Irene Canalis, Giorgio Bianciotto
Approccio tecnologico ecocompatibile in un progetto di riqualificazione e ampliamento di un edificio scolastico in Pinerolo.
Rel. Mario Grosso. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2009
Abstract: |
La motivazione che ci ha portato a scegliere l'argomento della tesi è la sempre maggiore importanza nella progettazione del sistema edifico-impianto, di un approccio che limiti gli impatti negativi sull'ambiente, in particolare, quelli riferiti ai consumi energetici in fase d'uso. L'obiettivo della tesi è quello di applicare una metodologia progettuale ecocompatibile alla riqualificazione di un edificio scolastico esistente, riducendone i consumi energetici e i conseguenti impatti ambientali. Per raggiungere questo obiettivo è necessario conoscere approfonditamente sia i sistemi di riqualificazione dell'involucro edilizio, e quindi i materiali ecocompatibili disponibili sul mercato, sia i sistemi di climatizzazione, diversi per ogni caso specifico. Tale approccio si basa, essenzialmente, sulla conservazione energetica e sulla produzione di energia da fonti rinnovabili.
IL CONTESTO ENERGETICO
Dopo la "crisi dell'energia" degli anni Settanta, la politica energetica nel settore dell'edilizia si basò sul risparmio energetico attraverso una limitazione delle dispersioni degli edifici. Negli anni a venire furono emanate delle leggi che stabilivano dei- limiti nel consumo energetico per uso termico negli edifici; in particolare le prescrizioni operative erano relative al livello di isolamento termico degli edifici, alle temperature di progetto e di esercizio dell'impianto di riscaldamento e alla sua gestione. Successivamente vi fu una spinta nello sfruttare le fonti energetiche rinnovabili come il sole e il vento. Questo ha portato, quindi, a riconsiderare la dimensione fisica dell'ambiente esterno come risorsa energetica e alla messa a punto di specifiche tecnologie in grado minimizzare il consumo di energia da combustibile fossile a favore dello sfruttamento di fonti naturali rinnovabili. L'ambiente è, infatti, potenzialmente ricco di risorse gratuite, in grado di fornire quell'energia di cui abbiamo bisogno per riscaldare e raffrescare gli edifici, che sono grandi metabolizzatori di energia. La progettazione architettonica che privilegia questi principi è individuata come "energy building conscious design", cioè attenta al problema dell'energia. La matrice energetica per il progetto in architettura, negli anni Settanta, non aveva un supporto conoscitivo come quello attuale, ma incominciava ad essere considerata uno degli elementi del progetto. Oggi la consapevolezza del valore dell'energia caratterizza intrinsecamente il progetto, basato sulla conoscenza dei metabolismi del tessuto costruito. E' altresì importante conoscere i luoghi in cui l'energia viene consumata per poter impostare strategie di utilizzo specifico del sito, nonché il significato che le scelte progettuali hanno sui consumi energetici. [cfr. G. Peretti, 2007]. L'edilizia e la gestione dei territorio costruito, sono settori particolarmente importanti della conversione energetica del nostro paese, in quanto responsabili di percentuali dei 30% circa del consumo di energia primaria, e sono inoltre quelli in cui le temperature caratteristiche degli usi finali sono tra le più basse e, quindi, con una forte vocazione alla sostituzione con energie alternative.
Programmi di miglioramento di efficienza energetica e altre misure di efficientamento per raggiungere l'obiettivo Risparmio energetico Risparmio energetico annuale atteso al annuale atteso al 2010 (GWh ) 2016(GWh) Misure nel settore residenziale: 1)Coibentazione superfici opache edifici residenziali ante 1980 1) 3489 1) 12800 2)Sostituzione di vetri semplice con doppi vetri 2) 233 2) 930 3)Sostituzione lampade ad incandescenza (GLS)con lampade a fluorescenza CFL 4300GWh 3) 1600 3) 4800
4)Sostituzione lavastoviglie con apparecchiature in classe A 1758GW 4) 305 4) 1060
5)Sostituzione frigoriferi e congelatori con apparecchiature in classe A+ e A++ 4533GWh ' 6) 410 5) 1210 5) 3860
6)Sostituzione lavabiancherla con apparecchiature in classe A superlativa 6) 31 6) 410 7)Sostituzione scalda acqua elettrici efficienti 7) 700 7) 2200
8)Impiego di condizionatori efficienti 8) 180 8) 540
9) Impiego impianti di riscaldamento efficienti 9) 8150 9) 26750 10) Camini termici e caldaie a legna 10) 1100 10) 3480 Misure nel settore terziario: 1) Impiego impianti di riscaldamento efficienti 1) 5470 1) 16600 2) Incentivazione all'impiego di condizionatori efficienti 2) 835 2) 2510 3) Lampade efficienti e sistemi di controllo 3) 1400 3) 4300 4) Lampade efficienti e sistemi di regolazione dei flusso luminoso (illuminazione pubblica) 4) 425 4) 1290
Misure nel settore industria: 1) Lampade efficienti e sistemi di controllo 1) 700 1) 2200 2) Sostituzione motori elettrici di potenza 1-90kW da classe Eff2 a classe Eff1 2) 1100 2) 3400
3) Instaliazione di inverters su motori elettrici di potenza 0.75-90 kWh 3) 2100 3) 6400
4)Cogenerazione ad alto rendimento 4) 2093 4) 6280
5) Impiego di compressione meccanica del vapore 5) 1047 5) 3257 Misure nel settore trasporti 1) Introduzione del limite di consumo di 140 g/km (media veicoli parco venduto 1) 3490 1) 23260
Totale risparmio energetico atteso: 35.658 126.327
I risparmi energetici maggiori che si otterrebbero seguendo il Piano d'azione dell'Efficienza- Energetica italiana sono quelli provenienti dall'impiego di impianti di riscaldamento efficienti, seguiti dalla sostituzione degli scalda acqua elettrici in scalda acqua più efficienti, seguiti dalla coibentazione delle sole superfici opache di edifici residenziali ante il 1980. Questo ci fa capire quanto incida il settore dell'innovazione edilizia sulle spese energetiche dello stato. |
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Relators: | Mario Grosso |
Publication type: | Printed |
Subjects: | A Architettura > AO Design G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GG Piemonte |
Corso di laurea: | Corso di laurea specialistica in Architettura |
Classe di laurea: | UNSPECIFIED |
Aziende collaboratrici: | UNSPECIFIED |
URI: | http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/1397 |
Chapters: | INTRODUZIONE
IL CONTESTO ENERGETICO IL PROCESSO PROGETTUALE
PARTE I - ANALISI DELLO STATO DI FATTO IL CONCETTO FISICO ANALISI CLIMATICA DI SITO IL CLIMA Valori medi mensili della temperatura media giornaliera dell'aria esterna Irradiazione solare giornaliera media mensile Valore medio annuale della velocità del vento media giornaliera Valore medio mensile della pressione parziale media giornaliera di vapore nell'aria Temperatura estiva massima: distribuzione giornaliera
IL MICROCLIMA Effetti della corrugazione del territorio Effetti della presenza di masse d'acqua Effetti della vegetazione Effetti dell'ambiente costruito L'ombreggiamento su piano orizzontale Ombreggiamento sui piani verticali delle facciate Scie di vento attorno ad un ostacolo Matrici bioclimatiche
PARTE II - PROGETTAZIONE DELL'INTERVENTO METAPROGETTO
ANALISI ESIGENZIALE DELLE ATTIVITÀ ALLO STATO ATTUALE 50 ANALISI ESIGENZIALE DELLE ATTIVITÀ SUL NUOVO PROGETTO 57 PROGETTAZIONE DI SITO
CRITERI DI LOCALIZZAZIONE E ORIENTAMENTO DI UN EDIFICIO Controllo solare Tracciamento delle ombre portate da una ostruzione Ombreggiamento delle facciate Esposizione al vento INTEGRAZIONE EDIFICIO-TERRENO SISTEMAZIONE DEGLI SPAZI ESTERNI
DIMENSIONAMENTO E DISTRIBUZIONE DEGLI SPAZI DETERMINAZIONE DEGLI ELEMENTI COSTRUITI E DEMOLITI SCELTE PROGETTUALI SULLA STRUTTURA E SULL'INVOLUCRO EDILIZIO SCELTA DELLE STRATEGIE DI CLIMATIZZAZIONE E DI PRODUZIONE ENERGETICA CLIMATIZZAZIONE INVERNALE Ventilazione artificiale IL RAFFRESCAMENTO PASSIVO DEGLI EDIFICI Effetto del tipo edilizio sul microclima LE STRATEGIE DI CLIMATIZZAZIONE PASSIVA PER IL RAFFRESCAMENTO CALCOLO DEL FLDm per un'aula tipo della manica 2 PROGETTAZIONE DELL'EDIFICio
Sistemi di dissipazione del calore CARICO TERMICO
Definizione dei confini dello spazio riscaldato e, se necessario, delle differenti zone e spazi non riscaldati Dispersioni termiche a temperatura interna costante Coefficiente di dispersione termica per trasmissione Il coefficiente bt.,k Componenti opachi Calcolo delle trasmittanze U degli elementi di involucro Stima del contributo dei ponti termici Coefficiente di dispersione termica per ventilazione Apporti di calore totali Apporti di calore interni Apporti solari attraverso l'involucro trasparente Apporti solari attraverso l'involucro opaco Fattore di utilizzazione degli apporti termici Calcolo della capacità termica effettiva Calcolo della costante di tempo t Calcolo di y Fabbisogno di energia termica utile o fabbisogno energetico dell'involucro - Bilancio termico Calore per la produzione di acqua calda Energia primaria per il riscaldamento
DEFINIZIONE DELLE TECNOLOGIE D'INVOLUCRO TECNOLOGIE PER LA CLIMATIZZAZIONE E PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI L'impianto per la produzione di acqua calda sanitaria- L'accumulo L'impianto per il preriscaldamento dell'aria di ventilazione artificiale e di preriscaldamento dell'acqua calda sanitaria L'impianto fotovoltaico - Pannelli fotovoltaico e inverter Unità di recupero calore serie RIB
PARTE III: VERIFICA PRESTAZIONALE DEI SISTEMI EDILIZI ED IMPIANTISTICI IL CLIMA IMPIANTO FOTOVOLTAICO IMPIANTO SOLARE TERMICO
PARTE IV: DETERMINAZIONE DEI RISPARMI ENERGETICI, DELLA RIDUZIONE DI IN UINAMENTO OTTENIBILE E ANALISI DEI COSTI E DEI TEMPI DI AMMORTAMENTO L'IMPIANTO FOTOVOLTAICO L'IMPIANTO SOLARE TERMICO
ALLEGATO A Valori medi mensili della temperatura media giornaliera dell'aria esterna
ALLEGATO B Irradiazione solare giornaliera media mensile
ALLEGATO C L'ombreggiamento su piano orizzontale - analisi preliminare
Scie di vento attorno ad un ostacolo
ALLEGATO E L'ombreggiamento su piano orizzontale - progetto
ALLEGATO F Calcolo delle trasmittanze U degli elementi trasparenti di involucro
ALLEGATO G Il modello virtuale |
Bibliography: | BIBLIOGRAFIA
- Mario GROSSO, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini, 1999 - Daniela BOUVET, Elena MONTACCHINI, La vegetazione nel progetto, Essestampa sri, Napoli, 2007 - A cura di Orio DE PAOLI, Michele RICUPERO, Sistemi solari fotovoltaici e termici: strumenti per il progettista, Celid, 2007 - Alessandro ROGORA, Architettura e bioclimatica, Sistemi editoriali, 2003 - Mario GROSSO, Dinamica delle ombre, Celid, Torino, 1986 - Gabriella PERETTI, Verso I'ecotecnologia in architettura: un percorso attraverso la tecnologia dell'architettura, BE-MA, Milano, 1997
NORMATIVA - UNI 10349, Riscaldamento e raffrescamento degli edifici, Dati climatici, Aprile 1994 - UNI 10348, Riscaldamento degli edifici, Rendimenti dei sistemi di riscaldamento, Metodo di calcolo, Novembre 1993 - UNI/TS 11300-1, Prestazioni energetiche degli edifici: determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva e invernale, Maggio 2008 - UNI EN 832, Prestazione termica degli edifici, Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento, Giugno 2001 - UNI EN ISO 14683, Ponti termici in edilizia, coefficiente di trasmissione termica lineica, metodi semplificati e valori di riferimento UNI 10339, Impianti aeraulici a fini di benessere, generalità, classificazione e requisiti, regole per la richiesta di offerta, l'offerta, l'ordine e la fornitura, Giugno 1995 - UNI EN ISO 10077, Definizione di trasmittanza termica, 2007 - UNI CTI 10345, comportamento termico di diverse tipologie di telaio e loro trasmittanza termica lineica, 30 novembre 1993
SITI INTERNET - www.ilmeteo.it/meteo/Pinerolo (dati stazione Torino Caselle) - www,grammer-solar.de (collettori solari ad aria) |
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