Progettazione edifici sostenibili

Lo studio si occupa della progettazione di edifici sostenibili a basso consumo energetico, edifici a energia quasi zero, case passive (standard passivhaus).

Costruire sostenibile implica valutare due elementi fondamentali: il rapporto tra l’edificio con l’ambiente circostante e il rapporto tra questo edificio e i suoi fruitori. Energia, acqua, materiali sono gli elementi fondamentali per realizzare e gestire un edificio.

Impatto ambientale legato all’energia

Oggi gli edifici sono i maggiori consumatori di energia, responsabili di oltre il 40% dell’utilizzo energetico nell’Unione Europea. Riscaldamento, raffreddamento e condizionamento costituiscono le principali causa dell’inefficienza nell’utilizzo energetico. Esiste quindi un ampio potenziale di risparmio energetico ancora non sfruttato.
La realizzazione di un edificio sostenibile implica un consumo di energia associata al ciclo di lavorazione industriale intrinseca di ogni materiale e a tutti i processi di trasformazione del territorio. L’energia consumata è quella utilizzata per l’estrazione delle materie prime, per la lavorazione, per il trasporto in sito, per la manutenzione e per lo smaltimento. Tutta questa energia viene comunemente definita energia grigia.
I materiali caratterizzati da un basso consumo di energia grigia devono essere privilegiati rispetto ai materiali maggiormente energivori. Occorre qui fare una precisazione. L’energia necessaria per ottenere un prodotto, rappresenta solo una parte dell’energia globale utilizza da un edificio nell’arco della sua di vita. Può accadere che materiali contraddistinti da una elevata energia grigia consentano di ottenere benefici maggiori in termini di risparmio energetico dell’edificio tali da giustificare la loro scelta.
Per ridurre gli impatti ambientali dei consumi energetici occorre pertanto scegliere materiali e tecniche costruttive che contribuiscono positivamente alla qualità della vita delle persone migliorando il loro benessere fisico e psicologico. Parallelamente è necessario adottare tutte quelle strategie progettuali finalizzate allo sfruttamento delle risorse climatiche mediante l’utilizzo di sistemi passivi o a sistemi attivi che utilizzano energia in modo efficiente. L’energia necessaria per il funzionamento dell’edificio deve essere coperta da energia proveniente da fonti rinnovabili.

Impatto ambientale legato ai materiali

Tutti i materiali impiegati nel mondo delle costruzioni hanno degli effetti sul benessere psicofisico delle persone e sull’ambiente che possono essere valutati sia nel breve che sul lungo periodo. L’estrazione di materie prime necessarie per costruire un manufatto architettonico provoca una riduzione delle risorse e conseguentemente un danno ambientale.
La valutazione ambientale che permette di analizzare gli impatti ambientali prodotti da un manufatto edilizio durante tutto il suo ciclo di vita, dalla culla alla tomba, è chiamata Life Cycle Assessment (analisi del ciclo di vita, LCA). Tale metodologia consente di valutare l’impatto ambientale dei vari componenti edilizi eliminando alcuni concetti secondo i quali vengono associati termini come ecologici, eco-compatibili, riciclabile a prodotti sostenibili. LCA infatti consente di valutare gli impatti ambientali causati dai materiali attraverso la quantificazione di energia e materia che è stata utilizzata dalle fasi di estrazione delle materie prime allo smaltimento finale, incluse le fasi di trasporto, produzione, distribuzione. Se consideriamo una parete il laterizio i processi da analizzare nel LCA sono:

• estrazione il trasporto di argilla alla fornace
• lavorazione e trasporto di materiale ausiliario
• estrazione e distribuzione di gas naturale per alimentare la fornace
• estrazione e trasporto di carburante per generare elettricità usata nello stabilimento
• produzione e trasporto delle materie prime per imballaggio
• produzione e trasporto degli imballaggi del mattone
• produzione del mattone nella fornace
• trasporto dei mattoni in cantiere
• estrazione di sabbia e produzione del cemento per la malta
• costruzione della parete in mattone
• manutenzione della parete (tinteggiatture, rifiniture)
• demolizione della parete
• smaltimento del materiale di scarto

In prima analisi viene considerata la disponibilità della materia prima e della sua capacità di rigenerarsi, da qui nasce la necessità di classificare i materiali come rinnovabili o non rinnovabili. I combustibili fossili sono classificati non rinnovabili a causa della loro capacità di rigenerarsi millenaria a differenza di materiali come il legno, il sughero, la canapa che si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono “consumate” (10-25 anni). L’utilizzo di risorse o materiali rinnovabili tuttavia non deve eccedere la loro velocità di rigenerazione. Per garantire una corretta informazione ambientale esistono numerose organizzazioni come PEFC (Programme for the Endorsement of Forest Certification) o FSC (Forest Stewardship Council) che promuove la gestione responsabile di foreste e piantagioni attraverso il controllo di tutta la filiera di lavorazione del legno-carta.
Nel campo dell’edilizia l’etichettatura più nota a livello internazionale per la certificazione delle dichiarazioni ambientali di prodotto che fornisce i risultati dello studio LCA è la dichiarazione ambientale nota come EPD (Enviromental Product Declaration).

Impatto ambientale legato al consumo d’acqua

L’acqua rappresenta una risorsa primaria per ogni forma di vita sul pianeta. Nel settore dell’edilizia, in particolar modo quella residenziale, esistono numerose possibilità di intervento per migliorare la gestione delle acque:

• riduzione del consumo d’acqua (impianti a basso consumo d’acqua)
• gestione efficiente delle acque grigie (riutilizzo per scarichi wc, irrigazione tetti verdi,…)
• gestione efficiente delle acque piovane (sistemi di recupero acqua piovana)
• costruzione di tetti verdi
• riduzione di superfici impermeabili
• depurazione naturale delle acque grigie
• utilizzo di nuove tecnologie per lo smaltimento di acque reflue

Il consumo di acqua determina un consumo di energia. Utilizzare in maniera consapevole l'acqua determina una riduzione degli impatti ambientali e dei consumi energetici. L’energia più pulita…. è quella non consumata.

Progetto europeo CEPHEUS

Da alcuni anni, a seguito delle recenti direttive europee e soprattutto in risposta ai crescenti aumenti dell’energia, stanno diffondendosi, in Italia ancora con qualche esempio isolato, gli edifici cosiddetti a 'consumo energia quasi zero'. Queste costruzioni caratterizzate da un fabbisogno energetico quasi nullo rappresentano oggi una irrinunciabile opportunità in termini di sostenibilità ambientale e fattibilità economica. La realizzazione di edifici a consumo energetico quasi zero richiede l’impiego di opportune strategie progettuali e tecnologie innovative o comunque ad altissima efficienza energetica. In generale sono caratterizate da una forma compatta per ridurre al minimo le dispersioni termiche, da un involucro opaco e trasparente dal punto di vista termico estremamente performante, concentrazione di superfici vetrate a sud per il massimo sfruttamento degli apporti solari, efficienti sistemi di climatizzazione o ventilazione meccanica che utilizzano fonti energetiche rinnovabili.
Diversi paesi europei, negli anni passati, hanno avviato politiche virtuose sul fronte del risparmio energetico evidenziando come questa scelta paghi dal punto di vista ambientale e economico. Fra le esperienze più interessanti sono i quartieri di Kronsberg ad Hannover e Vauban a Friburgo(Germania), il BedZed a Londra(Gran Bretagna), quartieri di Salisburgo (Austria)…
Dopo la costruzione della prima passivhaus, letteralmente “casa passiva”(1989 Darmstadt, Germania) vengono realizzati, all’interno del progetto CEPHEUS, una serie di edifici passivi per un totale di 221 unità abitative in 5 diverse località dell’Europa centrale e settentrionale (Germania, Austria, Svizzera, Svezia, Francia).
Il progetto CEPHEUS ha sottolineato la possibilità di costruire edifici energeticamente efficienti con un fabbisogno energetico totale, consumi energetici primari e finali per il riscaldamento, produzione dell’acqua e i consumi elettrici, entro il limite di 42 kWh/m²annuo in qualsiasi zona climatica europea e raggiungere degli eccellenti standard abitativi (comfort termico, qualità dell’aria indoor, etc..) attraverso degli extra-costi iniziali contenuti nell’ordine del 10-15%.

Caso Studio - sistema costruttivo in terra e legno

Centro rurale per l’esposizione di opere d’arte e per la ricettività di artisti e visitatori - Progettisti: arch. P. Renieri , arch. G. Papini

Le caratteristiche funzionali e architettoniche del complesso si basano su una visone interdisciplinare del processo progettuale e si propone la possibilità di accrescere una cultura del costruire energeticamente efficiente e poter sviluppare una uno stile di vita sostenibile ed ecologico.
La topografia del sito, la sua forma, il suo orientamento, il costruito esistente sono stati gli elementi in cui si è incentrata l’attenzione per una analisi preliminare delle caratteristiche microclimatiche dell’area oggetto di studio, allo scopo di avere un quadro globale delle potenzialità in un ottica di un inserimento di un edificio bioclimatico.
La proposta è stata quella di evitare di costituire un unico edificio compatto inevitabilmente di grandi dimensioni, a favore di corpi separati che consentissero una organizzazione distributiva migliore che privilegiasse la ricerca di una spazialità in grado di essere percepita ed interiorizzata dai singoli utenti.
Le simulazioni realizzate sull’illuminazione naturale, le ombre portate e l’impronta ecologica hanno influenzato la morfologia dell’intero progetto. Gli edifici che ne sono scaturiti hanno forme regolari, composti da semplici volumi prismatici; semplicemente affiancati creando due edifici distinti, uno per la galleria d’arte e uno per la sala polifunzionale, immersi in una sorta di “villaggio verde” fatto di percorsi e di spazi aperti, in cui i fruitori possono percepire sia l’unitarietà spaziale dell’insieme che le caratteristiche morfologiche del territorio circostante.

Dal punto di vista della sostenibilità ambientale obiettivo primario è stato quello di raggiungere livelli di comfort elevato con il minimo consumo energetico che si è tradotto nella scelta di strategie che privilegiano un involucro con elevate prestazioni energetiche e dotato di elevata inerzia termica:

• studio analitico dei fattori ambientali e climatici del sito
• utilizzo di prodotti sostenibili: la terra cruda, il legno, oltre ad essere prodotti ecologici e riciclabili presentano un LCA a basso impatto ambientale
• ridotto consumo energetico: attraverso un involucro energeticamente efficiente, l’utilizzo di tecnologie solari passive, la corretta disposizione degli ambienti tali da favorire la ventilazione naturale incrociata, due impianti fotovoltaici integrati in copertura, è stato possibile raggiungere un fabbisogno energetico decisamente basso
• sistemi di drenaggio sostenibili (impiego superfici permeabili)
• utilizzo di strategie bioclimatiche ha consentito di migliorare il comfort termo-igrometrico degli ambienti indoor riducendo così le emissioni di CO2 . Il rischio, durante il periodo estivo, di surriscaldamento per irraggiamento solare delle pareti esposte a sud è stato evitato mediante un sistema di controllo della captazione solare attraverso lame
• compatibilità con il contesto locale: le forme e i colori del progetto vogliono valorizzare il rapporto con l’ambiente circostante
• installazione di impianto per il recupero delle acque piovane per lo scarico dei servizi igienici e l’irrigazione del prato esterno