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Strategia dei guadagni energetici + Esempi di case solari Autori:Paola Caputo Isa Zanetti Fonti:Corso Post diploma E.00 Energy Management Corso E.26 Architettura.

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1 Strategia dei guadagni energetici + Esempi di case solari Autori:Paola Caputo Isa Zanetti Fonti:Corso Post diploma E.00 Energy Management Corso E.26 Architettura e ed energia solare: parte 3 solare passivo Architettura sostenibile – Dietrich Schwarz Articoli Un edificio solare a Domat / Ems (CH) – Othmar Humm, traduzione di Uwe Wienke Una villetta a bassissimo consumo energetico a Ebnat-Kappel (CH) Miniwatt Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 1 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA

2 Indice Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 2 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Strategie Le quattro componenti della strategia dei guadagni energetici Edificio solare a Domat / Ems Villetta a Ebnat - Kappel

3 Strategie Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 3 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Strategia del risparmio Buon isolamento termico Involucro impermeabile allaria Ventilazione meccanica con recupero di calore Strategia dei guadagni energetici Gestione e controllo dei guadagni termici dell`energia solare - passivamente ed attivamente Tecnica fotovoltaica Pompe di calore

4 Le quattro componenti della strategia dei guadagni solari Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 4 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA 1 ISOLAMENTO TERMICO TRASPARENTE La luce solare viene trasmessa Il calore viene isolato 2 LASSORBITORE La luce solare viene trasformata in calore 3 LACCUMULATORE Il calore viene immagazzinato sotto forma di massa riscaldata 4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO Impedisce il surriscaldamento dellaccumulatore

5 Isolamento termico trasparente Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 5 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Elemento assorbente - strutture parallele Vetrocamera a camere multiple Film plastico – vetro stratificato Depositi selettivi per la riflessione delle radiazioni dellinfrarosso (IR) Elemento assorbente - strutture perpendicolari Strutture a nido dape Strutture capillari Strutture lamellari Strutture cellulari Lastre di policarbonato alveolare Schiumati Sfere cave di vetro Strutture semi-omogenee Lastre di aerogel Microsfere di aerogel

6 Lassorbitore selettivo Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 6 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Fattore di riflessione basso Assorbitore selettivo Emissività alta Irraggiamento a 373 K Ha la funzione di assorbire la radiazione solare incidente a onde corte e di trasformarla in calore (trasformazione foto-termica). Il calore viene riflesso ½ dellenergia solare è composto da infrarossi

7 Domat/Ems – 1996 – Dietrich Schwarz Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 7 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Casa a consumo energetico zero Forte ombreggiamento allorizzonte per la presenza di rilievi montuosi Durata minima della luce solare di 2 1 / 2 Necessità di grandi superfici captanti Costruire tutto linvolucro, escluso il lato nord, come collettori solari Utilizzo di cinque diverse tecnologie scelte secondo tre criteri: architettura qualità abitativa orientamento Pannelli fotovoltaici (30 mq) Collettori solari (8 mq) Finestre U = 0.84 W(mq/K); g = 0.29 Materiale termoisolante trasparente (ITT) Intercapedine ventilata (10 cm) Sei strati: pareti accumulatrici dotate di ITT vetro extraduro (6mm) ITT (10 cm) intercapedine (2 cm) assorbitore nero di lamiera in acciaio cromato (0.5 mm) intercapedine ventilata (20 cm) muro di cemento armato (20 cm)

8 Domat/Ems – Pianta Pt, primo piano e sezione Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 8 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA N Piano terreno Primo pianoSezione

9 Le quattro componenti della strategia dei guadagni solari Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 9 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA 1 ISOLAMENTO TERMICO TRASPARENTE Struttura a nido dape Spessore 10 cm In materiale simile al plexiglas Laria contenuta nelle celle della struttura funziona come isolante 2 LASSORBITORE Azione selettiva: assorbe la luce visibile e le radiazioni ultraviolette, non emette radiazionitermiche ad onda lunga < 1 mm di spessore, posato a 2 cm dallisolamento 3 LACCUMULATORE Materiali che presentano unelevata capacità di immagazzinare calore Noti materiali da costruzione sono il calcestruzzo e la pietra calcarea 4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO In estate Ribalte di aerazione aperte Canale largo 10 cm Laria sale lungo le lastre calde dellassorbitore In inverno Ribalte di aerazione chiuse Calore viene trasmesso per convezione

10 Domat/Ems: la casa come collettore e stufa di maiolica Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 10 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Collettori alti quanto la facciata, su lato est, sud e ovest Separati da finestre alte quanto un piano Nella facciata (280 mq) sono integrati tre sistemi: circa un quinto della superficie è costituito dalle finestre, il resto è coperto da materiale termoisolante trasparente. Sui lati sud, est ed ovest questo materiale è applicato su una parte di cemento armato, mentre la facciata nord (18 m) è totalmente trasparente, perché è costituita, oltre che da una schiera di finestre, da materiale traslucido posto tra due lastre di vetro.

11 Domat/Ems: la casa come collettore e stufa di maiolica Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 11 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Lapporto di energia sul lato nord è limitato, non è necessario alcun accumulatore La facciata nord: parete di luce Finestra a nastro Lo sfruttamento dellenergia solare avviene in due modi: attraverso linvolucro opaco (lato sud) entra il calore, mentre la luce penetra attraverso la parete trasparente (lato nord), illuminando i locali con luce diffusa.

12 Domat/Ems: la casa come collettore e stufa di maiolica Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 12 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Pareti piene in cemento a vista In inverno cedono calore radiante La stufa di maiolica – clima mediterraneo

13 Domat/Ems: la casa come collettore e stufa di maiolica Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 13 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Vetro come materiale da costruzione trasparente – tipico dellarchitettura solare Laspetto esterno cambia in funzione delle condizioni meteorologiche e del momento del giorno Distintamente nero, chiaro iridescente, di notte si crea un effetto lanterna magica

14 Ebnat/Kappel – 2000 – Dietrich Schwarz Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 14 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA I quattro componenti della strategia del risparmio energetico vengono integrati in un solo elemento. isolamento termico trasparente assorbitore accumulatore protezione contro il surriscaldamento Edificio di un solo piano costruito interamente in elementi lignei prefabbricati. la facciata nord è lunga 25 m ed è alta 3.3 m la facciata sud è più alta e contiene vari elementi che sfruttano passivamente lenergia solare (38% vetrato, 62% elementi in cui sono stati inserite cassette di paraffina che accumulano il calore) Non potendo racchiudere la paraffina direttamente tra due lastre di vetro, questa è stata inserita in cassette di plastica trasparente ermeticamente sigillate

15 Ebnat/Kappel – pianta PT e sezione Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 15 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA N Piano terreno Sezione

16 Le quattro componenti della strategia dei guadagni energetici Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 16 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA 1 ISOLAMENTO TERMICO TRASPARENTE Pacchetto di lastre di vetro isolante temprato Rivestimento low-E Allinterno del quale è inserito del gas inerte 2 LASSORBITORE Al fondersi della paraffina, cambia la resistenza alla trasmissione della luce del materiale La superficie assorbente si sposta dallesterno verso linterno La radiazione solare può fondere la massa in maniera ideale 3 LACCUMULATORE Lenergia solare dapprima carica la massa di accumulo Successivamente cede lenergia termica allambiente interno In forma di gradevole calore radiante 4 LA PROTEZIONE CONTRO IL SURRISCALDAMENTO Vetro prismato Legge fisica della rifrazione della luce sulle superfici dei corpi trasparenti In estate i raggi incidenti vengono deviati allesterno per effetto della riflessione totale

17 Ebnat/Kappel – GlassX ® Crystal Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 17 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA estate g 17% inverno g 48% Il plexiglas prismatico fa passare la luce diretta solo in inverno, quando la posizione del sole è bassa, mentre a posizioni più alte la riflette. Leffetto si ha solo quando la parete solare è esposta direttamente verso sud (± 20°)

18 Ebnat/Kappel - Paraffina Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 18 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA La paraffina ha la proprietà di fondere e gelare a temperatura ambiente, inoltre assorbe, o cede, una quantità di energia termica dieci volte maggiore rispetto di calcestruzzo. Le cassette di paraffina hanno la dimensione di 100 x 100 x 20 mm e pesano 140 g. La liquefazione della paraffina avviene gradualmente, partendo dalla superficie esterna sulla quale incide il sole, verso linterno. Fino alla sua totale liquefazione, la temperatura della paraffina rimane tra 27 e 35°C. Quando la temperatura della superficie esterna delle cassette raggiunge circa i 40°C, quella della superficie interna non supera quasi mai i 25°C, perché la paraffina si raffredda durante la notte. La paraffina si scioglie completamente solo dopo alcune giornate consecutive di sole.

19 Ebnat/Kappel – Il sistema solare perfetto Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 19 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Vantaggi legati al comportamento fisico dei materiali – effetto estetico Allampliarsi dello spazio interno, con un tetto a uno spiovente sul lato sud, Aumenta la superficie utile solare

20 Ebnat/Kappel – Il sistema solare perfetto Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 20 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Linterazione con il mondo esterno Viene percepita allinterno grazie alla luminosità della parete Gli spazi abitati sono disposti a contatto con le pareti solari

21 Ebnat/Kappel – Il sistema solare perfetto Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 21 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA Sistema di aerazione di tipo meccanico

22 Sistemi solari passivi a scala di edificio: modulo 1 _ lezione 4 SUPSI Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana Dipartimento Ambiente Costruzioni e Design Istituto di Sostenibilità Applicata all Ambiente Costruito 22 UNIVERSITÀ DELLA SVIZZERA ITALIANA ACCADEMIA DI ARCHITETTURA SITI WEB Sito Swissolar - Costruzione solare informazioni utili sulle varie tecnologie solari PAPER edifici solari – presupposti per unarchitettura postfossile (Detail) progettazione di edifici energeticamente efficienti (MiniWatt.it) Approfondimenti


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