La scuola Gebhard-Müller di Biberach (Germania)
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La scuola Gebhard-Müller di Biberach (Germania) Abstract Il centro scolastico di Biberach (Germania) è stato costruito negli anni Settanta come progetto di modello scolastico con tre differenti scuole sotto lo stesso tetto. Uno dei principali requisiti richiesti che il nuovo fabbricato a tre piani doveva soddisfare è stato quello di offrire una struttura spaziale delle aule facilmente variabile. Nel nuovo edificio sono inoltre combinate diverse tecnologie innovative, una delle quali è lo sfruttamento geotermico del suolo. Una pompa di calore estrae energia dalla falda idrica allo scopo di riscaldamento e raffreddamento dell’edificio. Il riscaldamento e il raffreddamento degli locali avviene per mezzo di solai termoattivi alimentati con acqua a bassa temperatura. Descrizione del progetto Il nuovo edificio a tre piani, più autorimessa interrata, consiste in un corpo che si estende lungo la via d’accesso e due corpi laterali a forma di cubo. In alto: veduta del nuovo spazio Tutti e i tre corpi sono collegati tramite un atrio esterno, centrale. Il collegamento tra spazi didattici aperti e in basso: veduta dell’edificio dal chiusi, nonché la variabilità spaziale della struttura cortile è stata una delle principali caratteristiche richieste dai progettisti. E’ stato ideato un sistema modulare il cui modulo più piccolo ha una larghezza di 4 metri e che, in caso di bisogno, consente la creazione di uno spazio più grande con il solo spostamento delle pareti divisorie. Per quanto riguarda l’attrezzatura tecnologica, ogni modulo spaziale è strutturato nello stesso modo, per quanto riguarda la ventilazione, il riscaldamento, il raffreddamento, l’illuminazione, la schermatura parasole e i servizi informatici. Ogni modulo possiede inoltre una finestra apribile che serve da seconda uscita d’emergenza in caso di incendio e per offrire l’opportunità di una ventilazione naturale degli ambienti. Nell’ultimo caso si disattiva automaticamente la normale ventilazione meccanica. Nell’edificio è installato un network informatico che copre l’intera superficie e che è accessibile da ogni aula tramite quadri inseriti nel pavimento. Dietro specifica richiesta del committente sono stati integrati nell’architettura opere di quattro artisti. L’edificio è frequentato da circa 1.500 studenti dal lunedì al venerdì, dalle 7 alle 17. La superficie utile netta, inclusa l’autorimessa interrata, è di 15.383 m2, la superficie utile principale ammonta a 5.542 m2.
Il nuovo fabbricato è stato costruito
in c.a. Sul lato verso strada è stato
realizzato un corpo compatto con
una facciata a singole finestre. I due
altri corpi sono fabbricati a telaio in
c.a. con una facciata del tipo
curtainwall. L’autorimessa interrata
L’atrio con tende tessili parasole montate all’interno si estende sotto l’intero complesso
ed è coperta, nelle aree dei corpi
sovrastanti, da un isolamento termico di 18 cm di lana di roccia.
In considerazione della loro funzione riscaldante/raffreddante i solai non sono né
rivestiti, né possiedono soffitti. Lo spessore dei solai, 35 cm, ha consentito di fare
ameno dell’isolamento acustico dei pavimenti. Per le pavimentazioni sono state
utilizzate pietre naturali, gomme e moquette.
Le aule e i locali amministrativi possiedono schermature parasole esterne che
hanno anche la funzione di riflettere la luce nella profondità degli ambienti. Negli
altri locali, illuminati dall’alto, sono stati utilizzati vetri parasole con disegni
stampati che coprono il 50 percento della superficie. Il tetto vetrato dell’atrio
possiede una schermatura interna consistente in teli tessili.
Ulteriori informazioni sull’edificio si trovano sulla pagina Internet della Gebhard-
Müller Schule.
Concetto energetico
L’edificio ha una forma compatta e il rapporto A/V è di 0,31. L’intero fabbricato è
servito da un impianto di ventilazione meccanica con recupero di calore
(rendimento: 70 percento).
Concetto & approvvigionamento energetico
Inizialmente, l’idea era quella di realizzare un edificio con lo standard energetico di
2 litri, che significa un fabbisogno termico di 20 kWh/(m2a). Per motivi economici,
questo obiettivo non si potuto raggiungere. Il fabbisogno termico di 30 kWh/(m2a)
è quello di un edificio a basso consumo energetico. Nel primo anno d’esercizio è
stato registrato un consumo annuo d’energia termica pari a 36-38 kWh/(m2a).La potenza di base dell’approvvigionamento termico è generata da due pompe di
calore collegate alla falda idrica mediante tre pozzi, uno di alimentazione e due di
smaltimento, tutti profondi 16 metri. In inverno, le pompe di calore rialzano la
temperatura dell’acqua di falda da 9-12°C fino a 28°C; in estate si raffreddano i
solai con l’acqua rinfrescata dall’acqua di falda tramite uno scambiatore.
I picchi di fabbisogno termico sono coperti da una caldaia a pellet che ha una
potenza nominale di 120 kW ed è collocata nel piano interrato, all’interno
dell’involucro termico.
Indici:
- Pompa di calore 2 x 37 kW elettrico, 2 x 120 kW termico (calore)
- Freddo dalla falda idrica: 300 kW (freddo)
- Caldaia a pellet: 120 kW termico (calore)
- Potenza specifica in W/m2 NGF: 34 kW termico, 28 kW (freddo)
NGF = Area netta dei piani
Monitoraggio
L’edificio, ultimato nel 2004, e gli impianti sono monitorati nell’ambito del
programma SolarBau:Monitor (www.solarbau.de). Il programma continuerà fino al
2007. Oltre alla valutazione del consumo energetico e delle condizioni climatiche
interne, di particolare interesse è il comportamento a lungo termine dei solai
termoattivi, l’uso dell’energia solare (ottimizzazione dell’illuminazione naturale), il
funzionamento delle pompe di calore e l’intero sistema edificio/impianti.
I dati, misurati durante la fase iniziale dell’esercizio e quelli misurati
successivamente, hanno dimostrato alcune divergenze dai valori di progetto. Nel
primo anno d’esercizio, il consumo d’energia termica destinata al riscaldamento è
stato di circa 10 kWh/(m2a) maggiore di quello previsto dalla progettazione. Il
valore limite di 40 kWh/(m2a), definito dal programma SolarBau Monitor, non è
stato però raggiunto.
Fabbisogno termico annuale (solo riscaldamento)
Esperienze e risultati preliminari del monitoraggio
Grazie all’accompagnamento scientifico del progetto e al monitoraggio, si sono
potute subito eliminare le solite divergenze dai parametri di progetto. I principali
problemi sono stati (o ancora lo sono):- Errori di funzionamento e del timing della pompa che attinge l’acqua dal
pozzo a causa della mancante regolazione del flusso volumico.
- Mancante regolazione idraulica sul lato dell’evaporatore della pompa di
calore e del circuito del freddo; mancanza di feedback dei gruppi frigoriferi
decentrati.
- Mancante regolazione della temperatura di mandata della pompa di calore in
rapporto alla temperatura esterna, problemi con l’idraulica relativa alla
distribuzione del calore.
- Regolazione della temperatura dell’acqua calda in mandata non conforme
alla richiesta.
- Infiltrazioni d’aria attraverso l’involucro edilizio
La temperatura di mandata, tenuta inizialmente troppo alta, ha comportato, come
conseguenza, un elevato consumo d’elettricità. Anche altre utenze del sistema
impiantistico, soprattutto per quanto riguarda la distribuzione idrica e dell’aria, non
funziona ancora in maniera ottimale. C’è quindi un discreto potenziale di risparmio,
stimato ad almeno il 10 percento, che, nel proseguimento dell’esercizio, dovrebbe
ridursi.
Gli utilizzatori considerano ottimo il comfort climatico e la qualità abitativa
nell’edificio. Questo giudizio è confermato anche dalle misurazioni eseguite
nell’ambito del monitoraggio. Il concetto di un edificio termicamente ben isolato
comporta un’elevata tolleranza nei confronti delle variazioni e persino delle
interruzioni del funzionamento del sistema impiantistico.
Ripartizione dei consumi elettrici rilevati
Costi
I costi d’investimento di seguito indicati sono i costi lordi di costruzione (senza
l’autorimessa interrata) così come risultano dal preventivo:
Superficie netta senza autorimessa: 10.650 m2
- Struttura edilizia: 850 €/m2
- Impianti: 415 €/m2
- Totale edificio: 1.265 €/m2.
Bibliografia
Baumann, O., Koenigsdorff, R., Heinrich, D.: Berufssculzentrum Biberach –
Betriebsoptimierung und erste Betriebserfahrungen, Tagungsband OTTI-Profiforum
Oberflächennahe Geothermie, 14.-15. April 2005, Regenstauf, Oberbayerisches
Technologie-Transfer-Institut e.V. (OTTI), S. 181-188Tipologia architettonica: scolastica
Superficie utile: 10.650 m2
Rapport A/V: 0,31 m-1
Numero di piani: 3
Entrata in esercizio: 2004
Trasmittanza U degli elementi edilizi
Elemento Valore U Descrizione
2
Parete esterna: 0,20 W/m K Cemento armato DIN 1045, isolamento termico.
Intonaco, vetri doppi
Finestre e telai 1,30 W/m2K Vetri a due lastre
2
Tetto: 0,23 W/m K Cemento armato, lastre di vetro schiuma incollate a caldo
col bitume
Solaio sopra autorimessa 0,16 W/m2K Cemento armato, isolamento termico
interrato:
Tetto locale tecnico 0,28 W/m2K Elemento di metallo stratificato
2
Solai 0,66 W/m K Cemento armato 35 cm (termoattivo)
Indici energetici
Fabbisogno termico (riscaldamento): 33 kWh/m2a
Fabbisogno termico (ACS): n.i.
Consumo elettrico: n.i.
Consumo di calore di processo: n.i.
Fabbisogno di energia primaria: 120 kWh/m2a
(secondo EnEV: Area AN)
Recupero di calore: si
Committente: Landkreis Biberach
Architettura/Direzione Projektgemeinschaft Elwert-Stottele-Rädle/Elwert&Stottele GbR
dei lavori:
Ingegneria: Ebert Ingenieure, Monaco di Baviera
Projectmanagement: LEG Baden Württemberg
Statica: IB Keßler + Hurrle
Geotecnica: Henke & Partner GmbH, Ingenieurbüro für Geotechnik
Monitoraggio: Hochschule Biberach, Hochschule für Bauwesen und Wirtschaft
Analisi/Documentazione SolarBau:Monitor, c/o Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE),
Gruppe Solares Bauen
Indirizzo: Schulzentrum Leipzigstraße 11, D-88400 Biberach a. d. Riß
Fonte: www.energie-projekte.dePuoi anche leggere
