31 Ottobre 2022
Tom Sutherland, Senior Consultant
Con l’aumento dei prezzi dell’energia e la corsa al Net Zero, le opzioni ad alta tecnologia possono spesso sembrare l’unica soluzione; tuttavia, è importante ricordare le ragioni fondamentali che stanno alla base del consumo energetico degli immobili. Comprendendo appieno il comportamento degli edifici, diventa più facile ridurre il consumo energetico di quelli esistenti progettandone nuovi più efficienti. Come presentato nell’articolo “Efficienza energetica: The unsung hero of Net Zero Carbon” di Anneli Tostar, Laure Ferrand, Tessa Lee e LeAnna Roaf, la riduzione dei consumi attraverso misure di efficienza energetica è un passo essenziale verso Net Zero.
Con l’impatto dei cambiamenti climatici, è necessario progettare edifici resilienti che continuino a funzionare anche tra 30 o 50 anni. L’aumento delle temperature aumenterà il carico sui nostri sistemi di raffreddamento e aumenterà la necessità di soluzioni passive.
Soluzioni passive – Fattori da sfruttare già presenti come la ventilazione naturale, la luce diurna, l’ombreggiamento esterno, i guadagni di calore passivi.
Mantenere l’ambiente desiderato
La creazione di un ambiente interno che favorisca il benessere dell’uomo e sia adeguato all’uso dell’edificio richiede una progettazione che prenda in considerazione ciò che è già fornito dalla natura e che lo valorizzi.
Quando un edificio è progettato in modo da risultare confortevole e piacevole da frequentare, si potrebbe far fatica a capirne il motivo. Se invece si immagina una stanza scomoda o sgradevole, è più evidente la causa. Ho alcune ipotesi su cosa potrebbe venirvi in mente:
- La stanza è soffocante e calda, oppure così fredda da far venire la pelle d’oca.
- Potrebbe esserci un odore sgradevole, come di prodotti chimici per la pulizia o di muffa.
- Potrebbe essere buia e squallida, oppure il riverbero del sole attraverso la finestra potrebbe accecarvi in alcune ore del giorno.
Indipendentemente dal motivo per cui l’ambiente risulta sgradevole, si desidererà che lo spazio sia stato progettato o gestito meglio. Dobbiamo puntare a creare spazi piacevoli da frequentare, nel modo più sostenibile possibile.
Riscaldamento e raffreddamento
Il comfort termico non può essere raggiunto in modo efficiente con un’unica soluzione. A seconda della posizione e del periodo dell’anno, la situazione può variare in modo significativo, per cui è necessario adottare un approccio personalizzato per ogni edificio. Ciò non significa che i principi fondamentali non siano universali: lo sono eccome.
Prima di cercare di controllare immediatamente la temperatura con i sistemi di riscaldamento e raffrescamento degli edifici, è meglio sfruttare le forme di guadagno/perdita di calore già disponibili. In generale, per un edificio queste rientrano in una delle seguenti tipologie:
- Guadagno di calore interno: Calore disperso prodotto da oggetti all’interno dello spazio, come persone, luci, apparecchiature elettriche e di cottura.
- Guadagno solare: Calore trasmesso dalla luce solare che entra dalle finestre.
- Conduzione: Calore trasferito per conduzione attraverso pareti, finestre, porte, pavimenti e tetti.
- Ventilazione: Calore trasferito durante lo scambio d’aria tra l’interno e l’esterno.
Ognuno di questi elementi contribuisce in modo significativo al raggiungimento di condizioni termiche desiderabili, ma deve essere considerato nel suo insieme, come parte di una strategia di progettazione olistica, in modo che un solo aspetto non agisca contro l’obiettivo (ad esempio, un edificio ben isolato ma “stagno” perderà comunque quantità significative di calore durante i periodi più freddi). Gli standard di progettazione, come Passivhaus, si basano su questo concetto di progettazione passiva olistica, per cui una costruzione ottimizzata può portare a requisiti minimi di riscaldamento e raffreddamento.
Gli esseri umani hanno una grande capacità di adattarsi a temperature diverse, ma solo quando il cambiamento è graduale. Affidarsi eccessivamente al riscaldamento o al raffrescamento meccanico significa che il corpo non ha la possibilità di adattarsi alla temperatura esterna e subisce uno shock fastidioso quando si esce o si entra in un edificio.
Solo una volta compresi i suddetti elementi nel contesto di un edificio e di un utilizzo specifico, è opportuno implementare strategie di riscaldamento o raffreddamento meccanico. In un tipico ufficio del Regno Unito, le misure passive relative al riscaldamento e al raffreddamento possono ridurre il consumo energetico totale di oltre il 60%.
Ventilazione meccanica
L’apporto di aria fresca negli ambienti interni è essenziale per il benessere degli occupanti. La mancanza di ventilazione provoca l’accumulo di inquinanti nocivi nell’aria, come CO2, particolato e TVOC (Composti Organici Volatili Tossici). Sebbene i livelli di questi inquinanti possano essere ridotti riducendo al minimo le loro fonti (come le vernici e i prodotti per la pulizia per i TVOC), ci sarà sempre bisogno di rinfrescare l’aria. Pertanto, per ridurre il consumo energetico è essenziale fornire aria fresca nel modo più efficiente possibile.
L’uso di finestre apribili può fornire questo risultato, con il vantaggio di un raffreddamento gratuito, anche se la progettazione deve tenere conto dei periodi in cui fa troppo caldo all’esterno e di eventuali problemi di rumore o di qualità dell’aria. Il dimensionamento appropriato di ventilatori e condotti e la limitazione dei tassi di ventilazione a livelli ottimali in base all’utilizzo dello spazio consentono di ridurre al minimo il consumo energetico dei ventilatori quando è necessaria la ventilazione meccanica. In un tipico ufficio del Regno Unito, le misure passive relative alla ventilazione possono ridurre il consumo energetico totale di oltre il 25%.
Illuminazione
Per ottenere i livelli di luce necessari a garantire il benessere degli occupanti è necessario massimizzare la disponibilità di luce diurna e integrare con un’illuminazione artificiale efficiente e su misura. I livelli di luce diurna variano in modo significativo a seconda del luogo e del periodo dell’anno; ciò significa che le scelte di progettazione illuminotecnica devono essere ben ponderate per garantire il soddisfacimento delle esigenze degli occupanti. Per combattere l’abbagliamento e ridurre la luminosita’ indesiderata si devono utilizzare ombreggiature esterne e interne.
Le aree vetrate devono essere progettate per massimizzare la luce diurna, riducendo al contempo il rischio di surriscaldamento e di perdita di calore. Posizionare le vetrate il più in alto possibile sulla facciata consente la massima penetrazione della luce diurna, mentre le vetrate a basso livello aumentano il guadagno solare senza apportare grandi benefici alla luce diurna (l’edificio sarà troppo caldo pur essendo ancora buio). L’illuminazione artificiale deve essere presa in considerazione solo dopo aver sfruttato appieno la luce naturale. È opportuno utilizzare LED efficienti per fornire livelli di luce ottimali in base alle esigenze di utilizzo dello spazio, con controlli basati sulla luce diurna e sull’occupazione che consentano di ridurre il consumo energetico non necessario. In un tipico ufficio del Regno Unito, le misure passive relative all’illuminazione possono ridurre il consumo energetico totale di oltre il 40%.
Riportare l’energia a zero
Considerando le attuali sfide globali, è essenziale garantire che i nostri edifici siano progettati per utilizzare l’energia nel modo più efficiente possibile. Come abbiamo visto, è possibile ottenere significativi risparmi energetici solo attraverso misure passive e questi principi si applicano a tutti i tipi di edifici. Questi risparmi energetici sono spesso più significativi di quelli che si possono ottenere solo con misure ad alta tecnologia come le pompe di calore. Pertanto, sebbene entrambe siano necessarie, le misure passive dovrebbero essere privilegiate e integrate in una fase iniziale della progettazione dell’edificio, per garantire una minore necessità di sistemi meccanici. Oltre a ridurre i consumi energetici superflui, progettare i nostri edifici in modo che agiscano in armonia con l’ambiente esterno stabilisce una resilienza e un’adattabilità che persisteranno in caso di cambiamenti climatici futuri. L’integrazione di una comprensione approfondita dei modi fondamentali in cui i nostri edifici si comportano in una strategia di progettazione riduce le bollette energetiche, favorisce l’allineamento con Net Zero e crea resilienza ai cambiamenti climatici.
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