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Ott14

Efficienza energetica nella architettura

Sistemi impiantistici ed efficienza energetica. Lo scenario attuale.

Ogni nazione costruisce case adatte al proprio clima. In quest’epoca di compenetrazioni sul piano internazionale delle tecniche scientifiche io propongo: un unico edificio per tutte le nazioni e tutti i climi, la casa con respiration exacte”.

Con questa affermazione Le Corbusier dichiarava[1], riferendosi a proprie architetture, che queste potevano essere progettate e realizzate in qualsiasi luogo purché dotate di adeguati dispositivi meccanici e impiantistici ai fini di garantire il mantenimento della temperatura degli ambienti interni alla temperatura di comfort. La frase, detta da un architetto che è stato uno dei primi a considerare i flussi ambientali naturali, quali il sole e il vento, come veri e propri materiali da costruzione, considerando i loro effetti in grado di influenzare i caratteri architettonici, morfologici e organizzativi dei sistemi insediativi, è significativa di come sia stato difficile, e lo è tuttora, trovare una posizione strategico-culturale equilibrata e sostenibile, tra progettazione architettonica, esigenze energetiche e progettazione impiantistica. Circa trenta anni dopo Victor Olgyay, nel suo trattato “Progettare con il clima. Un approccio bioclimatico al regionalismo architettonico” gettava le basi per lo studio scientifico dei rapporti tra morfologia edilizia e contesto climatico, affermando, al contrario, l’impossibilità di costruire edifici in maniera pressoché analoga o identica in luoghi e contesti diversi, nonché rilevando come le stesse forme di vita, sia animali che vegetali, in funzione del clima avessero forme ed aspetti differenti. Olgyay quindi, sostanzialmente, subordinava l’efficienza energetica degli edifici all’efficienza energetico-ambientale della forma e delle caratteristiche fisico-costitutive, piuttosto che alla mera efficienza degli impianti di climatizzazione. Attualmente appare chiaro che, in funzione degli obiettivi di sostenibilità energetico-ambientale degli assetti costruiti, l’efficienza energetica degli impianti non può oggi essere concettualmente disgiunta dall’efficienza energetica della forma architettonica e dell’assetto fisico-costitutivo (dato dai materiali e dai componenti costitutivi) dell’edificio, ma va considerata nell’ambito di un concetto di efficienza energetica complessiva, nel quale le caratteristiche tecniche e tecnologiche degli impianti vanno rapportate e selezionate in funzione della prestazione energetica degli involucri edilizi. L’efficienza energetica complessiva di un edificio si misura infatti in base al rapporto tra la quantità di energia necessaria all’edificio per garantire le necessarie condizioni di comfort degli ambienti e la quantità di energia fornita dal sistema tecnologico-impiantistico. In rapporto a questo assunto, la semplice applicazione di tecnologie impiantistico-energetiche su di un edificio, anche se meccanicamente efficienti e basate sulla utilizzazione di risorse energetiche rinnovabili, non va automaticamente a conseguire né elevati livelli di efficienza energetica né specifici obiettivi di sostenibilità ambientale.

Fig.1. …la semplice sovrapposizione, ad esempio, di un impianto solare (termico o fotovoltaico), ad una struttura di copertura, non può essere scambiata per una efficace strategia di efficientamento energetico…

Fig.1. ...la semplice sovrapposizione, ad esempio, di un impianto solare (termico o fotovoltaico), ad una struttura di copertura, non può essere scambiata per una efficace strategia di efficientamento energetico...

Considerando che, in relazione all’aumento di complessità delle funzioni impiantistiche, l’impatto dei loro costi e degli spazi necessari, sul sistema edificio, può anche superare, in un edificio complesso il 30%, risulta chiaro come la tematica dell’integrazione delle tecnologie impiantistiche negli edifici richieda particolare attenzione e studio nello sviluppo del progetto. A questo scopo le opzioni tecnologiche oggi praticabili consentono di adattare perfettamente l’impianto energetico sia alla specifica funzione d’uso dell’edificio, sia alle caratteristiche prestazionali dell’involucro: Impianti di riscaldamento ad alta temperatura per edifici e ambienti che necessitano di una pronta risposta nei confronti della richiesta termica, correlati a terminali di erogazione energetica puntuali; impianti a bassa temperatura correlati a superfici radianti (pavimenti, pareti, soffitti) per ambienti in cui si preferisce mantenere circa costante la temperatura ambientale nel periodo giornaliero unitamente ad una il più possibile omogenea distribuzione di calore in ambiente. Relativamente alla fase di produzione dell’energia, la tecnologia ci consente oramai di prescindere del tutto dall’utilizzazione dei combustibili fossili: caldaie a biomassa, cogeneratori a biomassa e a biocarburanti, sistemi di gassificazione e pirogassificazione che utilizzano biomasse o rifiuti, sistemi geotermici a bassa entalpia e sistemi geotermici che utilizzano il calore endogeno, come nel caso di Ferrara, alimentata per il 60% da energia geotermica (vedere anche articolo: “Geotermia e teleriscaldamento. L’esempio di Ferrara”; marzo 2010); tecnologie microeoliche, attualmente al centro di una sperimentazione progettuale finalizzata a  trasferire la tecnologia eolica all’interno dei tessuti urbani e condotta da designer come Philippe Starck, e poi tutta la gamma delle soluzioni tecnologiche per l’utilizzazione dell’energia solare, oramai collaudate, sviluppate e sostenute, anche nel nostro Paese, da specifiche politiche di incentivazione. Pertanto il perseverare nel ricorso a tecnologie di produzione energetica basate sull’utilizzazione delle risorse energetiche esauribili e su processi di produzione energetica caratterizzati da emissioni climalteranti, nonché il perseverare nell’utilizzazione di tecnologie poco efficienti in quanto scarsamente integrate con le caratteristiche funzionali e fisico-costitutive degli organismi edilizi, sono oramai atteggiamenti poco giustificabili, poco comprensibili e decisamente inadeguati in funzione degli specifici, ed oggi irrinunciabili, obiettivi di efficienza energetico-ambientale degli edifici e degli assetti costruiti.

Fig.2. … Relativamente alla fase di produzione dell’energia, la tecnologia ci consente oramai di prescindere del tutto dall’utilizzazione dei combustibili fossili: caldaie a biomassa, cogeneratori a biomassa e a biocarburanti…. sistemi geotermici a bassa entalpia…

(Centrale geotermica a bassa entalpia, ImpreMe Spa; comparto edilizio Z2- “Rinascimento Terzo”; Roma)

Fig.2. ... Relativamente alla fase di produzione dell’energia, la tecnologia ci consente oramai di prescindere del tutto dall’utilizzazione dei combustibili fossili: caldaie a biomassa, cogeneratori a biomassa e a biocarburanti.... sistemi geotermici a bassa entalpia... (Centrale geotermica a bassa entalpia, ImpreMe Spa; comparto edilizio Z2- “Rinascimento Terzo”; Roma)

Fig.3. ….tecnologie microeoliche, attualmente al centro di una sperimentazione progettuale finalizzata a  trasferire la tecnologia eolica all’interno dei tessuti urbani e condotta da designer come Philippe Starck… (immagine tratta dal sito: http://blog.casase.it/)


[1] “Précisions sur un état présent de l’architecture et de l’urbanisme”, Le Corbusier; G.Crès, Parigi, 1930.

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10

Set14

Efficienza energetica nella architettura

Materiali per l’efficienza energetica in architettura.

La Direttiva europea EPBD2 e le varie normative di recepimento promulgate dagli stati membri, costituiscono una forte innovazione normativa nel settore delle costruzioni edilizie, nonché una forte innovazione nel ruolo e nel peso che va ad assumere la questione dell’efficienza energetica degli edifici. Per la prima volta si parla infatti di edifici ad energia quasi zero, ovvero edifici che dovranno prescindere dall’utilizzazione delle fonti energetiche esauribili. Così come un prodotto innovativo può richiedere una trasformazione ed una innovazione dei processi produttivi ai fini della sua realizzazione, analogamente una simile innovazione normativa richiede una innovazione che, in questo caso, coinvolge necessariamente prodotti e processi.

Per perseguire tali innovazioni occorrono spinte di tipo demand pull e di tipo research push, ovvero spinte che nascono da un lato dall’esigenza che si deve soddisfare e che conducono verso la concezione di nuovi materiali, nuovi prodotti e nuovi processi, e dall’altro dalla ricerca scientifica e dall’applicazione dei risultati della ricerca nell’obiettivo di formalizzare i nuovi materiali, i nuovi prodotti ed i nuovi processi.

Certamente non si può pensare di fornire adeguate ed efficaci risposte, all’interno del descritto scenario ambientale e normativo, nonché all’interno dei delineati nuovi quadri esigenziali, utilizzando materiali e tecnologie tradizionali.

In Italia il Dlgs 115/2008 dispone di non computare per la determinazione dei volumi, delle superfici  e dei rapporti di cubatura, quelle parti delle nuove edificazioni che presentino lo spessore delle murature esterne e degli elementi di copertura superiore ai 30 cm e fino ad ulteriori 25 cm, qualora l’aumentato spessore sia finalizzato al raggiungimento di specifiche percentuali di miglioramento della prestazione energetica, concedendo quindi dei “bonus volumetrici”. Confrontando tali istanze normative con quelle più recenti, che richiedono non piccole percentuali di miglioramento energetico-prestazionale ma una efficienza energetica tale da garantire “edifici ad energia quasi zero”, appare chiaro come la strada di concedere scomputi di cubatura ai fini di favorire l’aumento delle dimensioni delle strutture di involucro e di implementare capacità di isolamento termico da conseguire attraverso i tradizionali materiali di coibentazione, risulti in prospettiva poco praticabile, a meno di considerare spessori delle strutture di involucro quantomeno anacronistici. Meglio sarebbe, indubbiamente, incentivare la ricerca e la sperimentazione, rispetto tali obiettivi ed esigenze. Ricerca e sperimentazione peraltro già avviate trasferendo nel settore dell’edilizia tecnologie e materiali sviluppati in settori differenti, come nel caso dell’isolamento ultrasottile e multiriflettente, mutuato dall’ingegneria aerospaziale; oppure, sotto spinte demand pull, sviluppate nell’ambito della nanoinnovazione e di quel nuovo settore della ricerca tecnologica che va sotto il nome di nanotecnologia, quale scienza che studia metodi e tecniche per la manipolazione della materia su scale dimensionali inferiori al micrometro[1] con l’obiettivo di produrre materiali caratterizzati da nuove e specifiche caratteristiche chimico-fisiche: “Al fine di corrispondere ai requisiti imposti oggi ai prodotti ed agli edifici, i materiali debbono essere capaci di contemperare esigenze radicali opposte….Ampliare gli attuali orizzonti della ricerca e della tecnologia richiede sostanze che potrebbero apparire in contraddizione con le consuete leggi della chimica e della fisica…Oggi il legno può essere trattato allo stesso modo dei materiali sintetici, la ceramica può essere saldata, ed il metallo lavorato a maglia[2]. Seguendo ed implementando queste spinte di innovazione tecnologica potremmo quindi evitare di recedere ad uno stato pre-gotico, nel quale non si poteva prescindere dalle spesse masse murarie, in quel tempo per ragioni strutturali.

Fig.1 – Immagine al microscopio del PCM “Micronal” della BASF

(tratta dal sito http://www.micronal.de)

Vernici nanoisolanti, aerogel, materiali a cambiamento di fase (Phase Change Material – PCM), isolanti a film sottile, sono questi i materiali e le tecnologie che possono aprire a nuove modalità di approccio progettuale e tecnico-realizzativo nell’obiettivo di raggiungere elevatissimi livelli di efficienza energetica.

Domenico D’Olimpio


[1] Generalmente comprese tra 1 e 100 nanometri. laddove il nanometro (nm) corrisponde ad un miliardesimo di metro.

[2] Nicola Stattman, “Ultra light – Super Strong: A New Generation of Design Materials”, edition form Birkhauser, Basel, 2003.

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10

Set14

Orientamenti Normativi in materia di Energia

Ambiente, energia e politiche di governo.

Ambiente, energia e politiche di governo

Nell’attuale situazione del nostro ambiente naturale, caratterizzata da un lato dal progressivo esaurimento delle risorse energetiche fossili e dall’altro dalla progressiva alterazione climatica, certamente siamo un po’ tutti chiamati in causa ad offrire contributi ed azioni di mitigazione di tali problematiche , se non altro in relazione ai nostri “modus vivendi”, ma certamente, in rapporto ai macrosettori delle attività umane, è possibile individuare e ponderare specifici ruoli e responsabilità: “L’energia impiegata nel settore residenziale e terziario, composto per la maggior parte di edifici, rappresenta oltre il 40% del consumo finale di energia della Comunità. Essendo questo un settore in espansione, i suoi consumi di energia e quindi le sue emissioni di biossido di carbonio sono destinati ad aumentare.”. Ciò è quanto riportato nelle premesse alla Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo sul rendimento energetico nell’edilizia,[1] attribuendo quindi indirettamente specifiche responsabilità a chi si occupa della progettazione, realizzazione e gestione degli edifici.

Nel nostro Paese i bilanci energetici riportano un consumo finale di energia attribuibile per il 35% agli usi civili, con un consumo di circa 46,9 Mtep[2] (tonnellate equivalenti di petrolio), a fronte delle 42,9 Mtep consumate nel settore dei trasporti e delle 30,1 Mtep consumate dal settore dell’Industria.

Pertanto appare chiaro come, per tentare un riequilibrio delle condizioniambientali, evitando nel contempo di procedere verso un progressivo ed irreversibile depauperamento delle risorse energetiche fossili, si debba procedere innanzitutto convertendo verso una reale sostenibilità ambientale ed energetica, le modalità di produzione, uso e consumo dell’energia in questi macrosettori tra i quali, quello relativo agli usi civili dell’energia e quindi ai suoi impieghi nei settori del residenziale e del terziario, risulta essere il più importante in relazione ai quantitativi energetici consumati.

Fig.1. Bilancio energetico per settore in Italia, da Cangelli E., Colletta P., a cura di (2011), Il ruolo dell’architetto per la città sostenibile. Ordine degli Architetti Pianificatori e Paesaggisti di Roma e provincia, Roma

Da queste esigenze e da questi obiettivi, scaturiscono e si susseguono, a partire dal 2002, anno di emanazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell’edilizia, norme ed indicazioni normative di livello comunitario, destinate ad essere recepite dagli stati membri nell’ambito di specifiche normative nazionali. Fino ad arrivare, nell’obiettivo globale del miglioramento del 20% dell’efficienza energetica e di un aumento del 20% della quota di energia da fonte rinnovabile sul consumo complessivo entro il 2020[3], alla Direttiva europea EPBD 2 “Energy Performance of Buildings Directive” (2010/31/UE), che stabilisce che dal 1° gennaio 2021 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere a “energia quasi zero” (dal 31 dicembre 2018 per gli edifici pubblici). La Direttiva EPBD 2, che va ad abrogare ed a sostituire la precedente Direttiva 2002/91/CE, è stata recepita nel nostro Paese con il Decreto legge n.63 del giugno 2013 che va a sua volta a modificare il Dlgs n.192/2005, con il quale era stata recepita la precedente EPBD 2002/91/CE.

Al di là della definizione, abbastanza vaga, “edifici ad energia quasi zero”, fornita dalla direttiva[4], con il termine si intende riferirsi ad edifici ad altissima prestazione energetica, caratterizzati da un fabbisogno energetico molto basso, al limite quasi nullo, per la determinazione e per la copertura del quale il ricorso ad appropriati criteri progettuali e costruttivi,  a tecnologie di produzione energetica particolarmente efficienti, nonché alle fonti energetiche inesauribili (il sole, il vento, l’energia geotermica) ed a quelle rinnovabili (l’acqua e le biomasse), diventerà una strategia centrale e sostanziale. Tale scenario obbliga, tra l’altro, ad una riformulazione degli attuali principi e strategie di approccio progettuale: se finora, in molti casi, il solo ricorso ai sistemi ed agli apparati tecnologici per la copertura del fabbisogno energetico da fonte rinnovabile (imposto dalle normative comunali, regionali e dalla stessa normativa nazionale costituita dal Dlgs n.192/2005 e dal Dlgs n.28/2011 in particolare), risulta una strategia percorribile (pannelli solari e fotovoltaici integrati nelle coperture, sistemi di condizionamento a pompe di calore caratterizzate da COP molto performanti, ecc.), certamente l’attuazione dell’obiettivo “energia quasi zero” rende necessario un approccio differente, esteso ai diversi livelli ed ambiti della progettazione e non solo a quella specificamente impiantistica.

Domenico D’Olimpio


[1] Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 dicembre 2002

[2] Dato al 2009 elaborato dal Cresme su dati Centro Studi Consiglio Nazionale Geologi e Mi.S.E. e tratto da “Il ruolo dell’architetto per la città sostenibile”, a cura di E.Cangelli, P.Colletta, Ordine degli Architetti, Paesaggisti, Pianificatori e Conservatori  di Roma e provincia, Roma, 2011

[3] Obiettivi previsti della Direttiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio, recepita in Italia con il Dlgs n.28/2011

[4] si attendono a tal proposito ulteriori specificazioni che presumibilmente saranno fornite con un apposito decreto del Ministero dello Sviluppo Economico entro il 31 dicembre 2014, in quanto entro tale data lo stesso Ministero, di concerto con i Ministri per la pubblica amministrazione e la semplificazione, della coesione territoriale, dell’economia e delle finanze, delle infrastrutture e dei trasporti, dell’ambiente e della tutela del territorio e del mare, nonché con il Ministro della salute e il Ministro dell’istruzione, dell’università e della ricerca, è chiamato, dallo stesso DL n.63/2013, a definire un Piano d’azione all’interno del quale è prevista “l’applicazione della definizione di edifici a energia quasi zero alle diverse tipologie di edifici e indicatori numerici del consumo di energia primaria, espresso in kWh/mq anno” (DL n.63/2013, art.5, comma 3).

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14

Mag10

Senza categoria | news

Il bilancio energetico-radiativo come strumento di progettazione.

Bilancio energetico radiativo

Ai fini di comprendere la qualità  del comfort ambientale che si determinerà  in uno specifico ambito, operazione complessa ma che rientra nelle piazze moderne strategie e metodologie della progettazione ambientale, risulta utile elaborare uno specifico bilancio energetico. Attraverso tali metodologie di supporto alla progettazione ambientale  possibile ad esempio ottenere informazioni circa le specifiche caratteristiche microclimatiche che si andranno a determinare (se applicate in riferimento al progetto) in uno spazio urbano, in una piazza, in un ambito di un parco, in un qualsiasi spazio aperto progettato. …leggi

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14

Mag10

Senza categoria | news

La valutazione della radiazione solare in arrivo per una progettazione bioclimatica ed ecoefficiente.

Enviroment flux

Domenico D’Olimpio enviroment; 2001

Ai fini di progettare edifici ecoefficienti, in grado di utilizzare i flussi ambientali esterni, con particolare riferimento al soleggiamento ed alla ventilazione, per autodeterminare nei propri spazi interni delle condizioni ambientali che si discostino il meno possibile da ottimali condizioni di comfort ambientale, minimizzando la dipendenza dai sistemi impiantistici, risulta importante saper comprendere la dinamica solare e valutarne le caratteristiche. Ci risulta utile ai fini si conoscere, ad esempio, la quantità di radiazione solare che inciderà sulle facciate degli edifici di progetto, in grado di riscaldare l’involucro edilizio e di interagire direttamente con lo spazio abitato entrando in ambiente dalle aperture vetrate, dando quindi luogo ad un carico termico interno, utile in fase invernale, da limitare in fase estiva. …leggi

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03

Mag10

Senza categoria | news

Il modello urbano ad alta densità: Caratteristiche microclimatiche degli spazi aperti.

Un modello di “città compatta”, oltre a possedere specifici requisiti morfologici, organizzativi, di accorpamento e sovrapposizione funzionale, deve prevedere adeguati criteri e strategie di controllo microclimatico per la definizione di adeguate condizioni di comfort e fruibilità  degli spazi intermedi.
Gli spazi “in between city” interstiziali negli ambiti costruiti, si differenziano nelle loro condizioni ambientali all’interno di una stessa area urbana, in funzione delle caratteristiche dispositive ed organizzative dell’edificato e delle caratteristiche fisico-costitutive dell’assetto costruito locale, proprio di specifici settori urbani. …leggi

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03

Mag10

news

Il funzionamento urbano sostenibile: Confronto tra modelli urbani. Il tema della mobilità.

Attualmente i grandi impianti industriali inquinanti stanno scomparendo dagli ambienti urbani, in conseguenza di una opportuna delocalizzazione; gli impianti fognanti e di smaltimento rifiuti sono molto più efficienti di quelli delle città nella prima parte del XX secolo, nonché sono mutate, rispetto a queste ultime, le condizioni di organizzazione sociale, funzionale e gestionale. Tutto ciò consente di non considerare più come un pericolo, al contrario di quanto accadeva precedentemente, il modello urbano ad alta densità. …leggi

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16

Apr10

Solare Fotovoltaico | news

La nuova tecnologia FV della multigiunzione per la realizzazione di celle FV ad altissima efficienza.

La ricerca tecnologica, sperimentando l’attuazione della conversione fotovoltaica con materiali differenti dal tradizionale silicio, nell’obiettivo di individuare soluzioni e tecnologie caratterizzate da un rendimento di conversione sempre maggiore e quindi da una sempre maggiore efficienza energetica, ha portato alla realizzazione di nuove celle fotovoltaiche dette a multi-giunzione e basate sull’utilizzazione di materiali differenti dal tradizionale silicio, nonché caratterizzate da una elevatissima efficienza, superiore al 30%. Tali valori nell’efficienza di conversione finora sono stati irraggiungibili anche attraverso l’utilizzazione delle tecnologie maggiormente avanzate ed efficienti, quali ad esempio quella della eterogiunzione (vedere l’articolo “Fotovoltaico ad alta efficienza: la tecnologia dell’eterogiunzione”). …leggi

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16

Apr10

news

Fotovoltaico ad alta efficienza: la tecnologia dell’eterogiunzione.

I dispositivi fotovoltaici ad eterogiunzione sono stati introdotti nel mercato fotovoltaico a partire da circa la metà degli anni ’90 e successivamente sviluppati, a livello tecnologico e di produzione, in maniera tale da poter essere messi sul mercato a costi competitivi pur garantendo tutti i vantaggi che tale tecnologia consente, sintetizzabili in particolare nei seguenti punti:

- Raggiungimento di alte efficienze di conversione (fino a circa il 20% )
- Processo di fabbricazione a basso consumo di energia in quanto caratterizzato da una temperatura relativamente bassa
- Compatibilità del processo con wafer di silicio caratterizzati da costo limitato.
- Processo produttivo caratterizzato da tempi complessivi di produzione relativamente bassi in funzione del limitato numero di stadi di lavorazione.
- Durata in esercizio stimabile in 25-30 anni. …leggi

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22

Mar10

Architettura bioclimatica | news

Caratteristiche tecnico-realizzative dei sistemi a soffitto radiante.

Le caratteristiche tecnico-realizzative dei sistemi a soffitto radiante influiscono direttamente e notevolmente sulle rese termiche del sistema e quindi sulle caratteristiche del comfort ambientale che vanno a determinare. Occorre pertanto conoscerle in maniera adeguata per poter effettuare appropriate scelte in rapporto alle specifiche esigenze ambientali.
Per i sistemi a soffitto radiante esistono fondamentalmente due differenti modalità di realizzazione: installazione in aderenza alle strutture, ovvero in aderenza al soffitto, ed installazione a controsoffitto mediante la realizzazione di una specifica controsoffittatura. Per la seconda modalità tecnico-realizzativa è in genere richiesto un maggiore spazio disponibile e, per interpiani al limite delle altezze utili richieste dalle normative, vi possono essere problematiche ostative all’installazione del sistema (es. i locali con altezze nette pari a m 2,70-2,75, non si prestano ad ospitare tali tipologie di impianto). …leggi

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