Premiata dalla regione Lazio

Una casa ecologica in Sabina
An eco-friendly house in the land of the Sabines

Progetto di: Patricia Ferro,
Architetto consulente per le attività di formazione di ISES ITALIA

Costruire abitazioni in grado di assicurare ottimi livelli di comfort termico e luminoso facendo un utilizzo ridotto di energie fossili è una sfida che architetti ed ingegneri dovranno affrontare nei prossimi anni. Il progetto presentato in queste pagine vuole dimostrare come, attraverso l’applicazione di una serie di strategie e tecnologie rispettose dell’ambiente, possano essere costruiti edifici residenziali in grado di assicurare gli indici di comfort termico e luminoso richiesti facendo prevalentemente uso delle risorse rinnovabili locali.

Building a house that can guarantee excellent levels of warmth and light using a minimum amount of fossil fuels is one of the most interesting challenges that architects will have to face in years to come. The project shown on these pages demonstrates how, by applying eco-friendly strategies and technologies, residential buildings that provide adequate warmth and light, mostly by using local renewable resources, are possible.

Bando regionale per la realizzazione di edifici a emissione zero

La Regione Lazio, consapevole dell’impatto ambientale che rivestono i consumi energetici nel settore edile, ha deciso di indire, attraverso l’Assessorato Urbanistica e Casa della Direzione Regionale Piani e Programmi di Edilizia Residenziale (www.regione.lazio.it), un “Bando per la realizzazione di edifici a emissioni zero”. Pioniere nel nostro Paese, il presidente della Regione ha premiato 4 progetti che dovranno essere costruiti nei prossimi 3 anni. Tra i progetti vincitori, la casa qui presentata, che sarà costruita nel verde Comune di Casaprota in Provincia di Rieti.

Call for bids by Regione Lazio for the construction of zero emissions buildings

The Regione Lazio, well aware of the environmental impact of energy consumption in the building sector, has asked the City Planning Department and the Regional Department for Residential Building Projects (www.regione.lazio.it) to issue a ‘Call for bids for the construction of zero emissions buildings’. A pioneer in Italy , the president of Regione Lazio has awarded prizes to 4 projects that have to be put into effect within the next three years. One of the winning projects is the house presented here, which will be built in the commune of Casaprota in the Province of Rieti .

La casa ad emissione zero

Al fine di rientrare nel bando di concorso, la casa è stata organizzata in due volumi collegati fra loro da un portico: uno di 95 mq abitabili (volume A) che sarà finanziato dal Bando regionale e l’altro di 107 mq (volume B). La casa mira a riproporre una tipologia presente già sul territorio, di forma compatta e con terrazzi che si affacciano sulla valle. I volumi si organizzano intorno ad un cortile dove trova posto un ulivo, albero molto legato al territorio Sabino, e si raccordano attraverso un terrazzo che si affaccia sul lato sud, munito di un pergolato con dei rampicanti a foglia caduca, essenziale per mitigare l’effetto della radiazione solare nel periodo estivo. La compattezza dei volumi ha come obiettivo quello di minimizzare gli scambi termici con l’esterno. La stanza da letto è orientata ad est mentre gli ambienti principali a sud e sud-ovest. Tutti i locali hanno un’ampia superficie vetrata che consente di captare l’energia solare durante i giorni invernali ed immagazzinarla nella struttura. La facciata nord invece è molto opaca e ospita soltanto due aperture: la porta d’ingresso e la finestra della cucina, necessarie ad assicurare l’illuminazione e la ventilazione naturale. Oltre alle finestrature sui quattro lati che consentono di effettuare una ventilazione incrociata, la casa è dotata di piccole aperture nelle sommità di ogni spazio, con l’obiettivo di permettere la fuoriuscita dell’aria calda nel periodo estivo ed evitare in questo modo la stratificazione dell’aria. Sulla parete sud del terrazzo verranno posizionate le tecnologie solari per riscaldare gli ambienti e l’acqua sanitaria e i moduli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica.

The zero-emissions house

In order to meet the requirements of the competition, the house has two blocks linked together by a portico, one of 95 square metres that will be subsidised by the region, and the other of 107 square metres. The house wants to draw on a style that is already present in the region, one that is compact and with terraces that look out over the valley. It is divided into two volumes that converge around a courtyard with an olive tree in the middle, olive trees being very common in Sabina. In addition to surrounding the courtyard, the two volumes also come together with a south-facing terrace that has a pergola with deciduous climbers; these are essential for mitigating the summer heat. The compactness of the volumes is intended to minimise thermal exchanges with the outside. The bedroom is east facing, whereas the main rooms are all south or southwest facing. All the rooms have large windows that capture solar energy during winter days and store it within their structure. The north face is very simple and only has two openings, the entrance door and the kitchen window, which are required for ensuring light and natural ventilation. Other than the crossed ventilation obtained by the windows on all four sides of the house, there are small openings at the top of each room that allow warm air to exit in summer, thus preventing air stratification. On the south wall of the terrace, solar technology will be installed for the heating of rooms and water, together with photovoltaic modules for the production of electricity.

"La compattezza dei volumi ha come obiettivo quello di minimizzare gli scambi termici con l’esterno.
La distribuzione delle stanze interne risponde al fabbisogno di calore e
luce che richiede ogni locale lungo la giornata

The compactness of the volumes is intended to minimise thermal exchanges with the outside.
The layout indoors meets the daily requirements of heat and light for each room. "

Nelle foto: L’ubicazione della casa è un pendio rivolto verso sud e quindi particolarmente adatto per la costruzione di una casa solare perché protetta dai venti freddi. The house will be built on a south-facing slope. This is pa
rticularly suited to the construction of a solar house because it is protected from cold winds.

La struttura

L’edificio verrà realizzato in muratura portante utilizzando mattoni semipieni di 25 cm di spessore prodotti con materiali naturali quali l’argilla e la Perlite che offrono buoni livelli di resistenza al passaggio del calore. Essa sarà ulteriormente isolata esternamente con 10 cm di isolamento termico di poliuretano espanso. In questo modo l’intera massa dei mattoni rimane verso l’interno, aumentando l’inerzia termica dell’edificio ed eliminando i ponti termici. Infine un muro in pietra o in mattoni forati di 8 cm di spessore proteggerà l’isolante dall’esterno. Il solaio costruito in travi e pignatte, sarà anch’esso isolato con 5 cm di schiuma Polyiso, sopra il quale verrà installato il sistema di riscaldamento a pavimento che sarà annegato con un massetto e coperto da piastrelle in monocottura oppure mattoni pieni a spina di pesce.

The structure

The house will be built in brick using half-full, 25cm-thick bricks made with natural materials such as clay and perlite, which are very effective for blocking heat. Additional thermal insulation will be provided on the outside by making use of the highly effective 10cm-thick expanded polyurethane. This means that the entire brick mass of the structure will remain on the inside, thus increasing the thermal inertia of the building so as to eliminate thermal bridges. The floor, built with beams and perforated blocks, will also be insulated with 5 cm of Polyiso foam, above which the floor-level central heating system will be installed. This will be submerged in a layer of gravel and covered with single-fired tiles or full bricks used to create a herringbone effect.

Le soluzioni tecnologiche

La copertura sarà costruita con travi in legno lamellare, lastre di OSB, 12 cm di isolante termico schiuma Polyiso e così a seguire tutti gli strati. Gli infissi saranno in legno e vetrocamera a basso emissivi del tipo “solar gain” riempiti con gas Argon con un valore di trasmittanza intorno a 1,5 w/m2°C. Le pitture e gli intonaci saranno eseguiti con materiali bioedili. Tutte queste soluzioni tecnologiche consentiranno di abbattere fortemente il consumo energetico invernale, che si aggirerà intorno ai 27 kWh/m2 anno, equivalente a 1/5 del consumo medio di una casa italiana.

A technological roof

The roof will be built using beams in laminated wood, sheets in OSB, and 12 cm of Polyiso foam thermal insulation. Windows will be double-glazed and in wood. They will have a low solar gain and will be filled with argon gas with a transmittance value of around 1.5w/m2°C. Paints and plaster will be applied using eco-friendly products. All of these technological solutions will result in a sizeable reduction in winter energy consumption, which can be quantified at about 27 kWh/m2 per year, equivalent to 1/5th of the average consumption of an Italian household.

Pannelli termoisolanti

Nell’immagine qui accanto, un pannello termoisolante in schiuma poliuretanica espansa a CO2 con tecnica LEV. Nato per le appIicazioni senza carico, è l’isolamento ideale per pareti perimetrali, in intercapedine o con rifodera, coperture inclinate sotto lamiera o lastre ondulate. Nell’immagine un pannello termo isolante in poliuretano espanso rigido per la realizzazione di coperture ventilate. Ingloba, per tutta la lunghezza, due listelli di legno che consentono di eliminare le orditure di sostegno che costituiscono i ponti termici nella copertura. Garantisce isolamento e ventilazione, impedisce la
formazione di condensa e annulla il fenomeno di gelività. Entrambi sono prodotti da Stiferite.

Heat-insulating panels

Above, a heat-insulating panel in CO2 expanded polyurethane using the LEV technique, covered with graph paper. Conceived for non-load-bearing applications, this is the ideal insulation for perimeter walls, cavity walls, and
sloping roofs under sheet steel or corrugated iron. Just below, a heat insulation panel in rigid expanded polyurethane for the construction of ventilated roofs. It incorporates, over its entire length, two battens of wood which make it possible to eliminate roof frames that create thermal bridges in roofs. It ensures insulation and ventilation, prevents the formation of condensation and stops the effect of freezes. Both are produced by Stiferite.

Il muro solare sud, i locali tecnici e gli impianti

La cantina, il garage e il locale tecnico sono stati localizzati sotto il terrazzo a sud e seminterrato, con il duplice scopo di far da base al terrazzo e ospitare tutte le tecnologie solari presenti nell’edificio. Con questa proposta, si è voluto suggerire una soluzione che possa essere riprodotta sul territorio senza dover intervenire su un fabbricato esistente o anche nuovo. Questa soluzione offre i seguenti vantaggi: si integra completamente nel paesaggio, è libera da elementi ombreggianti ed essendo posizionata sotto la casa, il calore sale naturalmente e raggiungerà con meno sforzo i locali da riscaldare.

The south-facing sun wall, technical room and installations

The canteen, garage and technical room are located below ground under the terrace. They have the dual function of acting both as a base for the terrace and for housing all the solar technology inside the building. The intention here has been to provide a solution that can be reproduced without having to intervene on an existing or new building. This solution has the following benefits: total integration with the landscape; free of elements that create shade and, being below the house, the heat rises naturally, so requiring less energy to heat the rooms above.

Energia elettrica senza inquinare
Un impianto fotovoltaico collegato alla rete elettrica di 2.1 kWp di potenza sarà posizionato lungo tutta la sommità del muro solare sud e produrrà 2270 kWh/anno c
oprendo così quasi l’intero fabbisogno elettrico annuale della casa calcolato in 2390 kWh.

Energy savings
Finally, this is a photovoltaic system attached to the mains with a power of 2.1kWp. It will be positioned all along the top of the solar wall and will produce 2270kWh/year, thus taking care of almost all the yearly electricity requirements of the house, which are calculated at 2390kWh.

Il consumo energetico invernale

Essendo il consumo energetico invernale molto basso, gran parte del calore necessario potrà essere coperto da un sistema solare termico. E’ stato quindi ipotizzato un sistema solare termico a liquido termovettore per l’acqua calda sanitaria e il riscaldamento degli ambienti a pavimento radiante dell’azienda costruzioni solari e unsistema solare termico ad aria solarwall ad integrazione di quest’ultimo. Nelle giornate più critiche dell’anno, una piccola caldaia o stufa alimentata a pellets, cippato o a residui della potatura degli alberi presenti nel terreno, coprirà il restante fabbisogno. Per riscaldare l’intera stagione sarebbero necessari soltanto 43 kg di pellets ad un costo complessivo di 7,74 euro oppure 40 kg di residue di potatura degli ulivi del luogo.

Nelle foto: 12 mq di pannelli solari termici ad acqua e 12 mq di Solarwall copriranno circa il 90% del fabbisogno totale di energia termica invernale

Winter energy consumption

Given that winter energy consumption is very low, a large part of the heat required can be obtained from a thermal solar system. The plan is to use a heat-carrying liquid solar system for hot water and for heating the rooms (by means of floor level heating). This will be provided by costruzioni solari, and there will also be an air solar system (solarwall) that will complement the former. During the coldest days of the year, a small boiler or stove fed with pellets, wood shavings or garden waste will cover the remaining requirements. Providing heat for the entire season would require only 43kg of pellets for a total cost of . 7.74, or else 40 kg of pruned local olive trees.

“ Il kit CNS 300 di Costruzioni Solari è un impianto a circolazione naturale di facile montaggio e grande funzionalità, dotato di una fonte integrativa elettrica. Permette una totale autosufficienza nei mesi con una buona insolazione e un contributo che va dal 50 all’80% nei mesi restanti.

The natural circulation system ‘CNS 300’ kit by Costruzioni Solari is easy to install and operate, and is equipped
with an electrical energy supply. It provides total self-sufficiency during months when there is a lot of sun,and a contribution of between 50% and 80% for the rest of the year. "

Per sfruttare l’energia del sole

Qui sopra è evidenziato in modo schematico il funzionamento di un sistema solare a liquido per il riscaldamento ambientale. L’accumulo di calore, pieno d’acqua, è ilpunto di raccolta dell’energia prodotta dai pannelli solari e dalla caldaia e distribuisce il calore al pavimento radiante tramite il miscelatore, su cui è fissata una temperatura predeterminata. In unedificio con una dispersione termica minima, il sistema solare copre la quasi totalità di fabbisogno energetico. In giornate nuvolose, lo stato di benessere termico viene comunque garantito tramite l’integrazione dell’accumulo di calore mediante la caldaia. Costruzioni solari.

Making the most of solar energy

Above is a diagram showing how the liquid-powered solar system for central heating works. Energy is produced by the solar panels and the boiler; this is stored as heat energy, which is distributed to the floor by means of a mixer set to a predetermined temperature. In abuilding with minimal heat dispersion, the solar system covers almost all energy requirements. On cloudy days, warmth is nevertheless guaranteed by the boiler, which draws on the heat stored. Costruzioni solari.

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