Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta Università degli Studi di Firenze

INNOVAZIONE DEL PROGETTO COMPLESSO Premessa: La ricerca sviluppata nell’ambito della tesi dottorale si inserisce nel campo delle ricerche condotte sulla prefabbricazione in legno cercando di porre l’accento sui sistemi costruttivi idonei per il raggiungimento dei livelli di COMFORT indoor ed il contenimento dei CONSUMI ENERGETICI. La trattazione si concentra unicamente su parte della fase analitica della ricerca dottorale relativa alla configurazione base per il regime estivo ed invernale. INNOVAZIONE DEL PROGETTO COMPLESSO Settore scientifico prevalente ICAR 12 Altri settori scientifici ING-IND/11 Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

INTENTO Identificare limiti e potenzialità nel settore della PREFABBRICAZIONE IN LEGNO in CLIMA TEMPERATO relativamente al comportamento invernale e all’uso dei sistemi passivi in regime estivo al fine di favorire un’implementazione coerente delle tecnologie leggere. Fine ultimo è quello di comparare le prestazioni di sistemi costruttivi in legno con quelle dei sistemi maggiormente diffusi a livello nazionale per gli EDIFICI RESIDENZIALI, favorendo il momento decisionale in merito alla scelta tecnologica maggiormente adeguata. In particolare è approfondita la COMPARAZIONE DELLE PRESTAZIONI TERMICHE e dei relativi CONSUMI ENERGETICI di TRE DIFFERENTI SISTEMI COSTRUTTIVI: BLOCCHI PORTANTI IN LATERIZIO PANNELLI PORTANTI IN LEGNO TELAIO MODULARE Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

QUADRO DI RIFERIMENTO La richiesta di edifici residenziali a ridotti consumi energetici, a seguito delle Normative Europee e Nazionali, ha portato una crescente diffusione dei sistemi prefabbricati in legno, in alternativa ai sistemi a blocchi in laterizio. La Normativa Italiana non regola in maniera efficiente tali prestazioni: A livello Europeo (Regno Unito) infatti vi sono interessanti studi che analizzano l’effetto della massa termica per l’edilizia residenziale ex novo, in prospettiva del surriscaldamento globale, provando attraverso simulazioni dinamiche che esiste una CONNESSIONE fondamentale tra massa termica dell’involucro e surriscaldamento degli ambienti interni. ZONA D SUPERFICI OPACHE VERTICALI La problematica principale che si può riscontrare in questo “switch modale” è legata ai bassi valori di massa termica delle strutture “leggere”. La massa termica in regime estivo, può aiutare a ridurre i consumi energetici per il raffrescamento, evitando l’insorgere di fenomeni di surriscaldamento. Si è scelto la zona D in quanto rappresentativa del clima temperato; per questa zona risulta infatti utile considerare l’interazione dinamica dell’involucro come contributo alle prestazioni globali in regime estivo. Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

RISULTATI REGIME STATICO METODOLOGIA Vengono presentati i risultati di simulazioni su un edificio residenziale a tre piani effettuate al fine di comparare il comportamento dei tre differenti sistemi costruttivi: il sistema a blocchi portanti in laterizio (A) il sistema a pannelli portanti in legno (B) il sistema modulare a telaio (C) ai quali sono stati imposti UGUALI VALORI DI TRASMITTANZA TERMICA. Parete verticale(A): stratigrafia e valori prestazionali Componenti dell’involucro U Parete esterna (P) 0.22 W/m2 K Copertura (C) 0.21 W/m2 K Solaio controterra (S) 0.14 W/m2 K Parete verticale (B): stratigrafia e valori prestazionali RISULTATI REGIME STATICO Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze Parete verticale (C): stratigrafia e valori prestazionali

METODODOLOGIA Il modello utilizzato per le simulazioni in regime dinamico è rappresentato da un edificio virtuale su tre piani con tipologia bilocale, (camera + soggiorno-cucina) nel rispetto delle Normative Italiane e del R.E. di Firenze. Ogni appartamento è composto da due moduli di 3,2 X 7,8 mt. Oltre alla scelta dei materiali isolanti, degli infissi e schermature esterne, sono stati impostati gli orari di occupazione, i parametri di attività e i valori di abbigliamento estivo/invernale. D’estate è prevista esclusivamente la ventilazione naturale, mentre il fabbisogno termico invernale è soddisfatto da un sistema di riscaldamento tradizionale con terminali radiatori collegati a una caldaia a gas. Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

RISULTATI REGIME DINAMICO Estate_ Temp. Operativa e PMV: soggiorno-cucina, piano primo (A) Estate_ Temp. Operativa e PMV: soggiorno-cucina, piano primo (B) Estate_ Temp. Operativa e PMV: soggiorno-cucina, piano primo (C) I grafici sopra riportati spiegano come varia la temperatura dell’aria, quella radiante e quella operativa nel corso della settimana estiva più calda (7-14 Agosto) nel caso dell’ambiente soggiorno cucina, ed inoltre illustrano il variare dei livelli di comfort, calcolati in base alla UNI EN ISO 7730. Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

DISCUSSIONI In Inverno invece il sistema di riscaldamento dell’edificio (set-point 22°C) evita il presentarsi di situazioni di discomfort in tutti e tre i casi, ma, come mostrano i risultati, l’energia richiesta per mantenere il comfort termico negli ambienti è maggiore nel caso (A) e più bassa per gli altri due sistemi costruttivi (B) e (C). In base ai risultati delle simulazioni estive, si può osservare come la Temperatura operativa decresca al crescere della massa termica, dal sistema più leggero a telaio modulare, fino al sistema costruttivo a blocchi in laterizio. La differenza di temperatura più rilevante (1°C circa per la camera e di 2 °C circa per il soggiorno cucina) è presente tra il sistema costruttivo a blocchi e i due in legno. Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

CONCLUSIONI L’utilizzo in edilizia di materiali ad alta densità può però aumentare l'impatto ambientale dell'industria in riferimento alla riciclabilità, rapidità e temporaneità delle opere ed energia incorporata dei materiali da costruzione, tutti gli aspetti a favore delle strutture prefabbricate in legno. Allo stesso tempo queste ultime, mentre hanno ottime performance durante l'inverno possono presentare alcuni problemi durante la stagione estiva, aumentando i consumi di energia per il raffreddamento. Studi recenti si stanno concentrando sulla ricerca di nuovi metodi per migliorare l’inerzia termica delle strutture leggere (pannelli ad alta densità in cemento, argilla cruda, maggiore densità materiali isolanti). In ogni caso è opportuno che per le nuove abitazioni si ottimizzi lo studio della ventilazione naturale, essenziale per tutti i paesi con climi caldi e temperati, al fine di ridurre il più possibile l’utilizzo di sistemi di raffreddamento meccanici. Per questo motivo è utile un’attenta progettazione dei sistemi più idonei a favorire la ventilazione trasversale e verticale, valutando tutti i benefici derivati dalla scelta di ciascuna strategia e utilizzando, ove possibile, software di simulazione fluido dinamica (CDF). Clima Temperato e massa termica per la prefabbricazione in legno Alessandra Carta | Università degli studi di Firenze

Grazie per l’attenzione Ph.d Candidate –XXVI Ciclo Arch. Alessandra Carta Università degli studi di Firenze DIDA – Dipartimento di Architettura alessandra.carta@unifi.it