Edificio residenziale innovativo con tecnologia di costruzione innovativa

Il sistema di riscaldamento e raffreddamento superficiale di aquatherm fornisce il giusto controllo del clima nel primo edificio residenziale stampato in 3D della Germania

Probabilmente l’edificio residenziale più innovativo in Germania al momento è stato costruito a Beckum, nel Nord Reno-Westfalia: La casa monofamiliare a due piani con circa 160 metri quadrati di spazio abitativo non è stata costruita con metodi di costruzione convenzionali, ma stampata da una stampante 3D di cemento, rendendola la prima del suo genere in Germania. Il progetto, che è stato finanziato dallo stato del Nord Reno-Westfalia con 200.000 euro come parte del suo programma di finanziamento “Innovative Building”, doveva essere completato da una tecnologia di costruzione innovativa. Pertanto, è stato deciso di utilizzare uno speciale sistema di riscaldamento e raffreddamento di superficie che fornisce l’aria condizionata appropriata per l’edificio.

L’edificio è stato stampato da Peri GmbH. È stata usata una stampante gantry: la testina di stampa si muove lungo tre assi su un telaio metallico installato in modo permanente. La stampante era gestita da due sole persone, la testina di stampa e i risultati di stampa erano monitorati da una telecamera. Per un metro quadrato di muro, la stampante ha avuto bisogno di circa 5 minuti. La costruzione della casa consiste in pareti a tre gusci che sono state riempite di massa isolante. Durante il processo di stampa, lo stampatore ha già preso in considerazione le linee e i collegamenti da posare in seguito. Questa tecnologia innovativa non solo fa risparmiare una quantità considerevole di tempo rispetto ai metodi di costruzione convenzionali, ma riduce anche significativamente il consumo di risorse. Per esempio, il posizionamento preciso della malta a pressione può ridurre la quantità di materiale per le pareti fino al 50% rispetto ad altre costruzioni di pareti solide. Inoltre, questa tecnologia apre una maggiore libertà nella progettazione degli edifici. L’edificio è stato progettato da MENSE-KORTE ingenieure+architekten di Beckum, il cliente è Hous3Druck UG.

Registri di tubi integrati vicino alla superficie nei soffitti prefabbricati

Il soffitto della casa è stato realizzato con elementi prefabbricati in calcestruzzo e prodotto alla B. Lütkenhaus GmbH di Dülmen. Questo fa parte del Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V., un’associazione di aziende innovative nel settore dei prefabbricati per formare una comunità di qualità. “Le nostre aziende associate producono in modo da risparmiare le risorse grazie a processi di produzione completamente automatizzati e ottimizzati che utilizzano una tecnologia impiantistica all’avanguardia”, sa l’amministratore delegato di Syspro, il dottor Thomas Kranzler. “Insieme alla costante ottimizzazione dell’uso delle materie prime e delle formulazioni del calcestruzzo, questo porta a componenti edilizi che soddisfano più che bene tutti i requisiti non solo in termini di statica e fisica delle costruzioni, ma anche in termini di aspetto e sostenibilità.” Questo è anche il caso del soffitto climatizzato Syspro utilizzato nella casa 3D, che è una lastra prefabbricata in calcestruzzo con un supplemento di calcestruzzo in situ che contribuisce staticamente. La caratteristica speciale: Il sistema di riscaldamento e raffreddamento superficiale aquatherm black system è stato installato vicino alla superficie tra le travi a traliccio direttamente sullo strato di armatura inferiore delle lastre degli elementi. Con il risultato che le bobine di riscaldamento/raffreddamento sono protette dai danni del sito dopo che i soffitti degli elementi sono stati cementati. In questo modo, si crea un elemento edilizio attivato termicamente, poiché il sistema di riscaldamento e raffreddamento a pannelli permette un clima piacevole e uniforme senza convezione o correnti d’aria, e una completa libertà nella progettazione di spazi aperti e moderni.

Realizzati in polipropilene plastico resistente alla corrosione, i registri non riscaldano l’aria, ma gli oggetti, il pavimento, le pareti, i mobili – tutto nelle stanze. A tal fine, il sistema viene installato nel soffitto e lo riscalda delicatamente fino a raggiungere una temperatura superficiale di 26 °C. L‘energia viene ora emessa nell‘ambiente sotto forma di calore radiante. Dove la radiazione termica colpisce gli oggetti, questi si riscaldano. La temperatura dell‘aria misurata con questo tipo di riscaldamento può essere inferiore di circa 3 °C rispetto a quella di termoconvettori, a causa dell‘irradiazione uniforme del calore dalle superfici circostanti della stanza: il termometro indica 20 °C e la sensazione è di 23 °C. In questo modo si favorisce il benessere e si risparmia circa il 18% di energia.

L‘installazione a soffitto offre anche vantaggi sistemici per il raffreddamento passivo: A differenza dei sistemi di climatizzazione convenzionali, che estraggono il calore dall‘ambiente attraverso la ventilazione con movimento d‘aria, i soffitti climatizzati rimuovono il carico di raffreddamento dall‘ambiente principalmente attraverso l‘irraggiamento. Ad eccezione del ricambio d‘aria, in parte necessario dal punto di vista igienico, le correnti d‘aria sono escluse o ridotte al minimo da questo processo.

ELEVATE CAPACITÀ DI RISCALDAMENTO E RAFFREDDAMENTO

Grazie alla ridotta distanza di installazione dei tubi di registro e alla conseguente elevata densità di superficie per metro quadrato del sistema aquatherm black, il sistema può essere utilizzato con temperature di mandata inferiori rispetto ai sistemi di riscaldamento convenzionali o con temperature di mandata superiori rispetto ad altri sistemi di raffreddamento e, in combinazione con la sua rapida reattività, consente un funzionamento particolarmente efficiente e a risparmio energetico in condizioni variabili. La pompa di calore aria-acqua split altamente efficiente (Coefficiente di prestazione fino a 5,0 – secondo EN 14511 a A7/W35 °C) utilizzata nella casa 3D con basse temperature di mandata offre condizioni perfette per il sistema di riscaldamento/raffreddamento.

Il sistema aquatherm black è stato prodotto secondo le richieste del cliente nelle dimensioni da 24 cm x 60 cm a 48 cm x 500 cm nello stabilimento principale del gruppo di aziende aquatherm a Attendorn, nel Sud della Vestfalia. Sono stati utilizzati in totale 97,4 m² di registri. Questo corrisponde a un’occupazione dell’edificio di circa il 60 per cento e quindi a un’area di occupazione bassa, che tuttavia è sufficiente per riscaldare e raffreddare efficacemente l’edificio. I registri erano già dotati di un sistema di controllo ottico della tenuta in fabbrica. Così, nell’azienda Lütkenhaus, dovevano solo essere inseriti nei soffitti prefabbricati da gettare. I registri sono stati disposti appositamente nei soffitti in filigrana in modo da garantire una profondità di perforazione di circa 2,5 cm per le opzioni di installazione successive. Questo permette di fissare facilmente, per esempio, lampade o profili a C del muro a secco. “Grazie al design funzionale del sistema aquatherm black con una piccola distanza di installazione e un design a forma di arpa, l’energia termica può essere trasferita in modo uniforme ed efficiente in modalità di riscaldamento e raffreddamento, in modo da ottenere elevate capacità di riscaldamento e raffreddamento con basse perdite di pressione. Questo significa che il calore e il freddo possono essere distribuiti uniformemente. Così, in combinazione con la bassa perdita di pressione del sistema, otteniamo alte capacità di riscaldamento e raffreddamento”, spiega Marius Bock, product manager di aquatherm black system. In seguito, in cantiere, i singoli elementi prefabbricati del soffitto dovevano solo essere collegati tra loro; il collegamento dei registri del sistema aquatherm black è stato eseguito dalla Heinrich Kriener GmbH & Co. KG di Beckum.

IMMAGINI

La testina di stampa della stampante 3D si muoveva su tre assi su un telaio metallico installato in modo permanente. Foto: Peri

In cantiere, i singoli elementi prefabbricati del soffitto dovevano solo essere uniti. Foto: aquatherm GmbH