RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
A cura di Arch. Carlo Zanella
Piazza Camperio, 4 20852 Villasanta (MB)
Cell. 338.4236104 [email protected]
Ordine arch. Monza n° 2058
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
1: PRESTAZIONI ENERGETICHE: DALLO STATO DI FATTO
ALLA CASA PASSIVA
EDILIZIA E CLASSE ENERGETICA : i miglioramenti delle nuove costruzioni e del patrimonio edilizio esistente
< 2008
2008
2012
2020
Costruzione tradizionale risultante mediamente in
classe G
Adeguamento alla normativa, nuove costruzione
in classe B/C con prime applicazioni di tecnologie
innovative per l’efficienza energetica nelle nuove
costruzione e nella riqualificazione
Consolidamento delle tecnologie costruttive per le
nuove costruzioni in classe A/B e delle modalità
di ristrutturazione verso una classe energetica
B/C, con relativo assestamento dei costi di
costruzione e di vendita
Consolidamento delle tecnologie costruttive per le
nuove costruzioni in classe A+ casa passiva / casa
attiva e delle modalità di ristrutturazione verso
una classe energetica A, con relativo
assestamento dei costi di costruzione e di vendita
costruzione tradizionale
casa passiva
EDILIZIA E CLASSE ENERGETICA : riduzione dei consumi
NORMATIVA FRA ASPETTI ECOLOGICI E BENESSERE ABITATIVO
Aspetto eco – logico:
attenzione all’ambiente
Consumi ed Inquinamento :
Prestazioni Energetiche Involucro + Impianti
Certificazione Energetica
Aspetto bio – logico:
attenzione al benessere abitativo
Tutte le forme di inquinamento rivolte alle persone
Progetto complessivo (Involucro + Impianti)
Scelte progettuali
nessuna verifica normativa
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
2: PRESTAZIONI ENERGETICHE: IL SISTEMA EDIFICIO
Tipologia costruttiva ‘stato di fatto’
Costruzione tipo :
Impianto:
caldaia standard a gasolio/gas
radiatori
regolazione zona
Tetto:
assenza di isolamento
Finestre:
serramenti legno/metallo
vetro singolo
o vetrocamera doppio vetro
Pareti:
muratura piena
o cassa vuota senza isolamento
Base/fondazioni: controterra o vespaio o altro
locale non riscaldato senza
isolamento
CLASSE G
180 – 250
Kwh/mqa
Risparmio energetico – soluzioni : materiali e tecniche
Impianti efficienti
Fonti rinnovabili
3
Involucro efficiente
2
(fonte immagine:
www.solaritalia.com)
Certificazione
Energetica
1
NUOVE COSTRUZIONI E RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA PATRIMONIO ESISTENTE -> 2008
Nuove costruzioni :
riqualificazione energetica
Imp. elettrico:
fotovoltaico
fotovoltaico
- complicato e non sempre fattibile,
economicamente valido se incentivato
Generazione
caldaia a condensazione
o pompa di calore
caldaia a condensazione
o pompa di calore
- valido quasi esclusivamente se abbinata ad un
riscaldamento a bassa temperatura (pav. radiante)
acs
solare termico x acqua calda
solare termico x acqua calda
- valido se abbinato a bollitore solare condominiale
emissione
riscaldamento radiante
o split aria
regolazione
regolazione singolo ambiente
ventilazione
ventilazione meccanica contr.
(con scambiatore calore) -
Tetto:
ventilato ed isolato
standard > 10 cm eps/lana roccia
isolato
standard > 10 cm eps/lana roccia
- ok se la tipologia esistente lo consente
Finestre:
serramenti legno
metallo taglio termico o pvc
vetro doppio/triplo b.emissivo
serramenti legno
metallo taglio termico o pvc
vetro doppio/ triplo b.emissivo
- ok
Pareti:
muratura piena (nuovi materiali)
o con isolamento > 10 cm eps
con isolamento > 10 cm eps
- ok
vespaio o altro locale non
risc.isolamento > 10 cm eps
con isolamento > 10 cm eps
- ok se la tipologia esistente lo consente
Base:
- impensabile in unità condominiali esistenti
- solo nel caso di ristrutturazioni totali
regolazione singolo ambiente
- ok, valvole termostatiche (+ contabilizzazione cent.)
- impensabile in unità condominiali esistenti
solo nel caso di ristrutturazioni totali
CLASSE A/B
CLASSE B/C
20 – 55 Kwh/mqa
55 – 85 Kwh/mqa
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
3: BENESSERE ABITATIVO:
PRINCIPI DI BENESSERE TERMOIGROMETRICO
involucro edilizio
- Progetto – bioclimatica
- Elementi edili (muro)
- Sistema tetto (ventilato, legno, ecc.)
- Isolamento (qualità e quantità)
- Capacità igroscopica dei materiali
- Isolamento dal freddo/caldo
- Temperatura superficiale
impianto di riscaldamento
- riscaldamento
- raffrescamento
- acqua calda sanitaria
- ventilazione meccanica
-Fonte energetica (rinnovabile o non )
- Tipologia riscaldamento
(irraggiamento – convezione)
- Rendimento della caldaia e del sistema
( generazione , regolazione , distribuzione
emissione )
risparmio energetico e benessere ambientale
PERCEZIONE DEL BENESSERE TERMOIGROMETRICO
Nonostante le ridotte dimensioni in proporzione all’intero
organismo sono le mani, i piedi e la testa (che insieme non
raggiungono il 13 % dell’organismo), a dare la percezione del
benessere termico.
Per la percezione del benessere è
temperatura superficiale
fondamentale
la
Emerge quindi la necessità di avere materiali con elevate
temperature superficiali ed impianti di riscaldamento per
irraggiamento .
DATI COMPARATIVI SULLA CONDUZIONE TERMICA DEI MATERIALI
DATI COMPARATIVI SULLA CONDUZIONE
- Conduzione = + temp. superficiale
TERMICA DEI MATERIALI :
- ARIA
- SUGHERO
- LEGNO - PARQUET
- CEMENTO
- MARMO
0,02 W/mK
0,05 W/mK
0,14 W/mK
0,65 W/mK
3,00 W/mK
La conduzione termica risulta quindi il parametro fondamentale la scelta dei
materiali , soprattutto per la pavimentazione
E’ indicativo che materiali più freddi aumentano anche la possibilità di avere
condensa, con i risultati di insalubrità che questo comporta.
BENESSERE TERMOIGROMETRICO – TEMPERATURA E MOVIMENTO DELL’ARIA
LA GIUSTA TEMPERATURA DELL’ ARIA
Da questi dati emerge come l’ errore di valutazione più comune sia
quello di considerare solo la temperatura dell’ aria quale fattore di
benessere microclimatico. Dando invece la giusta temperatura alle
superfici possiamo ridurre drasticamente la temperatura dell’ aria
(anche sotto i 18 °), risparmiando sul riscaldamento (il 6% per ogni
grado) e guadagnando in valore biologico dell’ aria, in quanto da studi
medici la temperatura dell’ aria di 10 ° è quella dal migliore impatto
fisiologico.
IL MOVIMENTO DELL’ ARIA
Una differenza di 2° fra la T. delle pareti e quella dell’ aria provoca un movimento
dell’ aria di 20 cm/sec., Il limite ottimale è di 10 cm/sec. Le correnti d’ aria superiori
sono percepite negativamente perchè sottraggono calore alle parti esposte dell’
organismo.
GRAFICO DEL BENESSERE TERMOIGROMETRICO
Temperatura
Aria ambiente
35
30
TROPPO CALDO
25
20
15
COMFORT
TERMICO
10
TROPPO FREDDO
5
0
5
10
15
20
Temperatura delle pareti
25
30
35
TEMPERATURA MEDIA RADIANTE E TEMPERATURA OPERANTE
Temperatura media radiante
S1xT1
La temperatura media radiante è data dalla media ponderata delle
temperature delle superfici di un ambiente.
(S1xT1)+(S2xT2)+…(SnxTn)
Superficie totale
Temperatura media operante
La Temperatura media operante TO è la media tra TMR (temperatura
media radiante) e temperatura dell’aria TA
TO = TMR + TA
2
E’ la temperatura che il corpo percepisce
S2xT1
La Trasmissione dell’Energia
IRRAGGIAMENTO
E’ uno scambio termico per radiazione
elettromagnetica, assolutamente
Indipendente
dalla
temperatura
dell’aria. E’ il riscaldamento del sole e
del fuoco, che ad esempio ci permette
di abbronzarci in mezzo alla neve, a
zero gradi.
C’è un passaggio naturale di
radiazione fra i corpi più caldi a quelli
più freddi, per cui più la superficie di
cui siamo circondati è calda, meno
cederemo calore.
CONDUZIONE
CONVEZIONE
E’ il sistema basato sul
riscaldamento tramite un fluido,
ad esempio l’aria. I sistemi che
utilizzano
maggiormente
la
convezione sono ad esempio i
ventilconvettori usati negli uffici
e nei centri commerciali.
UMIDITA’ E MICROCLIMA
L’ umidità dell’ aria entra in azione con i meccanismi di termoregolazione corporea, in
condizioni climatiche asciutte l’ uomo libera maggiori quantità di liquidi, soprattutto
attraverso la respirazione, favorendo la cessione di tossine e di calore, stimolando l’
attività metabolica (non in accordo con attività sedentarie!).
La medicina definisce ottimali i valori intorno a 45 - 50 %
di U.R. , in ogni caso < di 70 % e > del 40 %.
N.B. Come dato significativo possiamo considerare che in un appartamento con
tre persone si producono quotidianamente circa 12 litri d’ aqua dispersa
nell’ aria.
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
4: SISTEMA EDIFICIO: GLI IMPIANTI
IMPIANTI RADIANTI VS IMPIANTI AD ARIA
La Storia
Fin dai tempi degli antichi romani, nelle terme,
venivano riscaldati i pavimenti per diffondere il
calore negli ambienti
“CALDARIUM”
Il Presente
Tubazioni in plastica
Superficie uniformemente pannellata
Temperatura bassa
Presenza di isolamento
Possibilità di regolazione
Possibilità di utilizzo in riscaldamento e raffrescamento
,
Attraverso l’impianto di riscaldamento a pavimento si alza la
temperatura media della superficie circoscritta (temperatura
media radiante)
Gli impianti di radianti a pavimento cedono la loro energia fino all’80% per irraggiamento.
La Distribuzione del Calore
Negli impianti a pannelli non si ha stratificazione
della temperatura, né movimento d’aria
Negli impianti ad aria o a radiatori si ha una
stratificazione della temperatura, con valori piu’
elevati a soffitto che a pavimento
Il Comfort Termico
Proporzioni di scambio termico Ideali
Il benessere Termico è rappresentato da quelle condizioni in cui l’organismo riesce a mantenere l’equilibrio
termico (omeotermia) senza l’intervento del sistema di termoregolazione propria.
convezione
15%
conduzione
5%
evaporazione
30%
irraggiamento
50%
irraggiamento
evaporazione
convezione
conduzione
Risparmio Energetico
In termini di risparmio energetico basta
pensare che ad ogni grado in meno della
temperatura dell’aria corrisponde un risparmio
del 7-8% di energia quindi:
Un risparmio di circa il 14-16 %
e se abbinato a sistemi con maggiore efficienza
energetica o a fonti di energia rinnovabile quali:
caldaie a condensazione, pompe di calore,
solare termico, geotermia, etc…
Il risparmio sale al 30-35 %
In edifici di notevole altezza quali chiese e
capannoni si può ottenere
Un risparmio di circa il 35-40 %
Sistemi radianti a pavimento, parete, soffitto
Semplicemente flessibilità
Pannelli Radianti
Regolazione
24°C
18°C
20°C
20°C
19°C
Regolazione singolo ambiente
Raffrescamento Radiante
Struttura energeticamente carica senza climatizzazione
30÷32°C
29 ÷ 30°C – 40-50% U.R.
Scambio evaporativo con alta temperatura
radiante senza climatizzazione – 1,2 met
In queste condizioni risulta difficile per il
nostro organismo garantire lo smaltimento
della giusta quantità di calore metabolico.
30÷32°C
30÷32°C
34°C
Evaporazione 65-70%
Convezione
10-15%
Irraggiamento 20%
Conduzione < 1%
30°C
Struttura con climatizzazione “tradizionale” ad aria (pompa di calore)
Immettendo aria fredda all’interno
dell’ambiente
si
abbassa
la
temperatura della massa d’aria (che
ha un calore specifico basso). La
struttura è ancora energeticamente
carica, difatti se si spegne per
qualche minuto l’impianto si avverte
rapidamente
l’energia
radiante
trasmessa dalle superfici ambiente.
30°C
24°C – 40-50% U.R.
29°C
Per questo motivo gli impianti a
split/ventilconvettori non riescono a
sfruttare efficacemente le dinamiche di
scambio radiante.
29°C
34°C
Evaporazione 50%
Convezione
30%
Irraggiamento 19%
Conduzione
29°C
1%
Siamo ancora in una situazione sbilanciata verso lo scambio convettivo:
Il nostro organismo cerca di abbassare la temperatura della pelle aumentando l’evaporazione; fisiologicamente
questo meccanismo risulta però sfavorito dalla bassa temperatura dell’aria ambiente rispetto alla temperatura
interna dei nostri polmoni.
Raffrescamento Radiante
24°C
La temperatura dell’aria è più alta di
quella delle superfici (temperatura
radiante). In queste condizioni
abbiamo circa 8°C di salto termico
rispetto alla temperatura superficiale
del nostro corpo
Questo permette di avere uno
scambio termico equilibrato.
26°C - 55÷60% U.R.
25°C
24°C
35°C
Evaporazione 35%
Convezione 18%
Irraggiamento 40-50%
Conduzione 2%
22°C
La struttura è energeticamente scarica.
Con una temperatura radiante più bassa il corpo è in grado di irraggiare di più e conseguentemente di evaporare di
meno. Per avere una gradevole sensazione di asciutto sulla pelle è sufficiente una U.R. del 55-60% che, a livello di
impianto, è energeticamente meno oneroso da ottenere.
RAFFRESCAMENTO - Scambio Ideale
c on d u z i o n e
5%
c on v e z i o n e
15 %
50 % irraggiamento
30 % evaporazione
15 % convezione
5% conduzione
e v a po r a z i o ne
30%
ir r a ggi a me nt o
50%
c onduz i one
c onv e z ione
1%
Scambio con struttura energeticamente carica senza climatizzazione
15 %
Evaporazione 65-70%
ir r a ggia me nt o
19 %
Convezione
e v a por a z i one
10-15%
Irraggiamento 20%
65%
Conduzione < 1%
c ond uz i on e
Scambio con struttura climatizzazione ad aria
1%
c o nv e z i o ne
30%
i r r a gg i a m e n t o
19 %
Evaporazione 50%
Convezione
30%
Irraggiamento 19%
e v a p or a z i one
50%
Conduzione
c o n d u z i on e
2%
c on v e z i o n e
18 %
e v a po r a z i o n e
35%
i r r a gg i a me n t o
45%
1%
Scambio con Raffrescamento Radiante La condizione più vicina
all’equilibrio termico dello scambio
ideale è quella con il
Raffrescamento Radiante
Evaporazione 35%
Convezione 18%
Irraggiamento 40-50%
Conduzione 2%
IMPIANTI: LA POMPA DI CALORE
La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un
ambiente a temperatura più bassa ad un altro a temperatura più alta.
Essa opera con lo stesso principio del frigorifero e del condizionatore d’aria.
aria
raffreddata
aria
esterna
aria
riscaldata
CIRCOLAZIONE
ARIA ESTERNA
aria
ambiente
CIRCOLAZION
E
ARIA INTERNA
COME È FATTA E COME FUNZIONA
La pompa di calore è costituita da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido (frigorigeno) che, a seconda delle
condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato di liquido o di vapore.
Il circuito chiuso è costituito da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione, un evaporatore
MOTORE
comprime
il
gas
VAPORE
COMPRESSORE
Il compressore
(refrigerante)
aumentandone la
temperatura
Nel condensatore i gas caldi cedono
calore all’acqua dell’impianto di
riscaldamento
condensando
VAPORE
FONTE DI CALORE:
CONSENSATORE
EVAPORATORE
LIQUIDO
La fonte di calore, tramite
l’evaporatore, fornisce calore
al liquido refrigerante
il quale evapora
VALVOLA DI
ESPANSIONE
ARIA
TERRA
ACQUA
RADIATORE
ACQUA CALDA
TERMOCONVETTORE
LIQUIDO
Il liquido (refrigerante) passando
attraverso una valvola di
espansione si espande riducendo
così la propria temperatura
3
2
4
1
1 condensatore,
2 valvola di espansione,
3 evaporatore,
4 compressore.
Il condensatore e l’evaporatore sono costituiti da scambiatori di calore, cioè tubi posti a contatto con un
fluido di servizio (che può essere acqua o aria) nei quali scorre il fluido frigorigeno. Questo cede calore al
condensatore e lo sottrae all’evaporatore. I componenti del circuito possono essere sia raggruppati in un
unico blocco, sia divisi in due parti (sistemi “SPLIT”) raccordate dai tubi nei quali circola il fluido
frigorigeno.
Nel funzionamento il fluido frigorigeno, all’interno del circuito, subisce le seguenti trasformazioni:
1 Compressione: il fluido frigorigeno allo stato gassoso e a bassa pressione, proveniente dall’evaporatore,
viene portato ad alta pressione; nella compressione si riscalda assorbendo una certa quantità di calore.
2 Condensazione: il fluido frigorigeno, proveniente dal compressore, passa dallo stato gassoso a quello
liquido cedendo calore all’esterno.
3
Espansione: passando attraverso la valvola di espansione il fluido frigorigeno liquido si trasforma
parzialmente in vapore e si raffredda.
4 Evaporazione: il fluido frigorigeno assorbe calore dall’esterno ed evapora completamente. L’insieme di
queste trasformazioni costituisce il ciclo della pompa di calore: fornendo energia con il compressore, al
fluido frigorigeno, questo, nell’evaporatore, assorbe calore dal mezzo circostante e, tramite il condensatore,
lo cede al mezzo da riscaldare.
EFFICIENZA E RENDIMENTO DELLA POMPA DI CALORE
Nel corso del suo funzionamento, la pompa di calore:
• consuma energia elettrica nel compressore
• assorbe calore nell’evaporatore, dal mezzo circostante, che può essere aria o acqua
• cede calore al mezzo da riscaldare nel condensatore (aria o acqua).
Il vantaggio nell’uso della pompa di calore deriva dalla sua capacità di fornire più energia (calore) di quella elettrica
impiegata per il suo funzionamento in quanto estrae calore dall’ambiente esterno (aria-acqua).
La resa è espressa dal coefficiente di prestazione, COP, rapporto tra energia resa (alla sorgente di interesse) ed
energia consumata (di solito elettrica). Un valore del COP pari a 3 indica che per ogni kWh di energia elettrica
consumato, la pompa di calore fornisce calore pari a 3 kWh.
Il processo della pompa di calore non viola né la prima legge della termodinamica, perché ci vuole meno energia per
muovere il calore che per produrlo, né la seconda legge della termodinamica, perché il lavoro richiesto per muovere
calore da bassa ad alta temperatura è maggiore del lavoro che si può ricavare muovendo la stessa energia termica, in
senso opposto, attraverso un motore ideale (questo è il principio che limita il COP).
Si fa notare che quando c'è una notevole differenza di temperatura, per esempio quando si vuole riscaldare una casa
in una rigida giornata invernale, è necessario più lavoro per muovere il calore. Se la pompa di calore è all'esterno e
l'evaporatore non è riparato, è possibile che il COP scenda e che l'umidità dell'aria tenda a ghiacciarsi sulle alette del
dispositivo (con obbligo di periodico scongelamento). In altre parole, quando fuori fa molto freddo, conviene
produrre calore all'interno piuttosto che prenderlo dall'esterno.
La pompa di calore è solitamente più efficiente nel riscaldamento che nel raffreddamento, dato che la macchina
dissipa sempre una parte di energia in calore, calore che può essere usato per il riscaldamento. Questo è il motivo
per cui la porta del frigorifero aperta in una giornata estiva fa scaldare la cucina: infatti il calore assorbito dallo
scomparto freddo è riversato nel condensatore, aumentato dell'energia elettrica dissipata in calore. Un frigorifero
aperto è essenzialmente un riscaldatore elettrico 'molto complicato'.
SORGENTE FREDDA
Il mezzo esterno da cui si estrae calore è detto sorgente
fredda. Nella pompa di calore il fluido
frigorigeno assorbe calore dalla sorgente fredda tramite
l’evaporatore.
Le principali sorgenti fredde sono:
• l’aria: esterna al locale dove è installata la pompa di calore
oppure estratta dal locale dove è
installata la pompa di calore
• l’acqua: di falda, di fiume, di lago quando questa è presente
in prossimità dei locali da riscaldare
e a ridotta profondità.
Altre sorgenti possono essere costituite da:
• acqua accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare
• terreno, nel quale vengono inserite le tubazioni relative all’evaporatore.
IL POZZO CALDO
L’aria o l’acqua da riscaldare sono detti pozzo caldo.
Nel condensatore il fluido frigorigeno cede al pozzo caldo sia il calore
prelevato dalla sorgente
fredda che l’energia fornita dal compressore.
Il calore può essere ceduto all’ambiente attraverso:
• ventilconvettori, costituiti da armadietti nei quali l’aria viene fatta
circolare sopra corpi
scaldanti;
• serpentine inserite nel pavimento, nelle quali circola acqua calda;
• canalizzazioni, che trasferiscono direttamente il calore prodotto dalla
pompa di calore ai diversi
locali.
Le pompe di calore si distinguono in base alla sorgente fredda e al pozzo caldo che utilizzano.
Possono quindi essere del tipo:
SORGENTE FREDDA
L’aria come sorgente fredda ha il vantaggio di essere
disponibile ovunque; tuttavia la potenza resa dalla pompa di
calore diminuisce con la temperatura della sorgente.
Nel caso si utilizzi l’aria esterna, è necessario (intorno a 0°C),
un sistema di sbrinamento che comporta un ulteriore
consumo di energia.
• L’acqua come sorgente fredda garantisce le prestazioni
della pompa di calore senza risentire delle condizioni
climatiche esterne; tuttavia richiede un costo addizionale
dovuto al sistema
di adduzione.
• Il terreno, come sorgente fredda ha il vantaggio di subire
minori sbalzi di temperatura rispetto all’aria.
Le tubazioni orizzontali vanno interrate ad una profondità
minima da 1 a 1,5 metri per non risentire troppo delle
variazioni di temperatura dell’aria esterna e mantenere i
benefici effetti
dell’insolazione.
È necessaria una estensione di terreno da 2 a 3 volte
superiore alla superficie dei locali da riscaldare. Si tratta
quindi di una soluzione costosa, sia per il terreno necessario
che per la complessità dell’impianto.
ARIA-ACQUA
ACQUA-ACQUA
TERRA-ACQUA
Soluzione orizzontale
Gli scambiatori vengono posati in scavi,
che vengono poi richiusi. Sono richiesti
giardini di medie dimensioni. Nel mondo
le applicazioni orizzontali
rappresentano più della metà del totale
e sono particolarmente efficienti alle
nostre latitudini.
Soluzione compatta
Gli scambiatori compatti sono un
brevetto svedese esclusivo: per una
casa di medie dimensioni ci bastano
solo 50 metri quadri di giardino, senza
alcun bisogno di costose perforazioni.
Spesso essi vengono associati al
nostro recuperatore di energia dall'aria
viziata: il VBX.
Soluzione verticale
Gli scambiatori vengono inseriti in
perforazioni, che poi vengono sigillate
con prodotti specifici al fine di
preservare le falde acquifere e
massimizzare lo scambio termico. Si
parla in questo caso di sonde
geotermiche.
Soluzione acqua di falda
Qui il circuito è aperto; viene prelevata acqua di falda da un
pozzo e reiniettata in un altro, dopo essere passata attraverso
la pompa di calore. E' una soluzione che oggi viene utilizzata
solo in casi particolari.
Soluzione lago/stagno
I nostri scambiatori vengono posati sul fondo di stagni o laghi
naturali o artificiali: si sfrutta in questo caso l'inerzia termica
dell'acqua del lago.
Anche in questo caso si utilizza un circuito chiuso costituito da
"coil" preassemblati o da piastre specifiche in acciaio.
Pompe di calore aria-acqua
Anche l'aria esterna è un'ottima fonte di calore: un silenzioso
box esterno permette di estrarre calore dall'aria, anche
sotto zero. Il principio di funzionamento è lo stesso delle
pompe di calore geotermiche; in questo caso non c'è
nemmeno bisogno di perforazioni o scavi, semplicemente
posiziona la nostra pompa di calore, accendila, riscaldati e
comincia a risparmiare.
Pompe di calore ad aria viziata
Non è fantascienza: possiamo recuperare energia dall'aria
viziata della tua casa per riscaldarti e produrre acqua
calda. Sono soluzioni idonee per
abitazioni molto isolate.
APPLICAZIONI DELLA POMPA DI CALORE
Le possibili applicazioni della pompa di calore sono:
CLIMATIZZAZIONE DEGLI AMBIENTI
È ormai attuale l’applicazione della pompa di calore per la climatizzazione degli ambienti nel settore
residenziale e nel terziario in alternativa ai sistemi convenzionali composti da refrigeratore più caldaia. La
stessa macchina infatti, mediante una semplice valvola, è in grado di scambiare tra loro le funzioni
dell’evaporatore e del condensatore, fornendo così calore in inverno e freddo in estate (tipo Invertibile).
L’applicazione della pompa di calore alla climatizzazione ambientale (riscaldamento + raffrescamento) è la
più conveniente poiché comporta un minor tempo di ammortamento del costo d’impianto rispetto ad un
utilizzo per il solo riscaldamento.
Nel caso di edifici esistenti, l’applicazione della pompa di calore per il condizionamento degli ambienti, sia
invernale che estivo, richiede un intervento di ristrutturazione dell’intero impianto termico ed elettrico,
con conseguente maggior costo.
Diverse sono le applicazioni della pompa di calore nei settori terziario e industriale, ad esempio: la
climatizzazione delle piscine, l’essiccazione e processi tecnologici a bassa temperatura nell’industria agroalimentare, ecc.
IMPIANTI : POMPA DI CALORE E GEOTERMIA
La geotermia in Italia
L’Italia è il paese geotermicamente più “caldo” di tutta l’Europa, cosa testimoniata dai numerosi vulcani, dai soffioni
boraciferi, dalle sorgenti termominerali.
Al 2000 la potenza installata era di 785 MWe (l’1,5% della produzione elettrica totale del paese); mentre per gli usi
diretti era di 324,6 MWt dei quali il 41% utilizzato per il riscaldamento, il 28% per usi termali, il 22% per le serre, il
9% per i processi industriali e l’1% per l’itticoltura. Le prime applicazioni della geotermia si sono avute proprio nel
nostro paese ed in particolare a Larderello (Toscana) dove esistevano evidenti manifestazioni geotermiche; infatti,
già dal 1777 veniva utilizzato l’acido borico delle acque geotermiche della zona e nel 1827 si ha la prima vera
utilizzazione in forma diretta dell’energia geotermica il cui calore veniva usato, al posto della legna, per
l’evaporazione dell’acqua da cui estrarre l’acido borico.
Nel 1904 nasce la geotermoelettricità, vennero accese delle lampade tramite una dinamo azionata da una macchina
a vapore da 0.75 CV, alimentata da un soffione. Tra il 1905 ed il 1936 vengono migliorate le tecniche di
perforazione e si arriva ad una potenza elettrica installata di 73 MW; dagli anni Venti, proprio da Larderello, si
estende a tutto il mondo l’interesse per la geotermia.
Dagli anni Settanta viene dato un notevole impulso all’esplorazione in tutte le aree italiane, cosa che porta
all’individuazione di diverse aree geotermiche e di altri due campi ad alta entalpia, oltre a quello di Larderello,
presso Latera nel Lazio e Mofete in Campania.
Diversi sono i progetti realizzati per l’utilizzo dei fluidi geotermici per il teleriscaldamento, i più significativi sono
quello di Ferrara (12 MWt ), di Vicenza (5 MWt ) e di Rodigo (3,7 MWt) per la bassa entalpia, quello di Larderello
(24,1 MWt) e di Castelnuovo Val di Cecina (5,3 MWt) per l’alta entalpia.
Per quel che concerne la geotermia dei fluidi ad alta entalpia utilizzata per la produzione di energia elettrica, 4
sono i campi in esercizio, il più importante dei quali è quello di Larderello con 547 MWe installati; 108 MWe sono
installati nella regione del Monte Amiata; 90 MWe nella regione toscana di Travale-Radicondoli; infine 40 MWe
presso Latera nel Lazio.
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
4: SISTEMA EDIFICIO: L’INVOLUCRO
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
4: SISTEMA EDIFICIO: INVOLUCRO E ISOLAMENTO
ISOLAMENTO A CAPPOTTO – STANDARD = POLISTIRENE – EPS
+ prestazioni termiche
+ Buone prestazioni meccaniche (ed elastiche)
+ Bassi costi
- Traspirabilità (è un freno vapore) anche se ……
coefficiente di diffusione µ di alcuni materiali:
malta di calcestruzzo: 15/35
cemento: 70/150
muratura in mattoni forati: 5/10
tavole di sughero: 5/10
polistirolo estruso (EPS) : 80/300
vetro: infinito
ISOLAMENTO A CAPPOTTO – EVOLUZIONE = POLISTIRENE – EPS – MICROFORATO
ISOLAMENTO A CAPPOTTO – ALTRI MATERIALI
Lana di Roccia
Sughero
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
4: SISTEMA EDIFICIO: INVOLUCRO – VETRI E SERRAMENTI
vetro
1 - Rivestimento pirolitico / anodico / magnetotronico
L'applicazione di SUNERGY® in vetrata isolante potenzia le caratteristiche di protezione solare ed isolamento
termico del prodotto. Il coefficiente di trasmittanza termica si riduce così da 2,9
W/(m2.K) (vetrata isolante tradizionale) a 1,8 W/(m2.K),
I vetri stratificati sono prodotti costituiti da
due o più lastre di vetro, unite da uno
o più intercalari di PVB
2 – Riempimento interno con gas argon
Serramento
Ad influire sulla qualità di isolamento del serramento è in primo luogo il materiale, dove il legno e la plastica sono
preferibili al metallo. In secondo luogo è comuneuq possibile compensare la cattiva trasmittanza del materiale
aggiungendo al serramento il cosiddetto taglio termico, che impedisce il passaggio per conduzione del freddo da interno
ad esterno utilizzando dei giunti in materiale isolante.
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
4: SISTEMA EDIFICIO: INVOLUCRO – I PONTI TERMICI
Edificio non isolato (o con presenza di ponti termici)
Problemi di condensa e di muffa possono verificarsi intorno ai telai delle finestre, in corrispondenza di
travi e pilastri, negli angoli e dietro gli elementi di arredo.
Nella stagione invernale, la temperatura media delle superfici (troppo bassa) crea discomfort termico agli
occupanti.
Temperatura esterna : -5 °C - Temperatura interna: 20 °C - Temperatura media delle superfici : 9 °C
RIQUALIFICAZIONE ENERGETICA
& BENESSERE ABITATIVO
5: MICROCLIMA INTERNO, INVOLUCRO, IMPIANTI E
INQUINAMENTO BIOLOGICO
UMIDITÀ ED INVOLUCRO EDILIZIO : L’ORIGINE DELL’INQUINAMENTO BIOLOGICO INDOOR
A
Umidità esterno
interno
B
Umidità interno
Entrambe le situazioni provocano muffa all’interno delle case
Problema soprattutto se la muratura è poco traspirante
cause:
pitture lavabili
intonaci a base gesso
elementi edili non permeabili (calcestruzzo)
isolamento non permeabile (eps normale)
serramenti a tenuta totale
mancanza ventilazione meccanica
esterno
INVOLUCRO EDILIZIO : INQUINAMENTO BIOLOGICO, CAUSE PRINCIPALI
BASE: le muffe hanno bisogno di acqua per riprodursi, ovvero di umidità all’interno delle case
A)
B)
Umidità dall’ESTERNO
Umidità dell’INTERNO
= problematiche di infiltrazioni
= microclima interno: rapporto fra temperatura
superficiale, umidità e ventilazione
ELEMENTI DA CONSIDERARE
-Materiali (traspiranti, freni vapore, ecc…)
-Impianti (radianti, ventilazione)
-Abitudini (aerare, creare umidità, arredo)
Nota : quando la muffa è visibile significa che ha già colonizzato in modo invisibile l’ambiente!
INQUINAMENTO INDOOR BIOLOGICO : COSA SONO LE MUFFE?
Le muffe sono microrganismi che non appartengono ne al regno vegetale ne a quello animale ma a quello dei
funghi. Esistono circa 100.000 specie diverse di funghi (incluse muffe e lieviti).
In origine le muffe sono talmente piccole da essere visibili solo al microscopio; da una cellula di origine cosi
piccola (ifa), per successiva divisione, si ottiene a poco a poco quel feltro colorato (micelio) che caratterizza
l’aspetto più noto di una muffa. Durante la crescita vengono prodotte particelle di forma sferica e di piccole
dimensioni, ovvero le spore, che principalmente si disperdono nell’aria e costituiscono la parte finale del ciclo
riproduttivo delle muffe.
Le muffe non sono solitamente un problema all'interno degli edifici, a meno che le spore atterrino su un punto
bagnato o umido e comincino a crescere. Generalmente provengono dall’esterno.
QUALI SONO LE FONTI DELLE MUFFE?
Le condizioni di sviluppo delle muffe sono determinate dall’umidità dell’ambiente e dalla temperatura. La
temperatura ottimale per la crescita è tra i 18-32°C e l’umidità relativa deve essere almeno del 60%.
Possono crescere sia all’interno che all’esterno delle abitazioni. Negli ambienti indoor si sviluppano su pareti e
pavimenti umidi, su carte da parati, nel materasso, nei divani e tappezzerie, nei sistemi di condizionamento
d’aria, negli umidificatori, cioè in tutti quegli ambienti dove si crea un alto tasso di umidità. Situazioni
particolarmente favorevoli alla formazione delle muffe si riscontrano nelle cucine, stanze da bagno, ripostigli.
Alcune specie, come Cladiosporium, crescono perfino nei refrigeratori (in particolare intorno alle guarnizioni
dello sportello), altre come Aspergillus sono tolleranti a temperature che sfiorano i 70°C; molte specie crescono
sul terriccio e sulle foglie di piante ornamentali.
Le spore fungine hanno dimensioni medie intorno a 10 micron e possono perciò raggiungere grandi distanze con
le correnti aeree.
Alcune specie come l’Alternaria, Cladiosporium, Rhizopus hanno cadenza stagionale, mentre Aspergillus e
Penicillum sono presenti durante tutto l’anno.
QUALI SONO GLI EFFETTI SULLA SALUTE?
I funghi possono agire come agenti infettanti, come allergeni e sono inoltre noti per la produzione di
sostanze tossiche.
I funghi, infatti, liberano le micotossine, sostanze che provocano irritazione ad occhi, naso, faringe, e sono
causa frequente di cefalea, astenia, tosse secca, prurito, asma e altre acute difficoltà nella respirazione;
inoltre producono sostanze volatili responsabili di allergie e anche del caratteristico odore di muffa.
Le spore delle muffe inglobano al loro interno
una varietà di sostanze chimiche che possono
indurre effetti sulla salute umana quali:
aspergillosi polmonare
•allergie
•fenomeni irritativi
•fenomeni tossici
•infezioni (micosi)
I problemi di salute causati dalla muffa possono presentarsi immediatamente o entro alcuni giorni rispetto
all’esposizione (effetti acuti), oppure determinare effetti a lunga durata e che potrebbero non verificarsi
immediatamente (effetti cronici). I primi sono associati ad una esposizione all’interno degli edifici ed
includono irritazione di naso, occhi e gola, emicrania, difficoltà di concentrazione e rientrano nella classe dei
sintomi tipici della sindrome dell’edificio malato (in genere si risolvono quando il soggetto si allontana dal
luogo di esposizione).
Gli effetti cronici invece sono associati a malattie respiratorie allergiche che includono rinite allergica, asma e
polmonite da ipersensibilità. Queste patologie possono determinare un pessimo stato di salute del soggetto
anche dopo l’allontanamento dal luogo di esposizione.
SICK BUILDING SYNDROME E MUFFE
In diversi casi citati nella letteratura scientifica i sintomi della Sick Building Syndrome sono stati ricondotti alla presenza
di muffe nell'aria degli ambienti confinati.
Tali sintomi comprendono: lacrimazione ed irritazione oculare, irritazione nasale, tosse, irritazione cutanea, mal di
testa, nausea, stanchezza, affaticamento mentale.
L’esposizione alla muffa degli ambienti interni è associata significativamente ad una scarsa
salute dell’apparato respiratorio, all’asma, alla sensibilità chimica e alle allergie secondo
l’Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA) degli Stati Uniti.
Vivere in una casa umida o con muffa è pericoloso anche per la salute dei bambini secondo
gli scienziati dell’Unità di Salute Ambientale .
Attualmente non ci sono regole o standard dell’EPA sulle contaminazioni da muffe dell’aria, perciò sta a ciascuno
controllare le muffe in casa. Allo stesso modo non esistono normative o regolamentazioni in nessun paese.
CASE IN LEGNO E MUFFA …. un problema poco conosciuto …
UMIDITA’ INTERNA
PASSAGGI ARIA FREDDA
PONTI TERMICI
Non esistono situazioni non risolvibili, ma solo la
mancanza di competenza e di dedizione.
‘Sono Wolf, risolvo problemi’
Winston Wolf, da Pulp Fiction 1994
GRAZIE DELL’ ATTENZIONE
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