorazione

progettazione, se pur semplice, ma creativa e persona-

avorio o con le conseguenti sfumature che con il pas-

lizzata, grazie a Celenit infatti ottiene molti spunti

sare del tempo si attenuano.

creativi per plasmare il proprio progetto architettonico,

Per quanto riguarda il design, i pannelli non si limitano

personalizzando il design interno e valorizzandone le

solo ai rivestimenti indoor ma possono essere applicati

qualità estetiche.

a c q u i s t a 86 q u e s t on u me r o_20

QKing Corestaurant - Milano | ModoUrbano Architettura, ph. S. Bossi; rivestimento a parete, struttura a vista (CELENIT NB, grigio, bordo D).

Selleria Equipe - Vicenza | ph. G. Porcellato; controsoffitto struttura metallica nascosta (CELENIT ABE, nero, bordo S4). Maydisa Headquarter - Barcelona (Spain); constrosoffitto profili a T, struttura a vista (CELENIT AB, naturale, bordo RST).

Palestra parrocchiale - Treviso | ph. G. Porcellato; pannello a vista sopra le travi (CELENIT AB, naturale, bordo SL).

CELENIT CELENIT S.p.A. ha sede a Onara di Tombolo (PD) e da oltre 50 anni produce pannelli fonoassorbenti ecocompatibili per l’edilizia e l’architettura d’interni. La divisione ACUSTIC & DESIGN identifica i prodotti di alta qualità per rivestimenti con finitura a vista e caratteristiche fonoassorbenti superiori. La divisione BUILDING & CONSTRUCTION identifica i prodotti più adatti per l’isolamento termico e acustico dell’involucro e delle partizioni divisorie, per strutture edilizie tradizionali o innovative. L’azienda ha fatto della sostenibilità ambientale la propria mission e realizza i propri prodotti in un moderno stabilimento con ridotti consumi energetici e tecnologie di ultima generazione che rispettano le normative vigenti su sicurezza e qualità. www.celenit.com

approfondimenti

Le ricerche sul biofotovoltaico in corso, che finora hanno permesso l’alimentazione di piccoli dispositivi elettrici, individuano un futuro in cui questa tecnologia potrà essere applicata a pannelli solari o a soluzioni su più larga scala grazie a organismi vegetali in grado di sfruttare la luce solare e la fotosintesi. Un nuovo progetto di ricerca dell’Institute for advanced architecture of Catalonia di Barcellona ha unito le tecniche del biofotovoltaico a blocchi cavi di argilla per costruire un parete verde attiva da applicare agli edifici.

Facciate bio-fotovoltaiche: energia dal muschio

a c q u i s t a 88 q u e s t on u me r o_20

innovazione

temente, elettricità grazie a una reazione chimica. Il nome BPV riassume la capacità di sfruttare un a alcuni anni molte Università europee, coa-

evento naturale che si verifica comunemente e quoti-

diuvate da collaborazioni internazionali, stanno lavo-

dianamente attorno a noi, ovvero la fotosintesi, che

rando sulla tecnologia del bio fotovoltaico, BPV - Bio

porta le piante a trasformare l’anidride carbonica del-

Photo Voltaic (organismi vegetali che sfruttano l’ener-

l’atmosfera in composti organici usando l’energia del

gia del sole e il processo di fotosintesi per produrre

sole; le piante utilizzano poi tali composti – carboi-

elettricità), realizzando prototipi e oggetti di design

drati, proteine e lipidi – per crescere. Nei sistemi BPV i

che possano far comprendere al pubblico il funziona-

micro organismi (procarioti ed eucarioti) si avvalgono

mento di questi apparati. Fin dalle prime ricerche, i si-

del processo di fotosintesi e dell’ossigeno associati a

stemi BPV hanno dimostrato di possedere un buon

un elettrodo, per crescere sull’elettrodo stesso, come

potenziale per alimentare piccoli dispositivi, come ad

biofilm o come celle in sospensione, e per produrre

esempio gli orologi digitali; ci vorrà comunque ancora

energia elettrica. Sebbene la potenza prodotta da que-

tempo affinché un prodotto BPV possa essere un’alter-

sti sistemi sia al momento ancora bassa (ca. 100

nativa competitiva alle tecnologie rinnovabili ed es-

mW/m2), la ricerca sta continuando, servendosi di

sere disponibile sul mercato a basso prezzo.

altre forme di micro organismi, come ad esempio le

Le ricerche in corso, infatti, ipotizzano un futuro in cui

piante briofite o vascolari; queste, grazie alla fotosin-

i BPV saranno applicati ai pannelli solari, da collocarsi

tesi, alimentano nella rizosfera i batteri eterofiti i quali

sulle coperture, ai generatori fotovoltaici, un insieme

producono corrente elettrica che può essere raccolta

di collettori solari ad alghe installato su boe galleg-

da un anodo.

gianti e ancorato in mare aperto per creare energia e

Schematicamente, i sistemi elettrochimici BPV, chia-

raccogliere acqua desalinizzata (prodotto di scarto di

mati anche pannelli solari viventi, simili alle celle a

una delle reazioni chimiche che occorrono al disposi-

combustibile microbico (Microbial Fuel Cell, MFC),

tivo); oppure impiegati nelle centrali biofotovoltaiche,

sono suddivisi in due aree che racchiudono, rispettiva-

costituite da alghe giganti, rivestite di ninfee galleg-

mente, un anodo e un catodo. Il processo chimico che

gianti sulla superficie del mare vicino alla costa, a for-

si genera in queste due camere viene chiamato ossido-

nire elettricità alle comunità locali. Ma dovremo

riduzione ed è costituito dalle semireazioni di ridu-

aspettare i prossimi anni per vedere concretizzati gli

zione (acquisizione di elettroni da parte del catodo) e

scenari ipotizzati.

di ossidazione (perdita di elettroni da parte dell’anodo). Il potenziale più alto dell’elettrodo, a seguito

Bio-Fotovoltaico

della reazione catodica relativa alla riduzione al-

Il fotovoltaico biologico, meglio conosciuto come BPV,

circuito esterno.

è frutto di una tecnologia relativamente giovane che

Molti sono i vantaggi derivanti dall’uso di interi orga-

ha come obiettivo la generazione di energia pulita me-

nismi biologici, e non di frazioni, a partire dalla capa-

diante l’utilizzo di materiale biologico fotosintetico, il

cità che essi hanno di auto-comporsi e di

quale cattura energia luminosa e produce, conseguen-

auto-ripararsi, fino alla possibilità di immagazzinare

l’anodo, guida la corrente così originata attraverso un

innovazione

Qui a sinistra, il processo di raccolta dell’energia attraverso le celle a combustibile microbico. Dall’anidride carbonica e grazie alla fotosintesi, i microorganismi riescono a produrre composti organici che, quando vengono scissi, producono elettroni. Nella pagina a fianco, i tre elementi che compongono l’anodo, ovvero l’idrogel, le fibre di carbonio conduttive e il muschio. Le immagini a sinistra mostrano le fasi di realizzazione dell’anodo, quasi come fosse una coltura.

energia. Quest’ultima proprietà consente di produrre

Moss Voltaics, un sistema di facciata verde attiva svi-

energia anche al buio, aggirando la fornitura di rete e

luppata dallo IaaC (Institute for advanced architecture

risolvendo i problemi di domanda che a volte sono

of Catalonia) di Barcellona, nell’ambito dei progetti di

connessi a un impianto fotovoltaico tradizionale. Inol-

ricerca rivolti all’autosufficienza energetica in archi-

tre, non necessitano di alcuna aggiunta di composti

tettura. In questo particolare progetto, la tecnologia

organici per migliorare l’efficienza della conversione

biofotovoltaica BPV sopra descritta, che sfrutta il na-

luce-elettricità e per minimizzare il numero delle rea-

turale processo della fotosintesi per generare energia

zioni che separano la cattura dell’energia luminosa

elettrica, è stata abbinata a blocchi di argilla, opportu-

dalla reazione di ossidoriduzione. Tuttavia, l’utilizzo

namente sagomati, che consentono di realizzare un

di materiali fotosintetici ossigenici in sistemi bioelet-

elemento architettonico applicabile all’edificio.

trochimici provoca nella camera anodica una produzione di ossigeno, che ha effetti negativi sul voltaggio

Il concetto generale

della cella.

Il principio su cui si basa il progetto di ricerca è l’utilizzo del muschio che, a partire dall’anidride carbonica

Moss Voltaics

e dall’acqua presenti nell’ambiente esterno e grazie alla

Considerato dai giardinieri una minaccia alla crescita

processi vitali di un vegetale. Tali sostanze vengono ri-

dei prati erbosi, il muschio – ma anche le alghe – è og-

lasciate nel suolo e scisse da batteri simbionti, che ne-

getto di ricerche internazionali, il cui obiettivo è ca-

cessitano dei composti per sopravvivere, secondo un

pire come esso possa essere utilizzato, quale risorsa

procedimento che libera sottoprodotti tra i quali sono

rinnovabile, per produrre energia pulita e come possa

presenti anche gli elettroni; questi, infine, possono es-

essere applicato nella realtà nei progetti a scala ur-

sere raccolti come elettricità, se ai microorganismi

bana. È questo dunque il concetto che sta alla base di

viene fornito un elettrodo per facilitare il rilascio degli

a c q u i s t a 90 q u e s t on u me r o_20

luce, produce composti organici, indispensabili per i

elettroni stessi. Il cuore del progetto Moss Voltaics è

tessuto di carbonio. Su questo substrato è stato posi-

dunque costituito dalle celle biofotovoltaiche che con-

zionato il muschio. In questa prima fase la cella segna

figurano una organizzazione di unità, combinate tra di

un potenziale elettrico pari a 0,35 Volt.

loro in circuiti in serie e in parallelo, dove l’unità è co-

Visti i buoni risultati ottenuti da tali prove, è stata pre-

stituita da un insieme totalmente operante in modo

parata una sorta di “piantagione” di muschio da cui

bioelettrico. Il sistema è composto da un materiale bio-

poter estrarre gli anodi da integrare alla struttura, ov-

logico anodico (il muschio), l’anodo, il catodo, il cata-

vero le fibre di carbonio e l’idrogel poliacrilato sono

lizzatore catodico e il ponte salino che consente alla

stati mescolati, il muschio posizionato sopra la mistura

carica positiva di passare dal materiale biologico ano-

e pressato verso il basso. In seguito altro muschio è

dico al catodo. A sua volta, l’anodo è costituito da una

stato suddiviso in piccoli pezzi e collocato al di sopra di

miscela, capace di attrarre gli elettroni, formata da

questo substrato; nell’arco di un mese il muschio è ri-

fibre di carbonio e idrogel, polimero dal PH neutro che

cresciuto attraverso la mistura di fibre di carbonio e

può assorbire acqua fino a 400 volte il suo peso e

idrogel, pronto per svolgere la sua funzione di anodo.

quindi trattenere l’umidità necessaria alla sussistenza

Il sistema appena descritto è in grado di lavorare anche

del muschio. È doveroso ricordare che il carbonio e

con altre specie di piante o con le alghe; tuttavia il mu-

l’idrogel non sono dannosi per gli organismi viventi e

schio è stato scelto poiché presenta una serie di pro-

che quindi non interagiscono con il loro metabolismo.

prietà vantaggiose. Innanzitutto, cresce facilmente

Questa mistura è stata studiata con prove sperimentali

nelle città, negli interstizi delle pavimentazioni, sui

al fine di testare, in particolare, il comportamento di

tetti e sulle pareti non soleggiate e quindi tutto il si-

coesistenza delle fibre con il muschio e il poliacrilato;

stema si adatta facilmente all’ambiente urbanizzato.

le verifiche sono state effettuate per una unità di 100 Å

Rispetto ad altri vegetali, il muschio ha un peso ridotto,

~ 100 mm, composta dall’anodo (il carbonio in fibre e

incrementa l’assorbimento di acqua, non richiede ferti-

l’idrogel in cubetti molti piccoli) posto su uno strato di

lizzanti per crescere, ha un’ottima resistenza alla siccità

innovazione

In questa pagina, un disegno tridimensionale e, sopra, alcune immagini della produzione dei mattoni che conterranno il muschio. Nella pagina a fianco, i circuiti producibili con i mattoni.

e richiede una bassa manutenzione.

ducesse un microclima ideale atto a questo scopo. Le

Rispetto dunque alle celle fotovoltaiche a base di sili-

forme dei blocchi sono state elaborate secondo precisi

cio, una cella solare che utilizza materiale biologico

studi parametrici che hanno consentito di realizzare

per catturare energia ha il vantaggio di essere più eco-

differenti tipologie di mattoni con appositi incastri e

nomica in fase di produzione, ha la proprietà di ripa-

connessione elettrica. Il primo elemento di prova della

rarsi da sola, è biodegradabile – e quindi più

parete è stato costruito con il metodo dell’argilla bar-

sostenibile – e il suo processo di fabbricazione è inno-

bottina, un legante liquido piuttosto viscoso e cre-

cuo per l’ambiente. Infine, i pannelli BPV possono la-

moso, ottenuto dall’impasto di acqua e argilla in

vorare anche in aree geografiche dove i moduli solari

quantità variabili a secondo dell’uso finale; questo ma-

non sono efficienti, per mancanza di luce diretta,

teriale viene utilizzato anche con la tecnica del colag-

come ad esempio i paesi del nord.

gio, non solo con il tornio, la quale prevede l’inserimento della miscela in uno stampo di gesso. Ed

Progettare i mattoni

è stata questa la tecnica scelta per produrre i blocchi di

Per mantenere vivo il muschio, è stato necessario stu-

prova mediante un primo stampo, creato a mano al

diare e realizzare un contenitore particolare che ripro-

fine di verificare se il materiale fosse idoneo a ospitare

a c q u i s t a 92 q u e s t on u me r o_20

il muschio. Utilizzando la metodologia dello slipca-

gli elementi a una parete portante verticale così da

sting, tipica della produzione delle stoviglie e delle ce-

edificare una facciata ventilata in mattoni. Gli ele-

ramiche, che prevede il versamento della mescola di

menti sono collegati tra di loro a incastro mediante le

argilla e acqua all’interno di uno stampo di gesso cavo,

speciali sagomature studiate allo scopo digitalmente

si è colato un primo strato. Quando il gesso ha assor-

secondo algoritmi specifici, senza aggiunta di alcun

bito la maggior parte del liquido, la rimanente barbot-

legante cementizio; attraverso gli incastri vengono

tina è stata riversata fuori dallo stampo per essere

fatti passare anche i sistemi di connessione elettrica.

riutilizzata in una successiva colata.

In questo modo il muschio non è esposto alla luce di-

Nel realizzare uno stampo solitamente si forgia la

retta del sole in quanto la forma dei singoli blocchi

forma di argilla, si creano le casseforme attorno al ma-

fornisce l’ombreggiatura necessaria. Sei blocchi, colle-

teriale e le diverse porzioni dello stampo e si procede

gati in serie in un unico circuito per aumentare la ten-

alla colatura del materiale nello stampo. Tuttavia, in

sione (ogni unità fornisce 0,4-0,5 Volt), formano

questo progetto, le forme dello stampo sono state

un’unità; due unità creano tre differenti moduli, con-

create digitalmente e lo stampo di gesso è stato fatto

nessi in un circuito parallelo al fine di incrementare la

con una fresatrice CNC, così da ottenere un prodotto

produzione di corrente.

accurato e preciso.

È stato inoltre appositamente studiato un dispositivo

I mattoni definitivi, che costituiscono la parete verde

che può leggere, grazie a dei sensori uniti alla piatta-

attiva, sono cavi per accogliere l’anodo di muschio e

forma elettronica open-source Arduino, la quantità di

sono in argilla; la parte inferiore, all’interno della ca-

luce, l’umidità, la temperatura e i Volt prodotti ogni 5

vità, è stata smaltata, rendendo così impermeabile il

secondi e può salvare i dati in file csv, file basati su file

materiale per poter trattenere l’acqua, mentre la re-

di testo utilizzato per l’importazione ed esportazione

stante sezione degli elementi è senza rivestimento e

di una tabella di dati. Il monitoraggio di Moss Voltaics

quindi porosa. Questo permette all’argilla di assorbire

è ancora in corso.

acqua passivamente durante le precipitazioni piovose,

Ogni nuovo progetto a cui sarà applicata la facciata

trattenerla all’interno e renderla disponibile per il mu-

Moss Voltaics vedrà la personalizzazione tecnica degli

schio per un lungo periodo.

elementi che contengono il muschio e dei componenti elettrici, personalizzazione che tiene conto del sistema

Il prototipo finale

di assemblaggio, delle forze che si distribuiscono at-

Il prototipo è stato realizzato in piccola scala in

traverso l’intero volume e delle condizioni specifiche

quanto, come idea iniziale, si è pensato di connettere

connesse con il processo di fabbricazione (la dimen-

innovazione

I grafici in questa pagina mettono in evidenza la relazione che intercorre tra il voltaggio e le condizioni esterne di luce, umidità e temperatura, visualizzando la produzione di energia. Nella pagina accanto, l’immagine in alto riassume schematicamente il sistema dei sensori collegati al blocco: da sinistra si vedono l’elemento con il muschio e la connessione al catodo, la connessione all’anodo, la piattaforma elettronica opensource Arduino e i sensori di luce, temperatura e umidità. Lo schema in basso rapporta la superficie di produzione di energia elettrica con i dispositivi che possono essere alimentati da essa.

sione dei bits per le operazioni di fresatura dei mattoni, la quantità di pezzi da produrre per ogni singolo stampo e il modo in cui l’argilla viene fatta colare nello stampo).

Nota Moss Voltaics è un progetto di IaaC, Institute for Advanced Architecture of Catalonia (http://iaac.net/) sviluppato alla Open Thesis Fabrication 2014 da: Elena Mitrofanova http://elenamitro.com/ (studentessa) Silvia Brandi, Alexandre Dubor, Luis Fraguada (IaaC Faculty) Paolo Bombelli, University of Cambridge http://www.bioc.cam.ac.uk/howe/members/paolo-bombello-postdoctoral-researcher-1 (sviluppo scientifico) Toni Cumella, Ceramica Cumella (collaborazione)

a c q u i s t a 94 q u e s t on u me r o_20

innovazione

back page - Youâ€™ll need me! testi e matita di Michele De Beni

a c q u i s t a q u e s t on u me r o