La casa che pensa al futuro

La casa che pensa al futuro
Chiedere, chiedere, sempre chiedere!
L'Associazione dei Costruttori Edili di Bergamo presenta ai visitatori
di BergamoScienza 2010 "La Casa che pensa al Futuro".
E' una casa costruita con le migliori tecnologie disponibili che garantiscono un
miglioramento del comfort abitativo, una riduzione dei consumi degli edifici ed un
utilizzo sempre maggiore delle fonti energetiche rinnovabili (solare termico e
fotovoltaico, geotermia, eolico…).
La Casa che pensa al Futuro è intelligente grazie alla domotica che aumenta
l'efficienza di tutti gli apparecchi, impianti e sistemi presenti nelle nostre
abitazioni e soprattutto rispetta l'ambiente: produce energia dal sole e dal
vento, è ben isolata dal caldo e dal freddo ed è costruita con materiali
eco-compatibili…senza contare i vantaggi economici per le bollette
del gas e dell'elettricità!
Queste tecnologie, unitamente ad altre, sono in continua
evoluzione e perfezionamento. Il nostro scopo oggi è quello
di iniziare a costruire la casa che pensa al futuro.
Percorso della visita
2 1
sala
capitolare
chiostro
solare termico
solare fotovoltaico
geotermia
eolico
tecnologie
domotica
termografia
isolamento
SCUOLA
edile
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Il cappotto termico ovvero
un vestito su misura per la nostra casa!
L'isolamento a cappotto è una tecnica per la coibentazione termica e acustica
delle pareti di un edificio che consiste nell'applicare il materiale isolante all'esterno
invece che all'interno della parete.
Per la sua semplicità esecutiva questo tipo di coibentazione è utilizzato nella
maggior parte delle nuove costruzioni e nella quasi totalità delle ristrutturazioni, in
quanto consente l'esecuzione dei lavori senza che le persone che vi abitano
debbano lasciare la propria casa.
Grazie al cappotto è inoltre possibile eliminare il problema dei "ponti termici": punti
dell'edificio non isolati attraverso i quali può fuggire il calore.
Il sistema consiste nella realizzazione di una barriera termica che permette di
tenere la temperatura all'interno dell'edificio a livello di confort. Si crea perciò un
vero e proprio "cappotto" alla nostra casa così d'inverno, quando fuori fa freddo, il
calore prodotto dal riscaldamento rimarrà all'interno mentre d'estate il forte caldo
farà fatica ad entrare.
Come si realizza?
Lo strato di materiale isolante viene incollato o tassellato con attenzione
sull'esterno del muro della casa; aumentando lo spessore del cappotto
si aumenta di conseguenza la resistenza al passaggio del calore.
Viene poi realizzato uno strato di intonaco rinforzato con una rete in fibra
di vetro che protegge lo strato isolante dagli agenti esterni. La rete aiuta
anche ad evitare crepe e deformazioni superficiali dovute alla
dilatazione termica.
Alla fine si stende uno strato di finitura che conferisce alla parete
l'aspetto estetico voluto. Dovrebbe essere di
colore chiaro per ridurre l'assorbimento di
calore e le eventuali deformazioni.
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Impianti eolici ovvero
che forza il vento!
E’ possibile produrre energia elettrica sfruttando il vento, fonte energetica
rinnovabile che rispetto al sole presenta alcuni vantaggi, soffia anche di notte e
richiede l’installazione di impianti più semplici, ma anche svantaggi, la sua
disponibilità varia da luogo a luogo e gli impianti sono generalmente più
ingombranti rispetto agli impianti fotovoltaici.
Tra le tecnologie disponibili si distinguono le grandi pale eoliche, alte fino a 50
metri con pale di 20-30 metri di diametro, e i piccoli aerogeneratori, denominati
“mini-eolico”, che contribuiscono al fabbisogno energetico di abitazioni ed
aziende.
Componenti di un impianto mini-eolico
Aerogeneratore o Turbina: è costituita dalla navicella, che contiene gli
organi meccanici di trasmissione del moto, e dal rotore che può essere:
ad asse orizzontale: il rotore, formato da 2 o più pale, è disposto
orizzontalmente e si orienta seguendo la direzione del vento.
ad asse verticale: il rotore, di svariate forme e geometrie, è più
robusto e silenzioso, anche se generalmente più costoso di quelli
ad asse orizzontale.
Sostegno: può essere costituito da un palo d'acciaio infisso nel terreno
con un’opportuna fondazione o posto sulla sommità degli edifici.
Generatore: di solito inglobato nella navicella della turbina, trasforma il
movimento del rotore in energia elettrica.
Sistema di controllo del generatore ed
inverter: apparecchiature elettroniche che
gestiscono il funzionamento del sistema al
variare delle condizioni di vento e che
consentono la trasformazione da
corrente
continua,
prodotta
dal
generatore, in corrente alternata,
usata dalla rete elettrica.
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Impianti geotermici ovvero
anche la terra respira!
La terra è un accumulatore di calore di elevata capacità che si carica assorbendo
l'energia del sole. In profondità la temperatura del sottosuolo si mantiene costante
tutto l'anno: in estate è più fresca di quella dell'aria mentre in inverno è più calda.
Grazie all'utilizzo di un fluido termovettore è possibile sfruttare questo serbatoio di
calore: il fluido attraversa il terreno con cui scambia calore ottenendo così, a
seconda delle stagioni, un pre-riscaldamento o un pre-raffrescamento e un
conseguente risparmio dell'energia necessaria al condizionamento degli ambienti.
Componenti dell’impianto
Collettori e sonde geotermiche
Collettore geotermico: è costituito da una rete di tubazioni poste a
circa 2 metri di profondità su un'area sufficientemente estesa,
orizzontale o verticale. La ridotta profondità di posa garantisce un
contenimento dei costi di installazione che possono essere
ulteriormente ridotti sfruttando gli scavi di sbancamento necessari alla
realizzazione dell'edificio
Sonda geotermica: è costituita da una lunga tubazione installata in fori
appositamente realizzati (di profondità generalmente compresa tra 50 e
350 metri). E' caratterizzata da costi di realizzazione più elevati ma
permette un funzionamento ottimale della pompa di calore che può
sfruttare la temperatura costante del sottosuolo (circa 15 °C).
Sistema collegato a bacini idrici: consente di sfruttare direttamente
l'acqua di bacini idrici, falde sotterranee e corsi d'acqua superficiali o, in
alternativa, di scambiare calore con essa attraverso un circuito chiuso.
Accumulatori e pompe di calore
Pompa di calore geotermica: macchina
dimensionata in base alla potenza di
riscaldamento necessaria che permette
di innalzare la temperatura fino a circa
35°C a fronte di un ridotto consumo
di energia elettrica (indicativamente
il 25-35% dell'energia restituita).
Accumulatore termico: serbatoio di
accumulo
dell'acqua
(di
riscaldamento o ad uso potabile)
riscaldata o raffrescata dal sistema
geotermico.
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Integrazione dei sistemi
Al raggiungimento della piena efficienza energetica di un edificio provvede la
moderna tecnica impiantistica.
Nello schema è riportato un impianto che integra tra loro le tecnologie più diffuse
per rendere efficiente la produzione di calore (nei periodi freddi) e per il
raffrescamento (nei periodi caldi). La particolarità risiede nello scambiatore DirektCooling che permette lo sfruttamento della sonda geotermica per il raffrescamento
estivo. In questo modo non viene utilizzato il compressore con un notevole
risparmio energetico.
La produzione di acqua calda sanitaria è affidata invece al classico impianto a
collettori solari a circolazione forzata.
Il sistema può essere completato con l’integrazione di pannelli fotovoltaici per la
produzione di energia elettrica ed essere ottimizzato nel suo funzionamento
attraverso il supporto dell’impianto domotico.
collettori
solari
direkt
cooling
acqua
riscaldamento
sonda
geotermica
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pompa
di calore
acqua
sanitaria
Riscaldamento radiante ovvero
parliamo di acqua!
All'interno di pavimenti, pareti e soffitti possono essere installati sistemi radianti a
bassa temperatura che garantiscono minori costi di esercizio rispetto ai tradizionali
corpi scaldanti (radiatori) e che possono eventualmente essere alimentati
direttamente dall'acqua calda o dall'energia elettrica prodotta da fonti rinnovabili.
Questo sistema di riscaldamento garantisce anche il miglioramento del comfort
termo-igrometrico degli ambienti, una maggiore libertà nell'arredo e, grazie alla
distribuzione estesa degli elementi radianti, un ambiente termicamente uniforme,
limitando anche le perdite puntuali di energia.
Come si realizza?
L'impianto di riscaldamento a pavimento è composto da:
Soletta portante.
Strato alleggerito di contenimento impiantistico, per tubazioni
elettriche ed idrauliche.
Strato elastico per l'isolamento acustico.
Strato di materiale isolante posto al di sotto degli elementi
radianti che evita dispersioni di energia negli ambienti
sottostanti.
Tubi, in materiale plastico o rame, annegati completamente
nello strato di supporto (massetto) che ha la duplice funzione di
accumulo termico e di diffusione estesa del calore
nell'ambiente.
Strato di rivestimento (piastrelle,
marmo o parquet).
Esistono anche sistemi innovativi che
prevedono l'utilizzo di materassini in
fibra di carbonio che, attraversati dalla
corrente elettrica, si scaldano e
rilasciano calore nell'ambiente.
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I serramenti ovvero
gli occhi della casa!
Finestre e porte interrompono l'isolamento termico ed acustico delle pareti e
devono essere conseguentemente progettate e realizzate al fine di minimizzare le
dispersioni termiche e la diffusione dei rumori. Le tecnologie per l'isolamento dei
serramenti sono più complesse rispetto a quelle per l'isolamento delle strutture
opache (pareti) ma consentono oggi di raggiungere ottimi risultati.
Componenti
I vetri
vetro basso emissivo: realizzato rivestendo una delle superfici
interne di un vetro camera con un deposito di ossidi metallici che
permette di ridurre le dispersioni di calore senza modificare le
prestazioni di trasmissione della luce.
vetro selettivo: diversi strati di metalli nobili vengono deposti sui
vetri in modo da ridurre la quantità di energia solare che riesce ad
attraversarli.
La camera d’aria è un’intercapedine di dimensioni da 1 a 3 cm che
separa due vetri aumentando così la resistenza termica del serramento.
A volte al posto dell'aria questo spazio può essere riempito anche con
gas rari, ancora più isolanti.
I materiali utilizzati: I serramenti sono
realizzati con diversi materiali: legno, PVC con
camera d'aria all'interno della struttura (a
volte riempita anche con materiale isolante)
e alluminio con taglio termico, un
materiale isolante viene inserito all'interno
della struttura per interrompere la
continuità del metallo e ridurre il
passaggio di calore.
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Impianti fotovoltaici ovvero
come è bello il sole!
L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità: è possibile
trasformare la propria abitazione in una piccola centrale elettrica che sfrutta
l'inesauribile energia del sole.
Alcuni materiali semiconduttori colpiti dalla radiazione solare sono infatti in grado
di produrre una differenza di potenziale che genera corrente elettrica (effetto
fotovoltaico).
Componenti dell’impianto
Pannello fotovoltaico: l'elemento base nella costruzione del modulo
fotovoltaico sono le celle solari (o celle fotovoltaiche) che possono
essere realizzate con diversi materiali.
Silicio monocristallino: realizzate con una fetta di un cristallo
di silicio (materiale semiconduttore di colore nero o blu)
opportunamente
trattato.
L'efficienza
raggiunge
valori
del 15-18 %.
Silicio policristallino: si origina dalla fusione e successiva
ricristallizzazione del silicio di scarto dell'industria elettronica
("scraps" di silicio). Da questa fusione si ottiene un composto
che viene tagliato verticalmente in lingotti con forma di
parallelepipedo. L'efficienza raggiunge valori del 13-15 %.
Film sottile: in alternativa alle tradizionali celle è possibile
stendere un sottile strato di materiali semiconduttori su substrati
di vetro o ceramica. Il semiconduttore più utilizzato è il silicio
amorfo. Si possono ottenere forme
flessibili e costi produttivi inferiori,
con rese che scendono intorno al
6-9 %.
Sistema di accumulo: batterie per
accumulare l'energia prodotta durante
il
periodo
di
funzionamento
dell'impianto (irraggiamento solare).
Inverter: trasforma la corrente
continua prodotta dal generatore
fotovoltaico in corrente alternata.
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Impianti solari termici ovvero
come scalda il sole!
Il sole è una delle fonti energetiche rinnovabili più familiare all'uomo che da
sempre ha cercato di sfruttarne l'enorme quantità di energia disponibile.
Attraverso il solare termico è possibile generare calore per il riscaldamento
dell'acqua sanitaria e degli ambienti. Uno dei fattori più importanti da considerare
nella progettazione dell'impianto è l'orientamento dei pannelli: per poter sfruttare la
massima esposizione nell'arco della giornata è consigliabile orientare i pannelli
verso Sud.
Componenti dell’impianto
Collettore solare: si basa sul principio dell'effetto serra che si produce
attraverso un elemento captatore (superficie di colore scuro) in grado si
assorbire la maggior quantità possibile di energia solare ed una
copertura trasparente in grado di contenerne l'effetto di re-irraggiamento,
evitando così l'immediata dispersione dell'energia catturata.
Per ridurre le perdite di energia i pannelli sono opportunamente isolati
con materiale coibente o, in alternativa, con una camera d'aria.
Il principio di funzionamento dei sistemi a circolazione naturale è basato
sulla convezione del fluido riscaldato che tende a diminuire la propria
densità e quindi ad innescare un moto convettivo dal basso verso l'alto.
Accumulatore termico: è un serbatoio di accumulo dell'acqua calda
prodotta dal collettore solare. Per garantire la funzionalità del
sistema a circolazione naturale il serbatoio
dell'acqua calda sanitaria deve essere
posizionato all'estremità superiore del
pannello.
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La termografia ovvero
parliamo di onde!
Le macchine fotografiche, oggi così diffuse, sono in grado di catturare le immagini
e le sfumature dei colori lavorando in modo simile ai nostri occhi che sono
sensibili solamente ai colori. Poichè i colori, in fisica, non sono altro che onde
elettromagnetiche al pari dei segnali radio e Tv, dei raggi X o delle micronde che si
utilizzano in cucina, si può dire che l’occhio può registrare solo una piccola
porzione di tutte le possibili onde elettromagnetiche esistenti.
Ogni corpo caldo emette una particolare onda elettromagnetica detta
infrarosso che trasporta nell’ambiente il suo calore. In questo
momento il tavolo, le pareti, le luci e voi stessi state emettendo
onde infrarosse in questa stanza.
Non le possiamo vedere con gli occhi ma le possiamo
percepire attraverso la pelle: avvicinandosi ad un camino
acceso, ad una lampadina oppure semplicemente stando
esposti alla luce del sole, il calore che si percepisce è
causato dalle onde infrarosse.
Esistono degli strumenti, detti termocamere, che sono in
grado di registrare queste onde e renderle visibili. Nello
schermo che vedi qui installato, le immagini trasmesse
non sono altro che onde infrarosse emesse in questa
stanza.
La termocamera quindi registra le diverse
temperature senza venire in contatto con le
superfici che sta misurando.
È un po’ come un termometro a distanza per
misurare la febbre!!!
In edilizia la termocamera viene utilizzata per
“vedere” le vie attraverso le quali il calore
esce dagli edifici e quindi per porre rimedio
al problema applicando gli isolanti termici
proprio dove servono.
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Ventilazione Meccanica Controllata
ovvero parliamo di aria!
I sistemi di ventilazione controllata garantiscono una riduzione delle perdite di
energia dagli ambienti riscaldati grazie al ricambio "controllato" dell'aria.
A differenza dei semplici ricambi d'aria (ad esempio aprendo le finestre) il controllo
della ventilazione degli ambienti consente infatti di bilanciare l'umidità e di
recuperare parzialmente l'energia di riscaldamento o raffrescamento che andrebbe
altrimenti persa.
Il principio di funzionamento è molto semplice: si aspira aria umida e viziata e si
immette aria pulita e fresca prelevandola dall'esterno, recuperando calore dall'aria
espulsa per preriscaldare quella immessa.
Come si realizza?
Aspiratore e bocchette di estrazione:
attraverso un ventilatore sempre in funzione
si aspira aria viziata dalle bocchette di
aspirazione poste nei bagni e nella cucina,
allontanandola all'esterno.
Bocchette di immissione: in modo
naturale l'aria estratta viene sostituita
dall'aria pulita che entra dall'esterno
nelle stanze "nobili", quali il salotto e le
camere da letto. La macchina
aspirante, nelle versioni più evolute,
esegue
anche
l'umidificazione/deumidificazione e il
preriscaldamento dell'aria prelevata
dall'esterno.
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Ventilazione Meccanica Controllata
ovvero parliamo di aria!
I sistemi di ventilazione controllata garantiscono una riduzione delle perdite di
energia dagli ambienti riscaldati grazie al ricambio "controllato" dell'aria.
A differenza dei semplici ricambi d'aria (ad esempio aprendo le finestre) il controllo
della ventilazione degli ambienti consente infatti di bilanciare l'umidità e di
recuperare parzialmente l'energia di riscaldamento o raffrescamento che andrebbe
altrimenti persa.
Il principio di funzionamento è molto semplice: si aspira aria umida e viziata e si
immette aria pulita e fresca prelevandola dall'esterno, recuperando calore dall'aria
espulsa per preriscaldare quella immessa.
Come si realizza?
Aspiratore e bocchette di estrazione:
attraverso un ventilatore sempre in funzione
si aspira aria viziata dalle bocchette di
aspirazione poste nei bagni e nella cucina,
allontanandola all'esterno.
Bocchette di immissione: in modo
naturale l'aria estratta viene sostituita
dall'aria pulita che entra dall'esterno
nelle stanze "nobili", quali il salotto e le
camere da letto. La macchina
aspirante, nelle versioni più evolute,
esegue
anche
l'umidificazione/deumidificazione e il
preriscaldamento dell'aria prelevata
dall'esterno.
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