Il progetto di ricerca “Casa Zero Energy” è stato sviluppato e condotto da alcuni ricercatori del Laboratorio di Progettazione edilizia del Dipartimento di Ingegneria civile e ambientale dell’Università di Trento. Il gruppo di lavoro era composto da Antonio Frattari (coordinatore), Rossano Albatici, Michela Chiogna, Fabio Bernardi, Francesco Paserini, Paolo Bottura. La ricerca è stata commissionata e finanziata dall’azienda Gruppo Polo Le Ville Plus di Cassacco (UD), con il supporto dalla Regione Friuli Venezia Giulia.
Il focus era rappresentato dalla progettazione e realizzazione di un prototipo al vero, Casa Zero Energy, sul quale sperimentare soluzioni progettuali innovative e sostenibili.
Gli obiettivi principali erano: largo uso di materiali rinnovabili e/o riciclabili, sviluppo di un nuovo sistema costruttivo in legno, una solida caratterizzazione bioclimatica dell’edificio, l’integrazione con sistemi per la produzione di energia da fonti rinnovabili, la gestione dell’edificio con la domotica per ottimizzare l’impegno energetico.
Tecnica costruttiva. Il prototipo è stato realizzato con materiali rinnovabili, riciclati e riciclabili per limitare al massimo l’energia grigia ed è stato costruito con un nuovo ed originale framed system in legno.
Le pareti esterne sono “pareti leggere” formate da un’intelaiatura, che ingloba l’isolante, e da pannelli di legno. Le pareti di divisione interna sono realizzate con profilati in legno e con rivestimento in cartongesso. Quest’ultimo sub-sistema è stato messo a punto e sperimentato nella costruzione del prototipo ed è stato brevettato dal Gruppo Polo e dall’Università di Trento.
Caratteristiche bioclimatiche. La facciata principale dell’edificio è orientata a sud-sud-est per sfruttare al meglio il movimento apparente del sole nella stagione invernale. È caratterizzata da una grande serra con una superficie vetrata estremamente ampia. Le aperture delle facciate ad est ed ovest sono state protette dal soleggiamento estivo con un sistema di ombreggiamento ottenuto con lamelle mobili. Questi dispositivi impediscono il surriscaldamento degli ambienti al mattino e al pomeriggio.
Il corpo dell’edificio è compatto, con un rapporto molto basso tra Superficie Esterna e Volume, per limitare la dispersione di calore in inverno. L’edificio ha due tetti. Il più grande, a spiovente, rivolto a Nord, protegge la casa dai venti freddi invernali. Il secondo, sulla parte sud, è piano, più basso dell’altro, e predisposto per sostenere i pannelli fotovoltaici. Le finestre che si aprono sulla facciata a sud, sopra il tetto piano, hanno la funzione di favorire il movimento dell’aria per il raffrescamento estivo facendo riscontro alle finestre del lato nord, da dove entrano i venti freddi.
Integrazione con i sistemi per la produzione di energia da fonti rinnovabili. L’edificio è integrato con una serra solare che combina le caratteristiche del guadagno diretto ed indiretto.
La sostituzione dell’aria esausta avviene in maniera naturale per apertura, con sistemi automatici, delle finestre sui fronti nord e sud. Con tale sistema si è stimato di poter garantire una corretta qualità dell’aria ambiente, il raffrescamento diurno dello spazio abitato e il raffreddamento notturno degli elementi edilizi.
Nell’economia energetica dell’ edificio rivestono una certa importanza le schermature che possono modulare la radiazione solare al suo interno. La loro funzione specifica è di controllare e regolare la quantità di radiazione solare entrante sia sotto forma di calore che di radiazione luminosa.
Nella Casa Zero Energy sono stati impiegati sistemi solari attivi di tipo innovativo. La conversione della radiazione solare in corrente elettrica è ottenuta con pannelli fotovoltaici al silicio in cui il calore latente, dovuto al surriscaldamento del pannello, produce acqua calda per usi sanitari e per il riscaldamento, ottenuto con un sistema a pavimento che nella stagione estiva funziona anche per il raffrescamento. In questo caso però il raffreddamento dell’acqua è ottenuto con una pompa di calore collegata ad un sistema geotermico che sfrutta la temperatura costante del terreno ad una profondità di circa 1,5 metri.
Ai fini della sostenibilità ambientale dell’edificio è stato previsto un sistema di raccolta delle acque meteoriche per usi sanitari e irrigui e la realizzazione di due delle coperture a tetto giardino per limitare l’effetto isola di calore.
La domotica. Nell’edifico si sperimenterà il comportamento del sistema di home automation “Home Sapiens di BPT” che consente alla Casa Zero Energy di autogestirsi con il minimo impegno energetico garantendo ai suoi abitanti comfort e sicurezza.
Il sistema, ad intelligenza distribuita, utilizza una serie di dispositivi elettronici integrati con il sistema costruttivo che hanno il compito di ottimizzare:
- il comfort termo igrometrico, gestendo i sistemi per la produzione di energia rinnovabile ottimizzandone l’impiego e la resa;
- il comfort visivo, gestendo l’impegno energetico per l’illuminazione artificiale degli ambienti confinati e dell’immediato intorno in funzione dell’ l’illuminazione naturale presente;
- la sicurezza, gestendo le problematiche legate alla safety e alla security.
Per testare e validare i risultati attesi dalla ricerca, il comportamento teorico ipotizzato del prototipo verrà confrontato con i risultati di un monitoraggio continuo della funzionalità e delle performance dei sistemi attivi e passivi, in modo da verificare l’effettivo contenimento dei consumi energetici e il comfort abitativo.