Comune di Bellusco - Impianti a risparmio energetico ed uso di energie alternative, sistemazione esterna - Opera pubblica in bioarchitettura
Bellusco (MB)
progettazione: maggio 2008 - conclusione lavori 2009
Importo lavori: lotto 1, sistemazione esterna € 86.966,98; lotto 1a, recupero e distribuzione acqua piovana con ing. f.de rosa € 23.529,96; lotto 1b, opere di compltamento € 50.677,14 (solo progettazione)
Committente: comune di Bellusco
Incarico di progettazione globale e coordinata: progetto definitivo/ esecutivo – direzione lavori , variante, contabilita’ e misura, certificato regolare esecuzione ;
Intervento di bioarchitettura, sostenibilità, uso sistemi a risparmio energetico
OBIETTIVI
- realizzare un’opera sostanzialmente bioecologica;
- utilizzare energie da fonti rinnovabili per la gestione energetica;
FILOSOFIA INTERVENTO ENERGETICO
Tutto l’intervento è realizzato secondo i dettami della bioarchitettura e, tra questi, la bioclimatica per l’ottimizzazione del comportamento energetico dell’edificio in modo passivo.
L’orientamento: L’edificio esistente è stato ampliato esponendo a nord, zona fredda e meno luminosa, tutti i servizi. Le aule, esposte a sud, utilizzano i raggi bassi del sole dell’inverno che, attraverso le vetrate, entrano nei locali e scaldano la fascia di pavimento appositamente realizzato in ceramica, il calore accumulato viene ceduto lentamente all’ambiente.
Le forme e la vegetazione: durante l’estate la copertura aggettante a sud protegge dal sole e mantiene sempre in ombra le vetrate evitando l'eccessivo riscaldamento delle aule. Le piante, in particolare quelle a sud, sottraggono calore al microclima ambientale.
La serra, anch’essa a sud, consente l’utilizzo di un ampio spazio aggiunto riscaldato naturalmente anche in inverno nelle giornate di sole e, nelle giornate fredde, è un cuscinetto d’aria che protegge gli ambienti interni.
Il ricircolo d’aria: le aperture in copertura e a soffitto, nella serra e in alcuni ambienti, consentono all’aria calda di uscire mettendo in moto una depressione che richiama altra aria; allo scopo vengono aperte griglie posizionate in basso per cui si crea un moto d’aria di raffrescamento naturale.
L’isolamento termico: altro aspetto che influisce sul comportamento energetico passivo dell’edificio è l’isolamento: pareti esterne in pannelli di idrati di silicato di calcio; copertura in pannelli in lana di legno imbevuti in lattice e guaine freno-vapore in carta oleata; pavimentazioni in granulare di sughero biondo naturale; serramenti a taglio termico con pannelli di vetro camera basso emissivi;
TECNOLOGIA E IMPIANTISTICA
Il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo di tutti i locali dell'edificio è realizzato mediante pannelli radianti a pavimento alimentati con acqua calda/fredda prodotta da impianto geotermico con pompa di calore ad inversione di ciclo ed accumulata in un puffer da 1000 l. L'acqua calda per uso sanitario è prodotta dallo stesso sistema con accumulo dell'acqua calda in un secondo buffer avente capacità di 1500 l. Ad evitare possibili infezioni da legionella agli erogatori è condotta l'acqua della rete idrica che si interfaccia con il circuito principale mediante uno scambiatore a piastre. I due serbatoi di accumulo sono predisposti per ricevere l'integrazione del solare termico.
La potenza elettrica richieste dalle apparecchiature dell'impianto ed in parte quella necessaria all'illuminazione dei locali è prodotta da un impianto fotovoltaico avente una potenza fi di picco di 20 kW.
Il complesso è dotato di impianto di raccolta e stoccaggio dell'acqua piovana, proveniente dalla copertura dell'edificio, con relativo impianto di irrigazione dell'area a verde e di pulizia delle aree pavimentate.
PRODUZIONE DEL CALORE
L'analisi delle proprietà termiche del terreno consente di dimensionare il campo sonde con nove pozzi della profondità di 100 m da cui è possibile estrarre una potenza di 23 kW – stima prudenziale. A tale scopo sono state inserite nei pozzi, di diametro pari a circa 15 cm , delle sonde (PE 100, SDR 11, PN 16, D. 40_3,7 mm) singole richiuse in fondo con una U termosaldata. Ad operazione ultimata i pozzi sono stati riempiti con una miscela di bentonite e cemento e chiusi in sommità con idoneo tappo. Le sonde, dalla testa dei pozzi, viaggiano ad una profondità di circa 2 m fino ad attestarsi a due collettori, mandata e ritorno, posti nella boccca di lupo della centrale termica. La pompa di calore connessa è in grado di sviluppare, nell'intervallo B0-W35, una potenza termica di 66 kWt con un assorbimento di 16 kWe . Per riscaldare l'edificio, che presenta un carico di punta invernale pari a 65 kW, e produrre l'acqua calda sanitaria, con richieste nel periodo di massimo consumo di 2000 l, l'impianto è provvisto di due serbatoi di accumulo: uno sul circuito riscaldamento con la capacità di 1000l, il secondo sulla circuito dell'acqua calda con capacità di 1500l.
DISTRIBUZIONE DEL CALORE
Il fluido termovettore dal collettore di centrale viene convogliato ai collettori di piano dove si attestano i circuiti dei pannelli radianti. Ciascun circuito è dotato di regolatori di portata e valvola termostatica. Ogni locale è provvisto di termostato per la regolazione puntuale della temperatura. Nei locali da raffrescare nel periodo estivo è predisposto l'attacco elettrico e la linea di scarico della condensa per l'installazione di deumidificatori.
IMPIANTO FOTOVOLTAICO
L'energia elettrica necessaria al funzionamento della pompa di calore, ed al sistema di distribuzione del fluido termovettore viene autoprodotta mediante l'impianto fotovoltaico installato in copertura che fornisce una potenza di poco inferiore a 20 kWp. La stima dell'energia producibile annua è stata effettuata in base alle seguenti considerazioni:
- radiazione solare media giornaliera mensile incidente sul piano dei moduli fotovoltaici (funzione in particolare del sito), Gm [Wh/m2/giorno]
- presenza di ostacoli che producono ombreggiamenti, K [ad]
- Superficie dei moduli, A [m2]
- Rendimento dei moduli fotovoltaici, ?m [ad]
- Rendimento del resto del sistema, ?bos [ad], comprensivo delle perdite nei cavi, nell’inverter, ecc.
- Numero di giorni del mese, nm [ad]
L’energia annua producibile ad impianto nuovo, sommando i valori mensili, vale quindi:
Eg = sigma nm * nbos * A * nm * Gm * K
ponendo: nm = 0,141; nbos= 0,8; A = 110 * 1,279 = 140,36 m2 Gm = (dati di Milano, moduli orientati a sud, inclinati di 30°, fonte ENEA); K = 0,88
Si ottiene un valore di energia producibile annua pari a 19.219 kWh.
RECUPERO ACQUA PIOVANA
La rete di raccolta delle acque piovane è costituita da un anello di tubazioni in pvc interrato, distribuito lungo il perimetro esterno dell'edificio, al quale afferiscono le acque meteoriche intercettate dalle coperture e raccolte tramite i pluviali. Le acque vengono convogliate all'anello drenante dopo aver attraversato un separatore idraulico costituito da un pozzetto desabbiatore. Le portate così intercettate vengono separate dalla loro frazione “di prima pioggia”, deviata in fognatura, tramite una sistema di due sfioratori in cascata posti all'interno della vasca di prima pioggia. Le acque così trattare sono raccolte nella vasca di accumulo dalla quale un “troppo pieno” invia i volumi eccedenti al pozzo perdente mentre una pompa ad immersione invia le acque raccolte alla rete di irrigazione. Il volume del serbatoio di accumulo, pari a 12 mc, è stato dimensionato in base alle altezze di pioggia rilevate giornalmente in Milano – Linate negli anni 2005, 2006, 2007, e ad un fabbisogno per uso irriguo di 10l/mq
Conclusioni
Questo impianto, dal punto di vista ambientale può essere definito ad emissioni zero in quanto utilizza al 100% le energie alternative, quella portata dalla luce del sole e quella custodita dalla terra.
Coordinamento Gruppo A.P.E. arch. M.Cristina Cippone
Prog. e DL impianti: geotermico, fotovoltaico, recupero acqua piovana e irrigazione, idrico-sanitario Ing. Francesco De Rosa
glossario: energia solare passiva
vedi anche: Centro per l'infanzia e per la prima infanzia - Opera pubblica in bioarchitettura
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Trivella pozzi geotermici
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Centrale geotermica con pompa di calore e serbatoi di accumulo
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Panneli radianti a pavimento in fase di realizzazione
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Collettori dei pannelli radianti
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Impianto fotovoltaico in copertura
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Impianto di recupero acqua piovana prima del reinterro
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Area esterna riservata alla sez. 2 della scuola materna
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Il giardino di pertinenza della scuola materna
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Viale pedonale di accesso
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Schema impianto generazione calore e impianti correlati
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Sistemazione esterna lotto generale
