Elementi di Edilizia Sostenibile

Materiali, involucro e sistemi per un edificio passivo (e sostenibile)

• Sistemi e processi sostenibili
• Obiettivi sul benessere sostenibile
• Materiali per un'edilizia sostenibile
• Vapore, calore e sostenibilità dell'involucro
• Energia (quasi) zero e sostenibilità

Il tema del volume è la sostenibilità in campo edilizio. Il testo ha un risvolto essenzialmente pratico ed è caratterizzato dalla semplice presentazione e descrizione degli elementi del sistema edilizio che rientrano – o vorrebbero rientrare – nell’ambito della sostenibilità.

Il volume, strutturato in cinque capitoli, tratta i seguenti argomenti:

• Definizione e analisi degli aspetti teorici fondamentali: il concetto di sistema come modello di descrizione e rappresentazione dei processi in generale e dei processi edilizi in particolare; l’entropia (e la misura del disordine) come variabile sintetica di analisi del livello organizzativo; lo sviluppo economico (crescente) incontrollato e lo sviluppo controllato; il concetto di sostenibilità e l’analisi del ciclo di vita dei prodotti/sistemi.
• Tema fondamentale e collegato al concetto della sostenibilità: il benessere percepito nello spazio interno degli edifici. Un modus vivendi che deve rimanere costante anche a fronte della progressiva sostituzione dell’uso delle risorse e dei materiali non sostenibili (non rinnovabili) con l’uso delle risorse e dei materiali sostenibili (e rinnovabili). Viene introdotto il concetto di uomo standard e vengono analizzate le sue interazioni con l’ambiente confinato (di tipo termico, visivo, acustico e olfattivo).
• Materiali per l’edilizia, con particolare riguardo ai materiali dell’edilizia sostenibile: la terra cruda, il legno, gli isolanti naturali e via discorrendo.
• Analisi del comportamento di un involucro edilizio sostenibile dal punto di vista degli scambi con l’ambiente esterno: la diffusione del vapore, la traspirazione, la trasmissione del calore e l’analisi del surriscaldamento estivo con i relativi parametri di controllo (trasmittanza stazionaria e periodica, inerzia, capacità e diffusività termica).
• I due aspetti differenti (e opposti) della sostenibilità: quello della casa bioclimatica (di derivazione nord americana) e quello della casa passiva (Passivhaus, di derivazione europea). Viene analizzato, inoltre, il concetto di casa ad energia quasi zero e viene discussa la presenza (praticamente obbligatoria) di impianti che, se da un lato si presentano come sostenibili (ossia finalizzati all’uso delle fonti rinnovabili), dall’altro lato introducono delle antinomie che vanno valutate con molta attenzione. Sempre con un taglio pratico, vengono analizzati alcuni impianti come i sistemi VMC (Ventilazione Meccanica Controllata), le pompe termiche, i moduli solari termici e i moduli solari fotovoltaici (compresi quelli di seconda generazione a film sottile).

Autore
Marco Berti, ingegnere e architetto, ha svolto le funzioni di ricercatore in ambito ergonomico in importanti società pubbliche e private. Ha ricoperto la funzione di esperto per i sistemi tecnologici e di Energy manager nell’Ente pubblico Regione Piemonte. Attualmente – oltre al ruolo di consulente sui temi del Facility management – si occupa di fonti energetiche rinnovabili, nonché di mobilità sostenibile. Tra le opere: il progetto (1998) del Servizio integrato di gestione e manutenzione del patrimonio immobiliare (e impiantistico) della Regione Piemonte. Con Grafill ha già pubblicato: Breviario di energetica edile (2013) e Ponti termici in edilizia (2015).

Indice

INTRODUZIONE

1. Sistemi e processi sostenibili
1.1. Sistemi e complessità
1.1.1. Premessa
1.1.2. Concetto (e definizione) di sistema
1.1.3. Confine di un sistema
1.1.4. Sistema chiuso
1.1.5. Sistema aperto
1.1.6. Involucro chiuso e involucro aperto
1.1.7. Comportamento dinamico
1.1.8. Comportamento teleologico (o teleonomico)
1.1.9. Comportamento equifinalizzato
1.1.10. Comportamento omeostatico
1.1.11. La complessità
1.1.12. Interazione lineare e circolare
1.2. Entropia come rappresentazione della sostenibilità
1.2.1. Entropia e disordine (nelle scienze sociali)
1.2.2. Entropia positiva
1.2.3. Entropia negativa (o neg-entropia)
1.2.4. Entropia, ordine e disordine
1.3. Sistemi, catastrofi e collasso della sostenibilità
1.3.1. Catastrofi
1.3.2. Catastrofi evolutive e involutive
1.3.3. Strutture dissipative
1.4. Energia
1.4.1. Calore e macchina perpetua
1.4.2. Energia (e calore): unità di misura
1.4.3. Energia (e calore): equivalenza direzionale
1.4.4. Entropia e degradazione del calore
1.4.5. Calcolo (pratico) dell’entropia
1.4.6. Entropia e processi sostenibili
1.5. Sviluppo economico e sostenibilità
1.5.1. Sviluppo economico
1.5.2. Sviluppo definito e indefinito
1.5.3. Sviluppo economico, catastrofi e strutture dissipative
1.5.4. Sistemi ecologici sostenibili
1.5.5. Sostenibilità totale (o complessa)
1.5.6. Sostenibilità debole e forte
1.5.7. Sviluppo sostenibile come sistema
1.5.8. Conferenze e protocolli sullo sviluppo sostenibile
1.5.9. Indicatori di sostenibilità
1.5.10. Indicatori di sostenibilità ambientale
1.5.11. Indicatori di sostenibilità socio-economica
1.5.12. Ciclo di vita
1.5.13. Energia incorporata
1.5.14. Esempio di calcolo dell’energia incorporata: cappotto esterno
1.5.15. Energia incorporata in un edificio
1.6. Edilizia e sostenibilità
1.6.1. Premessa
1.6.2. Obiettivi
1.6.3. Strategie energetiche
1.6.4. Riqualificazione energetica
1.6.5. Edifici a consumo zero

2. Obiettivi sul benessere sostenibile
2.1. Il benessere termo igrometrico (sostenibile)
2.1.1. Premessa
2.1.2. Il benessere ambientale e termoigrometrico
2.1.3. Le variabili ambientali del benessere termoigrometrico
2.2. L’uomo standard (o di riferimento)
2.3. Gli scambi termici dell’uomo standard
2.3.1. Metabolismo e produzione di calore
2.3.2. Emissione di calore
2.3.3. La termoregolazione
2.4. Il bilancio termico del corpo umano
2.4.1. Equazione di bilancio
2.4.2. Comportamento dell’uomo standard
2.5. Equazione di Fanger
2.6. Indici di valutazione del benessere sostenibile
2.6.1. Benessere (globale) e disagio locale
2.6.2. Il carico termico
2.6.3. Indice PMV (Predicted Mean Vote)
2.6.4. Indice PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied)
2.7. Il discomfort (o disagio) termico puntuale (o localizzato)
2.7.1. Le correnti d’aria
2.7.2. Irraggiamento asimmetrico
2.7.3. Differenze verticali della temperatura dell’aria
2.7.4. La temperatura del pavimento
2.8. Modello semplificato per il benessere termico sostenibile
2.8.1. La temperatura operativa
2.8.2. Intervalli pratici di neutralità termica
2.9. Il benessere visivo
2.9.1. Premessa
2.9.2. Grandezze fotometriche fondamentali
2.9.3. Benessere visivo
2.9.4. Requisiti dell’ambiente luminoso
2.10. Il benessere acustico
2.10.1. Grandezze acustiche fondamentali
2.10.2. Il fonometro
2.10.3. Controllo e valutazione del comfort acustico
2.11. Il benessere e l’aria interna (sostenibile)
2.11.1. Premessa
2.11.2. Sorgenti e sostanze di inquinamento dell’aria interna
2.11.3. Ventilazione naturale e meccanica degli ambienti confinati
2.11.4. Tabella dei ricambi d’aria raccomandati

3. Materiali per un’edilizia sostenibile
3.1. Premessa
3.2. Materiali, bioedilizia e sostenibilità
3.3. Funzione strutturale (e sostenibilità)
3.3.1. Calcestruzzo armato
3.3.2. Calcestruzzo armato e ponti termici
3.3.3. Correzione di un ponte termico in calcestruzzo armato
3.3.4. Cemento e riciclaggio di scarti di lavorazione e rifiuti
3.3.5. Calcestruzzo, gabbia di Faraday e variazione del campo elettromagnetico naturale.
3.3.6. Calcestruzzo armato e sostenibilità
3.3.7. La terra cruda
3.3.8. Il legno da costruzione
3.3.9. Sistemi d’involucro compositi (e sostenibili)
3.3.10. Il laterizio (o terra cotta)
3.3.11. Comparazione tra mattoni in terra cruda e mattoni in terra cotta
3.3.12. Materiali lapidei
3.4. Funzione legante (e sostenibilità)
3.4.1. Calce aerea
3.4.2. Gesso
3.4.3. Calce idraulica
3.4.4. Cemento con funzione di legante
3.4.5. Cemento magnesiaco
3.5. Proprietà generali degli isolanti termici (ed acustici)
3.5.1. Isolamento termico e acustico
3.5.2. Struttura e sostenibilità dei materiali isolanti
3.5.3. Isolamento dell’involucro
3.5.4. Proprietà generali dei materiali isolanti
3.5.5. Classificazione dei materiali isolanti
3.5.6. Il bilancio energetico e ambientale
3.6. Isolanti inorganici minerali (quasi sostenibili e sostenibili)
3.6.1. Fibre minerali: lana di vetro e lana di roccia
3.6.2. Silicato di calcio
3.6.3. Vetro cellulare
3.6.4. Minerale espanso
3.6.5. Argilla espansa
3.6.6. Perlite espansa
3.6.7. Pomice naturale
3.6.8. Vermiculite espansa
3.7. Isolanti organici chimici (da polimerizzazione)
3.7.1. Polistirene espanso (EPS)
3.7.2. Polistirene estruso (XPS)
3.7.3. Poliuretano (PUR)
3.8. Isolanti organici vegetali (e sostenibili)
3.8.1. Canapa
3.8.2. Lino
3.8.3. Canna palustre
3.8.4. Paglia
3.8.5. Fibre di cellulosa
3.8.6. Fibre di cocco
3.8.7. Pannelli in fibra di legno
3.8.8. Legno mineralizzato
3.8.9. Sughero
3.9. Isolanti organici animali (e sostenibili)
3.9.1. Lana di pecora
3.10. Isolanti (sottovuoto) a zero aria
3.10.1. Pannelli isolanti sottovuoto

4. Vapore, calore e sostenibilità dell’involucro
4.1. Aria umida e diffusione del vapore
4.1.1. Premessa
4.1.2. Il paradosso del vapore
4.1.3. La misura della pressione
4.1.4. Aria ambiente, vapore e saturazione
4.1.5. Sostenibilità e vapore
4.1.6. Bolle di vapore, gocce d’acqua e altre storie
4.1.7. La curva delle pressioni di saturazione
4.1.8. Involucro e diffusione del vapore
4.1.9. Classificazione del processo di condensazione
4.1.10. Riqualificazione energetica (e correzione igrometrica) di un involucro
4.1.11. Parametri di confronto e controllo della diffusione
4.1.12. Condensazione e correzione igrometrica
4.1.13. Condensazione e strutture di copertura
4.2. Trasmissione (trasporto) di calore
4.2.1. Premessa
4.2.2. Modelli di scambio termico
4.3. Accumulo, inerzia e surriscaldamento estivo
4.3.1. Premessa
4.3.2. La diffusività termica
4.3.3. Inerzia termica dell’involucro
4.3.4. Incremento dell’inerzia termica di una parete leggera
4.3.5. Trasmittanza termica periodica

5. Energia (quasi) zero e sostenibilità
5.1. Una casa (quasi) sostenibile
5.1.1. Premessa
5.1.2. Classificazione (incompleta) dei sistemi passivi
5.1.3. Edilizia bioclimatica
5.1.4. Edilizia passiva (Passivhaus e Passiv-On)
5.1.5. La ventilazione meccanica controllata (con recupero di calore)
5.1.6. Pompa di calore (o termica)
5.1.7. Involucro e misure per la sostenibilità (energetica)
5.1.8. Edilizia a energia quasi zero
5.1.8.1. Carichi energetici in un sistema edilizio
5.1.8.2. La casa passiva
5.1.9. Autoproduzione di energia elettrica da fonte rinnovabile (sistemi fotovoltaici)
5.1.10. Sostenibilità dei sistemi fotovoltaici

BIBLIOGRAFIA E RISORSE WEB