Active HouseParte di un progetto di ricerca finalizzato alla sperimentazione di materiali, tecnologie e sistemi innovativi in grado di rendere più sostenibile lo spazio antropizzato, Active House B10 si propone come modello della futura generazione di unità abitative singole e multiple: prefabbricate, autosufficienti, intelligenti, integrate, piacevoli e a impatto ambientale nullo. Il progetto architettonico è infatti basato sul concept “Triplo Zero” sviluppato da Werner Sobek: l’edificio genera più energia rispetto al proprio fabbisogno (energia zero), non produce emissioni climalteranti (inquinamento zero) e potrà essere completamente riciclato al termine del suo ciclo di vita (rifiuti zero). Il tutto senza pregiudizio per le aspettative contemporanee in tema di estetica, funzionalità e comfort che, anzi, hanno costituito una delle principali sfide del progetto, chiamato a confrontarsi con le realizzazioni del Weissenhof di Stoccarda– il quartiere dimostrativo progettato quasi 90 anni fa dai più importanti architetti razionalisti.

Un cantiere lungo un giorno

Concepito per essere trasportato su strada da automezzi pesanti e situato nella posizione definitiva da una gru semovente, il volume parallelepipedo (lunghezza 14,6 m ; larghezza 6,10 m; altezza 3,2 m), Active House è formata da una struttura portante in legno appoggiata su travi in acciaio, impostate su fondazioni a plinto. Active House è quasi completamente composta da elementi prefabbricati e preassemblati in officina, completi di tutte le finiture, gli impianti e gli arredi fissi, a formare componenti modulari liberamente disponibili per offrire flessibilità all’organizzazione degli ambienti interni. L’edificio è allineato con l’asse nord/sud: i fronti sono ciechi tranne quello rivolto a ovest, formato da quattro elementi piani incernierati all’intradosso della struttura che, ruotando di 90° grazie a un meccanismo idraulico, creano la terrazza esterna di collegamento con la strada e scoprono la facciata, completamente trasparente.

Grazie alla possibilità di completa chiusura rispetto all’esterno e all’impiego di pannelli e vetrate termoisolanti provvisti di intercapedini sottovuoto, l’involucro è estremamente performante dal punto di vista del contenimento delle dispersioni termiche e, al contempo, garantisce sicurezza e privacy.

Gli ambienti interni sono concepiti come un open space, composto da zona giorno centrale (soggiorno e zona pranzo con parete attrezzata per la cucina) comunicante con camera matrimoniale e servizi igienici (a sud) e garage (a nord), più i locali tecnici.

L’intero processo – dalla progettazione alla costruzione – è organizzato come un “sistema globale” e permette una risposta in tempi ridottissimi alle richieste del mercato immobiliare. La produzione dei componenti modulari è stata completata in pochi mesi, mentre per l’assemblaggio in sito è bastato un solo giorno di lavoro.

Elettricità per il comfort

Nonostante condizioni al contorno non favorevoli, l’obiettivo di produrre energia pari al 200% del fabbisogno complessivo dell’edificio solo da fonti rinnovabili è stato raggiunto sia mettendo in campo soluzioni passive, sia sistemi attivi per la generazione, la gestione e il consumo dell’energia, entrambi a elevato contenuto tecnologico.

Grazie alle notevoli prestazioni termiche dell’involucro, solo una frazione dell’energia primaria viene consumata per garantire il comfort termico. Tutta l’energia necessaria al funzionamento dell’edificio – e non solo – è prodotta dal campo PVT (produzione stimata 8.300 kWh annui) posto sulla copertura piana.

Si tratta di 40 moduli con celle in silicio monocristallino (1,62 m2 ciascuno) del tipo fotovoltaico/termico (potenze unitarie: 10,4 kWp elettrici; 26 kWp termici). In pratica, sul retro delle celle si sviluppano circuiti idronici che raffrescano i moduli, aumentandone la resa e recuperando calore utile al riscaldamento diurno invernale.

Durante le notti d’estate, gli stessi circuiti possono agire per dissipare l’eventuale eccesso di calore dell’edificio verso il cielo. Il funzionamento combinato di questo generatore ibrido è regolato dal sistema di building automation che ottimizza la produzione dell’elettricità e lo scambio attraverso il fluido termovettore, a seconda delle necessità.

Il campo PVT alimenta con elettricità e calore gli impianti di climatizzazione, attestati su una semplice pompa di calore acqua/acqua (5,9 kWt) ad alta efficienza (COP 5), che sfrutta anche un serbatoio di accumulo di ghiaccio (15 m3) interrato nel giardino, per stoccare il calore in previsione delle esigenze stagionali di riscaldamento o raffrescamento.

L’attivazione delle superfici radianti poste all’interno dell’edificio è controllata in base all’effettiva presenza degli utenti, rilevata dai sensori del sistema di gestione, in modo da evitare sprechi energetici. L’intera rete idronica è concepita per funzionare in modo semplice ed efficace, minimizzando lo sviluppo delle tubazioni e le dispersioni. Un’unità di ventilazione compatta (portata massima 300 m3/h), dotata di recuperatore di calore (efficienza 80%) con by-pass estivo, assicura il ricambio igienico dell’aria. Quando le condizioni meteorologiche sono favorevoli, si attiva automaticamente la ventilazione naturale.

Privato e pubblico

Active House è stata quasi completamente assemblata in officina usando componenti prefabbricati, poi trasportata e posta in posizione in un solo giorno (Foto: Zooey Braun)
Active House è stata quasi completamente assemblata in officina usando componenti prefabbricati, poi trasportata e posta in posizione in un solo giorno (Foto: Zooey Braun)

Il surplus di elettricità prodotto dal campo fotovoltaico è immagazzinato in una batteria (11 kWh) del tipo a ioni di litio, manganese e fosfati, che costituisce il gruppo di continuità in grado di intervenire in caso di avaria all’impianto di generazione, permettendo il funzionamento di Active House e delle apparecchiature di monitoraggio. L’utilizzo preferenziale della batteria è contemplato sia nel caso di picchi di domanda elettrica da parte dell’edificio, sia a in caso di prelievo dalla rete nelle fasce di erogazione caratterizzate da tariffe elevate. Lo stoccaggio chimico si attiva quando è economicamente conveniente, oppure quando lo stato di carica della batteria è inferiore al 20%.

Ma il principale obiettivo energetico di Active House non è la semplice ottimizzazione della produzione in rapporto a un fabbisogno ridotto. Piuttosto, il progetto si propone come modello per una nuova generazione di edifici intelligenti, capaci di operare in sinergia anche a vantaggio della collettività.

Active House opera perciò anche per ridurre – ovvero stabilizzare – la domanda di energia alla rete pubblica, perciò è concepito come nodo di una smart grid urbana, capace di ottimizzare il proprio funzionamento grazie a sistemi predittivi che interessano sia la domanda da parte delle utenze, sia la rete locale e nazionale.

In pratica, Active House è predisposta per partecipare a una “centrale elettrica virtuale” – intesa come rete decentrata di generatori e accumuli – che:

– contribuisce a equilibrare la domanda;

– immette in rete di energia alle migliori condizioni di mercato;

– consente l’erogazione dell’energia in eccesso per consumi locali, a favore delle costruzioni vicine;

– rifornisce i veicoli elettrici in dotazione agli utenti (e-car, e-bike), considerati parte integrante del sistema.

I veicoli accedono all’edificio attraverso la terrazza – una soluzione estremamente utile in caso di persone anziane o disabili. Il garage dispone di un sistema di caricamento/scaricamento delle batterie dei veicoli e di una piattaforma girevole a pavimento, in modo che l’automobile possa sempre uscire a marcia in avanti.

Fino all’estate 2016, Active House sarà oggetto di monitoraggio continuo mirato ad acquisire i dati relativi ai flussi di materia ed energia, al triplice scopo di migliorare ulteriormente le prestazioni dell’edificio, sensibilizzare l’opinione pubblica e stimolare il dibattito tecnico-scientifico in materia.

Interfaccia su misura

Il sistema domotico integra tutti i componenti della rete domestica (porte e finestre, illuminazione, climatizzazione, utenze varie, veicoli elettrici) mediante un’applicazione appositamente sviluppata, dotata di un’evoluta interfaccia utente che combina una varietà di funzioni e opzioni in un unico pannello di controllo di facile utilizzazione.

Il principale elemento grafico è un cerchio che incorpora costruzione, veicoli e utente, dal quale si può accedere ai vari sottomenu. I messaggi di stato sono visualizzati al centro e forniscono informazioni utili, mentre quelli che necessitano di una risposta da parte dell’utente sono visualizzati come icone fuori dal cerchio.

Basta toccarle – anche sullo schermo di un tablet o di uno smartphone – per essere guidati alla relativa voce di menu ed eseguire il compito richiesto. Ad esempio, in caso di elevata umidità relativa, comparirà un messaggio di stato che informa del valore rilevato dai sensori e, contemporaneamente, la relativa icona, per intervenire sui parametri.

L’interazione è stata semplificata rendendola dinamica e sensibile al contesto, ovvero è in grado anche di suggerire le azioni necessarie a seconda delle condizioni e delle abitudini dell’utente. Oltre alle funzioni per l’autoapprendimento, il sistema mette a disposizione un avatar finalizzato a motivare l’utente a seguire un regime di vita sostenibile. (articolo di Giuseppe La Franca).

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