CASO STUDIO KOLEO

Il progetto Barn 90 è un’incarnazione moderna dello stile architettonico Barnhouse, caratterizzato da forme essenziali, planimetria aperta e spesso ampie superfici vetrate. Queste caratteristiche creano, indubbiamente, sfide significative per garantire un microclima stabile e una climatizzazione efficace. La tipologia architettonica Barnhouse, con i suoi soffitti alti e la suddivisione minima dello spazio interno, richiede un calcolo accurato dei carichi termici. Le grandi finestre, parte integrante dello stile, possono causare un eccessivo surriscaldamento solare in estate e notevoli dispersioni termiche in inverno. Per Barn 90, queste sfide sono state risolte tramite un approccio integrato, in cui le soluzioni architettoniche, come l’orientamento dell’edificio e l’impiego di elementi di protezione solare, sono state coordinate con gli impianti tecnici.

Nel contesto dell’Ucraina, dove il clima è caratterizzato da notevoli oscillazioni stagionali di temperatura (da -20°C a +35°C), una climatizzazione efficace di Barn 90 richiede non solo impianti potenti, ma anche un involucro termico di alta qualità. Ciò significa che il valore del coefficiente di trasmittanza termica (valore U) per pareti, tetto e finestre deve rispettare i requisiti normativi della ДБН В.2.6-31:2016 “Isolamento termico degli edifici”. Ad esempio, per le pareti esterne il valore U non deve superare 0,28 W/(m²·K), mentre per la copertura – 0,20 W/(m²·K). Il design architettonico di Barn 90 è stato ottimizzato per il riscaldamento solare passivo in inverno e la ventilazione naturale in estate, riducendo al minimo la dipendenza dai sistemi di climatizzazione attivi. Questo approccio riduce notevolmente i costi di gestione e aumenta l’efficienza energetica complessiva della casa, elemento chiave per i progetti KOLEO. Maggiori informazioni su questo e altri progetti si trovano nella pagina del progetto Barn 90.

Il legno lamellare di classe GL24h, utilizzato nella struttura di Barn 90, è un materiale ad alta tecnologia che svolge un ruolo decisivo nel garantire il comfort termico e l’efficienza della climatizzazione. Questo materiale si distingue per un’elevata stabilità dimensionale, resistenza e, soprattutto, proprietà termotecniche prevedibili. Il legno lamellare di classe di resistenza GL24h, secondo la norma EN 14080, ha una densità media di circa 420 kg/m³ e un coefficiente di conduttività termica λ = 0,13 W/(m·K). Questi valori, sebbene migliori rispetto al legno massiccio, richiedono comunque un isolamento aggiuntivo per raggiungere i valori normativi del fattore U.

In Barn 90, il legno lamellare GL24h forma il telaio portante, che spesso rimane a vista, svolgendo contemporaneamente una funzione estetica e strutturale. Ciò crea determinate sfide nella formazione di un involucro termoisolante continuo. Una caratteristica importante è l’assenza di “ponti termici” nei punti di giunzione, ottenuta grazie alla fresatura precisa degli elementi su macchine CNC e all’impiego di guarnizioni speciali. Rispetto ad altri sistemi costruttivi, ad esempio la muratura in laterizio, le strutture in legno lamellare hanno una minore inerzia termica, il che consente una regolazione più rapida della temperatura interna, ma richiede anche sistemi di climatizzazione più sensibili. Progettare con il legno lamellare richiede una conoscenza approfondita della fisica delle costruzioni, in particolare per quanto riguarda la condensazione e la tenuta all’aria. Maggiori informazioni sulle case in legno lamellare sono disponibili sul sito KOLEO.

La struttura portante del tetto nelle case di tipo Barnhouse, come Barn 90, è uno degli elementi più critici dal punto di vista termotecnico e dell’efficienza della climatizzazione. Grazie alle grandi superfici e spesso alla geometria complessa, la copertura può essere fonte di notevoli apporti di calore in estate e dispersioni termiche in inverno. La sfida principale consiste nel creare un “pacchetto” di copertura ermetico e altamente isolato, che risponda agli elevati standard di efficienza energetica, consentendo al contempo al legno di “respirare” ed evitando la condensazione dell’umidità.

Per Barn 90 è stata sviluppata una struttura di copertura multistrato che comprende: il manto di copertura esterno, l’intercapedine di ventilazione, la membrana antivento, la struttura in legno lamellare GL24h, uno strato di isolamento termico (spessore minimo 250-300 mm di lana minerale o pannelli PIR), una membrana per barriera al vapore a valore Sd variabile (0,5 m < Sd < 50 m) e la finitura interna. Un’importante innovazione è l’utilizzo del “tetto caldo” – una tecnologia in cui l’isolamento termico è posizionato sopra la struttura portante, riducendo al minimo i ponti termici attraverso gli elementi in legno. Ciò consente di raggiungere un fattore U per il tetto pari a 0,12-0,15 W/(m²·K), superiore ai requisiti della ДБН В.2.6-31:2016. Inoltre, vengono impiegate speciali pellicole diffusive e per barriera al vapore con elevati valori di Sd, che garantiscono un regime di umidità ottimale. Ad esempio, per le condizioni climatiche dell’Ucraina è di importanza critica il corretto calcolo del punto di rugiada all’interno dello spessore del “pacchetto” di copertura, per prevenire la condensazione interna, che può portare al deterioramento delle strutture in legno e alla riduzione dell’efficacia dell’isolante.

La tenuta all’aria dell’involucro edilizio è un fattore di importanza critica per l’efficienza di qualsiasi sistema di climatizzazione, in particolare negli edifici di tipo Barnhouse, dove il volume dello spazio interno è ampio. Un elevato indice di tenuta all’aria (misurato come n50, che rappresenta il numero di ricambi d’aria all’ora con una differenza di pressione di 50 Pa) garantisce dispersioni/apporti di calore incontrollati minimi dovuti all’infiltrazione d’aria. Per il progetto Barn 90 è stato fissato l’obiettivo di raggiungere un valore n50 ≤ 1,0 h⁻¹, conforme agli standard della casa passiva, mentre per gli edifici KOLEO è tipico un valore n50 ≤ 2,0 h⁻¹ secondo la ДБН В.2.6-31:2016.

Per raggiungere questo risultato sono state applicate le seguenti strategie: in primo luogo, l’utilizzo di membrane per barriera al vapore di alta qualità, che svolgono la funzione di strato principale di tenuta all’aria. Queste membrane vengono unite ermeticamente tra loro con nastri e adesivi speciali, nonché nei punti di raccordo con i telai di finestre e porte, gli impianti e le fondamenta. In secondo luogo, un’accurata progettazione ed esecuzione di tutti i nodi di raccordo: tra pareti e tetto, tra pareti e solai, nonché intorno agli impianti tecnici. Ogni elemento in legno lamellare GL24h è stato lavorato con precisione su macchinari CNC, garantendo tolleranze di montaggio minime. In terzo luogo, l’esecuzione di un test aerodinamico “Blower Door” al termine delle opere grezze. Questo test consente di individuare ed eliminare i punti di non tenuta prima dell’inizio delle finiture, garantendo il raggiungimento del valore target di n50. Ad esempio, misurazioni effettuate su edifici KOLEO analoghi hanno mostrato un n50 di 0,8-1,2 h⁻¹, il che conferma l’efficacia delle soluzioni scelte. Ciò consente al sistema di climatizzazione di funzionare con un carico minore e con la massima efficienza.

L’efficienza del sistema di climatizzazione in Barn 90 dipende dal calcolo preciso del carico termico e dalla corretta scelta delle apparecchiature. Considerando le peculiarità architettoniche del Barnhouse, come i grandi volumi e le vetrate panoramiche, il calcolo degli apporti e delle dispersioni termiche è stato effettuato utilizzando modelli dinamici, che tengono conto delle oscillazioni giornaliere e stagionali della radiazione solare, della temperatura dell’aria esterna e degli apporti termici interni. Per l’Ucraina, questi calcoli si basano sui dati relativi alle zone climatiche, secondo la ДБН В.1.1-12 “Costruzione nelle aree sismiche dell’Ucraina” e la ДБН В.2.2-15 “Edifici residenziali. Disposizioni generali”.

Le principali componenti del carico termico includevano: gli apporti di calore attraverso le strutture di involucro (pareti, tetto, finestre), gli apporti termici interni dovuti a persone e apparecchiature, nonché gli apporti di calore con l’aria di immissione. Considerando l’elevata tenuta all’aria (n50), le perdite per infiltrazione sono state minime, il che ha permesso di concentrarsi sugli apporti termici trasmissivi e solari. Per Barn 90 è stato scelto un sistema di climatizzazione multizona VRV/VRF ad alta efficienza con funzione di recupero del calore, che consente di regolare individualmente la temperatura in diverse zone e di risparmiare energia. Il coefficiente di efficienza energetica stagionale (SEER) di tali sistemi supera generalmente 7,0, mentre il coefficiente di prestazione stagionale (SCOP) – 4,0. Inoltre, per garantire un afflusso di aria fresca di qualità, il sistema di climatizzazione è integrato con una ventilazione centralizzata di mandata ed estrazione con recupero di calore, secondo la norma DIN 1946-6, elemento chiave per mantenere un microclima salubre. Maggiori informazioni sugli impianti tecnici sono disponibili nella pagina dei sistemi di ventilazione KOLEO.

Le condizioni climatiche dell’Ucraina impongono requisiti specifici alla progettazione dei sistemi di climatizzazione, che devono essere presi in considerazione in progetti come Barn 90. Notevoli sbalzi di temperatura tra il periodo estivo e quello invernale, un’elevata umidità dell’aria in determinate stagioni e un’intensa radiazione solare estiva richiedono soluzioni adattate. La temperatura media di luglio nella maggior parte delle regioni dell’Ucraina è di circa +20-23°C, ma i valori di picco possono raggiungere e superare i +35°C. Le temperature invernali possono scendere fino a -20°C. Ciò significa che il sistema di climatizzazione deve funzionare in modo efficace sia in raffreddamento che in riscaldamento, garantendo comfort in ogni stagione dell’anno.

Per Barn 90 ciò si è tradotto nella scelta di apparecchiature con un ampio intervallo di temperature operative, nonché nel calcolo della potenza tenendo conto dei valori limite. Un aspetto importante è la necessità di un efficace sistema di deumidificazione dell’aria nei periodi di transizione (primavera/autunno), quando la temperatura esterna non richiede ancora un raffreddamento attivo, ma l’elevata umidità può creare disagio. Ciò si realizza tramite recuperatori di calore con rotori entalpici o moduli aggiuntivi di deumidificazione. Inoltre, considerando l’intensità della radiazione solare, è stata prevista un’ombreggiatura esterna (ad esempio tettoie o tende da sole) per le grandi superfici vetrate, che consente di ridurre significativamente l’apporto di calore di picco e di diminuire il carico sul sistema di raffreddamento. Si tratta di un passo strategicamente importante per ridurre i costi di gestione e aumentare la resilienza dell’edificio ai cambiamenti climatici, particolarmente rilevante per l’Ucraina. L’esperienza progettuale complessiva di KOLEO tiene conto di queste particolarità regionali.

L’efficienza della struttura portante del tetto di Barn 90 dipende in larga misura dalla qualità di esecuzione dei nodi tipici, che garantiscono la continuità dello strato termoisolante e la tenuta all’aria. Esaminiamo in dettaglio il nodo di raccordo tra copertura e parete esterna. Nelle case tradizionali a telaio o in legno massiccio, questo punto è spesso un “ponte termico”, tuttavia in Barn 90, grazie all’impiego del legno lamellare GL24h e dell’isolamento multistrato, questo problema è ridotto al minimo.

Il nodo tipico comprende il rivestimento esterno (tegole metalliche o copertura a falda con aggraffatura), i listelli controventati e l’orditura, l’intercapedine di ventilazione (minimo 50 mm), la membrana antivento, lo strato di isolamento termico (ad esempio, 250 mm di lana minerale con densità 30-35 kg/m³), le travi del tetto in legno lamellare GL24h, uno strato aggiuntivo di isolamento termico tra le travi o sotto di esse (ad esempio, 100-150 mm), la membrana per barriera al vapore e la finitura interna. Un punto chiave è la sigillatura dello strato di barriera al vapore, che deve essere continuo lungo l’intero perimetro dell’edificio. Nei punti di raccordo con le pareti e altri elementi strutturali, la membrana per barriera al vapore viene incollata saldamente alla base mediante sigillanti speciali e nastri di tenuta, creando un involucro a tenuta d’aria. Per prevenire i ponti termici attraverso le travi, si applica spesso un isolamento incrociato o un posizionamento dell’isolamento termico sopra le travi, come già menzionato. Il valore del ponte termico lineare per un nodo di questo tipo può essere ridotto fino a ψ ≤ 0,05 W/(m·K), un ottimo risultato. Ciò richiede l’utilizzo di materiali di qualità e un montaggio professionale, garantendo durabilità e stabilità delle caratteristiche termotecniche della copertura di Barn 90.

Nella scelta e nella progettazione dei sistemi di climatizzazione per edifici come Barn 90, KOLEO presta particolare attenzione non solo agli investimenti iniziali, ma anche al costo totale di proprietà (Total Cost of Ownership, TCO). Il TCO include i costi in conto capitale per apparecchiature e montaggio, nonché i costi di esercizio lungo l’intero ciclo di vita dell’edificio, quali consumo energetico, manutenzione, riparazione e sostituzione delle apparecchiature. L’elevata efficienza energetica della casa Barn 90, ottenuta grazie all’utilizzo del legno lamellare GL24h, alla struttura portante del tetto ottimizzata, all’elevata tenuta all’aria (n50 ≤ 1,0 h⁻¹) e a finestre di qualità, costituisce la base per la riduzione del TCO dei sistemi di climatizzazione.

Gli investimenti in materiali isolanti di alta qualità e in efficienti sistemi di ventilazione con recupero di calore (efficienza di recupero fino all’85-90%) consentono di ridurre notevolmente la potenza necessaria dei sistemi di climatizzazione, il che, a sua volta, riduce i costi iniziali in conto capitale. Inoltre, una minore potenza delle apparecchiature significa un minor consumo di energia elettrica lungo l’intera vita utile. Ad esempio, i sistemi VRV/VRF con elevati valori di SEER e SCOP, scelti per Barn 90, possono ridurre il consumo energetico per raffreddamento e riscaldamento del 30-50% rispetto ai tradizionali sistemi split. Ciò comporta un notevole risparmio sulle utenze. Inoltre, la durabilità e l’affidabilità delle apparecchiature scelte riducono al minimo i costi di riparazione e manutenzione. Il progetto Barn 90 dimostra che gli investimenti in soluzioni energeticamente efficienti si ripagano in 7-10 anni grazie alla notevole riduzione dei costi di gestione, garantendo un microclima confortevole a un prezzo ottimale. È importante anche l’approccio professionale dell’architetto, che può consigliare le soluzioni migliori: architetto KOLEO.