Risparmio Energetico e Benessere Termico Estivo negli Edifici: 10 Passi per Raggiungerli in modo Sostenibile

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Il risparmio energetico e comfort estivo sostenibile può essere definito come il raggiungimento di buone condizioni di benessere termico estivo senza o con uso limitato di energie convenzionali (fossili e nucleare) risparmiando energia anche attraverso l’utilizzo di materiali rispettosi dell’ambiente e non nocivi.

Photo credit: lwr waterlilysage

Seguire i 10 passi verso il risparmio energetico e comfort estivo sostenibile in edilizia significa:

considerare l’edificio nel suo complesso e nelle sue molteplici interazioni con l’ambiente attraverso la progettazione integrata
sfruttare l’involucro edilizio e i sistemi solari passivi, attraverso la progettazione dell’involucro edilizio, usando le condizioni climatiche e le fonti energetiche naturali, per conseguire gli obiettivi di comfort termico

Questo è un processo di progettazione contrario a quello che avviene oggi nella maggior parte dei casi. Architetti e Ingegneri tendono a delegare la progettazione del comfort agli impiantisti, che a loro volta non possono intervenire nelle decisioni sull’involucro edilizio, sull’illuminazione, sul layout dell’edificio (che influenza la collocazione delle attrezzature meccaniche e delle condotte).

In questo modo il comfort termico interno viene raggiunto mediante sistemi attivi, cioè sistemi di raffrescamento e ventilazione basati sull’importazione di energia fossile nell’edificio.

Il risultato di questa mancata integrazione progettuale è un gran numero di edifici sconfortevoli, spesso più costosi da costruire e molte volte più costosi, di quello che dovrebbero essere, per mantenerli in condizioni di comfort estivo accettabili.

Ecco i 10 passi per raggiungere il risparmio energetico e comfort estivo sostenibile:

Definire gli obiettivi di comfort termico in modo esplicito, possibilmente mediante il modello di comfort adattivo
Intervenire sul layout del sito e sulle caratteristiche che possono influenzare il comfort nel periodo estivo
Controllare e ridurre gli apporti di calore attraverso la superficie dell’involucro edilizio
Controllare e regolare la trasmissione del calore attraverso l’involucro edilizio
Ridurre i guadagni termici interni
Consentire l’adattamento locale e individuale
Utilizzare sistemi passivi per rimuore l’energia termica dall’edificio
Usare sistemi solari attivi e assistiti per il raffrescamento
Utilizzare impianti di raffrescamento attivi convenzionali ad alta efficienza
Informare gli utenti su come usare, monitorare e manutenere l’edificio

Vediamo tutti i dettagli:

Cos’è il comfort estivo sostenibile?

Il comfort estivo sostenibile può essere definito come il raggiungimento di buone condizioni di comfort estivo senza o con uso limitato di energie convenzionali (fossili e nucleare) e attraverso l’utilizzo di materiali rispettosi dell’ambiente e non-nocivi.

Il rendimento medio di produzione di energia elettrica in Europa è circa il 36%, oltre alle ulteriori perdite nella filiera da energia elettrica al servizio finale reso all’utente. Il risparmio energetico a livello di utente finale ha l’effetto maggiore sulla riduzione della domanda delle risorse energetiche, sugli investimenti nella catena energetica e sull’impatto ambientale.

Quindi il percorso logico verso il comfort sostenibile nel periodo estivo parte necessariamente da un’analisi dei mezzi per ridurre la domanda di energia a livello di utente finale.

Ti propongo una sequenza logica di passi che devono essere considerati nella progettazione, costruzione e gestione di un edificio. Questo approccio ha il vantaggio di lasciarti ampia libertà pur aiutandoti nell’adattamento dell’edificio alla situazione locale (clima, cultura, materiali disponibili localmente).

La mia raccomandazione è di seguire il percorso a partire dal punto 1 e analizzare attentamente quali sono le possibilità di azione per ogni punto. Se un’azione non è realizzabile, cerca di capirne il perché prima di procedere alla fase successiva.

10 passi per ottenere il comfort estivo sostenibile

1.Definire gli obiettivi di comfort termico in modo esplicito, possibilmente mediante il modello di comfort adattivo

Nella maggior parte dei casi, i regolamenti energetici richiedono di mantenere una temperatura interna costante, indipendentemente dalle condizioni esterne. Tali prescrizioni vengono a volte da una interpretazione troppo rigida del modello di comfort (modello di Fanger), derivato da una serie di esperimenti in camera climatica.

Recenti studi, attraverso un ampio campione di popolazione in tutto il mondo mostrano che le persone, negli edifici reali, quando hanno un certo controllo diretto sulle condizioni locali (ad esempio negli edifici ventilati naturalmente), adattano spontaneamente le loro esigenze di comfort alle temperature esterne prevalenti.

Ciò significa che la temperatura interna a cui gli occupanti di un edificio avvertono il benessere termico, varia con l’ubicazione, il tipo di clima, il meteo e la stagione. Inoltre, gli studi di settore dimostrano che la gamma di temperature considerate confortevoli è più ampia di quanto prescritto dalla normativa comunemente usata nella tipica progettazione.

Basandosi su questi risultati, gli scienziati hanno creato un nuovo modello di comfort, comfort adattivo, che è stato inserito nelle norme ASHRAE e nella norma EN 15251:2007 (Criteri per la progettazione dell’ambiente interno e per la valutazione della prestazione energetica degli edifici, in relazione alla qualità dell’aria interna, all’ambiente termico, all’illuminazione e all’acustica).

Utilizzando questo modello di comfort nei regolamenti edilizi, nella progettazione e nel controllo, si ridurrebbero, a mio parere, le realizzazioni di edifici con impianti di climatizzazione invernale ed estiva sovradimensionati, che consumano più energia e forniscono meno benessere termico di quelli che dovrebbero.

2.Intervenire sul layout del sito e sulle caratteristiche che possono influenzare il comfort nel periodo estivo

Un layout urbano compatto può essere utile per ridurre l’irradiazione sulle superfici esterne in climi caldi e secchi, mentre un layout aperto e distanziato potrebbe essere consigliato nelle zone umide per aumentare le possibilità di ventilazione.

La presenza di vegetazione e di acqua in superficie, l’assorbanza solare delle superfici urbane (strade , posti auto, …) possono influenzare fortemente le temperature delle superfici e dell’aria degli spazi aperti che circondano gli edifici.

3.Controllo e riduzione degli apporti di calore attraverso la superficie dell’involucro edilizio

Ecco i flussi di energia termica attraverso l’involucro edilizio dovuti all’assorbimento della radiazione solare, scambi convettivi con l’atmosfera, infiltrazioni e flussi d’aria attraverso fessure e aperture.

Il calore entra attraverso la superficie esterna della costruzione a causa della radiazione solare e della differenza tra la temperatura dell’aria esterna e la temperatura dell’aria interna.

Puoi ridurre la quantità di calore passante attraverso la superficie esterna per mezzo di:

schermature solari sulle finestre (e forse anche su pareti e tetti)
mediante valori adeguati di riflessione e di emissività delle finiture delle superfici
limitando gli scambi d’aria quando la temperatura dell’aria esterna è superiore a quella interna

4.Controllo e regolazione della trasmissione del calore attraverso l’involucro edilizio

Una volta che il calore è passato attraverso la superficie esterna, il suo movimento verso l’interno, attraverso la conduzione e la convezione, dovrebbe essere limitato da un uso appropriato dei materiali isolanti e il ritardo con cui esso arriva all’interno deve essere controllato da dimensione e posizione adeguate della massa termica.

5.Ridurre i guadagni termici interni

I guadagni interni dovrebbero essere ridotti usando sorgenti e sistemi luminosi efficienti; scaricando direttamente le fonti di calore puntuali; usando apparecchi ed elettrodomestici efficienti.

6.Consentire l’adattamento locale e individuale

Consentire l’adattamento locale e individuale attraverso un abbigliamento flessibile, mobili a basso isolamento termico, l’uso di ventilatori a soffitto, e la flessibilità dell’orario di lavoro durante i periodi di alta temperatura.

Nel caso di scuole ed uffici, si può pensare di chiuderle per alcuni giorni durante l’ondata di caldo (come in inverno quando si chiude per una nevicata).

7.Utilizzare sistemi passivi per rimuovere l’energia termica dall’edificio

Se gli obiettivi di comfort auspicati non sono ancora soddisfatti, una volta ridotti i carichi termici interni ed esterni e aver considerato sistemi di adattamento individuale, puoi utilizzare sistemi passivi per togliere energia alla costruzione e/o aumentare il comfort termico:

ventilazione giornaliera
ventilazione notturna
l’uso del terreno come dissipatore di calore (direttamente o tramite un fluido scambiatore di calore)
raffrescamento evaporativo diretto o indiretto

Ecco una definizione di sistema passivo, quella di Givoni:

Il termine passivo…non esclude l’uso di un ventilatore o di una pompa quando la loro applicazione potrebbe migliorare le prestazioni. Questo termine sottolinea l’utilizzo di fonti naturali di raffrescamento o dissipatori di calore, per l’estrazione di energia termica dall’edificio. Se è necessaria un pò di energia per far funzionare il sistema, l’importante è che il sistema di trasferimento di calore sia a basso costo, semplice e che il rapporto tra energia necessaria e l’energia risultante di raffrescamento sia piuttosto basso …

8.Usare sistemi solari attivi e assistiti per il raffrescamento

Se i sistemi di raffrescamento passivi non sono sufficienti per ottenere le condizioni di comfort termico assunte come obiettivo al passaggio 1, puoi rimuovere l’eccesso di energia termica dalla costruzione attraverso sistemi solari attivi assistiti per il raffrescamento (ad esempio, cicli di assorbimento e adsorbimento guidati dal calore dei collettori solari – Solar Cooling).

9.Utilizzare impianti di raffrescamento attivi convenzionali ad alta efficienza

Se, e solo se, i punti 1-8 non sono ancora sufficienti per ottenere le condizioni di comfort termico desiderate, usa impianti di raffrescamento convenzionali, purchè siano ad alta efficienza.

Progetta questi sistemi attivi in combinazione con gli accorgimenti dei punti 1-8, in modo che si occupino solo dei picchi di carico nei periodi estremamenti caldi o di particolari zone dell’edificio, lasciando la maggiorparte dei carichi ai sistemi passivi/attivi precedenti.

Nel caso di edifici esistenti dotati degli attuali e tradizionali sistemi di climatizzazione, cerca di utilizzare i passi 1-8 per ridurre i carichi di raffrescamento e di migliorare l’efficienza degli impianti esistenti usando lo stesso approccio, vale a dire demandarli ai soli picchi di calore.

Questo significa:

intervenire prima a livello di diffusione dell’aria fredda nell’ambiente interno
intervenire poi sul sistema di distribuzione (aria o acqua), riducendo le perdite di carico nei condotti (layot dritti dei condotti, scelta di elementi a basso attrito) e sulle perdite
aumentare l’efficienza degli scambiatori di calore
ombreggiare i condensatori dal sole
utilizzare ventilatori efficienti
utilizzare pompe e motori con regolazione della velocità

10.Informare gli utenti su come usare, monitorare e manutenere l’edificio

Dovranno essere previsti manuali (chiari ed esaustivi) e una formazione iniziale, per consentire agli utenti dell’immobile una gestione razionale nonchè il controllo dell’edificio e dei suoi sistemi/impianti, quando presenti.

Per i nuovi edifici, dovrebbe essere disposto un piano di monitoraggio per valutare se le prestazioni (comfort, consumi) dell’edificio corrispondano agli obiettivi scelti in fase di progetto e che siano mantenuti nel corso del tempo. Dovrebbe essere previsto anche un piano di manutenzione nel caso le prestazioni attese venissero a mancare nel tempo.

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