Sono molteplici le tecniche costruttive che vengono impiegate in bioedilizia, sia che si tratti di "case passive", di case "a consumo quasi zero", ecc.

          Questo genere di costruzioni può essere realizzato con diverse tecnologie che consentono comunque il  raggiungimento degli stessi standard prestazionali sotto il profilo energetico.

          Le tecnologie più diffuse sono quelle che prevedono l'impiego di blocchi di laterizio a bassa trasmittanza, combinati con isolanti e altri materiali di origine naturale quali "terre crude", "calci combinate con fibre vegetali" o argille.

          Spesso queste tecnologie si avvalgono di strutture in cemento armato; sono le più simili per tipo di lavorazione ai sistemi tradizionali sino ad ora impiegati in edilizia e, per questo le più diffuse.

          Anche le case di legno hanno avuto una buona diffusione soprattutto nelle zone del nord Italia e nel centro- nord d'Europa.

          Con il legno si sono sviluppati modelli costruttivi sostanzialmente diversi tra loro come:

-  tecnologia "Xlam" (marchio registrato) o simili, che prevede la costruzione in fabbrica di intere pareti, solai, coperture e l'assemblamento in cantiere;

-  tecnologia con struttura (travi e pilastri) tagliata su misura in segheria e assemblamento in cantiere, con successiva realizzazione in loco dei tamponamenti;

-  tecnologia Blok House (marchio registrato) o simili tipo "chalet", che prevede il taglio degli elementi lignei in fabbrica, il montaggio in fabbrica di prova della struttura, il successivo smontaggio, trasporto e rimontaggio in cantiere.  

          Vi è poi la tecnologia delle "case di paglia", ancora poco diffusa, poco costosa e di facile realizzazione.

          Quest'ultima tecnologia bene si concilia con i canoni della "autocostruzione". 

          E' doveroso ricordare che in molti paesi europei l'autocostruzione è prevista se non incoraggiata dalle normative, mentre in Italia questa modalità edificatoria (che bene si addice a piccoli interventi come casette unifamiliari) è resa quasi impossibile da una serie di pastoie burocratiche e normative che, trincerandosi dietro la "sicurezza" ne impediscono l'attuazione.

          E' appena il caso di ricordare che le norme europee sul solare termico, prevedono che contributi e incentivi possano essere concessi anche per pannelli autoprodotti.

           Nonostante l'esistenza di una moltitudine di norme in materia di sicurezza sul lavoro, l'Italia resta al primo posto in Europa sia per numero di incidenti mortali in cantiere che per numero di leggi e norme specifiche.

 

           In questo capitolo varrà presa in considerazione una casa passiva tipo, unifamiliare, con struttura in travi e pilastri di legno; di questa tipologia si occupa in modo specifico lo scrivente.

 

 

TECNICHE COSTRUTTIVE

          Verranno di seguito esposte le tecniche costruttive che possono ritenersi idonee per un piccolo fabbricato mono o bifamiliare situato in regione alpina, a titolo esemplificativo, senza nulla voler togliere alle numerose soluzioni alternative possibili che lo stato dell'arte attuale ci consentirebbe di realizzare con altri materiali e tecnologie. 

                                                                   (I disegni sono tratti da progetti redatti dallo Studio Tecnico Meynardi)

          

          FONDAZIONI

 

          Come già detto in altri capitoli di questo sito, per motivi di salubrità, sarebbe bene evitare locali interrati posti sotto l'edificio; se il terreno lo consente, autorimesse, cantine, ecc. potranno essere realizzati in interrato ma in sedime diverso da quello della abitazione.

          Per questo tipo di edifici, la fondazione preferibile è quella a platea che garantisce ottima resistenza in caso di sisma, limitate opere di scavo, costo contenuto viste le basse percentuali di armatura metallica che, molto spesso non configurano il manufatto come "opera in cemento armato", ma come "calcestruzzo a bassa percentuale di armatura" o "calcestruzzo non armato", essendo la quantità di armatura <0,3kN/mc come indicato al punto 4.1.11 del D.M. 14/01/2008. 

          Questo tipo di struttura rientra nella classe di resistenza C8/10 (tab. 4.1.I e tab. 4.1.II -  D.M. 14/01/2008) con definizione di "struttura massiccia o estesa".

          Si la platea viene calcolata correttamente, le basse sollecitazioni consentono l'impiego di calcestruzzo di "calce idraulica naturale" di cui si tratterà più oltre in questo capitolo.

           La platea di fondazione sarà separata dalla struttura soprastante da un telo impermeabile detto "barriera anti-radon"; l'argomento gas radon viene trattato nel capitolo <la casa: confort di vita e salute - radioattività naturale> di questo sito.

 

Esempio di platea di fondazione

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STRUTTURA IN LEGNO

          Questa struttura in legno è realizzata in abete ed è costituita da travi (principali e secondarie) e pilastri; le cui congiunzioni sono diversificate in funzione delle sollecitazioni di calcolo:

- tra le travi primarie ed i pilastri il giunto è realizzato con piastre e scatole in acciaio zincato e bulloni passanti;

- tra travi secondarie e travi primarie la congiunzione è realizzata mediante viti per legno in acciaio;

- il collegamento tra i pilastri e la platea di fondazione è realizzato mediante scatole in acciaio zincato fissate al pilastro con bulloni passanti, mentre la scatola è saldata alle piastre in acciaio annegate nel getto di fondazione.

          Le scatole in acciaio sono sempre posizionate in modo tale da essere contenute nello spessore delle pareti e quindi non visibili; solo in rari casi si ricorre ad un elemento in legno di mascheramento.

          Questa struttura improntata a grande semplicità di montaggio, con elementi di piccole dimensioni e pesi limitati, è stata pensata per poter essere realizzata anche in "autocostruzione" (ovviamente assistita da un tecnico qualificato).

                

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Esempio di struttura in legno

 

Sono visibili in figura alcune contro-ventature diagonali; parte della funzione di controventatura viene svolta dal paramento esterno dell'involucro edili-zio che in quasto caso è realizzato con Blok House da cm 6.

     Esempio di parete controventata

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Esempio di piastre di ancoraggio P1 e P2 tra pilastro e platea; P3 scatola di attacco del pilastro in legno.

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Esempio di collegamento tra travi e pilastri

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Normalmente le contro-staffe sono posizionate sul lato esterno del fabbricato.  

           Il sistema costruttivo adottato in questo esempio, permette di realizzare l'involucro edilizio con ottime prestazioni energetiche e assenza di ponti termici.

           Esso è costituito essenzialmente dai seguenti elementi:

- solaio verso terra detto anche "attacco a terra";

                                                    - pareti perimetrali esterne;

                                                    - tetto di copertura;

                                                    - solai intermedi (non a contatto con l'esterno). 

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Esempio solaio per attacco a terra su platea 

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Esempio di pareti perimetrali

(tamponamento + struttura) 

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Esempio di tetto di copertura

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Esempio di solaio intermedio

 

Questo tipo di solaio essendo compreso interamente in zona in- terna (non a contatto con l'am-biente esterno), non è voluta-mente isolato termicamente, ma è insonorizzato (rumori, calpestio) e impermeabilizzato al vapore e all'aria, per evitare influenze per- turbanti tra ambienti diversi della casa. 

Per questo tipo di solaio non è previsto lo spazio per il passaggio di eventuali impianti (elettrico, idrico, scarico); di norma queste installazioni vengono eseguite a parete)

 MATERIALI

          Sarebbe impossibile trattare in queste pagine la moltitudine di materiali che vengono impiegati in bioar-chitettura; ci limiteremo ad un esame di quelli più diffusi (ma non necessariamente più conosciuti) che vengono di norma utilizzati nei fabbricati passivi in legno.

          Volutamente non viene presa in considerazione in questa sede la tecnologia del "legno lamellare" in quanto il suo impiego è di norma destinato a strutture di grandi dimesioni ed il maggiore costo rispetto al legno massiccio non ne giustifica l'impiego per modeste costruzioni; occorre poi considerare il fatto che il legno lamellare presuppone l'impiego di colle sintetiche, che male si conciliano con la bioedilizia.  

LEGNO MASSICCIO DA COSTRUZIONE

          Il legno di abete (provenienza nord Italia) offre il migliore rapporto qualità / prezzo, per strutture di piccole e medie dimensioni. 

          Dal 1° settembre 2012 vige l'obbligo della marcatura CE per il legno strutturale massiccio.

          Il legno quando viene impiegato nelle costruzioni, rientra nella “Direttiva Prodotti da Costruzione” e nelle eventuali Norme Armonizzate di prodotto e conseguentemente deve riportare il Marchio CE.

          I legnami di questo tipo possono essere: parquet, listoni, tavole, travi in massello, ecc.

         I legnami applicati nella costruzione di manufatti strutturali devono essere controllati dall’inizio alla fine della catena produttiva, ovvero dalla piantagione al cantiere.

         I prodotti che fanno parte della “resistenza strutturale delle costruzioni” necessitano, durante la procedura di Marcatura CE, di interventi di vario titolo da parte di un Organismo Notificato.

        Quest’ultimo rilascia certificati sui prodotti e attestati sulle persone abilitate al controllo in fase di produzione.

         Questi documenti sono parte integrante della Marcatura CE.

        

         Trattamenti del legno.

         Il legno da opera deve essere preventivamente trattato al fine di garantire l'immarcescenza delle strutture e il loro degrado causato da infestazioni funginee e parassiti che con il tempo ne pregiudicano la resistenza.

         Si consiglia l'uso di impregnanti a base di sostanze vegetali come ad esempio gli agrumi mentre si sconsiglia vivamente l'utilizzo di impregnanti in base petrolifera e tutte le vernici di protezione all'incendio in quanto concerogeni.

         Fino a qualche anno fa il legno veniva trattato a pressione con Arsenico e Cromo (Chromated Copper Arsenate, CCA)  un prodotto efficace ma molto pericoloso dal punto di vista ambientale, sia in fase di trattamento che di smaltimento del legno trattato. Dopo la messa al bando (contiene cromo esavalente) venne rimpiazzato con altri pesticidi a base di rame.

          I legnami impregnati con derivati del petrolio o protetti con vernici antincenddio rilasciano nell'ambiente circostante sostanze nocive (cancerogene) per molti anni.

          L'utilizzo del silicato di sodio come trattamento in autoclave per proteggere il legno ebbe inizio nei primi anni del 1800. James Vail, nel 1952 (Solubles silicates, their properties and use) raccomanda il silicato di sodio come trattamento protettivo per i pali del telegrafo, indicandone le caratteristiche di resistenza al fuoco e all'attacco delle termiti.

         Attualmente si registra un rinato interesse della comunità scientifica internazionale per questo tipo di materiale, completamente ecologico, a base di silicato di sodio che coniuga l'efficacia e la durata del trattamento in autoclave alla facilità e convenienza dei trattamenti impregnanti a spruzzo o a pennello.

        Questo sale, è in grado di penetrare in profondità nel legno e di impermeabilizzarlo e proteggerlo dall'attacco di funghi e batteri.

         La longevità del trattamento (non richiede manutenzione, cioè si applica una sola volta e basta) – lo rende particolarmente interessante per tutte le strutture esposte, anche in ambienti aggressivi come gli ambienti marini.  

 

         Resistenza meccanica del legno.

         L'abete massiccio da costruzione del nord Italia (abete alpino) può rinetrare nella Classe di Resistenza C35 in conformità alla norma UNI EN 338.

         Questa classe riferisce per le conifere, determinate proprietà meccaniche in riferimento al peso specifico delle varie essenze.

         Abete  

Peso specifico  ................................................................................................................................  [kg/mc]       400

Resistenza a flessione  ....................................................................................................................  [N/mm²]       35

Resistenza a trazione parallelamente alle fibre  .............................................................................  [N/mm²]        21

Resistenza a trazione perpendicolarmente alle fibre  .....................................................................  [N/mm²]      0,4

Resistenza a compressione parallelamente alle fibre  ....................................................................  [N/mm²]       25

Resistenza a compressione perpendicolarmente alle fibre  ............................................................  [N/mm²]      2,8

Resistenza al taglio  ........................................................................................................................  [N/mm²]      4,0

Velocità di carbonizzazione  ........................................................................................................... [mm/min]  0,65

ISOLANTI:  FIBRA DI LEGNO 

          La fibra di legno è un ottimo isolante termico e acustico e i pannelli con cui è commercializzata sono un prodotto bioecologico supercollaudato e adatto alla bioedilizia, a patto che non siano trattati con collanti o sostanze chimiche aggressive.

          Con la fibra di legno in pannelli si possono isolare termicamente e dai rumori le pareti verticali degli edi-fici, i solai orizzontali, i tetti e i sottopavimenti, il che ne fa un materiale molto versatile con una buona stabilità dimensionale (le lastre tendono a piegarsi ma in modo contenuto) e anche di durata superiore rispetto a molti materiali isolanti di sintesi petrolchimica.
           L’origine e la lavorazione sono importanti. I pannelli di fibra di legno davvero bioecologici sono realizzati partendo dagli scarti di legno di segheria macinati fino a ridurli in lana e successivamente aggregati per effetto del solo potere collante della lignina, la resina naturale presente nel legno stesso.

            Di norma si parte da legno dolce di pino o abete bianco e la produzione di fibra di legno è anche una forma di riciclaggio di cortecce e rami.

            A seconda degli usi, esistono pannelli di fibra di legno molto porosi e in alcuni casi addizionati di bitu-me puro o emulsioni di lattice (per isolamento termoacustico o per i sottotetti) oppure di struttura più dura (per il sottopavimento).

            Di solito i pannelli sono sottoposti a un procedimento particolare di ‘feltratura’ che contribuisce a renderli stabili.

             Oltre a presentare un ottimo bilancio ecologico (il consumo di energia in produzione è molto contenuto e sono riciclabili come combustibile a fine vita) i pannelli di fibra di legno sono ottimo isolante termoacustico.

             Il potere isolante è di W/mK 0,039 e la densità elevata (almeno 160 Kg/mc per essere efficace ma ques-ta va verificata nei singoli pannelli perché è variabile) ne fa un’ottima barriera contro i rumori.

             Un altro vantaggio termico della fibra di legno è l’elevato tempo di ‘sfasamento’ (il tempo impiegato dal calore a passare da una superficie all’altra di un elemento) che rende i tetti e i sottotetti isolati con questo materiale molto più freschi e vivibili rispetto agli isolanti di sintesi.

             Il prezzo al dettaglio dei pannelli non è eccessivo, in genere paragonabile a quello dei materiali di sinte-si di buona qualità.

 

ISOLANTI:  CANAPA

             La canapa e una delle piu antiche piante coltivate usata fin dall’antichita.

            La sua capacita di isolamento termico e la stessa dei piu comuni materiali isolanti, inoltre ha una capacita termica doppia rispetto agli isolanti minerali (c = 1.600 J/KgK).

             La fibra di canapa ha una caratteristica unica, la capacita di assorbire e rilasciare l’umidita: questo e uno dei piu grandi vantaggi rispetto ad altri materiali isolanti.

             Grazie alla elevata permeabilita e conducibilita dell’umidita, la canapa mantiene un salutare micro-clima nell'ambiente domestico, senza formazione e rilascio di batteri, microbi, e muffe che possono essere la causa di allergie e altri disturbi.

             La canapa e un materiale isolante perfetto anche per le strutture all’aria aperta, grazie alla sua elevata capacita di assorbimento dell’umidita e della condensa.

             La capacita della canapa di redistribuire l’umidita le consente di mantenere la propria forma anche in condizioni di elevata umidita: non si imbarca e soprattutto non perde le sue proprieta isolanti termiche (anche con una variazione di volume del 20%).

             Il processo di produzione non e oneroso ne da un punto di vista energetico ne da un punto di vista ambientale.

             Caratteristiche.

             La proprieta isolante delle fibre naturali in generale e piuttosto elevata, sia per quanto riguarda l’isolamento termico che acustico.

             Hanno inoltre un’ottima resistenza al fuoco e tutte queste caratteristiche messe insieme le porta ad essere estremamente competitive e paragonabili ai materiali isolanti tradizionali.

             Tuttavia la loro composizione naturale al 100% conferisce loro caratteristiche uniche che le pongono su un livello decisamente superiore rispetto a tutti gli altri materiali.

             Lavorazione.

             Quando si utilizzano prodotti naturali organici come i pannelli in canapa, a differenza di altri prodotti come lana di vetro e roccia, non e necessario utilizzare particolari protezioni durante la posa.

             La lana di canapa è lavorabile in modo sicuro anche a mani nude: un ulteriore risparmio e vantaggio perche non occorrono guanti, occhiali, respiratori e tuta.

             Per tagliare i pannelli di canapa si usano coltelli a lama lunga e seghettata.

 

CALCE IDRAULICA

           Calce idraulica naturale, di colore nocciola, è prodotta per calcinazione di calcari marnosi.

           Conosciuta già dai romani ha avuto un grande impiego per più di 2000 anni, per poi essere spodestata dal cemento.

           Poche sono le cave e le fornaci ancora attive ma la lenta diffusione della bioarchitettura lascia ben sperare per il futuro di questo nobile legante.

           Le caratteristiche meccaniche, la porosità e il basso contenuto di sali solubili, assicurano completa compatibilità della Calce Idraulica Naturale NHL 3.5 con i materiali da costruzione tradizionali (murature in pietra, mattone pieno, terra cruda, ecc.).

            L'alta permeabilità al vapore acqueo, la capacità di prevenire funghi e muffe, la funzione regolatrice igrometrica degli ambienti, garantiscono l'esecuzione di manufatti dagli elevati standard abitativi.

           La calce nasce da materie prime di origine naturale (calcari marnosi) estratte in cave presenti lungo tutto il territorio nazionale (anche se attualmente il loro numero è ridotto a qualche decina). 

           Le materie prime subiscono poi un processo di selezione in base a precisi caratteri composizionali.

           La particolare pezzatura del calcare assicura cottura uniforme e controllata.

           La cottura avviene in forni verticali, alimentati da combustibili fossili, in cui si raggiungono tem-perature non superiori ai 1200 °C.

          Il prodotto calcinato, una volta raffreddato, subisce un processo di idratazione controllata (spegnimento) e quindi macinato in mulini a sfere.

            Un separatore a vento estrae quindi la parte più fine della calce che viene venduta sfusa o in sacchi.

            Per essere commercializzata la calce idraulica deve possedere la Marcatura CE.

            La calce idraulica naturale NHL (Natural Hydraulic Lime) viene commercializzata con le sigle NHL2 - NHL3,5-NHL5; i numeri che seguono la sigla NHL indicano la classe di resistenza ed in particolare indicano la compressione specifica di impiego in [N/mm²].

            La Calce Idraulica Naturale NHL 3.5 è impiegata nella preparazione in cantiere di malte per muratura e intonaci interni ed esterni ed è ideale per lavori di architettura, di restauro e di bioedilizia.

            Conservazione: deve essere stoccata in luogo coperto e asciutto e la malta deve essere confezionata e posta in opera a temperature comprese tra 5° C e 35° C sia del supporto che dell'aria.

            Una volta in opera, la malta deve essere protetta per 48 ore da pioggia, dilavamento, gelo e rapida asciugatura dovuta a forte soleggiamento.

             Non è un materiale pericoloso ma è irritante per gli occhi e per la pelle.

             Per l'impiego devono esere usati dispositivi di protezione adeguati, guanti, occhiali, ecc.

             La calce idraulica è ideale per confezionare conglomerati per la costruzione di murature in pietra o laterizi, per l'esecuzione di getti che non si configurino come "armati".

 

SERRAMENTI 

 

            I serramenti di un edificio passivo o a basso consumo energetico, devono avere una trasmittanza compresa tra 0,6 e 0,9 W/m²k e saranno dotati di triplo vetro basso emissivo e doppia camera; il telaio avrà spessori compresi tra 90 e 120 mm con 4 guarnizioni.

            Considerato il notevole peso di questi serramenti, in sede di progetto occorrerà tenere presente i sistemi di fissaggio.

           Normalmente quando il serramento non si può fissare direttamente sulla struttura portante in legno, occorre prevedere un idoneo telaio in grado si reggere i pesi e gli sforzi che derivano dalla apertura dello stesso. 

           Il mercato attuale fornisce una buona scelta di serramenti ad alte prestazioni con una altrettanto buona gamma di prezzi.

           In un edificio "passivo" o a "consumo quasi zero" i serramenti sono comunque responsabili delle mag-giori perdite termiche (confronta la trasmittanza dell'involucro opaco con quella dei serramenti).

           Nel computo estimativo di un fabbricato ad alte prestazioni energetiche, i serramenti costituiscono un costo notevole ed inevitabile; non conviene risparmiare su questa importantissima voce.

 

IMPIANTI

            IMPIANTO  FOTOVOLTAICO 

 

           Di fotovoltaico si è già ampiamente trattato nel capitolo "Case passive" di questo sito; in questa sede verranno esaminate le due possibilità: impianto a rete e impianto a isola.

           Nell'impianto a rete, il realizzatore deve:

-  stabilire il proprio fabbisogno energetico, analizzando i consumi e le necessità della propria abitazione;

-  verificare quanta energia elettrico può produrre in base allo spazio (dimensioni falda tetto), in base al-la  esposizione e alla latitudine del sito, in base alla spesa da sostenere e valutando i tempi di ammortamento, tenuto conto del ricavo dovuto alla vendita di energia (scambio sul posto).

           Nell'impianto a isola (non collegato alla rete elettrica), le valutazioni sono di altro tipo, considerato che un impianto indipendente si rende obbligatorio o per mancanza di rete di distribuzione (o per oneri eccessivi dovuti alla lunghezza dell'allacciamento) o per scelta di autonomia energetica.

           In questo secondo caso occorre valutare con precisione il fabbisogno energetico necessario e stabilire un certo numero di giorni di autonomia in caso di mancata produzione del fotovoltaico (maltempo, avaria, ecc.); il calcolo deve tenere conto anche dei consumi notturni quotidiani.

           Questo tipo di impianto avrà bisogno di accumulatori che alimenteranno uno o più inverter, per la produzione di corrente alternata a 220 V, 50 Hz.

            La capacità del parco batterie dovrà essere calcolata con la seguente formula:

 

 

           Ah = [(n Wh/g * m gg / Vv)*p*r]        

           

           dove:  n = consumo medio giornaliero;

                     m = numero di giorni di autonomia;

                      v = tensione degli accumulatori;

                      p = 0,50 (percentuale di scarica max drll'accumulatore);

                      r  = 1,1 (corrispondente ad un rendimento del 90%).

Accumulatore statico 12 V , 2600 Ah 

dim. cm 22x40x(h)82, peso 164 kg 

Descrizione immagine

          Trattandosi normalmente di batterie statiche al piombo, per garantire una lunga durata delle stesse (15 o più anni) occorre evitare scariche profonde (che danneggiano irrimediabilmente l'accumulatore) e limitare al 50% la scarica massima.

          Le batterie al piombo, al termine del loro ciclo vita vengono totalmente riciclate (contrariamente a quanto non può ancora avvenire per altre tecnologie, come ad esempio il litio); il loro prezzo si aggira mediamente intorno a 0,37 €/Ah. 

          Le batteria al piombo-gel sono stagne e non necessitano di manutenzione (es. rabbocco di elettrolito); questi accumulatori sono stagni per quanto riguarda l'elettrolito, ma non per le emissioni di gas (tra cui idrogeno) che avvengono nella fase di carica; per questo motivo la normativa italiana prevede che le batterie debbano essere installate in un apposito "locale batterie" ventilato ed esterno alla abitazione.

          La normativa da applicare per realizzare un "locale batterie" è la seguente:

- EN 60078-10  principi generali, costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas, classi-ficazione dei luoghi pericolosi;

- EN 50272-2 specifiche per batterie stazionarie;

- CEI 23-39 norme italiane (Comitato Elettrotecnico Italiano) in linea con EN 50272-2.

          Per garantire una autonomia di energia elettrica pari a 6 giorni, ad una abitazione unifamiliare media (140 m²) occorrono 4 - 5 accumulatori come quello indicato in figura; è quindi evidente che il locale batterie può essere sostituito da un armadio metallico di contenute dimensioni (es. cm 180x100x(h)200) dotato di ventilazione naturale o forzata che garantisca il numero di ricambi di aria previsti dal calcolo.

          Poichè le batterie di accumulatori temono il freddo, è indispensabile coibentare il vano.

          Una valida soluzione alternativa è quella di utilizzare una piccola parte dell'aria destinata alla ventilazione e climatizzazione dell'abitazione, per ventilare il "locale batterie"; con questa soluzione si eviteranno prese d'aria di considerevoli dimensioni (che raffreddano il vano in inverno), garantendo una ventilazione forzata a bassissimo dispendio energetico.  

           Questa soluzione presuppone che il locale batterie sia in prossimità del vano tecnico dell'edificio in cui sono alloggiate le apparecchiature di climatizzazione.  

          IMPIANTO  SOLARE  TERMICO 

 

          Gli impianti solari termici servono al riscaldamento di fluidi (acqua, aria, liquidi termovettori).

          In questa sede non vengono presi in considerazione gli impianti per il riscaldamento di aria in quanto non utilizzati per piccole strutture residenziali.

          Gli impianti per il riscaldamento di acqua possono essere a circolazione naturale (generalmente impie-gati per piccole installazioni) e a circolazione forzata (per piccole, medie e grandi installazioni).

          Gli impianti a circolazione forzata utilizzano frequantemente un liquido termovettore in circuito pres-surizzato; questo liquido a base di glicole etilenico funge anche da antigelo in caso di inutilizzo periodico dell'impianto.

           Il dimensionamento di un impianto solare termico dipende dal suo impiego che può essere di sola produzione di acqua calda sanitaria (ACS) o di produzione combinata di ACS e acqua calda per riscaldamento ambientale.

           Per quanto riguarda la produzione di ACS, il dimensionamento deve tenere conto del consumo medio procapite giornaliero, stimato in 60 l/g/abitante; questo dato serve a dimensionare la superficie dei pannelli solari e del serbatoio di accumulo.

           Se il serbatoio di accumulo non dispone di un sistema di riscaldamento supplementare (che si attiva in caso di scarso rendimento dei pannelli per cause meteorologiche), occorre tenere conto nel dimensionamento dello stesso anche di una quota di capienza che garantirà un certo numero di giorni di autonomia.

           Per quanto riguarda il riscaldamento ambientale, il dimensionamento dell'impianto sarà funzione della entità dei volumi da riscaldare e, della quota di energia termica che dovrà essere fornita ad integrazione di quella fornita dalla caldaia; per il riscaldamento ambientale l'impianto solare è quasi sempre integrativo di un impianto a cobustione.  

           L'esperienza ormai consolidata nel campo del solare termico ha dimostrato che un buon impianto ha una vita media minima di 25 anni e richiede una minima manutenzione.

Descrizione immagine

        In una casa "passiva" o a "consumo quasi zero", la richesta di apporto di energia per il riscaldamento invernale o per il raffrescamento estivo è talmente bassa da non giustificare (tran-ne alcune eccezioni) l'utilizzo del solare termico quale incremento dell'impianto di riscaldamen-to. 

         Un impianto solare destinato alla sola pro-duzione di ACS è sicuramente più semplice dal punti di vista tecnico impiantistico e quindi più economico, meno suscettibile di guasti e con minore manutenzione.

Schema di impianto di produzione di ACS a cir-colazione forzata.  (progetto Studio Tecnico Meynardi)

          IMPIANTO DI RACCOLTA DELLE ACQUE METEORICHE 

 

          Evitare lo spreco di acqua potabile è un dovere a cui ogni persona civile deve sottostare.

          Il costante aumento del costo del servizio idrico pubblico, la siccita, la desrtificazione progressiva del territorio, dovrebbero essere dei validi motivi per indurre nella popolazione il senso del risparmio di un bene che ancora oggi molti credono inesauribile.

          In effetti la quantità di acqua presente sul pianeta è sempre la stessa da milioni di anni; è l'acqua potabile quella che sempre di più scarseggia a favore di quella salata e di quella inquinata.  

          In una abitazione il consumo giornaliero di acqua è stimato in  175,4  litri/giorno/persona (vedi capitolo "i consumi delle nostre case" di questo sito) e di questi circa il 40 % sono utilizzati per il wc e per la lavabian-cheria (fonte ISTAT 2011).

          Con il semplice recupero dell'acqua dei tetti è quindi possibile un risparmio del 40 % sulla bolletta, ma soprattutto si riduce lo spreco di un bene prezioso, di cui ci si accorge solo quando questo manca.

          Il dimensionamento dell'impianto di raccolta delle acque meteoriche provenienti dal tetto deve essere calcolato in base al numero di utenze (unità abitative) e per ciascuna di esse dal numero di persone residenti.

           Il calcolo deve tenere conto dei dati pluviometrici della località (reperibili sui siti regionali ARPA) e del mese in cui le precipitazioni sono più scarse; ovviamente non in tutte le località può essere garantita una totale autonomia (pena l'installazione di serbatoi di grosse dimensioni) ma un buon risultato si ottiene mediando i dati in modo tale da avere serbatoi di capacità commerciali non eccessive.

           Il valore di capacità del serbatoio per una unità immobiliare monofamiliare in Valle d'Aosta può variare da zona a zona tra  5000  e 12000 l. 

           L'impianto deve essere realizzato convogliando le discese dei pluviali ad un pozzetto di ispezione a chiusura ermetica con guarnizione, che conterrà anche una rete per impedire al fogliame o a corpi estranei di raggiungere il serbatoio; da questo si diparte la condotta che raggiunge il serbatoio (normalmente interrato) in vetroresina per uso alimentare e di colore scuro (anti alghe).

           Il serbatoio dovrà essere dotato di boccaporto per consentire le periodiche operazioni di pulizia.

           Una pompa immersa (autoclave) alimentata a bassa tensione (12 V) terrà in pressione il circuito di man-data e sarà preceduta da un filtro; è sufficiente una pompa di piccola potenza ma con una prevalenza sufficiente al raggiungimento della quota del punto di utenza situato più in alto.

           La pressione normalmente richiesta per il corretto funzionamento di una lavabiancheria o di una vas-chetta per wc è di 2 bar. 

           Se l'impianto deve anche servire per lavaggio auto o per irrigazione, occorre tenerne conto in fase di dimensionamento.

 

          IMPIANTO DI FITODEPURAZIONE

 

          Questo tipo di impianto è ideale per le abitazioni che dispongono di un appezzamento di terreno circos-tante o sito in prossimità del fabbricato.

          Vi sono più metodi di fitodepurazione tutti basati sull'utilizzo delle piante.

          I sistemi di fitodepurazione per il trattamento delle acque reflue domestiche più comunemente utilizzati sono quelli con macrofite radicate emergenti e tra questi quelli a flusso sommerso sono quelli che hanno avuto il maggior sviluppo.

          Questi ultimi sono più efficienti in quanto:

- forniscono una maggiore superficie di contatto per i microrganismi, responsabili dei processi depurativi, rispetto ai sistemi a flusso superficiale e pertanto consentono una maggiore rapidità di trattamento con una minore superficie di impianto; 

- nel sistema a flusso sommerso, offre una protezione termica maggiore e non consente l'insorgere di odori e gas e limita lo sviluppo di insetti; l'area di impianto può essere inglobata in una zona verde utilizzata dal pubblico ed è possibile prevederne la dislocazione anche in prossimità dei fabbricati.

         Tutti gli impianti di fitodepurazione necessitano di un pretrattamento (fossa Imhoff) al fine di rimuovere le sostanze particolate e le parti più grossolane presenti nei liquami in ingresso; questo evita intasamenti sia dei condotti dell'impianti di fitodepurazione che del materiale inerte (sabbia e ghiaia) che costituisce il letto filtrante.

         Nel sistema a flusso sommerso la superficie del refluo non è mai a contatto diretto con l'atmosfera.

        Questi impianti sono costituiti da bacini impermeabili, riempiti con il substrato permeabile di materiali inerti, su cui vengono messe a dimora le piante.

        I reflui dopo il pretrattamento entrano nel bacino di fitodepurazione a flusso verticale.

        I reflui passando attraverso il filtro subiscono un processo di depurazione e le acque depurate vengono convogliate nel pozzetto di uscita in cui vi è un sifone per il controllo del livello del bacino, e in questo pozzetto vengono prelevati i campioni di liquido per le analisi.

        Per evitare l'ingresso delle acque meteoriche nell'impianto, le vasche vengono delimitate da bordi sopra-elevati (di circa 40 cm rispetto alla superficie del terreno).

        Questi "argini" realizzati con il materiale scavato per la formazione della vasca consentono di riutilizzare il materiale di scavo in loco, evitando inutili trasporti e spese.

        Un impianto di fitodepurazione offre molteplici vantaggi tra cui:     

- costi minimi di costruzione e manutenzione rispetto a quelli degli impianti di depurazione tradizionali;

- possibilità di autocostruzione;

- assenza di odori e di proliferazione di insetti;

- totale abbattimento della carica patogena;

- creazione di un'area verde al posto di installare manufatti in cemento;

- possibilità di riutilizzo dell'acqua depurata a scopi irrigui;

- risparmio dei costi di depurazione tradizionale; 

- assenza di apparecchiature elettriche;

- effluente finale conforme alle norme vigenti (tabella 1,2 D.lg. n152/2006);

- funzionamento indipendente da fonti di energia.

          In via teorica occorrono 4 m² di superficie da destinare all'impianto per ogni persona.

         A scopo precauzionale conviene aumentare leggermente questo valore; a titolo esemplificativo, un im-pianto di 25 m² (5x5 m) assolve molto bene alle proprie funzioni per una abitazione di 5 persone.

 

                 Piante di un impianto di fitodepurazione per 5 persone   (progetto Studio Tecnico Meynardi) 

Descrizione immagine

Sezione di un impianto di fitodepurazione per 5 persone   (progetto Studio Tecnico Meynardi)

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         IMPIANTO GEOTERMICO

 

         La geotermia di superficie, come già analizzato nel capitolo "case passive" di questo sito, presenta il vantaggio di essere molto economica rispetto ad altre tecniche di sfruttamento dell'energia geotemica ed in particolare con quella di profondità; questa economicità sia di costruzione che di gestione ripaga ampiamente il divario esistente tra i rendimenti dei due sistemi.  

         Per impianti di piccola potenzialità come quelli a servizio di abitazioni passive uni o bifamiliari, il sistema aria-aria con pompa di calore elettrica è sicuramente il più conveniente sia per la semplicità di realizzazione che per il costo.

          La costruzione dello scambiatore orizzontale interrato (detto anche sonda geotermica) è improntata a grande semplicità e può essere quindi realizzata da personale non particolarmente specializzato.

          La condizione indispensabile per la realizzazione di una sonda geotermica orizzontale è che il terreno abbia caratteristiche tali da garantire un rendimento di almeno 50 W/m; sono quindi da escludere terreni rocciosi, ghiaie secche, ecc.

          L'aria pulita viene prelevata all'esterno con una torretta il cui punto di aspirazione è posto ad almeno 2 m sopra il livello del terreno e fatta passare attraverso un filtro, prima di essere immessa nello scambiatore.

          Questo sarà posizionato preferibilmente ad una quota di 2 - 3 m sotto il piano di campagna; a questa profondità il terreno non subisce variazioni termiche durante l'anno.

          Esperienze condotte in Germania hanno verificato che (in Europa centrale) occorrono da 12 a 30 m di sonda per ogni alloggio di medie dimensioni, con tubazioni DN 150.

          Il calcolo per stabilire la lunghezza dei condotti teve tenere conto dei seguenti parametri: temperatura media del terreno, Ø tubo, coeff. di scambio termico tra tubo e terreno, quantità di energia termica necessaria.

          Le sonde geotermiche orizzontali devono essere posizionate sul fondo dello scavo con una leggera pendenza atta allo scarico delle acque di condensa che in certe condizioni di temperatura e pressione atmosferica possono formarsi; questo dispositivo che disperderà le condensa in un pozzetto perdente tramite un sifone eviterà il proliferare di batteri (legionella, ecc.).

         Il pozzetto, che per ovvie ragioni sarà leggermente più profondo del piano di posa delle tubazioni, dovrà essere riempito di materiale isolante termico e dovrà avere dimensioni tali da consentirne l'ispezione sul fondo.

         Dato che l'aria che transita nella sonda geotermica sarà quella che filtrata e riscaldata verrà respirata all'interno della abitazione, per la realizzazione dell'impianto si consiglia l'uso di tubi per uso alimentare; il PEAD (polietilene a alta densità) bene si presta all'impiego in quanto saldabile termicamente, per formare un insieme stagno (a tenuta del gas radon). 

 

 

          A titolo esemplificativo, viene di seguito inserito uno stralcio progettuale in cui è presente una sonda geotermica di superficie; in particolare nel primo disegno sono indicati i seguenti impianti distinti mediante diversa colorazione:

- linea azzurra: rete di irrigazione esterna;

- linea verde: rete di raccolta acque del tetto;

- linea rossa: rete di scarico acque grigie;

- linea marrone: condotta di alimentazione del fitodepuratore;

- linea blu: rete di scarico acque nere;

- linea arancione: sonda geotermica. 

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           Esempio di scambiatore geotermico per villetta unifamiliare da 120 m² in zona climatica F; la sonda geotermica è posta sotto il sedime della zona verde di pertinenza del fabbricato.

           L'irrigazione del terreno soprastante la sonda, contribuisce positivamente al contatto tra la parete dei condotti e il terreno, migliorando il rendimento dell'impianto.  

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         IMPIANTO DI VENTILAZIONE

 

          L'impianto di ventilazione di una casa passiva garantisce una elevatissima salubrità degli ambienti oltre ad un elevato confort di vita.

          La ventilazione controllata oltre a mantenere gli ambienti e le pareti alla stessa temperatura (sensazione di benessere), impedisce la formazione di condensa e quinda il proliferare di muffe.

          In conformità alle norme EN 13779 i ricambi di aria per persona devono essere compresi tra 22 e 36 mc/h/persona; 32 mc/h/persona è un valore che, oltre a rientrare nella norma, si è dimostrato premiante. 

          L'aria fresca (non viziata) deve essere prelevata all'esterno dell'edificio e non è consentito il riciclo della stessa nemmeno in minima percentuale.

          Il volume di aria da fornire alla abitazione si ottiene in prima approssimazione con la formula:

V [mc/h] = n° abitanti * 32 [mc/h].

          Occorre poi verificare il tasso di ricambi di aria rispetto al volume della abitazione; questo deve essere compreso tra 0,25 h e 0,40 h; normalmente il volume di aria da fornire determinato in base al numero di abitanti, rientra anche in questi parametri volumetrici.  

          Stabilita la quantità di aria da fornire si procede al dimensionamento delle condotte di adduzione, tenendo presente che all'interno delle stesse, la velocità dell'aria non deve superare i 3 m/s nelle condotte principali e 1,5 m/s in quelle secondarie, per evitare rumori e turbolenze.

          Per ogni tratto di condotta dovranno essere verificate le perdite di carico affinchè siano garantite eguali velocità (e quindi portate).

          L'impianto di distribuzione fornirà aria ai locali di soggiorno, camere, corridoi, ecc. mantenendoli in leggera sovrapressione, mentre l'aspirazione dell'aria viziata per l'espulsione avverrà nei bagni e in cucina; questi ultimi saranno quindi mantenuti in leggera depressione, evitando che gli odori si diffondano negli altri vani.

          Questo sistema è efficace ed economico.

          La cappa aspirante della cucina può essere collegata all'impianto di aspirazione (solo nel caso di impianti singoli - monofamiliari). 

          La distribuzione dell'aria nei singoli vani avverrà tramite bocchette dotate di regolatore di flusso; in questo modo è possibile regolare anche la temperatura di ogni singolo vano.

          La regolazione principale della temperatura e della velocità dell'aria avverrà nel locale tecnico dove sarà situata tutta l'apparecchiatura.

          Per l'impianto di ventilazione si consigliano tubi e bocchette (diffusori) in acciaio che garantiscono igie-ne e durabilità.

 

 

          Schema di impianto di ventilazione per abitazione unifamiliare

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        Schema di calcolo per determinare le perdite di carico nelle condotte e le prevalenze necessarie. 

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        RECUPERO DEL CALORE

 

        L'aria calda che viene espulsa dall'abitazione contiene una quantità di energia termica che andrebbe perdu-ta se venisse espulsa senza un recupero di calore, rendendo poco performante l'impianto di ventilazione.

        Gli scambiatori di calore a flusso inverso hanno rendimenti che variano tra 80 - 95 %.

        Questi apparecchi hanno un consumo energetico molto basso se sono dotati di elettroventilatori con motori a corrente continua a controllo elettronico (150-300 W per unità abitativa).

 

 

        Schema di  impianto di ventilazione per casa passiva.         

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           TENUTA ALL'ARIA

 

           A nulla vale la realizzazione di un involucro molto coibentato, se non viene posta molta cura nella ese-cuzione dei giunti (es. tra parete e serramento) e nella eliminazione delle fessure.

           Un flusso di aria umida che transita attraverso una parete fortemente isolata, inumidisce il materale isolante riducendone fortemente le prestazioni e provoca col tempo il degrado della intera parete.

           La presenza di una fessura può causare lo spreco di molti kWh/a.

           Per questo motivo la tenuta all'aria dell'involucro edilizio deve essere pressochè totale; questa si ottiene con la posa in opera di apposite membrane (freno al vapore) che devono essere posate con grande attenzione per le sigillature e le giunzioni tra i teli.

           Le giunzioni vengono realizzate con speciali nastri adesivi, che normalmente vengono forniti dal produttore dei teli.

            L'impermeabilità all'aria dell'intero involucro edilizio, viene verificata con il "Blower-Door-Test" (con- forme alla norma ISO/DIS 9972), con cui si misura il ricambio di aria per infiltrazione, in presenza di una differenza di pressione tra interno ed esterno di 50 Pa (Pascal).

            Il numero di ricambi di aria in questa condizione si calcola con la seguente formula:

 

n 50 = V'50  / VL

 

dove:    V'50  = volume di aria da infiltrazioni;   V = volume interno dell'involucro edilizio.  

 

            Per gli edifici passivi il valore raccomandato di n50  sarà compreso tra 0,2 e 0,6 h (circa la metà di quello richiesto dalla norma DIN 4108-2).

            Il test viene eseguito sostituendo per la prova un serramento esterno (porta di ingresso o finestra), con una chiusura morbida in plastica contenente un ventilatore; questa chiusura deve essere ermetica per la riuscita del test.

Descrizione immagine

Apparecchiatura per

Blower-Door-Test

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Esempio di applicazione del

freno al vapore