Raffreddamento passivo con la ventilazione notturna

Raffreddamento passivo con la
ventilazione notturna
Perché raffreddare?
(Dicembre 2003) Nei moderni edifici amministrativi, il raffrescamento estivo è
indispensabile. Le ampie vetrate, necessarie per un’ottima illuminazione naturale, e
l’elevato numero di apparecchi elettronici ed elettrici, sono fonti di calore che
giovano in inverno, ma che in estate causano spesso il surriscaldamento degli uffici.
Molti edifici amministrativi sono pertanto climatizzati (raffreddati) artificialmente.
Gli impianti regolano il ricambio e l’umidità dell’aria, la riscaldano in inverno e la
raffreddano in estate, insomma, essi garantiscono il richiesto comfort igrotermico
durante tutto l’anno. Il difetto di questi impianti è il loro elevato fabbisogno
energetico, principalmente d’energia elettrica, e di manutenzione, ciò che aumenta i
costi d’esercizio.
Grazie al migliore isolamento termico, i moderni edifici amministrativi hanno un
fabbisogno termico relativamente contenuto. Pertanto nel bilancio energetico diventano sempre più rilevanti i consumi elettrici dell’illuminazione, delle apparecchiature
e degli impianti di climatizzazione. In un edificio amministrativo, questi consumi si
ripartiscono nella media come segue: ventilazione 15%, illuminazione 27%,
apparecchi d’ufficio 33% e raffrescamento attivo 11%. In regioni con estati molto
calde, la percentuale del raffrescamento può notevolmente superare il valore
indicato. I maggiori potenziali di risparmio li offrono gli impianti di illuminazione e di
climatizzazione.
Per motivi soprattutto energetici, si cercano ora soluzioni di maggiore efficienza
energetica e che riducano i costi d’esercizio. Questi due obiettivi sembrano spesso
inconciliabili. Una via d’uscita da questo dilemma è offerto dal concetto dell’edificio
energeticamente ottimizzato. Un elemento importante di questo concetto è il
“raffreddamento passivo” che non prevede l’uso di macchine frigorifere a consumo
d’energia elettrica.
Come raffreddare?
Il più primitivo sistema per tenere freschi gli ambienti di un edificio in estate è
quello di tenere le finestre chiuse, di ombreggiarle durante il giorno e di aprirle
durante la notte. Così l’aria fresca notturna asporta il calore accumulato raffreddando le strutture. Il più dispendioso sistema è quello che utilizza un impianto di
climatizzazione. Tra i due estremi esistono numerose soluzioni, attive e passive. La
scelta della soluzione più idonea non è sempre facile a causa dell’interazione tra
edificio e ventilazione che determina il clima interno. Il problema del raffreddamento estivo si risolve più facilmente quando l’architettura dell’edificio è concepita a
questo riguardo, cioè quando è ottimizzata dal punto di vista energetico. Bisogna
determinare i criteri per poter valutare il risultato e poi scegliere il concetto del
raffreddamento. Solo dopo si può procedere all’ottimizzazione dei sistemi tecnolo1
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gici. Nella scelta del sistema di raffrescamento si deve tenere quindi conto delle
caratteristiche fisiche dell’edificio, delle condizioni climatiche della località e degli
apporti di calore interni che dipendono dall’uso.
Criteri della scelta del concetto di raffreddamento
La ventilazione libera tramite l’apertura delle finestre o ibrida (in parte libera, in
parte meccanica) è indicata quando: (1) il microclima è moderato, (2) la qualità
dell’aria richiesta non supera i normali parametri, (3) si vogliono abbassare i costi
energetici e di manutenzione e/o (4) evitare la costruzione di complessi sistemi
distributivi (canali, tubi ecc.), ma è molto difficile quando:(1) i parametri dell’aria
interna devono assumere precisi valori, (2) la qualità dell’aria esterna è pessima o
(3) le immissioni acustiche sono di un livello inaccettabile.
Sono inoltre da considerare i seguenti aspetti: protezione contro intrusioni
nell’edificio (sicurezza), contro le intemperie (pioggia laterale) e contro eventuali
immissioni acustiche.
Il raffrescamento tramite la ventilazione notturna è la soluzione più indicata quando
il progetto dell’edificio amministrativo prevede già la ventilazione meccanica
controllata degli ambienti. Con la ventilazione meccanica si garantisce una buona
qualità dell’aria nel corso di tutto l’anno e, in inverno, l’impianto può essere collegato ad un sistema di scambiatori che recuperano il calore dall’aria esausta. Il raffrescamento con la ventilazione notturna può essere combinato anche con scambiatori
di calore interrati. In questo caso il raffrescamento per ventilazione avviene, durante il giorno, con l’uso degli scambiatori interrati e, durante la notte, con la ventilazione notturna che asporta il calore accumulatosi nell’edificio durante il giorno.
Funzionamento della ventilazione notturna
L’edificio si riscalda durante il giorno a causa degli
apporti solari e di quelli interni che, in un edificio
amministrativo sono molto elevati. Una parte di
questo calore proveniente dalle due fonti viene in
estate asportata, con la ventilazione diurna, la
maggior parte viene però assorbita dalle strutture
edilizie massicce, se queste hanno una temperatura
più bassa e possiedono un’elevata capacità di
assorbimento e di accumulo termico. La temperatura
negli ambienti aumenta leggermente lo stesso e
scende solo con la ventilazione durante la notte,
quando le strutture cedono il calore assorbito all’aria
fresca che lo asporta dall’edificio. Così le strutture
edilizie si raffreddano e, il giorno dopo, sono in grado
di assorbire nuovamente del calore.
I sistemi di ventilazione libera e quelli di ventilazione meccanica hanno subito un
notevole sviluppo negli ultimi decenni. La ventilazione libera non si ottiene più solo
con la semplice apertura delle finestre; oggi si usano sempre di più degli aeratori
(autoregolanti) che consentono il rinnovo dell’aria secondo l’effettivo fabbisogno
d’aria fresca. La ventilazione meccanica che, una volta, era caratterizzata da un
costante flusso volumico dell’aria, è stato sostituito da sistemi a flusso regolabile e
gli impianti più moderni presentano perdite minime di pressione. Nei moderni
impianti di ventilazione ibrida, cioè di ventilazione naturale e meccanica, i due
sistemi si confondono.
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Molti sistemi di raffreddamento tramite la ventilazione notturna sfruttano l’ascensione dell’aria calda che, creando una differenza di pressione, genera un flusso
d’aria la cui entità dipende proprio da questa differenza di pressione e dalla
resistenza che incontra l’aria. Visto che il flusso aumenta con la riduzione della
resistenza, occorre conferire alle finestre e alle aperture la “giusta” dimensione e
prov-vedere affinché la corrente d’aria possa attraversare liberamente tutto
l’edificio. La ventilazione notturna risulta più uniforme ed è più regolabile quando è
affidata ad un sistema di ventilazione meccanica. In questo caso una minore perdita
di pressione significa anche un minor fabbisogno elettrico dell’impianto di
ventilazione.
Requisiti che l’impianto di ventilazione deve soddisfare
La ventilazione di edifici amministra-tivi energeticamente ottimizzati deve causare
perdite di pressione minime, altrimenti aumenta il consumo elettrico dell’impianto o
la ventilazione libera non è realizzabile. Le sezioni dei condotti devono avere delle
dimensioni tali che la velocità del flusso d’aria rimane inferiore a 2 m/s. I condotti
dovrebbero essere anche brevi. L’uso di regolatori della portata d’aria è
sconsigliato, perché questi apparecchi causano elevate perdite di pressione.
Consigliabile è invece l’uso di ventilatori ad alta efficienza energetica con una
potenza inferiore a 0,25 W/(m3h) e dotati di un regolatore di rotazione.
L’applicazione del concetto di “raffreddamento passivo” richiede una
progettazione mirata, perché l’edificio
deve possedere delle particolari
qualità fisiche. In una struttura
edilizia adatta al raffreddamento
passivo si possono sfruttare, come
sor-genti di freddo, l’aria notturna o il
sottosuolo. Le differenze di
temperatura tra giorno e notte sono
normalmente sufficienti, anche in
piena estate, per applicare il concetto
del raffred-damento notturno a
condizione che gli apporti termici
interni siano limitati.
Proprio nella calda estate del 2003,
gli edifici passivamente raffreddati si
sono rivelati molto efficienti a
condizione che l’architettura e la
tecnologia siano state armonizzate
fin nei minimi particolari. Negli edifici
in cui è stato applicato il concetto di
ventilazione notturna, il clima interno
è stato piacevole anche in estate. Il concetto non richiede una raffinata tecnologia e
si è dimostrato che i costi d’esercizio (energia) si mantengono su un livello
abbastanza basso.
Quale temperatura interna?
In estate, quando la temperatura dell’aria esterna è di 30 °C, la temperatura negli
uffici dovrebbe essere compresa tra 24 e 26°C. La temperatura interna può essere
anche leggermente maggiore, quando le temperature esterne sono più elevate.
Occorre però ridurre gli apporti solari con idonee schermature parasole e anche
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quelli interni con lo sfruttamento dell’illuminazione naturale e con l’uso di lampade a
risparmio energetico. Sfruttando inoltre la capacità termica dell’edificio, la ventilazione notturna è (quasi) sempre sufficiente per mantenere il desiderato comfort
termico negli ambienti interni.
L’umidità dell’aria
In un edificio raffreddato passivamente – con o senza impianto di ventilazione controllata – l’umidità e la temperatura dell’aria non sono regolabili. La temperatura e
l’umidità variano secondo le condizioni meteorologiche e le caratteristiche della
struttura edilizia. Le variazioni del clima durante il giorno sono direttamente
percepibili. L’umidità relativa aumenta quando la temperatura dell’aria scende. Un
im-pianto di climatizzazione corregge però automaticamente quest’effetto e procede
alla deumidificazione. In caso di raffreddamento passivo, l’aria fresca, introdotta
durante la notte quando viene a contatto con le strutture edilizie, si riscalda e
l’umidità relativa si abbassa, normalmente, fino a valori di 40-50 %. La ventilazione
notturna raffredda e deumidifica quindi l’aria contemporaneamente.
Bilancio energetico
Per rendere efficace il raffreddamento notturno, gli apporti solari e da sorgenti
interne devono essere ridotti nella misura in cui l’asporto ritardato del calore e il
suo assorbimento da parte delle strutture edilizie siano sufficienti per impedire che
la temperatura non superi il limite di comfort termico. Eventuali maggiori apporti
devono essere compensati con un più efficace asporto, cioè con una maggiore
ventilazione. La temperatura effettiva negli ambienti dipende dai flussi termici e
può essere calcolata solo in base ad un bilancio energetico.
Oltre che dalle condizioni meteorologiche, l’entità degli apporti solari dipende anche
dalla dimensione delle finestre e dalla trasmittanza solare globale dei vetri. Questi
apporti possono essere limitati con l’uso di opportune schermature parasole. Gli
apporti da sorgenti interne possono essere ridotti tramite l’ottimizzazione dell’illuminazione naturale e l’uso di apparecchi e corpi illuminanti a basso consumo
energetico.
L’andamento della temperatura interna dipende dalle condizioni climatiche, dalla
durata e dall’efficienza della ventilazione (diurna e notturna, dal tasso di ricambio
d’aria) del sistema di ventilazione.
Altro fattore importante è la capacità termica delle strutture edilizie, cioè la loro
capacità di accumulare e cedere calore sulla quale si può contare. La quantità di
calore che può essere sottratta effettivamente dalle strutture durante la notte
dipende dalle caratteristiche dei materiali e dall’adduzione dalle strutture all’aria.
I costi d’esercizio e del raffrescamento notturno
Nelle amministrazioni sono i costi riferiti al personale a dominare nel bilancio
economico; i costi energetici vi figurano invece solo con l’1%. Le direzioni delle
società sono quindi normalmente più interessate all’ottenimento di condizioni che
favoriscano il lavoro degli impiegati piuttosto che ai costi dell’energia. Per
un’azienda conta inoltre il rapido ammortamento dei costi d’investimento.
Ragionando in questo modo, ci si dimentica spesso il fatto che, in un edificio
amministrativo total-mente climatizzato, in 50 anni d’esercizio, i costi dell’energia
ammontano a quasi la metà di quelli dell’investimento iniziale.
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Per quanto riguarda il raffreddamento notturno, il costo d’investimento è difficilmente attribuibile alle due categorie “struttura edilizia” e “impiantistica”. Il costo
d’investimento di un impianto di climatizzazione totale è di circa 3.500 Euro/posto
di lavoro e i costi annuali d’energia e di manutenzione si aggirano intorno a 200
Euro/posto di lavoro. In caso di raffreddamento notturno, questi costi sono evidentemente inferiori. Quelli che riguardano l’impiantistica sono ridotti perché ci sono
meno impianti, mentre quelli della struttura edilizia sono maggiori.
La progettazione
L’intenzione di voler raffreddare un edificio mediante la ventilazione notturna deve
essere chiara già all’inizio della progettazione architettonica. Così l’architetto può
considerarla già nel progetto di massima, conferire all’edificio le necessarie
caratteristiche fisiche tenendo conto delle condizioni climatiche locali. I particolari
tecnici del concetto vengono stabiliti man mano con l’avanzamento del progetto,
quando è possibile eseguire delle simulazioni dei flussi d’aria e termici. Il sistema
definitivo di ventilazione si raggiunge quindi in un processo graduale di
progettazione.
Nel caso di un impianto convenzionale di climatizzazione, i flussi termici possono
essere regolati attivamente durante l’esercizio: l’aria può essere riscaldata o
raffreddata secondo le esigenze. Nel caso di raffreddamento passivo, tramite la
ventilazione notturna, questo non è possibile perché i flussi termici dipendono dalla
struttura architettonica e dalle caratteristiche fisiche dell’edificio. Il progetto deve
essere sviluppato pertanto in una visione integrale. Si tratta di armonizzare le
caratteristiche termiche della struttura edilizia con la ventilazione diurna e notturna
e i processi termici che ne derivano. La simulazione dinamica dei flussi termici è
quindi indispensabile. Essa consente anche la determinazione delle temperature
all’interno in rapporto a quelle esterne.
Il raffreddamento notturno può essere pertanto progettato dall’architetto solo in
collaborazione con gli specialisti (fisico, impiantista, ecc.).
I risultati ottenuti da vari progetti realizzati consentono di dare alcune regole e dati
indicativi per la progettazione:
•
•
la capacità giornaliera di raffreddamento non dovrebbe superare i 150
Wh/(m2d),
le strutture dell’edificio devono essere massicce e possedere una buona
capacità termica. La capacità accumulatrice delle strutture può essere
aumentata, per esempio con l’uso di PMC (Phase Changing Materials),
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•
•
•
•
l’edificio deve essere efficacemente ventilabile anche durante il giorno,
il raffreddamento notturno deve avvenire almeno per 5 ore e la temperatura
dell’aria notturna deve essere inferiore a 21°C,
il tasso di ricambio d’aria deve essere di almeno 2/h, meglio ancora di 4/h,
la ventilazione libera notturna è efficace solo quando l’aria fresca può
attraversare tutte le parti dell’edificio, la qualità dell’aria è accettabile, non ci
sono forti immissioni di rumor, e non ci sono problemi di sicurezza;
altrimenti è preferibile la ventilazione meccanica.
Garanzie e responsabilità
A differenza dei convenzionali impianti di climatizzazione, nel caso di raffreddamento passivo tramite la ventilazione notturna, dare una garanzia per l’esatto
funzionamento è estremamente difficile, perché l’effetto che si vuole raggiungere
dipende dall’interazione tra le strutture edilizie e l’impianto di ventilazione.
L’architetto e gli specialisti sono quindi responsabili per un concetto di cui non
possono esattamente prevederne il funzionamento e per il quale non esistono
ancora delle norme tecniche. L’impossibilità di garantire la qualità dell’opera è una
delle cause per la quale questi concetti non vengono realizzati più frequentemente.
Questa situazione rende necessario eseguire dei calcoli e delle simulazioni nel corso
dell’intera progettazione e nel caso di variazioni progettuali. Ultimata l’opera si
devono collaudare i sistemi e monitorare il funzionamento della ventilazione
notturna per un determinato tempo. Solo tramite un meticoloso monitoraggio si
può accertare l’effettivo funzionamento del sistema e la sua corrispondenza alle
ipotesi progettuali assunte.
Esempi
1. Edificio amministrativo della ditta Lamparter, Weilheim/Teck
(Germania)
L’edificio ha due piani sopra terra più un attico con una
terrazza. Nel piano interrato si trova un’autorimessa. La
cubatura è di 5.540 m3; la superficie degli uffici è di 589
m2. Nell’edificio lavorano da 30 a 35 persone. La struttura
portante dell’edificio consiste in pilastri e solai in c.a. La
facciata è invece una costruzione leggera con un
isolamento termico (24 cm) protetto da un rivestimento
esterno ventilato. L’isolamento termico dei tetti è ancora
più consistente (35 cm). L’autorimessa nel piano interrato
non è inclusa nell’involucro termico. Le finestre hanno telai
di legno e vetri termoisolanti a tre lastre (U = 1,1 W/m2K).
Il fabbisogno termico dell’edificio è di 20,7 kWh/(m2a).
Ventilazione, riscaldamento e raffreddamento
Il sistema di ventilazione comprende uno scambiatore interrato e un recuperatore di
calore. La sua struttura è relativamente semplice, ma l’impianto è stato concepito
per un regime invernale e uno estivo.
Inverno: In inverno gli uffici ricevono l’aria calda che entra in prossimità delle finestre, l’aria esausta viene asportata da ogni piano nella zona delle scale e dei bagni,
attraversa un recuperatore di calore ed esce sopra il tetto. Lo scambiatore interrato
e il recuperatore insieme forniscono all’aria circa l’85% del calore, il resto viene
aggiunto da tre gruppi termici, uno su ogni piano. Il sistema di regolazione rileva le
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temperature separatamente per l’attico, per gli uffici sul lato nord e per quelli sul
lato sud. Non vi sono radiatori. La ventilazione rimane spenta durante la notte,
oppure funziona solo in maniera intermittente.
Dati dello scambiatore interrato:
Numero di canali
Lunghezza di ciascuno dei
canali (m)
Materiale dei tubi
Diametro tubi (mm)
2
90
PE
350
Profondità di posa (cm)
280
Flusso d’aria nominale
(m3/h
1900
Estate: in estate le finestre vengono ombreggiate da tende a lamelle e i solai
massicci assorbono del calore. Insieme evitano il surriscaldamento degli uffici.
Durante periodi con elevate temperature esterne l’aria in mandata viene raffreddata
dallo scambiatore interrato, ma il raffreddamento vero e proprio delle strutture che
hanno accumulato il calore durante il giorno avviene durante la notte con la
ventilazione libera. Con questo regime si evita che le strutture massicce aumentino
la loro temperatura giorno dopo giorno. L’aria fresca della notte penetra negli uffici
dalle finestre, passa per le porte aperte degli uffici ed esce attraverso le aperture
regolabili che si trovano nel punto più alto del tetto.
2. Edificio amministrativo della Deutsche Bahn AG (Ferrovia tedesca) a
Hamm
Il progetto originario della ventilazione di questo edificio è
stato cambiato diverse volte nel corso della progettazione
e della costruzione. Oggi, durante il giorno, gli uffici sono
serviti da un impianto che fornisce una ventilazione di
base. Gli impiegati hanno la possibilità di ricambiare
individualmente l’aria dei loro uffici tramite l’apertura delle
finestre. Una parte dell’aria ritorna così all’esterno o
defluisce nell’atrio, un’altra parte attraverso apposite
valvole nella zona multiuso.
Durante le notti estive, le valvole verso l’atrio e le finestre
vengono aperte automaticamente secondo un preciso
timing. Poiché il volume d’aria degli uffici è collegato con quello dell’atrio attraverso
la zona intermedia, con la ventilazione notturna, e secondo le condizioni meteorologiche, si formano differenti correnti d’aria. Si possono considerare tipiche le
seguenti situazioni:
1. Il ricambio d’aria diminuisce dal pian terreno fino all’attico dove è minore a
causa dell’abbassamento della spinta statica.
2. La resistenza idraulica riduce la ventilazione: La maggior parte dell’aria in
circolazione passa per le valvole inferiori e superiori dell’atrio, ma non per gli
uffici.
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3. Solo con l’apertura delle porte degli uffici diminuisce la resistenza idraulica e
aumenta il ricambio d’aria e, nell’edificio, si forma una corrente trasversale.
L’effetto della ventilazione notturna può essere illustrato tramite l’andamento delle
temperature negli uffici durante due settimane in cui le condizioni meteorologiche
sono state quasi identiche. Nonostante un tasso di ricambio di 2/h durante la notte,
la temperatura è diminuita solo di 0,5 – 1°C.
L’edifico è dotato di un ampio sistema di controllo elettronico che consente la
regolazione automatica di quasi tutti i sistemi tecnologici, ma il personale non lo
gradisce e, pertanto, le tende parasole e le valvole di ventilazione non vengono
regolate automaticamente secondo le necessità, ma solo secondo un programma
gestito da un timer.
Le cause dell’inefficienza della ventilazione notturna in questo edificio possono
essere individuate nel fatto che, nel corso della progettazione, si sono alternati vari
consulenti e la comunicazione tra loro non era delle migliori. Così le valvole del
sistema di ventilazione libera sono state insufficientemente dimensionate e un
miglioramento della ventilazione è ottenibile solo lasciando aperte le porte degli
uffici (riduzione della resistenza idraulica) e chiudendo le valvole nella parte bassa
dell’atrio (aumento della differenza di pressione tra gli uffici e le valvole di uscita in
alto).
3. La sede centrale di un istituto di credito a Francoforte
La Kreditanstalt für Wiederaufbau (Istituto di credito
per la ricostruzione) di Francoforte sta ristrutturando la
sua sede centrale. La ristrutturazione, iniziata nel 2003,
dovrebbe concludersi nel 2005.L’edificio costruito nel
1968 consiste in quattro torri collegate tra loro e ha
una superficie utile di 26.000 m2. Gli interventi di
ristrutturazione e di risanamento riguardanti gli
impianti, il clima interno, l’illuminazione naturale ed
artificiale, nonché la produzione di calore e di freddo,
hanno per obiettivo la riduzione del fabbisogno di energia primaria da 245 a 120
kWh/(m2a).
Un elemento importante del nuovo concetto energetico è l’impianto centrale di
ventilazione che, durante le ore di lavoro, deve garantire un ricambio d’aria di 40
m3/(h e persona) e, durante la notte, un ricambio di 3-4/h necessario per asportare
il carico termico con l’uso dell’aria notturna. Il consumo di energia elettrica dell’impianto non deve superare lo 0,10 W/(m3h). A causa dei controsoffitti, i solai non
possono assumere il surplus di calore in estate, ma il progetto prevede l’inserimento di solai termoattivi. I dati di progetto di un ufficio sono i seguenti:
•
•
•
Il carico termico da persone (2x75W) e da computer (2x50W + 2x30W)
ammonta a 16,5/m2. Ad un’irradiazione globale inferiore a 250 W/m2,
l’illuminazione artificiale aumenta il carico di 14 W/m2. Il carico termico è già
stato ridotto con l’uso di monitor a cristalli liquidi e la regolazione automatica
dell’illuminamento.
Il carico termico da apporti solari deve essere ridotto con l’uso di vetri
termici e di schermature parasole montate all’esterno e regolate dal sistema
di regolazione centrale.
La ventilazione notturna dovrebbe essere gestita da un ventilatore che
reagisce sulla differenza di pressione. Valvole inserite nella facciata
forniscono ad ogni ufficio, secondo la geometria del locale e il numero delle
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valvole, tra 40 e 80 m3/h ad una differenza di pressione di 12 Pa tra il locale
e l’ambiente esterno. Le valvole saranno regolate da un sistema idraulico in
modo che un ufficio sul lato sottovento riceva, durante il giorno, in
condizioni di cp = -0,6 e una velocità del vento di 8 m/s, ancora circa il 50%
del flusso volumico previsto.
La ventilazione notturna dovrebbe essere completata con un solaio termoattivo.
Con questo dispositivo, la temperatura massima non dovrebbe salire oltre un certo
limite e il numero delle ore di surriscaldamento dovrebbe rimanere minimo.
Secondo le simulazioni eseguite, in condizioni di una temperatura di mandata di
17°C e una temperatura operativa di 26°C nell’ambiente, la potenza refrigerante
specifica richiesta del solaio termoattivo dovrebbe essere di 15 W/m2 (riferito alla
superficie del locale). Con la ventilazione notturna, il consumo energetico della
climatizzazione attiva e quindi anche il consumo energetico complessivo dovrebbe
ridursi drasticamente.
4. La nuova sede dell’Istituto Fraunhofer per l’Energia Solare a Friburgo
Il nuovo edificio dell’ISE sorge su un terreno situato a
Nordovest del centro di Friburgo (Germania). Due terzi della
superficie lavorativa sono destinati a laboratori, il restante
terzo ad uffici. L’edificio offre spazio per circa 300
collaboratori. La struttura portante è costituita da telai in
cemento armato. Le facciate, di tre differenti tipi, sono state
costruite in riguardo all’orientamento e alla funzione degli
ambienti.
Ventilazione, riscaldamento e climatizzazione
Una climatizzazione dei laboratori è indispensabile perché essi richiedono un clima
costante, mentre le apparecchiature emettono un’elevata quantità di calore. Allo
scopo di ridurre le perdite per ventilazione, tutti gli impianti sono regolati in
rapporto al volume del flusso d’aria e dotati di recuperatori di calore. Per
climatizzare il locale ultrapulito di 270 m2 è stato installato, per la prima volta, un
sistema ad assorbimento che deumidifica l’aria in mandata il cui volume può
raggiungere una quantità fino a 60.000 m3/h.
Per mantenere una buona qualità dell’aria negli uffici, densamente occupati, anche
questi sono ventilati meccanicamente. In inverno l’impianto di ventilazione assicura
agli uffici un ricambio d’aria di base di 30 m3/h e persona. L’aria fresca esterna
penetra, come in un’abitazione attraverso aeratori inseriti nelle finestre degli uffici
e, attraverso griglie a lamelle inserite nelle porte, nei corridoi dai quali l’aria
esausta è trasportata al recuperatore di caloriche serve anche i laboratori.
In estate si sfruttano le opportunità di raffreddamento passivo. Oltre alla riduzione
degli apporti di calore da parte di sorgenti esterne ed interne, un sistema di
ventilazione notturna raffredda le masse di accumulo. Inoltre i lucernari possono
essere aperti manualmente. Nel sistema di ventilazione che serve i locali del corpo
di testa, i quali hanno una maggiore produzione di calore e un maggiore bisogno di
ventilazione (mensa, auditorio), è integrato uno scambiatore sotterrato della
lunghezza di 100 metri. Il volume dell’atrio centrale è anch’esso integrato nel
sistema di ventilazione.
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Una descrizione più particolareggiata dell’edificio si trova in MiniWatt.it di settembre
2003.
Conclusione
Gli edifici raffreddati in maniera passiva contengono meno tecnologia rispetto ad
edifici convenzionali, ma la progettazione è più esigente e l’esecuzione dei lavori di
costruzione richiede una maggiore precisione. Una particolare attenzione la
richiedono le caratteristiche fisiche dell’edificio e la riduzione dei carichi termici
estivi. Solo la limitazione di questi carichi consente un efficace raffrescamento
passivo con la ventilazione notturna. Il sistema di ventilazione notturna può essere
combinato con scambiatori di calore interrati che assumono il raffrescamento
dell’aria in entrata durante il giorno. Si tratta di trovare una soluzione che, da una
parte, garantisca il sicuro funzionamento degli impianti e, dall’altra, consenta anche
una regolazione individuale da parte degli utenti. Le esperienze con edifici
amministrativi energeticamente ottimizzati hanno dimostrato la validità del
concetto.
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