(Microsoft PowerPoint - ITA_MAIN_Lesson A01p3+S02p1\(3h+2h\)_

Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Project MAIN – “MAtériaux INtelligents”
A01p3/S02p1. Contromisure all’effetto
isola di calore
A02p3/S02p1. Countermeasures to the UHI effect
PES. MOD. 06
del 14/11/08
1
Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Contenuti della lezione A01 part 3/S02 part 1
•
L’effetto UHI
•
Contromisure all’effetto UHI: introduzione alle tecniche di mitigazione,
campi di applicazione, vantaggi e inconvenienti
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
L’EFFETTO UHI
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3
Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
L’effetto Isola di Calore Urbana (UHI)
L’effetto Isola di Calore Urbana (UHI) è il fenomeno per il quale nell’ambito
di un’area urbana si osservano temperature più alte rispetto a quelle delle
zone non urbane (rurali) adiacenti, specialmente nelle ore notturne.
Source: heatisland.lbl.gov
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Impatto socio-economico dell’ UHI
•
Maggior discomfort termico nelle aree urbane rispetto a quelle ruralis
per la più alta temperatura superficiale dei materiali artificiali
•
Incremento del tasso di mortalità durante le ondate di calore: durante
l’estate 2003 +31.5% a Torino, +21% a Milano. Nessun sollievo nelle
ore notturne per via del calore ritenuto
•
Il numero di giorni ad alto rischio per la salute aumenterà con il
cambiamento climatico
•
Discomfort e scarsa qualità dell’aria per scarsa circolazione → scarsa
dispersione degli inquinanti → incremento del rischio per la salute
•
Incremento del fabbisogno energetico per raffrescamento nelle aree
urbane rispetto a quelle rurali e riduzione del fabbisogno di
riscaldamento: incremento medio del fabbisogno per raffrescamento è
del 23%, cui corrisponde una riduzione del fabbisogno per
riscaldamento del 19%
•
Incremento del picco di fabbisogno elettrico 2-4%/°C (quando Tair>2022°C)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Ondate di calore
Le isole di calore inducono disagio termico, ma è durante le ondate di
calore che le aree urbane possono presentare maggiori rischi per la salute
umana
Ondata di calore = quando TMAX > TMAX,AVG + 5°C per più di 5 giorni
consecutivi
TMAX temperatura giornaliera massima
TMAX,AVG temperatura giornaliera massima media sul periodo 1961–1990
(definizione del WMO).
Incremento della mortalità dovuto ad onda di calore
•
Chicago 1995: 750 morti in 5 giorni
•
Europa 2003: 70’000 morti nell’estate
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Perchè le superfici urbane sono calde
Troppe superfici (scure) con elevato
assorbimento
Sacramento, California (≈ 1 km2)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Contrormisure all’effetto UHI
Le tecniche di mitigazione possono basarsi su:
•
Tetti freddi
•
Pavimentazioni fredde
•
Colori freddi: tetti e pareti
•
Vegetazione: tetti verdi, verde verticale, vegetazione urbana
•
Pianificazione Urbana
•
Finestre: schermi, vetri selettivi o pellicole selettive per i vetri
•
Inerzia termica
•
Tetti e pareti ventilati
•
Free cooling
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
TETTI FREDDI
(COOL ROOFS)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Bilancio termico di un tetto
Riflettanza Solare
SR: frazione dell’energia
riflessa dalla suuperficie
del tetto
Emittanza (o emissività) ε:
capacità della superficie del
tetto di reirradiare nell’infrarosso
il calore assorbito
La Radiazione
solare riscalda la
superficie del tetto
Convezione
(con bassa velocità del vento, la
riemissione nell’infrarosso è
dominante rispetto alla convezione)
Assorbimento termico del tetto, che
entra nell’edificio: input termico
nell’edificio, che comporta una
richiesta di raffrescamento in estate
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Cool roofs
Un tetto freddo (cool roof) ha caratteristiche ottico-energetiche superficiali
che gli consentono di mantenere la sua temperatura più fredda quando è
esposto alla radiazione solare, rispetto ai materiali comuni. Più
specificamente, un tetto fresco ha queste caratteristiche:
• Materiale di colore chiaro (verniciatura, rivestimento, guaine, ecc.),
al fine di ottenere riflettanza solare (o albedo, simbolo SR o ρsol)
•
Finitura non metallica, per ottenere un’alta emissività nell’infrarosso
(o emittanza termica, simbolo E or ε)
Vantaggi dei cool roofs:
• Basso effetto UHI
• Minor fabbisogno di energia per raffrescamento
• Miglior comfort negli edifici in aree urbane
• Temperature superficiali più basse e quindi, maggior durata delle
superfici (specialmente le guaine impermeabili)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Tetti freddi - Cool roofs
Source: www.serisolar.it
Source: www.energy-seal.it
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Nozioni fondamentali 1: proprietà superficiali
Per superfici opache come i comuni tetti e pavimentazioni, la riflettanza
solare (frazione riflessa della radiazione solare incidente) e l’emittanza
all’infrarosso o emissività (il rapporto tra radiazione infrarossa emessa e
radiazione massima teorica alla stessa temperatura) sono quelle del
materiale nelle prime poche decine di millimetri di strato superficiale.
Se un rivestimento è opaco, cioè non trasparente alla radiazione, e viene
applicato ad un certo substrato con uno spessore di qualche decina di
millimetri, riflettanza solare ed emittanza infrarossi sono quelli del
rivestimento e sono generalmente non influenzate dalle proprietà del
substrato
Riflettanza Solare ed Emissività nell’infrarosso sono proprietà delle
superfici!
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Nozioni fondamentali 2: Colore e Riflettanza
Il Colore è dato dallo spettro di riflessione della radiazione nel campo della
radiazione visibile (Vis). Tuttavia, questa gamma comprende meno della
metà dell’energia della radiazione solare. Più della metà della radiazione
solare cade nell’infrarosso vicino (NIR) e, in misura molto minore,
nell'ultravioletto (UV).
Iλ
I λ,max
λ
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Nozioni fondamentali 2: Colore e Riflettanza
Poiché il NIR e le radiazioni UV sono invisibili all'occhio umano, il colore
può non fornire informazioni adeguate sul comportamento termico di una
superficie soleggiata!.
Risulta quindi che la riflettanza solare è calcolata su tutto lo spettro della
radiazione solare, con lunghezza d'onda (simbolo λ) compresa tra 300 a
2500 nm, mentre il colore è dato dallo spettro di riflessione nella gamma
da 400 a 700 nm (notare che questi limiti dipendono anche dal livello di
illuminazione, quindi la radiazione visibile è spesso riferita all’intervallo 380780 nm).
Più precisamente, la riflettanza solare è la media di riflettanza spettrale
(simbolo ρλ) in tutte le lunghezze d'onda della gamma visibile, ponderata
con l'irradiamento spettrale del sole (tasso di calore per unità di area e
2500
unità di lunghezza d'onda, simbolo Iλ):
∫
SR =
ρ λIλ dλ
300
2500
∫
300
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I λ dλ
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Nozioni fondamentali 3: Irraggiamento termico
L’irraggiamento termico è radiazione elettromagnetica emessa da una
superficie a causa dell’attività cinetica a livello microscopico, ovvero
l’oscillazione ad alta frequenza degli atomi intorno alla loro posizione media
nel reticolo cristallino di una materia solida. Solo radiazione prodotta in uno
strato superficiale di poche decine di millimetro emerge dalla superficie.
L’attività cinetica a livello microscopico è correlata alla temperatura
assoluta, quella espressa in gradi Kelvin:
T [K] = T [°C] + 273.15
Ne consegue che l’irraggiamento termico è legato alla temperatura
assoluta. Solo allo zero assoluto di temperatura (0 K = -273.15°C) attività
cinetica e irraggiamento termico sono nulli.
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Nozioni fondamentali 3: Irraggiamento termico
L’irraggiamento termico ha anche una distribuzione spettrale, che dipende
sia dalla lunghezza d'onda che dalla temperatura assoluta.
La Radiazione termica emessa da una
superficie a temperatura ambiente
(circa 300 K = 27°C) cade
principalmente nell'infrarosso a onde
lunghe (o infrarosso lontano), da 5 a
50 µm (da 5'000 a 50'000 nm, con 1
µm = 1000 nm) e non è visibile.
Lunghezza d’onda (µm)
La radiazione solare è la radiazione
termica emessa dalla superficie del
sole, che è a circa 5'800 K. La
radiazione solare che raggiunge la
superficie
terrestre
cade
principalmente nel campo UV-Vis-NIR,
0,3-2,5 µm (cioè 300-2500 nm).
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Nozioni fondamentali 3: Irraggiamento termico
Poiché la radiazione termica emessa da una superficie a temperatura
ambiente (300 K) cade per lo più in onde lunghe a infrarossi (5÷50 µm) e
la radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre cade
principalmente nel campo UV-Vis-NIR (0.3÷2.5 µm ), riflettanza solare ed
emissività infrarossa di una superficie sono generalmente proprietà
indipendenti.
Source: eesc.columbia.edu
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PAVIMENTAZIONI FREDDE
(COOL PAVEMENTS)
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Pavimentazioni Conventionali
•
Le pavimentazioni esterne convenzionali sono generalmente
impermeabili, in calcestruzzo o asfalto con valori (SR) di riflettanza
solare da 0,04 fino a 0,45. Anche altri materiali sono utilizzati per le
superfici dell'ambiente urbano come la ghiaia, la pietra, il marmo, il
granulato di gomma, ma non sono così comuni.
•
I materiali convenzionali per pavimentazioni
raggiungere temperature superficiali di 45-80°C
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esterne
possono
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Pavimentazioni Conventionali
Ts [°C]
Nota: SR = riflettanza solare (albedo), Ts = temperatura superficiale di picco
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Cool pavements
Gli sforzi della ricerca per aumentare la riflettanza dei materiali di
pavimentazione sono indirizzati in due diverse direzioni:
a) aumentare l'albedo con mariciapiedi dal colore tenue o addirittura
bianchi, cioè aumentando la loro riflettanza spettrale nella parte visibile
della radiazione solare, e
b) aumentare la riflettanza spettrale dei materiali colorati nella parte
dell’infrarosso vicino dello spettro.
Materiali disponibili per pavimentazioni fredde sono:
• Cementi freddi - Cool concrete
• Asfalti freddi - Cool asphalt
• Ceramiche
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Source: EPA & LBNL Heat island Group
Cool pavements
Una gamma di materiali sono disponibili per le comuni esigenze di
pavimentazione.
I criteri di pavimentazione possono variare notevolmente a seconda
dell'uso. Autostrade, banchine autostradali, strade comunali, parcheggi,
marciapiedi, parchi gioco, passi carrai, impalcati di ponti e piazze tutti
hanno specifici requisiti di funzionalità che possono essere soddisfatte da
una serie di opzioni di cool pavements
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Cool pavements
Vantaggi di pavimenti freddi:
•
Risparmio energetico e riduzione delle emissioni
•
Maggior comfort e salubrità
•
Maggior sicurezza del guidatore
•
Maggior durata
•
Miglior qualità dell’aria
•
Riduzione dei costi di illuminazione stradale
•
Riduzione delle emissioni delle centrali
•
Miglior qualità dell’acqua
•
Rallentamento dei cambiamenti climatici
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COLORI FREDDI
(COOL COLORS)
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I colori dei tetti a falda
Gli edifici in molte città europee hanno
tradizionalmente tetti a falda coperti
con tegole di terracotta o altri manti di
tipo tradizionale.
I sottotetti spesso sono abitati, in
particolare in centro città.
La combinazione di bassa riflettenza
solare e bassa inerzia termica della
struttura in legno può causare forti
problemi di surriscaldamento in estate,
anche in presenza di un certo
isolamento termico.
In un contesto architettonico
tradizionale, un colore bianco o molto
chiaro dei tetti a falda ovviamente non
è accettabile!
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Cool colors
Essi si possono basare su pigmenti con un dato spettro di riflessione nel
visibile, quindi un determinato colore visibile, ma avere alta riflettività
nell’infrarosso vicino.
Si può ottenere una riflettanza solare relativamente alta (ad es. SR >50%
col rosso terracotta).
Iλ
I λ,max
λ
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Cool colors
Cool colors si possono ottenere con pigmenti appropriati e / o un
rivestimento multistrato comprendente:
• Un trattamento trasparente superficiale con pigmenti selettivi
applicato sopra ad un
• trattamento di fondo ad alta riflettanza (bianco),
successivamente applicati al materiale da trattare
La radiazione visibile viene assorbita o riflessa dal pigmento nel
rivestimento esterno (topcoat) e fornisce lo spettro di riflessione
desiderato, cioè il colore desiderato. La restante parte della radiazione
solare incidente (soprattutto nell’infrarosso vicino) passa attraverso il
rivestimento esterno e viene riflessa dal substrato bianco (mano di fondo),
per essere quindi essere restituita all'atmosfera.
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VEGETAZIONE
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Evapo-traspirazione
è la somma di traspirazione ed evaporazione dell'acqua. Permette alla
vegetazione di non surriscaldarsi ed alle aree verdi di essere più fresche
rispetto a quelle costruite.
T [°C]
Source: en.wikipedia.org/wiki/Evapotranspiration
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Vegetazione: tetti verdi
Strati funzionali di un tipico tetto verde
6
5
4
3
2
Piante, vegetazione
Substrato di coltivazione
Strato filtrante
Drenaggio
Protezione e accumulo
idrico
1 Impermeabilizzazione,
isolamento termico e
struttura del tetto
Un tetto verde è un sistema complesso formato da molti strati,
ciascuno dei quali deve essere progettato e realizzato in modo appropriato!
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Vegetazione: verde verticale
http://universotokyo.com/2013/10/14/vertical-gardensgoing-green/
Source: sema4seasons.com/vertical-garden-cities/)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Vegetazione
Vantaggi:
•
Effetti positivi sul ciclo dell'acqua e sul carico della rete fognaria
(aumento del tempo di ritenzione)
•
Riduzione dell’ UHI (abbassamento della temperatura superficiale
dell’involucro edilizio)
•
Riduzione del fabbisogno energetico (risparmio energetico)
•
Intercettazione di inquinanti
•
Riduzione del rumore
•
Comfort termico
•
Spazio utilizzabile (ad es. giardino)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Confronto tra superfici “cool” e “green”
Campi preferenziali di applicazione per superfici fredde (tetti freddi,
marciapiedi freddi, colori freddi) possono essere:
•
Tetti a falda esistenti (soprattutto nel caso di portanza ridotta e
problemi sismici)
•
Pavimentazioni di grandi spazi aperti, pavimentazioni in asfalto
•
Climi aridi con scarsa disponibilità di acqua
Campi preferenziali di applicazione di superfici verdi (verde pensile, verde
verticale, verde a terra) possono essere:
•
Pavimentazioni di piccoli spazi aperti (strade, piazze, parcheggi)
•
Verde verticale sui muri che delimitano canyons urbani
•
Sul terreno in generale (anche per migliorare il drenaggio delle acque
piovane).
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
PIANIFICAZIONE URBANA
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Pianificazione urbana
Gli effetti della riprogettazione urbanistica sulle condizioni termiche umanebiometeorologiche sono stati analizzati in molti studi.
Modelli micro-climatici, come RayMan o ENVI-met hanno richiesto
informazioni quantitative sulle misure di mitigazione e adattamento.
Sono stati analizzati diversi scenari di verde su di un’area residenziale in
progetto, potendo così confrontare le diverse condizioni termiche.
sono stati analizzati approcci come diversi orientamenti e proporzioni in
canyon stradali, al fine di scoprire come lo stress da calore durante l'estate
può essere minimizzato, come ottimizzare il comfort termico e l’accesso al
sole per le città medie latitudini durante tutto l'anno.
Per esempio, in un recente studio sulla città di Stoccarda (Ketterer and
Matzarakis, Landscape and Urban Planning vol. 122, pp. 78-88) si è
constatato che lo stress termico in un canyon stradale può essere ridotto
con un orientamento NO-SE combinato con una proporzione geometrica
(altezza e larghezza) sopra 1,5. Questo permette comunque l’accesso
solare durante l'inverno.
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
FINESTRE
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Guadagni solari di una vetrata
g = qt/I = (τsolI + qconv+IR,i)/I
ρsolI
(solar factor)
I
(solar irradiance)
τsolI
qt
αsolI
qconv+IR,e
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qconv+IR,i
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Energy balance of windows
Le prestazioni energetiche di una finestra sono funzione delle modalità di
trasferimento del calore:
•
Guadagni solari
•
Trasmissione termica (dovuta alla differenza di temperatura tra
ambiente esterno ed interno all’edificio)
•
Trasferimento di massa d’aria (infiltrazione e/o ventilazione)
•
Trasmissione luminosa (non è coinvolta direttamente nel bilancio
energetico, ma influisce sull’uso dell’illuminazione artificiale nell’edificio)
Grazie agli elevati livelli di isolamento termico e di ermeticità delle finestre
moderne, oltre che ai bassi consumi energetici dei sistemi illuminanti LED,
i guadagni solari sono il fattore più importante da controllare!
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Finestre: dispositivi di ombreggiamento
Source: ENEA
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Finestre: vetri selettivi e pellicole
τλ
standard glass
selective glass/
glass + selective
film
visible
wavelength λ [µm]
Vetri selettivi (ottenuti con un rivestimento applicato in fabbrica) e pellicole
selettive (film adesivi, da applicare in situ) lasciano passare la radiazione
visibile, ma riflettono e/o assorbono la radiazione infrarossa!
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Finestre: vetri selettivi e pellicole
Source: www.rylock.com/
Source: www.serisolar.it
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
INERZIA TERMICA
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Inerzia termica
Il ciclo di radiazione solare sulla superficie di un tetto o di una parete
induce un surriscaldamento della superficie irradiata e, di conseguenza, un
ciclo di temperatura superficiale. Questo ciclo si propaga attraverso il tetto
o la parete e raggiunge la superficie interna, in cui il suo picco può causare
il surriscaldamento degli ambienti interni e disagio termico.
Il ciclo di temperatura sulla
superficie esterna raggiunge la
superficie interna con un’ampiezza
ridotta e uno sfasamento di tempo, a
seconda dell'isolamento termico (la
possibilità di limitare la conduzione di
calore) e dell'inerzia termica (la
capacità di immagazzinare nel
materiale del calore condotto mentre
è in corso una variazione di
temperatura) del tetto o della parete.
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Inerzia termica
Il ciclo di temperatura sulla superficie esterna si può descrivere con periodo
di tempo di 24 ore ed ampiezza ∆Tse , cioè la temperatura della superficie
esterna oscilla intorno al suo valore medio in un intervallo di ampiezza
2∆Tse e separazione temporale di 24 ore tra due valori di picco. Il ciclo di
temperatura raggiunge quindi la superficie interna con una ampiezza
inferiore ∆Tsi e anche uno sfasamento di tempo.
T [°C]
24 h
wall
∆Tse
24 h
∆Tse
L’inerzia termica dei muri e dei tetti
può essere descritta in termini di:
• Attenuazione (o smorzamento),
cioè il rapporto fra le ampiezze
dei cicli riferiti alle superfici
interna ed esterna
• Sfasamento, ovvero il ritardo con
∆Tsi
cui il picco di temperatura si
∆Tsi
presenta sulla superficie interna
rispetto al picco di temperatura
sulla superficie esterna
time [h]
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Inerzia termica
Con un tetto o parete ad elevata massa superficiale (cioè la massa
dell’unità di superficie di una struttura) e, quindi, ad elevata inerzia
termica, la temperatura di picco può verificarsi sulla superficie interna
durante le ore notturne, quando si può ventilare l'ambiente interno con aria
esterna più fresca. Tuttavia:
•
Di
notte
l'aria
esterna
è
significativamente più fresca solo in
climi asciutti, quindi il vantaggio di
una elevata inerzia termica in climi
caldi e umidi potrebbe essere
modesto
•
La trasmissione del calore generale e
le esigenze energetiche conseguenti
dipendono in larga misura dalla
differenza tra i valori medi di
temperatura superficiale esterna ed
interna (Tse,ave – Tsi,ave), sulla quale
l’inerzia termica può avere un minore
effetto.
wall
T [°C]
Tse,ave
Tsi,ave
time [h]
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Inerzia termica
Vantaggi:
• Mitigazione del picco di temperatura e del discomfort
• Miglior comfort dovuto alla stabilizzazione della temperatura interna
• Fabbisogno energetico inferiore per la climatizzazione in climi caldi e
secchi, con grandi fluttuazioni della temperatura dell'aria esterna
Svantaggi:
• Effetto limitato in climi caldo-umidi, quando non si può sfruttare la
ventilazione notturna
• Maggiori costi di costruzione
• Le masse elevate sono sfavorite durante gli eventi sismici
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Materiali a cambiamento di fase
(Phase Change Materials)
Una elevata inerzia termica con una massa relativamente bassa può essere
ottenuta incorporando un materiale a cambiamento di fase (PCM) sul tetto
o parete, cioè una sostanza con un elevato calore di fusione, la quale
fondendo e solidificando ad una certa temperatura, è in grado di
immagazzinare e rilasciare grandi quantità di energia.
Sono disponibili diversi materiali (organici, come la
paraffina, inorganici come idrati sale, eutettici).
Materiali come la paraffina possono essere
incorporati nei materiali da costruzione a base di
cemento o gesso in forma microincapsulata, cioè
rivestendo particelle PCM microscopiche con un
rivestimento polimerico protettivo.
Il cambiamento di fase si verifica a una data
temperatura, che deve essere adeguatamente
scelta. La scelta può essere difficile: un PCM
potrebbe funzionare in condizioni standard, ma non
durante le ondate di calore, o viceversa, poiché il
ciclo di temperatura può cadere sempre al di sopra
o al di sotto della temperatura di cambiamento di
fase..
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UHI effect
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Source: www.micronal.de
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Thermal inertia vs. cool materials
•
Se l’oscillazione di temperatura viene smorzata immediatamente sulla
superficie esterna grazie ad una elevata riflettanza solare, si ottiene un
effetto di smorzamento sulla superficie interna, qualunque sia l'inerzia
termica della struttura
•
Se si ottiene uno smorzamento molto efficace sulla superficie esterna,
l'ampiezza sulla superficie interna può essere molto debole, per cui la
temperatura di picco può presentarsi in qualsiasi momento senza effetti
significativi sul disagio.
•
Le superfici “cool” non solo permettono la diminuzione dell'ampiezza
dell’oscillazione di temperatura sulla superficie esterna, ma anche il
valore medio di tale ciclo e, di conseguenza, la differenza tra i valori
medi delle temperature della superficie esterna ed interna, che spinge il
trasferimento di calore per conduzione attraverso la tetto o parete.
Quindi si possono ottenere vantaggi anche solo accoppiando elevata inerzia
termica e alta riflettanza solare.
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
TETTI E PARETI
VENTILATI
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Tetti ventilati
Un tetto ventilato è tale quando si crea uno spazio tra lo strato isolante e il
manto di copertura, in modo da consentire un flusso d'aria.
aria
Colmo ventilato
Tegole/scandole
Manto di
copertura
isolamento
Gronda ventilata
airia
Source: http://www.energyauditingblog.com/vented-or-unvented-attics
In un tetto spiovente, uno strato di ventilazione può essere creato tra il
manto di copertura (tegole, scandole di asfalto, eventualmente supportati
da un pannello), e la membrana impermeabilizzante a protezione dello
strato isolante.
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Tetti ventilati
In inverno, la ventilazione del tetto del ponte accelera l'evaporazione
dell'acqua da perdite o condensa e rimuove calore, il che aiuta a prevenire
formazione di ghiaccio e aiuta scandole di asfalto durano più a lungo.
In estate, invece, un tetto ventilato facilita un flusso di aria che
contribuisce ad evitare il surriscaldamento dei materiali del tetto e lo spazio
abitato sottostante.
Source: http://www.celenit.com/
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Tetti ventilati
Sono disponibili anche sistemi di ventilazione attivi, sia per tetti inclinati che
orizzontali.
Pop vent
intake
Ventilator
exhaust
Source: http://www.roofvents.com/rooftop.html
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Tetti ventilati
Vantaggi:
• Evaporazioni dell’acqua dovuta a perdite o condensa
• Dispersione di calore e protezione dei manti di copertura
• Fattibile sia su tetti in tegole che in scandole
Svantaggi:
• Spessore dello strato di ventilazione piuttosto elevato (almeno 7-10
cm) per avere un flusso d’aria adeguato allo smaltimento di calore
necessario per l’estate
• Difficoltà di esecuzione per tetti complessi (quattro acque, presenza
di lucernai e camini)
• Efficacia in termini di rilascio di calore influenzata da diversi fattori
(inclinazione del tetto, tetto, spessore dello strato di ventilazione,
griglie in gronda, griglie parapasseri, velocità del vento locale,
interazione con gli altri edifici, etc. ); quindi difficile da prevedere e
spesso molto debole
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Pareti/facciate ventilate
Le facciate ventilate sono stati sviluppate per proteggere gli edifici contro
l'azione combinata di pioggia e vento. Esse possono anche ridurre la
quantità di calore che gli edifici assorbono nella stagione calda, grazie alla
parziale riflessione della radiazione solare dal rivestimento, rilascio di calore
dall’intercapedine ventilata, e l'applicazione di un materiale isolante.
1
2
3
4
5
Rivestimento esterno
Sottostruttura metallica portante
Intercapedine ventilata
Strato isolante
Muratura
(Source: www.granitech.com)
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Ventilated facade
Vantaggi:
• Protezione dall’azione diretta degli agenti atmosferici
• Protezione dalla radiazione solar
• Eliminazione della condensa superficiale
• Possibile utilizzo di isolanti a basso costo (lana di vetro, lana
minerale)
• Formazione di uno spazio tecnico di installazione
Svantaggi:
• Costo di installazione
• Ponti termici dovuti alla sottostruttura
• Spessore elevato
• Impatto estetico
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FREE COOLING
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Free cooling
Il Free cooling è un metodo economico di utilizzare le basse temperature
dell'aria esterna per ottenere acqua di raffreddamento per impianti di
condizionamento idronici. L'acqua refrigerata può essere usata
immediatamente o immagazzinata.
Quando la temperatura dell'aria ambiente scende ad una temperatura
impostata, una valvola modulante permette all’acqua refrigerata di un
sistema di aria condizionata di by-passare il refrigeratore ed eseguire un
raffreddamento gratuito, che utilizza meno energia e utilizza la minore
temperatura ambiente per raffreddare l'acqua.
Il Free cooling può essere utilizzato in zone temperate generalmente nel
tardo autunno, in inverno e all'inizio della primavera.
Non è del tutto gratuito, in quanto ventilatori e pompe sono operativi, e il
refrigeratore può essere comunque necessario.
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Free cooling
(Source: www.cetecglobal.com)
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Project MAIN – “Matériaux Intelligents’”
Free cooling
carico per
raffreddamento
Unità ventilanti
Valvola 3 vie
pompa
Srbatoio di
accumulo
(l'evaporatore del refrigeratore è incorporato nell’accumulo)
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