Una casa autosufficiente

Impianti
rispetto ambientale
Una casa
autosufficiente
Efficienza energetica, bioedilizia e bioclimatica
sono i tre fattori principali su cui si basa
la progettazione sostenibile integrata
di Alessia Varalda
sostenibilità
z Il nome Zero Energy deriva dalla
scelta di progettare l’abitazione in
modo che il quantitativo di energia
assorbito dalla rete pubblica sia
bilanciato dall’energia prodotta
sul posto, attraverso l’utilizzo di
risorse rinnovabili.
z In relazione a questa caratteristica
l’edificio è stato definito
“autonomous house”, in grado
cioè di gestire autonomamente
la produzione di energia e di
assicurare ai suoi abitanti comfort,
sicurezza e risparmio energetico
z A questo si è aggiunta la volontà
di realizzare un organismo edilizio
che, oltre ad essere intelligente dal
punto di vista impiantistico, fosse
anche in sintonia con l’ambiente,
cioè sostenibile
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Casa Zero energy
è un esempio di innovazione e di
green economy italiana che si è
meritato la segnalazione del Premio
all’Innovazione Amica dell’Ambiente 2009, il più importante premio
italiano del settore, promosso da
Legambiente e Regione Lombardia,
con la collaborazione di Università Bocconi, Politecnico di Milano,
Fondazione Cariplo e Camera di
Commercio.
Casa Zero Energy è il progetto di ricerca di Gruppo Polo Le Ville Plus
che propone una nuova concezione
di casa in grado di garantire il rapporto ottimale tra la qualità della
vita e l’impatto ambientale.
Casa Zero Energy utilizza ciò che la
natura regala: il calore e la luce del
sole, il calore ed il fresco della terra, la forza del vento, la ricchezza
dell’acqua.
Casa Zero Energy è un progetto unico in Italia, è la prima casa passiva
“intelligente” che, con una metratura di oltre 450 m2, è autosufficiente dal punto di vista energetico
e autonoma nella gestione degli impianti. La casa non è allacciata alla
rete del gas metano, non utilizza
nessun tipo di energia proveniente
da fonti non rinnovabili (fossili) ed
è autonoma, ovvero autoproduce
energia da fonti alternative e non
inquinanti (pannelli solari, fotovoltaici, pompa di calore…).
È possibile definire edificio sostenibile un edificio basato su:
z ottimizzazione della qualità della
vita nell’ambiente confinato e nell’immediato intorno;
z uso di materiali rinnovabili, riciclabili, a basso impatto ambientale
e preferibilmente locali;
z limitato consumo di energia, specialmente quella proveniente da
fonti fossili nelle fasi di costruzione, uso, manutenzione e dismissione dell’edificio;
z basso impatto ambientale in termini di inquinamento del suolo,
dell’acqua e dell’aria.
A partire da questi quattro punti
sono state valutate le tematiche da
sviluppare nella Casa Zero Energy
con l’obiettivo di creare una casa
sostenibile, sicura, a basso consumo e capace di garantire elevati livelli di comfort agli occupanti.
Pur nell’assoluta contemporaneità
del progetto, è stata realizzata una
casa che rappresentasse la continuità con la tradizione architet-
tonica del territorio friulano. La
scelta dei materiali rispecchia la
filosofia costruttiva dell’azienda
che da sempre si ispira al passato,
alla tradizione friulana e alle abilità artigiane come a una risorsa da
proteggere e nobilitare. Non solo
materiali della regione, a km zero
quindi, ma soprattutto prodotti
grezzi che richiedono meno lavorazioni industriali possibili e recupero di elementi di scarto. Ecco allora
che sono state scelte tegole di recupero per parte della copertura del
tetto che è stato appunto realizzato coi tradizionali “coppi” delle
case friulane di un tempo; mattoni
vecchi di lavorazione artigianale
per realizzare l’ingresso principale
della casa e pietroni che formano
il camminamento pedonale dagli
scarti della lavorazione della pietra
piasentina, che arriva dalla zona di
Cividale del Friuli.
Sistemi energetici
Solare termico - Nell’edificio è stato montato un impianto di pannelli
solari di tipo sperimentale.
Collocato sulla falda piana del tetto
esposta verso sud, è costituito da
pannelli solari termici che, integra-
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ti con i pannelli fotovoltaici, sfruttano il surriscaldamento di questi
ultimi per trasferire calore ad una
serpentina in rame, che a sua volta,
riscalda il fluido che scorre al loro
interno.
Fotovoltaico - L’impianto a pannelli fotovoltaici è stato posizionato,
integrato con il sistema di collettori solari, sulla falda piana della
copertura rivolta a sud.
Esso non è collegato all’impianto
domotico se non per la raccolta dei
dati relativi alla produzione oraria
di kW fotovoltaici, che può essere
utile se comparata con i dati meteo raccolti dalla centralina esterna
collegati con la posizione del sole e
con la presenza di nuvolosità. Potrebbe essere proposto un sistema
a inseguimento solare in modo tale
che i pannelli, spostandosi lungo
l’asse verticale e orizzontale, possano essere sempre esposti verso il
sole in maniera ottimale.
Pannelli radianti - L’edificio è stato
progettato per sfruttare la combinazione impiantistica solare termicopannelli radianti, con l’obiettivo di
fornire agli occupanti un elevato
standard di comfort abitativo, con
consumi energetici ridotti.
Il riscaldamento solare degli ambienti è la maggiore potenzialità
per lo sviluppo del solare termico,
anche se le possibilità pratiche di
utilizzo della tecnologia solare sono limitate all’integrazione a tipologie di riscaldamento con sistemi
a bassa temperatura (impianti a
pavimento, a parete).
Questi sistemi risultano maggiormente compatibili con i sistemi
solari poiché richiedono:
z basse temperature di esercizio:
con acqua calda attorno ai 30 °C si
può ottenere il riscaldamento dell’ambiente a 20 °C;
z minori dispersioni termiche: rispetto alla temperatura di esercizio
dei radiatori (80-85 °C), la più bassa
temperatura richiesta (30 °C) provoca minori dispersioni termiche.
Generalmente gli impianti di riscaldamento a pavimento utilizzano
temperature di circa 40 °C, temperature che coincidono con quelle
raggiungibili attraverso i sistemi
termici solari nei periodi invernali.
Sistemi che producano energie superiori non risultano essere convenienti, in quanto una parte della
potenza extra verrebbe utilizzata
solo nei giorni più freddi, mentre
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resterebbe inattiva negli altri giorni: per questo si tende a dimensionare gli impianti perché siano in
grado di soddisfare circa il 40-50%
del fabbisogno per il riscaldamento
di un’abitazione.
Il calore che non viene fornito dal
sistema solare può essere prodotto
da un sistema ausiliario tradizionale, per esempio una caldaia convenzionale, ma anche da altre fonti
energetiche rinnovabili.
I pannelli radianti vengono utilizzati, oltre che per soddisfare la necessità di riscaldamento, anche per
il raffrescamento: in regime estivo
la temperatura del fluido che scorre
all’interno delle tubazioni è di circa
15-18 °C.
Geotermia - L’impianto geotermico
utilizza sonde orizzontali, posizionate nella parte di terreno antistante l’edificio, che prelevano il calore
da sensori geotermici posti sotto
terra orizzontalmente, in cui circola
acqua glicolata o fluido frigorifero.
Le tubazioni vengono interrate ad
una profondità di circa 60 cm rispetto al piano di calpestio.
L’edificio integra l’impianto geotermico ed i pannelli radianti con
l’obiettivo di raffrescare gli am-
bienti interni in regime estivo. Infatti, il calore prelevato dal terreno
viene utilizzato per portare l’acqua
a circa 15-18 °C, e poi immessa
nell’impianto a pavimento.
A questo si affianca la gestione
automatizzata dell’impianto a funzionamento integrato, con fasce di
regolazione in funzione delle condizioni ambientali esterne e dell’effettivo utilizzo (programmazione
stagionale e alba/crepuscolo).
Sistemi solari passivi - Casa Zero Energy utilizza gli apporti solari
per garantire sia il riscaldamento
sia il raffrescamento dello spazio
interno, basandosi su una corretta
progettazione architettonica, in
grado di captare i raggi solari ed
accumularli sottoforma di calore
all’interno dell’edificio.
I sistemi solari passivi progettati
nell’edificio sono:
z serra solare integrata con la facciata sud che consente l’ingresso e
l’accumulo di radiazione solare all’interno dello spazio confinato;
z sistema di ventilazione naturale: è
data dallo scambio tra i flussi d’aria
entrante dalle aperture a nord e
quelli entranti dalle finestre a sud;
z sistema di schermatura solare:
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rispetto ambientale
Home Sapiens di Bpt fa da collettore di tutte le informazioni provenienti dai vari sottosistemi e da
tutta la sensoristica per gestire e
ottimizzare le risorse energetiche
derivanti da fonti rinnovabili (come l’irraggiamento solare) e minimizzare i consumi di quelle non
rinnovabili (combustibili fossili)
dell’edificio. Il sistema riceve le informazioni da una centralina meteo
per la rilevazione delle condizioni
ambientali esterne e le visualizza
su terminali touch-screen di supervisione, per la gestione dei parametri regolati dal sistema bus.
Gestione riscaldamento
e raffrescamento
l’edificio è caratterizzato da elementi ombreggianti quali tapparelle (per l’oscuramento totale dei
locali) e da sistemi a glisser orientabili in materiale metallico sulle
facciate est ed ovest.
Tecnologia e intelligenza
Bpt ha messo a disposizione e customizzato il proprio sistema domotico Home Sapiens per la gestione
di tutte le fonti energetiche alternative di Casa Zero Energy, al fine
di garantire il benessere psicofisico
abitativo, ovvero l’insieme di condizioni sensoriali (tattili, uditive, visive, termoigrometriche, respiratorie
e olfattive) che soddisfano l’individuo all’interno della casa. Inoltre, il
progetto tende a migliorare il comportamento energetico dell’edificio
analizzando le prestazioni in termini di isolamento termico.
Nel dettaglio, oltre alla gestione
principale delle fonti energetiche a
supporto, il sistema domotico Bpt
Gli obiettivi del progetto
Secondo il progetto scientifico di ricerca sviluppato e
coordinato dal professor Antonio Frattari, responsabile del
Laboratorio di Progettazione Edilizia del Dipartimento di
Ingegneria Civile ed Ambientale dell’Università degli Studi
di Trento, Casa Zero Energy è stata concepita come prototipo
su cui sviluppare studi e sperimentazioni finalizzati a:
z istituire un laboratorio operante sul territorio che
fornisca risultati ripetibili e definire un’impostazione
metodologica per la misurazione del risparmio energetico
ottenibile con l’utilizzo di dispositivi domotici;
z verificare le potenzialità di un sistema di controllo e gestione
intelligente nella regolazione sia delle condizioni microclimatiche
interne sia dell’illuminazione per garantire il benessere dell’utente;
z quantificare il contributo della regolazione domotica dell’impianto
di illuminazione, di termoregolazione e della schermatura
per la riduzione al minimo dell’impegno energetico;
z verificare l’utilità e l’effettivo utilizzo di scenari domotici
per l’uso flessibile di sistemi solari passivi automatizzati;
z verificare soluzioni domotiche di entertainment per la realizzazione
di scenari per il benessere psicofisico degli occupanti;
z verificare la possibilità di rendere una casa sicura nella
doppia accezione di safety and security con la domotica.
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applicato e gestibile da remoto trova applicazione per:
z automazione di porte, finestre,
oscuranti finestre, veneziane e zanzariere;
z controllo sul funzionamento dell’impianto di termoregolazione per
ottimizzarne l’impiego e la resa;
z sistema di videocitofonia;
z ventilazione degli spazi abitativi;
z sistema antintrusione e antincendio;
z gestione a distanza degli impianti;
z la visualizzazione da un punto di
controllo (locale o remoto) dello
stato di azionamento delle utenze.
Le tecnologie per la produzione di
energia pulita sono integrate con
sistemi di rilevazione e attuazione
automatizzata. Il sistema domotico
Bpt utilizza una serie di dispositivi elettronici integrati che interagiscono con il sistema costruttivo
e abitativo di Casa Zero Energy, al
fine di garantire:
1. il comfort termoigrometrico,
gestendo in modo ecocompatibile
i sistemi per la produzione di energia rinnovabile e per ottimizzarne
l’impiego e la resa;
2. il comfort visivo, grazie al migliore impegno energetico possibile per l’illuminazione artificiale
degli ambienti confinati e dell’immediato intorno in funzione dell’illuminazione naturale presente;
3. la sicurezza, tramite risposte
intelligenti automatiche relativamente alle problematiche legate
alla safety e alla security.
L’impianto di riscaldamento di Casa
Zero Energy utilizza pannelli radianti, pannelli solari e caldaia a pellet
ad alto rendimento. L’integrazione
tra i diversi sistemi impiantistici
viene gestita tramite un sistema di
supervisione automatizzato con programmazione stagionale, che prevede anche un processo di autoapprendimento della strumentazione
installata per calibrare la richiesta
di calore in funzione dell’isteresi dei
diversi ambienti. Il sistema domotico Bpt gestisce la quantità di calore
e richiede quindi, attraverso valvole
modulanti e sonde di temperatura di
zona, caldo o freddo solo se strettamente necessario.
Anche il sistema fotovoltaico è collegato all’impianto domotico per la
raccolta dei dati relativi alla produzione oraria di kW fotovoltaici, che
può essere utile se comparata con i
dati meteo registrati dalla centralina
esterna collegati con la posizione del
sole e con la presenza di nuvolosità.
Infine il sistema geotermico della casa ottiene una temperatura dell’acqua
tale da consentire il raffrescamento
ambientale tramite il suo impiego
in panelli radianti, con l’utilizzo di
una pompa di calore: la regolazione
intelligente del sistema prevede una
gestione automatizzata dell’impianto
di raffrescamento a pannelli radianti
integrato col sistema geotermico e
l’utilizzo di una pompa di calore con
programmazione e controllo automatizzato dell’intero sistema. Sono previsti inoltre dei profili di regolazione
a fasce orarie per la richiesta di raffrescamento in funzione dell’ora del
giorno e per le differenti zone termiche dell’impianto.
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Focus
N
Con efficienza energetica si intende la capacità di un edificio, in
relazione alle scelte costruttive ed impiantistiche adottate, di
assicurare il minimo dispendio energetico durante il suo ciclo di vita.
Con bioedilizia (o edilizia bioecologica) si intende un processo
edilizio nel quale si impiegano preferenzialmente tecniche e materiali
che riducono al minimo o non provocano alcun inquinamento di
tipo chimico, fisico, biologico sull’ambiente naturale e confinato,
garantendo comunque la miglior percezione di comfort agli utenti.
Con bioclimatica si intende invece il processo edilizio col quale
si perviene al soddisfacimento dei requisiti di comfort attraverso
il controllo passivo del microclima. Essa va quindi intesa come
una strategia che, minimizzando l’uso di impianti meccanici,
massimizza l’efficienza degli scambi tra edificio e ambiente.
Gestione ventilazione
naturale
Garantire la qualità e il ricambio
dell’aria ambiente, il raffrescamento diurno dello spazio abitato, lo
smaltimento notturno del calore
accumulato dagli elementi edilizi:
tutto questo è gestibile con la regolazione automatica dell’apertura
e della chiusura dei serramenti.
Tutti i serramenti della casa sono
quindi gestibili in modo autonomo
anche da remoto tramite il sistema
domotico Home Sapiens per ottimizzare i flussi d’aria.
Casa Zero Energy è dotata di sistemi di schermatura esterni a lamelle
mobili con la funzione di regolare
la quantità di radiazione solare
entrante nell’edificio sia sottoforma di calore sia di luce attraverso
l’inclinazione di appositi elementi lamellari. Anche il sistema di
schermatura è motorizzato e automatizzato, in modo che possa
aprirsi/chiudersi in funzione delle
condizioni interne ed esterne.
Gestione serra solare
Il sistema domotico Bpt controlla la
serra solare e permette di automatizzare il sistema di apertura/chiusura
della serra per gestire la temperatura, tanto all’interno della serra stessa, quanto nello spazio adiacente;
visualizza in locale e da remoto lo
stato di apertura/chiusura e schermatura della serra con riferimento
alla condizione di gestione ottimale
impostata e rileva la temperatura
interna della serra in continuo per il
monitoraggio del funzionamento.
Per un’efficiente automazione della
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serra si prevede un funzionamento
della stessa secondo due modalità:
stagionale e giornaliera. Il funzionamento automatizzato così implementato potrà anche essere gestito
manualmente, per non compromettere l’efficienza del sistema serra in
caso di condizioni eccezionali non
consone alla stagione o all’orario.
Gestione sicurezza Safety
(sicurezza personale)
La domotica è utilizzata anche come
strumento al servizio della sicurezza
personale all’interno della casa, in
quanto capace di monitorare l’ambiente domestico rispetto ad anomalie o malfunzionamento di impianti
(fughe di gas o perdite d’acqua) e
a pericoli di incendio. Inoltre l’automazione può essere d’ausilio nella
normale gestione dell’ambiente domestico, come nel caso dell’apertura
automatizzata di tapparelle pesanti
come quelle a doppia anta.
La strumentazione domotica necessaria a tale scopo consiste in
rilevatori di incendio, gas, presenza liquidi, elettrovalvole (acqua e
gas), pulsanti di soccorso e per la
visualizzazione da supervisione.
Security
(sicurezza antintrusione)
Con la domotica è possibile avere
costantemente sotto controllo, anche da remoto, la sicurezza esterna
e perimetrale dell’abitazione. A tale
scopo si utilizzano gli stessi contatti magnetici installati sui serramenti e i sensori di presenza.
I dispositivi previsti sono contatti
magnetici, rilevatori di presenza,
videocitofoni con registrazione di
immagine, touch-screen di visualizzazione e gestione.
Qualità della vita
Casa Zero Energy vuole proporre il
migliore habitat possibile per l’uomo anche nella ricerca di un’armonia vera tra casa-uomo-ambiente.
Tetto verde - Parte della copertura di
Casa Zero Energy è realizzata con tetto
verde: verso sud è un giardino sospeso
vero e proprio, un roseto rigoglioso,
mentre nella parte rivolta a nord sono
state scelte piante verdi meno bisognose di sole e a crescita lenta.
Il tetto verde non è solo un ottimo
isolante e assorbente del calore ma
è in grado di donare una sensazione di pace, benessere e tranquillità
a chi abita la casa e che affacciandosi dalla finestra può godere non
solo del verde circostante, ma anche di quello del tetto.
Cantina medievale - È un luogo fuori
dal tempo che colpisce per il contrasto con la modernità del resto della
casa. Uno spazio nascosto e privato
che nasce per la conservazione e la
degustazione di vini e prodotti locali: una reinterpretazione della tradizionale taverna friulana e un brevetto costruttivo di Gruppo Polo Le Ville
Plus. Per gli interni vengono scelti
esclusivamente mattoni, pietre ed
elementi recuperati e rigorosamente
antichi per creare un’atmosfera antica ed autentica; all’esterno invece
la cantina viene avvolta dalla natura,
coperta dalla terra e dalle piante fino
quasi a scomparire alla vista.
Laghetto balneabile - È una vera e
propria piscina naturale che richiede
minima manutenzione ed è bella in
ogni stagione: è il laghetto balneabile, lo specchio d’acqua in cui sembra idealmente prolungarsi il portico
di Casa Zero Energy in un equilibrio
perfetto di architettura e natura. Il
laghetto si autodepura, non servono
cloro o altri trattamenti, ha solo un
piccolo sistema di filtraggio e per
il resto viene “fito-depurato” dalle
piante, ben 35 diversi tipi scelti appositamente e piantumate sui bordi
del laghetto. La realizzazione del
laghetto balneabile, infatti, richiede
un lavoro altamente specializzato di
progettazione e costruzione. Dalla
“marcatura”, ovvero il disegno dello
spazio occupato nel terreno per deciderne forma, posizione, profondità in
armonia con il resto del giardino, fino allo scavo (il laghetto di Casa Zero
Energy tocca una profondità massima
di 3 metri) e al rivestimento.
D’inverno non va svuotato come
le piscine artificiali, anzi, si può
ghiacciare in superficie per un effetto scenografico unico. In più, ha
anche una funzione bioclimatica:
d’inverno il riflesso del sole basso
aumenta l’irraggiamento della luce
solare verso la casa; d’estate invece
raffresca in modo naturale.
Orto biologico - Nel lato est del
giardino di Casa Zero Energy c’è l’orto biologico, spazio di terra coltivata con diversi prodotti stagionali
senza l’utilizzo di alcun additivo
chimico o artificiale. L’orto è irrigato con l’acqua piovana di recupero
ed è fertilizzato con concime naturale, il bio-compost ottenuto dal
riciclaggio dei rifiuti umidi della
casa in un apposito spazio.
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