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Involucro edilizio: comportamento energetico di un edificio ed efficienza energetica

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Quali sono obiettivi e strumenti per realizzare edifici energeticamente sostenibili rendendo riconoscibile qualità e comfort dell’ambiente costruito.

L’involucro, come “pelle” svolge il ruolo determinante di sistema dinamico di filtro ambientale, capace non solo di regolare i flussi di calore, radiazione, aria e vapore, ma anche di convertire la radiazione in energia (termica ed elettrica) utilizzabile per il “metabolismo” degli edifici. L’involucro assolve perciò ad una serie di prestazioni chiave che ne fanno l’elemento cardine di un processo globale di interazione eco-efficiente con i fattori ambientali naturali. Analizzando le prestazioni energetiche dell’involucro si dovrebbe considerare anche la possibilità di produrre energia attraverso le sue componenti, oltre a quella di conservare energia a favore dell’ambiente interno.

L’”intelligenza” di un componente di facciata o di copertura si può, quindi, misurare in relazione alle modalità secondo cui esso sfrutta le fonti energetiche rinnovabili per assicurare il mantenimento di condizioni confortevoli al suo interno in termini di riscaldamento, raffrescamento, ventilazione e illuminazione naturale.

Considerazioni rispetto ai sistemi di facciata

In molti edifici contemporanei l’involucro è realizzato con sistemi di facciata che permettono di accumulare l’energia solare incidente e di trasformarla in calore per implementare il fabbisogno energetico invernale dell’edificio, in altri l’involucro diviene un vero e proprio elemento attivo di produzione di energia, grazie all’integrazione di sistemi tecnologici legati alle fonti energetiche rinnovabili (fotovoltaico e solare termico). Le chiusure verticali opache e trasparenti sono sviluppate come componenti tecnologiche complesse capaci di interagire con le condizioni ambientali a contorno, in grado di ridurre il fabbisogno energetico dell’edificio. Facciate ventilate (opache o doppia pelle figg. 1),  sistemi di schermatura solare, sistemi solari attivi (collettori solari e celle fotovoltaiche) e sistemi solari passivi (serre solari fig.2) diventano elementi ricorrenti nella progettazione dell’involucro architettonico e si trasformano spesso in laboratori di ricerca progettuale rispetto ai quali sperimentare l’innovazione tecnologica, ad esempio nelle fasi di progettazione, realizzazione e gestione di ungreen building. La superficie ideale di vetrate nel lato sud dovrebbe essere circa del 40% rispetto alla superficie complessiva della facciata. Massima attenzione va rivolta alle finestre lato ovest: in estate contribuiscono al surriscaldamento, per questo devono avere un sistema di ombreggiatura molto efficiente (scuri, frangisole o tendaggi).


Fig.1 – Esempio di facciata ventilata (rendering)


Fig. 2 – Esempio di serra solare

Le prestazioni di un edificio

Le prestazioni energetiche dell’intero organismo edilizio dipendono quindi dall’efficienza dell’involucro chiamato a circoscriverlo: se le componenti di chiusura (verticali, orizzontali, trasparenti, opache) non sono state progettate e realizzate in maniera consona alle prestazioni energetiche dell’edificio, le dispersioni dei flussi di calore passanti attraverso le stesse ne comprometteranno i consumi energetici finali. L’incremento dell’efficienza energetica si ottiene mettendo in atto varie forme di intervento, che includono miglioramenti tecnologici, ottimizzazione della gestione energetica e diversificazione dell’approvvigionamento di energia. In senso pratico, cioè, le azioni termiche che agiscono sull’esterno di un edificio sono combinazioni d’impatti radiativi e convettivi. La componente radiativa consiste nella radiazione solare incidente e nello scambio termico radiativo con l’ambiente esterno e con il cielo. L’impatto termico convettivo è una funzione dello scambio con la temperatura dell’aria circostante, e può essere accelerato dal movimento dell’aria.

La necessità di regolare i flussi di energia che passano attraverso l’involucro ha influenzato la stesura delle recenti normative in materia di risparmio energetico, sia di matrice internazionale che di matrice nazionale. Isolamento termico e inerzia termica delle componenti costituenti il “limite” fisico tra ambiente interno ed esterno sono i parametri fondamentali su cui si basano tali riferimenti normativi. Alla luce della necessità di ridurre i carichi energetici dell’edificio è stato indispensabile individuare buone pratiche del costruire finalizzate all’implementazione delle caratteristiche tecnologiche dell’involucro edilizio, ridefinito come componente dinamica dal punto di vista energetico capace di regolare “positivamente” i flussi di energia entranti ed uscenti dall’ambiente edilizio.

Un involucro eco efficiente o ambientalmente interattivo o bioclimatico avanzato, propone un controllo basato sull’armonia tra ambiente esterno ed edificio con la possibilità di gestire i complessi flussi di energia attraverso le modifiche dell’intorno, la forma dell’edificio, l’organizzazione degli spazi interni e le configurazioni e azioni dell’involucro. (fig. 3). Questo modello gestisce i flussi attraverso la regolazione di dispositivi fissi o ad assetto variabile (frangisole, apertura/chiusura di finestre, bocchette di ventilazione, ecc…), o con controllo e regolazione manuale o automatica in relazione al tipo di utenza ed alla complessità dell’edificio. Altro modello di ambientale è l’involucro architettonico intelligente, adattivo e interattivo, progettato e realizzato per adattarsi come un vero e proprio essere vivente al variare delle condizioni ambientali esterne(fig. 4).

Fig. 3 –  Esempio di involucro bioclimatico applicato a un impianto sportivo (rendering per il concorso di progettazione per il nuovo stadio Filadelfia a Torino)


Fig. 4 – Esempio di involucro intelligente (rendering per il concorso per la nuova manica di accoglienza a Villa della Regina, Torino)

Estratto dal volume R. Distinto, Manuale pratico del fotovoltaico e solare termico, Wolters Kluwer Italia, 2013 (Cap. 2, “Gli impianti fotovoltaici”, pagg. 21-22)

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