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L’involucro edilizio attivo per il controllo energetico dell’edificio

L’involucro dell’edificio può essere considerato un sistema attivo quando, integrato con sistemi tecnologici innovativi e d’impianto, garantisce di ridurre i consumi termici dell’edificio, migliorandone il confort indoor

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Dal punto di vista fisico, è l’involucro architettonico la “superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico dell’edificio”. L’obiettivo dei sistemi di regolazione è quello di produrre un ambiente stabile, termicamente equilibrato, in grado di ottenere, anche in architettura, quello stato omeostatico indispensabile alla vita del mondo animale e vegetale.

Se dal punto di vista architettonico l’involucro edilizio può essere considerato una pelle capace di conferire suggestioni all’edificio, dal punto di vista fisico esso è la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico dell’ambiente costruito. Come superficie di confine, l’involucro ha la funzione di regolare i flussi di energia passanti al fine di garantire le condizioni di comfort termico, visivo, acustico e la qualità dell’aria negli ambienti confinati, riducendo nel contempo i consumi energetici e gli impatti ambientali.

Un edificio tradizionale è capace di rispondere alle sollecitazioni esterne soltanto attraverso la sua componente massiva e la sua configurazione costruttiva, mentre risulta essere incapace di rapportarsi a un ambiente in continua variabilità. Al contrario, un edificio intelligente deve possedere la capacità di conoscere ciò che accade al suo interno e nel suo immediato intorno, decidere il modo in cui intervenire per rendere confortevole gli ambienti confinati e rispondere velocemente al mutare delle esigenze e delle condizioni climatiche.

Esempio di involucro multilayer per il controllo del microclima del comfort indoor. The Caltrans District 7 Headquarters, Morphosis, Los Angeles, 2004

Esempio di involucro multilayer per il controllo del microclima del comfort indoor. The Caltrans District 7 Headquarters,
Morphosis, Los Angeles, 2004

L’involucro è, tra le componenti architettoniche, quello che possiede una maggior interdipendenza con i sistemi meccanici di controllo e negli ultimi anni si è trasformati da sistema passivo, capaci di utilizzare gli agenti naturali esterni e le fonti di energia rinnovabili, in:
– sistema attivo, che riesce a integrarsi con gli impianti grazie a captatori solari, pannelli fotovoltaici, vetri a prestazioni elevate ecc.;
– sistema ibrido, dinamico e polivalente, capace di prestazioni sia attive che passive.

L’involucro attivo è caratterizzato dalla presenza di sistemi impiantistici per la captazione dell’energia solare e la ventilazione naturale e artificiale.
Sono esempi di involucro attivo le facciate dotate di collettori solari a aria o a acqua e di pannelli fotovoltaici; ma, in qualche modo, anche le facciate a doppia pelle o i sistemi d’involucro dotati di recuperatori di calore, che permettono di ridurre il fabbisogno energetico dell’edificio mantenendo le condizioni a contorno a una temperatura costante.
Certamente l’involucro attivo risulta più efficiente in termini energetici e più controllabile in termini funzionali rispetto a quello passivo: i componenti impiantistici per la captazione dell’energia solare e per la distribuzione e l’accumulo dell’energia trasformata hanno infatti prestazioni testate e i flussi d’aria movimentati da elettroventilatori trasportano quantità di calore ben definite in relazione alle differenze di temperatura in gioco.
Ma non si può negare che la modularità dimensionale tipica dei componenti impiantistici vincola non poco le opportunità di espressione architettonica e crea problemi di accoppiamento fra il disegno della facciata e i caratteri distributivi e morfologici degli ambienti interni.
Nell’ultimo decennio l’involucro attivo con collettori solari a aria o a acqua integrati non sembra aver incontrato, se non in applicazioni particolari, l’interesse dei progettisti. Le ragioni sono da ricercarsi non soltanto nel fatto che la presenza di tali collettori in facciata e/o in copertura limita fortemente le possibili soluzioni compositive, ma anche nel fatto che i bilanci energetici ed economici effettivamente sperimentati non sono poi risultati così favorevoli come in un primo momento erano apparsi alla luce di scenari energetici assai pessimisti.

 Esempio di involucro attivo con integrazione di pannelli fotovoltaici e solari termici. Vienna, ENERGY base, Passive house office building, POS ARCHITEKTEN ZT KG, 2008

Esempio di involucro attivo con integrazione di pannelli fotovoltaici e solari termici. Vienna, ENERGY base, Passive
house office building, POS ARCHITEKTEN ZT KG, 2008

Significativo è invece il successo delle doppie pelli trasparenti e delle facciate fotovoltaiche, queste ultime costituite da celle di silicio integrate nelle specchiature vetrate. I pannelli fotovoltaici si trovano ormai in commercio con diversi dimensioni e caratteristiche, nella versione semitrasparente risultano essere particolarmente adatti per integrazioni architettoniche in situazioni nelle quali sia necessario ombreggiare lo spazio confinato. Inoltre la necessità di ventilare la parte anteriore del pannello ne rende consigliabile l’applicazione in soluzioni di facciata ventilata, dove il contributo termico del sistema fotovoltaico incrementa i moti d’aria ascensionali all’interno dell’intercapedine.

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