mediterranea, passiva, attiva, intelligente e sostenibile

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Casa passiva mediterranea, Active house e Zero carbon building
sono i fattori chiave del Progetto Botticelli, un edificio unifamiliare
realizzato alle pendici dell’Etna con l’obiettivo di far dialogare
efficienza energetica, comfort ambientale e abitativo,
sostenibilità e home automation.
unifamiliare a Mascalucia (CT)
MEDITERRANEA,
PASSIVA, ATTIVA,
INTELLIGENTE E SOSTENIBILE
La prima casa attiva della Sicilia sorge in un comune alle pendici dell’Etna e, attraverso impianti a fonti rinnovabili, è in
grado di produrre più energia di quanta ne consumi. Si tratta di
un edificio pilota a zero emissioni, totalmente elettrico, realizzato applicando i protocolli Passivhaus e CasaClima Gold in
clima mediterraneo adottando un modello progettuale di calcolo in regime dinamico in grado di rispondere alle problematiche legate al clima e alla gestione delle alte temperature estive.
L’abitazione è parte del progetto europeo PassREg che vede coinvolti anche il Passivhaus Institut, il Politecnico di Milano (gruppo
eERG), l’ufficio Energy Manager della Regione Sicilia e la Provincia di Catania e che nasce allo scopo di far conoscere gli edifici di nuova generazione, ovvero i Net Zero Energy Buildings
secondo quanto previsto e richiesto dalle direttive europee.
La casa, conosciuta come “progetto Botticelli” – dal nome della
via in cui si trova, rilegge in chiave contemporanea la tradizione
della casa rurale siciliana, adattandola alle necessità dei committenti e alle esigenze di risparmio energetico, servendosi di
tecniche bioclimatiche e di concetti e tecnologie impiantistiche
PROGETTO ARCHITETTONICO
ing. Carmelo Sapienza
REALIZZAZIONE
2012
CLASSIFICAZIONE ENERGETICA
E AMBIENTALE
STANDARD CASA PASSIVA
avanzate. I volumi della residenza sono molto compatti, due
corpi fuori terra sviluppati linearmente attorno a un patio che
costituisce il fulcro del progetto. Uno spazio esterno, tipico della
tradizione mediterranea, che dilata gli ambienti domestici e
che, grazie a una fontana e a un ninfeo, permetterà di sfruttare
il processo di raffrescamento evaporativo per migliorare il comfort nei periodi più caldi. La struttura portante è in calcestruzzo
armato con tamponamenti in laterizio porizzato, isolamento in
lana di roccia, utilizzata anche per la coibentazione della copertura in c.a. e del solaio in laterocemento del piano terra; i
serramenti sono in PVC e alluminio con triplo e doppio vetro.
L’efficienza energetica è stata curata isolando fortemente l’involucro, adottando infissi ad alte prestazioni, eliminando i ponti
termici e servendosi di impianti di ventilazione meccanica, geotermia, fotovoltaico e solare termico. Grazie al recupero delle
acque piovane e al riciclo delle acque grigie con fitodepurazione, inoltre, si sono ridotti significativamente i consumi idrici.
Un avanzato sistema di domotica gestisce l’intero edificio intervenendo in funzione del comfort e del risparmio energetico.
CasaClima Gold
10 kWh/m2 anno
Passivhaus Institut Darmstadt
11 kWh/m2 anno (in fase di certificazione)
FOTOGRAFIE: Nome Cognome
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Progetto_ing. Carmelo Sapienza, Mascalucia (CT)
Strutture_ing. Carmelo Sapienza, Mascalucia (CT)
Consulenti_Studio Associato SAPIENZA & PARTNERS,
Mascalucia (CT)
Direttore dei lavori_ing. Maria Fabio Mondelli, Mascalucia (CT)
Lavori_marzo 2011-novembre 2012
Superficie fondiaria_995 m2
Superficie utile_145 m2
Superficie verde_500 m2
Domotica
La casa di via Botticelli è un progetto pilota che impiega un sistema avanzato di domotica, realizzato per verificare le potenzialità degli apparati di automazione nella corretta regolazione
dei parametri microclimatici e nel contenimento dei consumi
energetici, sulla base di simulazioni effettuate in collaborazione con il Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano.
Come soluzione per l’automazione, l’integrazione, il monitoraggio e la gestione è stato scelto lo standard di comunicazione KNX, l’unico standard per l’automazione degli edifici
conforme alle normative internazionali ISO/IEC 14543, EN 5009,
CEN 13321 e indipendente dal singolo costruttore dei componenti di impianto.
In dettaglio, per ottenere gli obiettivi di efficienza energetica,
il sistema consente di gestire la climatizzazione invernale ed
estiva, controllando i parametri termoigrometrici della ventilazione meccanica controllata (VMC) e naturale (VNC), l’ombreggiamento e l’oscuramento delle superfici vetrate, i sensori, la
stazione meteorologica e la pompa di calore, gli impianti di produzione di acqua calda sanitaria (solare termico e recupero da
pompa di calore), la temperatura stagionale, i sistemi di illuminazione, la produzione di energia elettrica (fotovoltaico e microeolico) e il monitoraggio del consumo energetico istantaneo
e storico.
Per l’efficienza ambientale è previsto il controllo del sistema di
recupero delle acque piovane, attraverso il monitoraggio, la
raccolta e la distribuzione, e della fitodepurazione, verificando
i parametri delle acque grigie.
Il comfort ambientale interno è garantito sia attraverso la verifica della corretta illuminazione (gestione dell’apporto di luce
naturale e integrazione artificiale con dimmering), dei parametri fotometrici di illuminamento (luminanza, uniformità di
illuminamento, abbagliamento) e dell’acustica (livelli di pressione acustica), sia mediante la gestione dei sensori di presenza, il controllo di igrometria e microclima (umidità,
temperature, livelli di CO2).
Inoltre, assieme al Dipartimento di Ingegneria Informatica e
delle Telecomunicazioni dell’Università di Catania si metteranno a punto strumenti di protezione dei dati sul sistema di
comunicazione KNX che non dispone di uno standard di autenticazione e di sicurezza nella trasmissione dati.
Parete esterna, dall’interno:
- intonaco in argilla (0,33 cm)
- laterizio porizzato (30 cm)
- lana di roccia (20 cm)
- intonaco esterno (0,1 cm)
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muro di sostegno in c.a.
supporto in legno
tavolato di legno
lana di roccia
solaio in laterocemento
lana di roccia
isolante (XPS) fissato lungo i pilastri per 1 m
pilastri in c.a.
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pianta del piano interrato
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attacco primo solaio-parete esterna
pianta del piano terra
Dall’alto in senso orario:
applicazione della malta
con la slitta sul primo
corso di blocchi
porizzati; la struttura
mista in c.a. e laterizio
con le aperure verso il
patio; la soluzione per la
tenuta all’aria dei falsi
telai; isolamento del
nodo parete
esterna/pavimento
del patio.
sezione AA
sezione BB
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Dall’alto: coibentazione
della copertura in c.a.
con pannelli in lana
di roccia; il tetto isolato
prima della posa
della guaina e dei listelli
per la ventilazione;
sistemazione del manto
di copertura in coppi;
dettaglio del doppio
strato di lana di roccia
con i listelli fermaisolante.
Tetto a falda, dall’estradosso:
- listelli e controlistelli porta tegole (0,3x0,3 cm e 0,8x0,6 cm)
- guaina impermeabilizzante traspirante
- doppio strato di pannelli di lana di roccia (14+14 cm)
- solaio in c.a. (20 cm)
- intonaco interno (0,5 cm)
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Solaio verso il locale non riscaldato (autorimessa),
dall’estradosso:
- parquet (0,2 cm)
- isolante fonoassorbente
- tavolato di legno (0,3 cm)
- massetto a secco realizzato con argilla espansa
e passaggio impianti (20 cm)
- solaio in laterocemento (21 cm)
- isolamento (10 cm)
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guaina impermeabile traspirante
listello ferma isolante
barriera al vapore
solaio in c.a.
laterizio porizzato
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guaina impermeabile
XPS
massetto
supporto in legno
tavolato di legno
lana di roccia
laterizio porizzato
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dettaglio dell’attacco primo solaio-muratura
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dettaglio dell’attacco tetto-parete esterna
Dall’alto, in senso orario:
posa e tassellatura
del doppio strato di lana
di roccia; dettaglio
di un ingresso
con il sistema
monoblocco isolato
della porta che fa
da dima per la posa
dell’isolamento a
cappotto; particolare del
primo corso di blocchi
di laterizio porizzato.
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isolante interno
lana di roccia
monoblocco in EPS
schermatura solare
zanzariera
infisso in PVC
compensato marino
Dall’alto: la corte interna
con i monoblocchi isolati
che accoglieranno
le finestre e
l’impermeabilizzazione
della parte contro terra;
il sistema coibentato
di attacco apertura
vetrata-muro;
posa delle spugne
di tenuta all’aria
nella fase di montaggio
delle finestre.
INVOLUCRO
trasmittanza media elementi costruttivi
pareti esterne, U = 0,125 W/m2K
solaio controterra, U = 0,187 W/m2K
copertura, U = 0,13 W/m2K
serramenti, Uw = 0,96 W/m2K
emissioni CO2 evitate, 0,85 t/anno
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IMPIANTI
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VMC
impianto da 350 m3/h con recuperatore termico entalpico
e pre trattamento aria con canale ipogeo
fotovoltaico
8 kW
solare termico
per ACS
domotica
sistema BACS con protocollo KNX
recupero acque piovane
per servizi edifici e irrigazione giardino
fitodepurazione
riuso delle acque grigie per l’irrigazione del giardino
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Dall’alto: installazione dei moduli fotovoltaici e dei collettori
solari termici integrati in copertura; collettori dell’acqua calda
e fredda e dell’acqua bianca da recupero; posa dello scambiatore
ipogeo per il pre trattamento dell’aria.
Sotto: accumulo e plenum ingresso dello scambiatore ipogeo
e i corrugati dell’impianto elettrico e domotico.
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dettaglio dell’attacco finestra-muratura
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PassREg
PassREg (Passive House Regions with Renovable Energies) è
un progetto supportato dall’Intelligent Energy Europe con lo
scopo di implementare la diffusione degli edifici a energia
quasi zero (NZEBs) su tutto il territorio europeo. Diverse municipalità, regioni e nazioni si sono già impegnate per raggiungere gli obiettivi previsti dalla comunità europea entro il 2020
imponendo limiti energetici di 15 kWh/m2 anno.
In questo ambito il processo di progettazione della residenza
Botticelli ha visto la collaborazione del Politecnico di Milano e
dell’Università di Catania, dipartimento DICA. In particolare,
superficie di captazione (202 m2)
vasca di prima pioggia (1 m3)
vasca di accumulo acqua piovana (110 m3)
allaccio rete idrica
serbatoio acqua potabile
trattamento acqua piovana
irrigazione
pozzetto degrassatore
vasca Imhoff
dispersore
pozzetto campionamento
fitodepurazione
PASSIVO
con il Politecnico di Milano, gruppo eERG, è attiva una collaborazione per lo sviluppo e l’applicazione delle simulazioni dinamiche al progetto al fine di sviluppare linee guida per la
progettazione e standard edilizi di riferimento; con l’Università
di Catania è stato sviluppato il progetto di gestione delle acque
con recupero e riciclo delle stesse ed è stato intrapreso uno studio comparativo sui “Costi economici e ambientali”, compresa
l’efficienza energetica, degli edifici Zero Energy, Eco Passivi, rispetto agli edifici realizzati secondo gli standard delle norme
attualmente in vigore.
schema dell’impianto di gestione delle acque
IMPIANTO RIUTILIZZO
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IMPIANTO POTABILE
IMPIANTO REFLUI
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9
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IMPIANTO RECUPERO
FITODEPURAZIONE
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IN CLIMA MEDITERRANEO
3 domande a ...
Carmelo Sapienza - Studio Associato Sapienza & Partners
Quali difficoltà avete incontrato, nel progettare prima e nel realizzare poi, una casa
con standard passivo in clima mediterraneo?
Dal punto di vista progettuale, pur mantenendo il “Concept Passivhaus”, sono stati
implementati degli adeguamenti legati ai fattori climatici mediterranei.
L’attenzione è stata posta al fabbisogno termico e ai carichi estivi, al controllo degli apporti solari, alla gestione mista di ventilazione naturale e ventilazione meccanica controllata nonché al corretto dimensionamento del rapporto massa/isolamento per
ottimizzare attenuazione, sfasamento e inerzia termica.
Oggi sul mercato si ha una maggiore disponibilità di componenti e materiali con caratteristiche termiche e di sostenibilità migliorate; è cura del progettista scegliere le soluzioni più idonee affidandosi a componenti certificati anche, ove possibile, dallo stesso
Passivhaus Institut di Darmstadt, in Germania.
Le maggiori difficoltà sono state quelle realizzative, in quanto le imprese edili non sono
preparate a lavorare con gli alti standard qualitativi necessari all’esecuzione a regola
d’arte dei dettagli, ad esempio riguardo l’attenzione ai ponti termici o all’ermeticità
dell’involucro, che consentirà di superare la prova del Blower-Door-Test.
Che significato riveste un impianto di domotica nel – buon – funzionamento
di un edificio?
La domotica, intesa come sistema intuitivo di gestione e monitoraggio dell’edificio, è
un fattore importante per il raggiungimento e il mantenimento degli obiettivi di efficienza e comfort ambientale. Nel caso del progetto Botticelli, questa è affidata al protocollo aperto KNX che non dipende dal protocollo proprietario del costruttore/fornitore
del sistema ed è basato su un sistema bus/dispositivi a intelligenza distribuita, assicurando con ciò scalabilità e affidabilità. Ad esempio, la dinamica del controllo solare
– orario e stagionale – è affidata a un sistema di frangisole che vengono comandati
da attuatori KNX gestiti da una programmazione che regola gli apporti solari in base
a ora, mese, orientamento e input dai sensori di irraggiamento, temperatura, illuminamento. Le recenti normative (come la BACS UNI EN15232) confermano che l’utilizzo
della domotica migliora l’efficienza dell’edificio fino al 26% per il riscaldamento/raffrescamento e fino al 16% per l’uso di energia elettrica.
L’ulteriore integrazione degli impianti tecnologici e di produzione da rinnovabili (fotovoltaico, solare termico, geotermia) in ambito KNX permette la gestione e la supervisione intuitiva a mezzo di smart phone.
La domotica permette, infine, un monitoraggio continuo dell’edificio con messaggi di
allarme quando i comportamenti degli occupanti non sono virtuosi o quando vi sono
anomalie nel funzionamento degli impianti che compromettono l’efficienza dell’insieme.
Quanta preparazione tecnica è necessaria da parte degli addetti ai lavori
per realizzare edifici di questo tipo in una realtà come quella italiana?
Premetto che con “Casa Passiva” si intende un approccio qualitativo, mentre “Passihaus” si riferisce a un protocollo progettuale e costruttivo ben definito.
Progettare un edificio Passivhaus implica, in primis, la conoscenza specifica del protocollo. Il progettista si deve formare attraverso i corsi specifici “CEPH” del Passivhaus Institut (PHI) disponibili in Italia rivolgendosi alle associazioni regionali IGPassivhaus.
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