Abitazione EnergyPlus

Dati identificativi del progetto

• Periodo di costruzione: settembre 2008 – gennaio 2010
• Superficie abitabile: 170 mq suddivisi su 3 piani
• Scantinato: 55 mq
• Garage con due posti macchina
• Quota: 721 m s.l.m.
• Committente: Paolo Orrù
• Progettista: Ing. Paolo Orrù

Condizioni climatiche

L’edificio è situato nel capoluogo della Val Venosta, una valle molto soleggiata dell’Alto Adige, aperta in direzione est-ovest.
La temperatura estrema misurata negli ultimi dieci anni ha raggiunto -14° in inverno e 36° in estate, mentre le temperature medie risultano 26,7 °C a luglio e -3,6 °C a gennaio. Il periodo di riscaldamento va da metà ottobre a metà maggio (210 giorni).

Orientamento dell’edificio e disposizione dei locali

L’edificio ha una forma rettangolare, i cui lati corti di 6 m sono esposti, rispettivamente, a sud e a nord, mentre i lati più lunghi di 12 m confinano con i fabbricati adiacenti. Ciò implica una compattezza ridotta di soli 0,44 m²/m³, definita attraverso il rapporto tra superficie emittente e volume. Le facciate e il tetto sono superfici piane, prive di sporgenze o loggie, a vantaggio della compattezza.
Al fine di assorbire al massimo i raggi solari durante i mesi invernali, la facciata sud è caratterizzata da ampie superfici trasparenti, le quali, in estate, sono ombreggiate attraverso il tetto e i balconi (ombra passiva) e attraverso elementi ombreggianti motorizzati (ombra attiva).
La zona notte e i sanitari si trovano sul lato nord dell’edificio, dando spazio verso sud a cucina, soggiorno e camere.
La cantina e il garage nel sotterraneo sono isolati termicamente dall’ambiente riscaldato e sono accessibili attraverso una scala esterna.

Struttura

L’abitazione è avvolta completamente, senza interruzione, da uno strato coibente. Il materiale coibente utilizzato per le pareti esterne è lana di roccia con uno spessore di 20 cm, quello per il tetto è fibra di legno da 32 cm, mentre nel solaio della cantina si trova uno strato di 17 cm di perlite espansa per la realizzazione del calcestruzzo alleggerito termoisolante. In mancanza di spazio sono stati utilizzati pannelli coibenti sotto vuoto da 2 cm di spessore, equivalenti a 20 cm di materiale coibente tradizionale.
Per ottimizzare l’isolamento acustico, la muratura esterna è costituita da mattoni da 25 cm ad alta densità, a giunti sottili (senza strato di malta). La parete di separazione tra gli edifici confinanti a schiera dispone di uno strato intermedio di lana di roccia da 4 cm. Inoltre, dalle fondamenta fino al tetto non esistono punti di contatto con l’edifico confinante. Le finestre sono a tripla vetratura e i massetti galleggiano su pannelli elastici a base di fibra di legno.
Qualsiasi giunto è stato scelto in modo che sia privo di ponte termico. Ciò vale anche per i balconi che giacciono su una struttura portante indipendente.
Porte e finestre soddisfano i criteri di casa passiva sia per quanto riguarda la loro trasmittanza termica (≤ 0,80 W/(m²K)), sia per la loro installazione a tenuta d’aria. Il telaio fisso delle finestre è completamente coperto dallo strato coibente, non solo lateralmente, ma anche sulla parte inferiore e superiore. Quest’ultima copertura è resa possibile da una particolare forma del cassetto degli avvolgibili.
Ogni elemento strutturale è aperto verso l’esterno alla diffusione di vapore, in modo da evitare punti di condensa al suo interno. L’intonaco interno, il solaio della cantina in cemento armato e il rivestimento interno del tetto in cartongesso costituiscono lo strato a tenuta d’aria.

Impianto

Si è rinunciati ad un sistema tradizionale di riscaldamento: né caldaia, né pompa di calore, né allacciamento ad un sistema di teleriscaldamento. Le uniche fonti di calore sono rappresentate da reti radianti elettriche, schermate contro emissioni elettromagnetiche, che sono disposte sotto l’intonaco e che emettono nel campo dell’infrarosso, molto gradevole nei confronti del corpo umano. La rete riscaldante ha una superficie ridotta di 0,9 m² (0,5 x 1,8 m) ed emette una potenza di 185 Watt ad una temperatura di ca. 80°C. Dato che il carico termico invernale dell’edificio corrisponde a soli 9 W/m², ossia a 1,53 kW (= 9 W/m² x 170 m²), ne sarebbero sufficienti solamente 8 esemplari. Per sicurezza ne sono stati installati il doppio, ottenendo una potenza termica complessiva di 2,96 kW. Attraverso termostati digitali sparsi per tutta l’abitazione, ogni rete può essere programmata individualmente, tale da ottenere, per ciascun locale, la temperatura desiderata, e in modo da consentire un funzionamento alternativo, riducendo a soli 1,2 kW un assorbimento contemporaneo di potenza elettrica. Ciò non comporta interruzioni della corrente elettrica, visto che l’allacciamento alla rete elettrica è di 4,5 kW. Il grande vantaggio di tale sistema è l’assenza di perdite – l’energia elettrica si trasforma in termica nel luogo di utilizzo – e l’economicità: l’impianto di riscaldamento ha un costo complessivo di soli 1.700 Euro.
Per la preparazione di acqua calda sanitaria, invece, viene utilizzato un impianto solare termico, costituito da 3 collettori solari con una superficie complessiva di 5 m², e da un serbatoio a strati da 500 litri. L’acqua nel serbatoio viene mantenuta ad una temperatura minima di 55°C, grazie al riscaldamento attraverso i raggi solari e, in periodi più freddi, attraverso uno scambiatore elettrico.
Dato che l’energia elettrica gode di una reputazione pessima dal punto di vista dell’energia primaria, si è scelto di impiegare un impianto fotovoltaico che soddisfi l’intero fabbisogno annuale. Si tratta di 20 pannelli monocristallini da 280 W, con una resa complessiva di 5,6 kW, producendo annualmente ca. 6000 kWh di energia elettrica, corrispondente ad una quantità superiore a quella assorbita dall’edificio.
Al fine di ridurre le perdite di calore attraverso la ventilazione e di garantire un apporto continuo di aria fresca, trova impiego un sistema di ventilazione meccanica con ricupero di calore. Ogni due ore si ottiene un ricambio completo dell’aria interna. L’aria calda esausta in uscita trasferisce il calore all’aria fresca in ingresso. Per dare un’idea dell’efficienza dello scambiatore passivo di calore, basta osservare le temperature dei flussi d’aria:

Confronto inverno/estate:

• ambiente esterno: –5°C/30°C
• a monte dello scambiatore in direzione verso l’interno: 8°C/26°C
• a valle dello scambiatore in direzione verso l’interno: 18°C/24°C
• ambiente interno: 20°C/23°C
• a monte dello scambiatore in direzione verso l’esterno: 19°C/24°C
• a valle dello scambiatore in direzione verso l’esterno: 9°C/26°C

Tra il punto esterno di aspirazione dell’aria fresca e il ricuperatore di calore, il flusso d’aria percorre ca. 10 m attraverso una tubatura in EPS fissata al soffitto del garage sotterraneo. Dato che la temperatura ambiente del garage non scende sotto i 10°C in inverno e non supera i 20°C in estate, l’aria che vi transita viene leggermente riscaldata in inverno e raffreddata in estate. In questo caso, quindi, un impiego di canali o sonde attraverso il terreno non è stato necessario.
Durante le notti estive, viene attivato il bypass del ricuperatore di calore e l’abitazione viene ventilata attraverso l’apertura delle finestre. L’edificio si raffredda e, grazie all’enorme inerzia termica dovuta a murature e materiali coibenti ad elevata capacità termica, l’ambiente interno permane ad una temperatura confortevole durante tutta la giornata, a patto che le finestre a sud restino ombreggiate.
All’opinione che la presenza di un sistema di ventilazione vieti l’apertura delle finestre, devo contraddire. Infatti, sperimentando un’apertura delle finestre durante una giornata sia invernale che estiva per un arco di tempo di 10 minuti, la temperatura dell’ambiente interno subisce uno sbalzo di temperatura di 3 – 4°C, ma dopo la chiusura delle finestre, la temperatura ritorna, dopo breve tempo, a quella precedente. Ciò è merito, di nuovo, dell’inerzia termica dell’edificio.
Anche la cantina è dotata di un sistema autonomo di ventilazione che si attiva automaticamente al superamento di 60% di umidità relativa.

Confort abitativo

La presenza continua di aria fresca contribuisce ad aumentare la concentrazione mentale ed offre un maggiore rilassamento durante il sonno. Al mattino ci si sveglia come se si avesse dormito all’aperto.
L’ambiente interno è privo di polvere e polline.
La temperatura interna si mantiene pressoché costante durante tutto l’anno (20 – 23°C), con un apporto trascurabile di energia.
Gradevole sensazione di riscaldamento dell’ambiente interno attraverso i raggi solari che oltrepassano i vetri, e attraverso i raggi all’infrarosso provenienti dai pannelli elettrici.
Bassissimo gradiente di temperatura, sia verticale che orizzontale.
Assenza di pifferi e movimenti d’aria fredda e calda.
Assenza di condensa e muffa.
L’umidità relativa permane ad un livello di 50%, grazie alla presenza dell’intonaco in argilla che funge da stabilizzatore di umidità.
Assenza di elementi strutturali in PVC, assenza di lacche per pavimenti, finestre e mobili, impiego di oli naturali e pitture alla calce senza leganti artificiali.
Elevato isolamento acustico.
Assenza di combustione e di produzione di fumi.

Costi di fabbricazione e di gestione, rendita

Costo di fabbricazione chiavi in mano (170 m² abitabili, 55 m² cantina, garage con 2 posti macchina) senza impianto fotovoltaico    250.000 Euro
Arredamento    30.000 Euro
Investimento impianto fotovoltaico    25.000 Euro
Rendita complessiva dell’impianto fotovoltaico    72.000 Euro
Costo annuale per cambio filtri dell’impianto di ventilazione    10 Euro
Costo annuale di gestione da parte dell’azienda elettrica    60 Euro
Spesa annuale per il consumo di energia elettrica    0 Euro
Spesa annuale di manutenzione dell’impianto    0 Euro

Risultato

L’edificio ha ottenuto la certificazione energetica CasaClima Oro + (il + esprime la sostenibilità ambientale), con un’efficienza energetica dell’involucro di 3,17 kWh/(m²a) ed un’efficienza energetica complessiva di –53,20 kWh/(m²a).
Dal calcolo PHPP risulta un’efficienza energetica di 2,96 kWh/(m²a). Esprimendo il consumo in termini di gasolio, si otterrebbe un fabbisogno complessivo di soli 50 litri all’anno.
Il progetto ha avuto origine dall’affermazione: “Il sole non spedisce bollette!”. L’unica sorgente di calore dalla quale dipende l’edificio, è il sole. Indipendenza completa da gasolio, gas e biomassa.
Riassumendo:

• Ottimo confort abitativo
• Zero spese di gestione e di manutenzione
• Elevata sostenibilità dal punto di vista ambientale
• Ottima qualità dei materiali utilizzati e di realizzazione
• Basso prezzo di investimento
• Ottima rendita

Punto debole: è obbligatoria un’accuratissima direzione dei lavori!