Strutture e scelte impiantistiche in funzione del contenimento energetico

Studio BertaccaLa Residenza Sanitaria Assistita nasce principalmente con l’intento di rispondere ad un’esigenza sociale riscontrata nella zona. A questo nobile intento con il nuovo progetto abbiamo aggiunto quello di voler diventare un punto di riferimento per ciò che riguarda il contenimento energetico nelle strutture di accoglienza di questo genere, infatti si tratterebbe di una delle poche RSA in Europa ad essere certificata secondo lo standard di Casa Passiva. (fonte TBZ ente certificatore per l’Italia di Casa Passiva).

La Casa Passiva grazie alla sua alta efficienza energetica riesce a ridurre drasticamente le emissioni di CO2, per cui la diffusione di tale standard può portare risultati importanti e significativi per la difesa del clima attraverso all'utilizzo razionale delle risorse energetiche fossili, inoltre il fabbisogno energetico estremamente ridotto delle case passive, permette l'utilizzo delle fonti rinnovabili non solo come integrazione, ma come risorsa principale di energia durante tutto l'anno, rendendo l’edificio conforme ai principi della sostenibilità.

La sostenibilità in questo caso non riguarda soltanto l’ambito energetico, ma anche quello impiantistico e di conseguenza economico. Infatti il fabbisogno di energia è talmente basso che è possibile riscaldare o raffrescare l'edificio anche con il solo impianto di ventilazione dell'aria, per cui in sede di costruzione si ha un risparmio sia perché c’è un solo sistema di trattamento aria, sia perché avendo l’edificio dispersioni ridotte, anche la taglia dell’impianto risulta essere più piccola. Per le camere degli ospiti della RSA verrà comunque realizzato un impianto di riscaldamento radiante a soffitto, così da integrare, in caso di necessità del singolo ospite, l'impianto centralizzato di ventilazione.

Da dati di monitoraggio, si è visto che una Casa Passiva, in un anno, ha bisogno in media di non più di 1,5 litri di carburante o di 1,5 m3 di gas metano (equivalenti a circa 15 Kwh) per metro quadrato di superficie abitativa. Questo equivale ad un risparmio di più del 90% di energia rispetto ai consumi medi delle abitazioni attuali.Efficienza energetica

Quindi lo standard Casa Passiva presuppone il rispetto di alcuni limiti legati al consumo energetico che sono sicuramente più bassi in confronto a quelli imposti dalla normativa nazionale.

La normativa italiana attualmente in vigore, per un edificio in zona climatica D (1416 GG) e un fattore di forma pari a circa 0,665 richiede i seguenti valori:

Gli impianti di produzione di energia termica devono garantire il rispetto della copertura, tramite il ricorso a fonti rinnovabili, del 50 % EPacs + 20 % (EPi + Epe + EPacs), ovvero del 50 % dell’energia necessaria per la produzione di acqua calda sanitaria e il 20 % della somma dell’energia necessaria per il riscaldamento, il raffrescamento e l’acqua calda sanitaria.

È obbligatoria l’installazione di impianti alimentati da fonti rinnovabili installati sopra o all’interno dell’edificio o nelle relative pertinenze, di potenza elettrica pari a: P = 1/K x S, dove K = 80 e S è la superficie in pianta dell’edificio a livello del terreno.

Per cui per rispettare questo vincolo è necessaria l’installazione di un impianto di pannelli solari fotovoltaici aventi potenza di 27 kW.

Lo standard Casa Passiva per l'Europa centrale richiede che l'edificio soddisfi le seguenti caratteristiche:

Raggiungere questi livelli di consumo di energia per il riscaldamento richiesto dalla norma comporta un cambiamento di approccio alla progettazione degli edifici e delle costruzioni. La progettazione può essere assistita dall’uso del 'pacchetto di pianificazione Passivhaus (PHPP), che utilizza simulazioni al computer appositamente progettati.

Quindi per ottenere il risultato prefissato vengono utilizzate in combinazione diverse tecniche e tecnologie, quali:

Design Solare Passivo

Nelle regioni a clima temperato l'uso degli apporti solari è secondario per minimizzare i requisiti energetici complessivi della casa. In queste regioni, sebbene durante la stagione invernale si faccia comunque ricorso a questa tecnica, durante l’estate si presenta la situazione inversa, ovvero la necessità di ridurre gli eccessivi guadagni di calore, sia da fonti dirette che riflesse, quindi si sfruttano elementi schermanti come brise soleil, alberi a foglia caduca, pergolati, giardini verticali, tetti verdi e altre tecniche.

Non ci sono particolari indicazioni riguardo ai materiali impiegati per la costruzione di case passive, la scelta viene effettuata in funzione della zona climatica, nei regimi temperati si privilegiano materiali a media – alta densità per avere inerzia termica in modo da ridurre picchi di temperatura estivi, mantenere temperature invernali stabili, e prevenire il surriscaldamento durante le stagioni intermedie. Quando è possibile scegliere il colore della parete esterna, è preferibile orientarsi su colori che privilegino riflessione o assorbimento solare in funzione della temperatura ambiente esterna predominante durante tutto l'anno.

Superisolamento

Gli edifici costruiti secondo la norma Casa Passiva impiegano un isolamento importante per ridurre significativamente il trasferimento di calore attraverso il, tetto, pareti e pavimento rispetto agli edifici convenzionali. Una vasta gamma di materiali di isolamento termico può essere utilizzato per fornire il necessario valore di R (bassi valori U, in genere nel 0,10-0,15 W/(m²K). Particolare attenzione viene data all’eliminazione dei ponti termici.

Uno svantaggio derivante dallo spessore della parete isolante richiesto è che, a meno che le dimensioni esterne dell'edificio possano essere ingrandite per compensare, la superficie interna dell'edificio può essere inferiore rispetto alla costruzione tradizionale.

Infissi Con Performance Termiche Avanzate

Per soddisfare i requisiti dello standard Passivhaus, i serramenti sono realizzati con valori di resistenza termica R molto alti (bassi valori U, in genere 0,85-0,70 W/(m²K) per l'intera finestra compreso il telaio). Questi normalmente combinano un vetro triplo isolante con un buon coefficiente di guadagno di solare, rivestimenti a bassa emissività, gas argon o krypton nelle camere tra i vetri e distanziali a spigolo caldo “warm edge”, aventi cioè bassi valori di trasmittanza termica lineica con un telaio appositamente pensato per garantire un buon taglio termico e realizzato in pvc o legno.

Permeabilità all'Aria

Gli edifici costruiti sotto lo standard Passivhaus sono vincolati ad avere un’elevata tenuta all’aria rispetto alla costruzione tradizionale. Ciò non significa rendere l’edificio ermetico, ma evitare che rimangano dei piccoli pertugi attraverso cui si possono formare delle correnti d’aria, non tanto che possano in qualche modo compromettere l’isolamento termico, ma soprattutto che permettendo il passaggio di aria esterna attraverso le strutture creino le condizioni per la formazione di condensa in questi interstizi, arrecando, con il passare del tempo, diversi danni e peggiorando la qualità dell’aria interna. Questa tenuta all’aria è ottenuta non solo tramite una costante attenzione ai particolari costruttivi, come la sigillatura di tutti i passaggi tra interno ed esterno necessari per l’installazione degli impianti di servizio, ma anche grazie alla messa in opera di particolari teli che garantiscono l’impermeabilità.

Ventilazione Meccanica Controllata

L'uso della ventilazione naturale passiva è parte integrante della progettazione Passive House quando la temperatura ambiente esterna è favorevole, quando invece si hanno condizioni avverse è necessario prevedere un sistema di ventilazione meccanica controllata con recupero di calore ad alta efficienza, questo sia per mantenere una buona qualità dell’aria che per permettere il recupero dell’energia termica dall’aria uscente e trasferirla all’aria in ingresso. In questo modo, in particolari condizioni di temperatura esterna, è possibile climatizzare soltanto con il sistema di ventilazione meccanica.

Come appena detto, negli edifici Casa Passiva è possibile rinunciare ad un “impianto tradizionale” e climatizzare solo con la ventilazione meccanica, comunque è possibile aggiungere una piccola pompa di calore in ausilio al sistema ad aria. Questo è di possibile realizzazione perché una Casa Passiva nel clima europeo non necessiterebbe di alcuna fonte di calore supplementare se il carico di riscaldamento viene tenuto sotto 10 W/m². Certamente affidando la climatizzazione soltanto all’impianto di ventilazione meccanica rimane da prevedere il sistema per la produzione di acqua calda sanitaria.

Quindi, poiché una casa passiva necessità di una quantità di energia termica modesta, l’impianto ed i relativi consumi hanno meno implicazioni finanziarie che in un edificio tradizionale, inoltre le richieste di energia molto basse meglio si adattano ad essere soddisfatte tramite impianti alimentati con le fonti rinnovabili.

Quanto sopra illustrato mette in evidenza che una Casa Passiva è un edificio dove il comfort è calcolato in fase di progettazione. Ci sono molti parametri che influenzano il comfort abitativo all'interno di un edificio. Ad esempio per citarne soltanto uno nella casa passiva un criterio di comfort riguarda la temperatura superficiale interna. In una Casa Passiva la temperatura delle superfici interne devono essere tutte sopra i 17°C, questo toglie quella sensazione sgradevole data dall'asimmetria delle temperature (ad es. vetro freddo e stufa calda, vicino al vetro proverò una sensazione di discomfort). In una Casa Passiva posso in ogni punto “fermarmi” per leggere un libro, perché la sensazione di comfort è garantita in ogni punto.

Nel caso particolare, visto che la RSA dovrà adattarsi al protocollo Casa Passiva, la progettazione del sistema involucro edilizio risulta essere in linea con i principi sopra illustrati da cui derivano le scelte relative alle stratigrafie delle pareti opache verticali, degli isolamenti del solaio contro terra e della copertura.

La muratura verticale di tamponamento sarà isolata con sistema “a cappotto” con isolante di fibra minerale, mentre sarà utilizzato XPS (Polistirene Espanso Estruso) per isolare sia il solaio contro terra che la copertura.

In questo modo verranno eliminati i ponti termici legati alla presenza dei pilastri e della soletta portante. Per quanto riguarda il ponte termico legato al parapetto di cemento questo verrà isolato sia dal lato esterno che dal lato interno, mentre quello derivante dalla presenza della pensilina è stato ovviato scegliendo di fare un frangisole la cui struttura non è solidale con il solaio. Nel caso del chiostro centrale non potendo evitare la pensilina in cemento armato, è stato pensato di ridurre il ponte termico limitando la continuità strutturale, tra pensilina e solaio, soltanto a pochi punti necessari per garantire la resistenza meccanica della costruzione.

Particolare attenzione va posta nella scelta degli infissi e del loro montaggio, in quanto la superficie vetrata risulta essere la parte termicamente meno efficiente dal punto di vista della resistenza al passaggio del calore rispetto alle strutture opache. Inoltre nella struttura in questione, i serramenti rappresentano buona parte dell’intera superficie disperdente.