corso di laurea in disegno industriale
2007/08 corso principi di ecodesign
docente: A. Magliocco
SOSTENIBILITÀ in edilizia
cenni sulle tecnologie bioclimatiche e casi studio (a cura di arch. A. Giachetta)
Progettare con l’ECODESIGN può avere diverse finalità,
dalla riprogettazione di un prodotto per renderlo più
compatibile con gli obiettivi di tutela ambientale
risparmio di risorse alla realizzazione di oggetti di arredo
a impatto ambientale molto basso
ECODESIGN è anche progettazione di materiali e
componenti per l’edilizia sostenibile;
Il designer entra spesso in contatto con l’architetto e
integra la sua attività con la sua
vediamo quindi come i principi dello SVILUPPO
SOSTENIBILE vengono applicati nell’ARCHITETTURA
Ecologia
(οικος – casa, ambiente + λογος – discorso)
SCIENZA CHE TRATTA DEI
RAPPORTI TRA GLI ORGANISMI
VIVENTI E L’AMBIENTE IN CUI
VIVONO E SI SVILUPPANO
(Ernst Haeckel, 1866)
Cosa sono l’architettura e
l’urbanistica se non
ecologia?
PER DEFINIZIONE IL PROGETTO DI ARCHITETTURA, CHE STRUTTURA I
RAPPORTI TRA UOMO E AMBIENTE, DOVREBBE ESSERE ECOLOGICO
dovrebbe cioè:
ESSERE CONCEPITO
IN FUNZIONE DELLE SPECIFICHE CARATTERISTICHE
AMBIENTALI (CLIMATICHE, FISICHE, NATURALISTICHE,
SOCIALI, CULTURALI, …) DEL LUOGO DI INTERVENTO
NEL RISPETTO DELLE RISORSE AMBIENTALI (EVITANDO IL
LORO CONSUMO O INQUINAMENTO)
Edouard Françoise e Duncan Lewis, asilo per il Groupe Scolaire Buffon a Thiais
CONSUMO RISORSE NON RINNOVABILI
IN REALTÀ MOLTI
SONO GLI
EFFETTI
SULL’AMBIENTE
DELLO
SVILUPPO DI
INSEDIMENTI
UMANI
ENERGIA
MATERIE PRIME
TERRITORIO
30%
Illuminazione,
riscaldamento,
raffrescamento
degli edifici
INQUINAMENTO
DA CO2
DELLE ACQUE (di superficie, falda, marine)
ACUSTICO
ELETTROMAGNETICO, ECC.
effetto serra
assottigliamento
fascia ozono
50% in150 anni
35% edilizia
EFFETTI SUGLI ASSETTI TERRITORIALI
GEOLOGICO – GEOMORFOLOGICO
IDROGEOLOGICO
VEGETAZIONALE
FAUNISTICO
RIFIUTI
Ecc.
in Europa 420
Kg / anno per
persona
riduzione
specie rare e
biodiversità,
chiusura di
corridoi di
spostamento
faunistico
le attività legate all’edilizia hanno un enorme peso ambientale
solo per rendere l’idea...
-in Italia per il riscaldamento domestico si bruciano ogni anno circa
28.000.000 di tonnellate di combustibile che disperdono circa
500.000 tonnellate di inquinanti nell’atmosfera;
-la concentrazione di condizionatori, l’aumento delle costruzioni
rispetto alle aree verdi, il traffico cittadino provocano forti
innalzamenti di umidità e temperatura nei centri urbani accelerando
notevolmente i processi chimici che portano alla formazione di
sostanze nocive nell’aria;
-la produzione di CO2 derivante dal riscaldamento degli edifici
contribuisce per circa la metà alla produzione annuale di CO2
immessa nell’atmosfera (2/3 sono ascrivibili alla residenza);
-quasi la metà di emissioni di anidride solforosa e biossido di azoto è
ascrivibile al comparto edilizio;
Traffico veicolare a benzina
Ossidi di Azoto (NOx), Composti Organici
Volatili (VOC), Benzene (C6H6), Aldeidi,
Piombo
Traffico veicolare diesel
Monossido di Carbonio (CO), Idrocarburi
Policiclici Aromatici (IPA), Polveri PM10
Altri veicoli e macchinari
Polveri PM10, vari e specifici
Riscaldamento domestico
Biossido di Carbonio (CO2), Polveri PM10
Processi di combustione di
carbone, oli, legno, rifiuti,
residui agricoli, incendi
Polveri PM10, Biossido di Carbonio (CO2)
Processi industriali,
estrattivi, agricoli
Polveri PM10, vari e specifici (Biossido di
Zolfo SO2 – ind. Metallurgica, Metano CH4
allevamenti,
anaerobica
processi
di
decomposizione
nelle
risaie,
Piombo,
Clorofluorocarburi produzione materie plastiche
espanse, spray, Idrocarburi, ecc.)
Reazioni tra inquinanti
primari
Ozono (O3) da NOx + VOC + luce solare
-da 45 a 85 tonnellate annue pro-capite è il consumo delle risorse
naturali da parte delle moderne società industriali;
-circa il 40% dei materiali utilizzati ogni anno dall’economia mondiale
riguarda le costruzioni: 3 miliardi di tonnellate di materie prime;
-un quarto del legname tagliato ogni anno viene utilizzato per le
costruzioni, metà della legna del mondo per la cottura dei cibi ed il
riscaldamento;
-l’edilizia consuma circa 1/3 dell’energia totale solo per il suo
funzionamento, senza contare l’energia necessaria per la costruzione
di edifici;
-l’incremento del consumo di energia dal 1971 al 1999 è stato del
70%;
-i consumi urbani costituiscono dal 60 all’80% dei consumi energetici
totali
(fonti: Faconti, Piardi. La qualità ambientale degli edifici; Rapporti: State of the World)
IL RICONOSCIMENTO DEL PROBLEMA già negli anni ’60
crisi del modello newtoniano
Club di Roma, 1968
RAPPORTO MIT DI BOSTON, 1972 “I limiti dello sviluppo”
problema: scarsità ed esauribilità delle risorse
rigido determinismo scientifico – collasso del pianeta nel 2000
il 6 ottobre del 1973: vigilia dello Yom Ha Kippur (giorno del gran
perdono) ¼ Egitto e Siria entrano in conflitto con Israele
il 18 ottobre ¼i Paesi Arabi decretano congiuntamente la sospensione
delle forniture di combustibile ad Europa e Stati Uniti (sostenitori di
Israele)
X
drastico aumento del prezzo del petrolio
X
il sistema energetico mostra i segni della sua intrinseca
debolezza
X
sviluppo di nuovi studi sull’energia e nuovo impulso alle
ricerche avviate in tempi non sospetti
LE TAPPE DELLA PRESA DI COSCIENZA
1972 – CONFERENZA DELLE NAZIONI UNITE
SULL’AMBIENTE URBANO – STOCCOLMA,
SVEZIA
Per la prima volta vengono definiti alcuni principi fondamentali
sui diritti e le responsabilità dell’uomo in relazione all’ambiente
naturale.
1987 - RAPPORTO DELLA COMMISSIONE MONDIALE
SU AMBIENTE E SVILUPPO, RAPPORTO
BRUNDTLAND (OUR COMMON FUTURE)
(dal nome del I Ministro Norvegese Gro Harem Brundtland
presidente della commissione)
Viene formulata un’efficace definizione di SVILUPPO
SOSTENIBILE “sviluppo che soddisfi i bisogni del presente
senza compromettere le capacità delle generazioni future di
soddisfare i propri”
1992 – CONFERENZA DELLE NAZIONI UNITE SU AMBIENTE
E SVILUPPO, RIO DE JANEIRO, BRASILE
(SUMMIT DELLA TERRA)
Agenda 21- Programma d’azione per il XXI secolo.
1993 – PRIMA CONFERENZA AMBIENTALE DEI MINISTRI
E DEI LEADERS POLITICI REGIONALI
DELL’UNIONE EUROPEA, BRUXELLES
1994 – PRIMA CONFERENZA EUROPEA SULLE CITTÀ
SOSTENIBILI, AALBORG, DANIMARCA
1996 - SECONDA CONFERENZA MONDIALE SUGLI
INSEDIAMENTI UMANI (HABITAT II), ISTANBUL,
TURCHIA
1997 – PROTOCOLLO DI KYOTO
Negoziato da 160 Paesi contiene le politiche e le misure per la
riduzione di emissioni, che comportano cambiamenti climatici globali
ed effetto serra, di: anidride carbonica, metano, protossido di azoto,
fluorocarburi idrati, perfluorocarburi, esafluoruro di zolfo.
L’obiettivo è quello di assicurare che entro il 2008-2012 siano ridotte le
emissioni del 5% rispetto ai livelli del 1990 o 1995 a seconda
dell’inquinante.
Le Nazioni vengono divise in 2 gruppi (il I con 38 Paesi responsabili di
più del 50% delle emissioni, il II con altri 142 Paesi in via di sviluppo)
con differenti obiettivi da raggiungere.
Durante il Consiglio dell’Unione Europea del 16 giugno del 1998
vengono ridistribuiti i livelli di emissioni consentiti tra i vari stati
Membri. L’Italia è chiamata a riduzioni del 6,5%.
Il Protocollo deve essere ratificato da 55 Paesi responsabili almeno del
55% delle emissioni.
Gli USA (responsabili del 25% di emissioni) non intendono firmare
perché ritengono l’accordo troppo penalizzante per la loro economia.
1998 – CONVENZIONE DI AARHUS – COMMISSIONE
ECONOMICA PER L’EUROPA DELLE NAZIONI UNITE
2000 – TERZA CONFERENZA EUROPEA DELLE CITTÀ
SOSTENIBILI, HANNOVER
2000 – DICHIARAZIONE DEL MILLENNIO
I capi di stato di 189 Paesi, durante una sessione speciale
dell’Assemblea Generale delle Nazioni Unite, sottoscrivono la
Dichiarazione del Millennio che prevede:
l’adozione entro il 2005 da
parte di ogni paese di una
strategia per lo sviluppo
sostenibile, per ribaltare
entro il 2015 la tendenza
alla perdita di risorse
ambientali.
2002 – VERTICE MONDIALE SULLO SVILUPPO SOSTENIBILE,
JOHANNESBURG, SUD AFRICA
Alla fine del 2001 il segretario generale dell’ONU Kofi Annan aveva reso
noto un Rapporto sullo stato di attuazione di quanto deciso a Rio nel quale
si ammetteva chiaramente un sostanziale fallimento delle politiche avviate.
Il Vertice del 2002, al quale partecipano 60.000 delegati di 200 Paesi +
190 capi di Stato (Bush assente), e diversi rappresentati di
Organizzazioni non governative (ONG) porta ad un Piano d’Azione.
Il Piano d’azione è molto discusso, frutto di numerosi compromessi e
non è un vero e proprio programma con date specifiche, fornendo
piuttosto raccomandazioni generiche su: diritti umani, lotta alla
povertà, salute, acqua potabile, sostanze chimiche, energia, clima,
biodiversità, commercio.
L’obiettivo di uno sviluppo socio economico globalmente
sostenibile per l’ambiente è ancora lontano dall’essere
raggiunto.
cosa possono fare gli architetti rispetto al
problema ambientale?
che ruolo possono avere come attori dei processi
edilizi e di formazione della città?
possono concorrere alla progettazione di insediamenti urbani
sostenibili, realizzati nel rispetto dell’assetto ecosistemico locale, con
attenzione ai possibili carichi ambientali (inquinamento, rifiuti) e alle
reti infrastrutturali e di servizio
possono seguire i criteri della progettazione bioclimatica attraverso
l’uso di soluzioni di climatizzazione naturale volte al risparmio
energetico e alla riduzione di emissioni inquinanti in atmosfera
possono progettare utilizzando materiali naturali, sani e a basso
impatto ambientale, con attenzione alle diverse fasi del processo
edilizio dal cantiere fino alla demolizione
possono progettare elementi d’arredo secondo i principi dell’ecodesign, ecc.
a partire dagli anni ’60 interessanti contributi di diversi autori:
Banham. Ambiente e tecnica nell’architettura moderna.
Fitch. La progettazione ambientale.
è soprattutto un autore a far rilevare l’importanza di una
progettazione più attenta ai fattori ambientali
Victor Olgyay. Progettare con il clima, un approccio
bioclimatico al regionalismo architettonico (1962)
(ed. italiana: Franco Muzzio Editore. Padova 1990)
citazione obbligata in tutti gli studi successivi in questo settore:
con Olgyay ARCHITETTURA
BIOCLIMATICA
deriva da bioclimatologia (Koppen, inizio XX secolo) scienza che
si occupa della distribuzione vegetale sul nostro pianeta in
funzione delle specificità climatiche dei diversi luoghi
analogamente architettura bioclimatica – corrispondenza tra
zone climatiche ed edifici
architettura bioclimatica:
si occupa dello studio delle soluzioni tipologiche e delle
prestazioni dei sistemi tecnologici che rispondono
maggiormente alle caratteristiche ambientali e climatiche
del sito, e che consentono di raggiungere condizioni di
benessere all’interno degli edifici. Tali obiettivi vengono
perseguiti attraverso una attività progettualmente
consapevole nell’uso delle risorse disponibili. Con un
simile approccio si possono massimizzare i benefici
ottenibili mediante l’impiego di energie rinnovabili. Si
definiscono “bioclimatici” gli edifici e le opere
architettoniche in genere caratterizzati dall’utilizzazione di
componenti e sistemi edilizi che, oltre ad esplicare la loro
funzione specifica, sono anche in grado di assolvere
funzioni energetiche.
Marco Sala e Eugenio D’Audino. Lessico di tecnologia bioclimatica. Alinea,
Firenze.
NEL PASSATO L’UOMO,
NEL COSTRUIRE LE SUE
ABITAZIONI, HA
MATURATO UNA
NOTEVOLE CULTURA
AMBIENTALE CHE OGGI
SEMBRA, IN PARTE,
ESSERE STATA
DIMENTICATA
De Architectura di Vitruvio: “si farà il
tracciato delle vie e dei vicoli,
orientato secondo gli angoli, fra due
regioni di vento contigue. Con
questo sistema d'orientamento si
riuscirà ad eliminare da case e
strade il molesto impeto dei venti”
(libro I, cap. 6)
MESA VERDE DEL COLORADO
L'insediamento indiano di Mesa Verde - risalente
al 1200 circa - essendo incassato in un taglio
orizzontale nella roccia ed esposto a Sud è al
riparo dai raggi del sole in estate ma non in
inverno; in più, la massiccia roccia contro cui si
addossa costituisce una massa con grandissima
inerzia termica: sono quindi garantite condizioni
di comfort pressoché costanti tutto l'anno
TORRI DEL VENTO
IN IRAN E PAKISTAN
(X Secolo)
Una torre del vento è una specie di
camino, diviso in più sezioni da
setti verticali in mattoni. Durante la
notte si raffredda; di giorno, l'aria
a contatto con la muratura si
raffredda a sua volta e, diventando
così più densa, scende verso il
basso ed entra nell'edificio.
Quando vi è vento, questo
processo è accelerato.
Aprendo o chiudendo
opportunamente le comunicazioni
tra le varie sezioni della torre e
l'edificio, è possibile dunque
utilizzare la torre per raffrescare
l'edificio, a seconda delle
necessità.
VILLE DI COSTOZZA, VICENZA (dal 1550)
Queste 6 ville sono dotate di un sistema di raffrescamento naturale che
sfrutta l’aria proveniente dai “covoli” cavità naturali della montagna
L'effetto è rilevante: ad esempio, in una delle ville si sono misurate
temperature di 16°C, con temperature esterne fino a 33° C.
TRULLO PUGLIESE
La grande massa muraria del trullo assorbe di giorno il calore prodotto
dalla radiazione solare e lo restituisce di notte, livellando le oscillazioni di
temperatura, e quindi diminuendo di parecchi gradi la temperatura
interna, rispetto a quella esterna
Le Corbusier, Cité de Refuge, Parigi, 1932
mur neutralisant e brise-soleil
Frank Lloyd Wright, Robie House,
Chicago, 1909
“Bisogna esigere da ogni costruttore un diagramma che dimostri
come nel solstizio invernale il sole entri in ogni alloggio almeno due
ore al giorno. Ove ciò non avvenga, si deve rifiutare l'autorizzazione a
costruire. Far entrare il sole: questo è il nuovo e più imperioso dovere
dell'architetto". (La Charte d'Athène, Parigi 1941)
ANCHE SE ALCUNI ARCHITETTI DEL
MOVIMENTO MODERNO HANNO
MOSTRATO UNA PARTICOLARE
SENSIBILITA’ NEL CONTROLLO DEI
FATTORI AMBIENTALI
IN GENERALE
Nella società industriale la
grande disponibilità di energia
a basso costo e la rapida
evoluzione dei sistemi
impiantistici di controllo
climatico ha portato alla
perdita del rapporto tra edificio
e clima, tra abitante e
ambiente, tra tipologia edilizia
e luogo
Il modernismo (internazionalismo) ha sostenuto che, grazie
alla tecnologia, potevano essere realizzati edifici identici in
ogni parte del mondo
Grazie ai sistemi strutturali in cls e acciaio si sono potute
utilizzare ampie superfici vetrate con notevoli effetti di
surriscaldamento degli ambienti interni
Grazie all’utilizzo di ascensori si sono realizzati edifici
multipiano sempre più alti le condizioni microclimatiche dei
quali sono impossibili da controllare “naturalmente”
Per ridurre i costi di costruzione i muri sono diventati più
sottili, sono stati ridotti i portici, sono stati utilizzati lotti
inadatti e mal esposti, ecc.
La necessità di limitare il consumo di energia da fonti non
rinnovabili e il problema dell’inquinamento hanno, come si è
detto, portato a riconsiderare – dagli anni ’60 ad oggi – le
condizioni climatiche locali come “risorse” progettuali
Drop City - Colorado 1966 di Steve Baer
è cominciato così un lungo periodo di dibattito e
sperimentazione
uno dei principali fini di chi progetta architetture è
garantire il confort degli utenti
ottenendo questo risultato con il minor impiego
possibile di energia non rinnovabile e nel rispetto
dell’ambiente
al fine di progettare edifici bioclimatici ...
...tali da garantire il confort termico con strategie di
controllo climatico naturale e una corretta ed
equilibrata interazione con l’ambiente...
occorre conoscere preventivamente le
caratteristiche climatiche del sito di intervento
caratteristiche climatiche del sito di intervento:
TEMPERATURA DELL’ARIA
PRECIPITAZIONI
PRESSIONE ATMOSFERICA
UMIDITÀ RELATIVA
di seguito
STATO DEL CIELO
ci limitiamo a
considerare
RADIAZIONE SOLARE
solo questo aspetto
MORFOLOGIA DEL TERRITORIO
POSSIBILE ORIENTAMENTO DEL SITO, DEL LOTTO,
DELL’EDIFICIO
TIPO DI SUOLO
ALBEDO
REGIME DEI VENTI
...
radiazione solare
riscaldamento solare
illuminazione naturale
la radiazione solare è il flusso di energia emesso dal sole
il sole irradia ad una distanza di circa 150 milioni di km dalla
terra che riceve circa 2 miliardesimi dell’energia emessa
per la grande distanza terra-sole i raggi solari possono essere
considerati paralleli
all’esterno dell’atmosfera il valore medio di irraggiamento è
1163 Kcal/mq di cui circa il 68% raggiunge la superficie
terrestre (con l’eliminazione della dannosa componente
ultravioletta)
2 – altezza solare
3 – angolo azimutale
DIAGRAMMI SOLARI POLARI E CILINDRICI
permettono la descrizione del moto apparente del sole alle
varie latitudini
DIAGRAMMA SOLARE CILINDRICO
disegno del profilo dell’orizzonte ostacoli lontani
per il rilievo del profilo dell’orizzonte si può usare il clinometro ...
Riduzione del soleggiamento: ostacoli vicini
La sovrapposizione di maschera d’ombreggiamento e
diagramma solare ci mostra l’efficacia degli aggetti
Altri strumenti di controllo del
progetto
•Meridiana orizzontale su modello di studio
•Formule trigonometriche per il calcolo
dell’ombreggiamento
•Cielo artificiale …
studio del soleggiamento con modello CAD 3d
lo studio della radiazione solare con i
metodi indicati, consente la corretta
progettazione di sistemi di captazione
dell’energia solare (sistemi solari
passivi, solare termico, fotovoltaico)
sistemi solari passivi
insieme delle tecnologie edilizie che sono in grado di
controllare le dinamiche di scambi termici tra esterno ed
interno dell’edificio, sfruttando come fonte di energia la
radiazione solare (effetto serra) e come elementi di captazione
e di accumulo i componenti della costruzione stessa
elementi essenziali dei sistemi di captazione passiva
dell’energia solare sono:
COLLETTORI
MASSE D’ACCUMULO
COMPONENTI DI CONTROLLO
COLLETTORI
di norma costituiti da una superficie trasparente o
traslucida, integrata sulle facciate ben esposte dell’edificio o
in copertura, e da un assorbitore, una superficie opaca
scura, esposta alla radiazione solare che penetra la
superficie trasparente
MASSE D’ACCUMULO
sono composte da materiali di diverso tipo e deputate a
immagazzinare calore per poi ricederlo anche in assenza di
radiazione solare
COMPONENTI DI CONTROLLO
schermature per regolare l’ingresso della radiazione solare,
riflettori per incrementare la radiazione incidente sui
collettori, valvole e aperture regolabili che agiscono sui
fluidi termovettori, ...
SISTEMI DI CAPTAZIONE DIRETTA
Casa unifamiliare nella Perche (Francia)
Arch. Sonia Cortesse
Edificio per abitazioni ed uffici a Friburgo-Vauban Arch. Common&Gies
Residenza a Pullach, Tyskland
Thomas Herzog, 1991
Complesso residenziale
a Osuna, Siviglia 198391 Sotomayor,
Dominguez, Asiain
•Edifici a schiera di
carattere formale
tradizionale
•Alta inerzia
termica
•Necessità di
riscaldamento
ridotta assolta da
camino centrale e
guadagno solare
Inverno: guadagno
diretto, accumulo
termico,
illuminazione per
riflessione della zona
interna
Estate: schermatura
per aggetto delle
coperture e tramite
impiego della
vegetazione
MURI TROMBE-MICHEL
muro solare
con TIM
Christopher Taylor Court Bournville, Birmingham
progetto di riqualificazione di edificio esistente
con tecnologie solari passive,
Piazzale Moroni, Savona
modelli
Ecotect
e Solacalc
SISTEMI BARRA-COSTANTINI
ROOF-POND
SERRE SOLARI
House in Regensburg,
Germania, Thomas Herzog
Residenze a Greve,
Danimarca
Aude, Lundgaard,
Rotne, Sørensen, 1985
Castel Eiffel, Digione
Dubosc & Landowski, 1987
Saturne III, Givros _ Dubosc & Landowski, 1989
Complesso residenziale Stadlau,
Vienna_Studio Arge (M.Treberspurg, G.
Reinberg, E.Raith), 1988-91
abitazioni in autocostruzione con iper-isolamento, coperture verdi e
sistemi solari passivi a guadagno diretto e a serra
Hopehouse
London 1993-95
di Bill Dunster
prototipo di casa con
sistemi solari passivi
sviluppabile in schiera
Parco della scienza a Gelsenkirchen
Germania
Kiessler + Partner, 1995
galleria vetrata di 300 m che si affaccia su un lago
artificiale e può essere aperta nella parte bassa per
tutta la sua lunghezza
Residenza a Odense, Danimarca
Torkild Kristensen, 1997
Centro di formazione a Herne – Sodingen, Germania
Jourda & Perraudin, 1994-97
SISTEMI A GUADAGNO ISOLATO
predisposizione
della massa
d’accumulo a
pavimento in un
intervento di
recupero a Gard
IMPIANTI SOLARI TERMICI
I sistemi solari termici a
bassa temperatura,
sfruttando l’effetto serra,
convertono l’energia solare
in energia termica, elevando
la temperatura di un fluido
termovettore (normalmente
acqua con additivi), utilizzato
per la produzione di acqua
calda sanitaria o per il
riscaldamento.
Si tratta di veri e propri
impianti che vengono
normalmente classificati,
insieme a quelli fotovoltaici,
come sistemi solari attivi.
Edifici per abitazioni a
Hofjagerstrasse, Vienna, Austria
Progettista: Georg W.Reinberg
I principali componenti degli
impianti solari termici a bassa
temperatura sono:
-i collettori solari,
-i serbatoi d’accumulo,
-i circuiti distributivi,
-le centraline per la
regolazione ed il controllo del
funzionamento del sistema e
l’eventuale integrazione con
altri impianti.
esistono sistemi
solari termici
a circolazione forzata
a circolazione
naturale
Gli impianti fotovoltaici
sono sistemi solari
attivi che permettono di
trasformare direttamente
l’energia solare in
energia elettrica
sfruttando il cosiddetto
effetto fotovoltaico,
fenomeno fisico che si
basa sull’interazione
della radiazione
luminosa con gli
elettroni di valenza di
materiali
semiconduttori come il
silicio
SISTEMI FOTOVOLTAICI
attualmente l’80% della produzione mondiale è costituito da
celle in silicio mono e policristallino
silicio amorfo
SISTEMI ISOLATI
sono costituiti:
-dal generatore fotovoltaico,
-da un parco di batterie con funzioni di accumulo (batterie
tradizionali al piombo acido o più costose al nichel cadmio),
-da un regolatore di carica (che protegge gli accumulatori da
anomalie di esercizio quali scariche o altro),
-da un dispositivo per la conversione della corrente continua
in alternata (inverter)
la convenienza economica di questi sistemi è limitata ai casi
di difficile accessibilità o assenza della rete elettrica
soprattutto perché le batterie sono scarsamente affidabili
(problemi di manutenzione e attendibilità di vita da 2 a 5 anni)
SISTEMI FOTOVOLAICI
CONNESSI IN RETE
cedono la quantità di energia prodotta in eccesso alla rete
elettrica e sfruttano l’allacciamento per prelevare energia
nei momenti in cui quella fotovoltaica è carente
rispetto ai sistemi isolati:
non hanno accumulo (e i problemi ad esso connessi)
è sempre necessaria la presenza dell’inverter per
trasformare la corrente continua prodotta dal fotovoltaico
in corrente alternata simile a quella della rete
sono presenti contatori per la contabilizzazione
Edificio ECN n°42, Petten, Olanda
Progettista: Bear Architecten
Edificion OSL, Tsukuba, Giappone
Progettista: J. Hono
Biblioteca Pompeu Fabra, Matarò, Barcellona, 1996
Progettista: Miquel Brullet
http://web.taed.unifi.it/abitaweb/
sesto/FVsesto.htm
Lucia Ceccherini Nelli
Impianto fotovoltaico integrato
20 kWp
Polo Scientifico Universitario di
Sesto Fiorentino corte edificio
aule e biblioteca, 2004
la radiazione solare è anche di tipo luminoso
il suo studio permette dunque l’applicazione
di strategie per l’ illuminazione naturale
esistono
specifiche
strategie
progettuali e
componenti
edilizi che
permettono di
utilizzare e
controllare
l’illuminazione
naturale negli
edifici
Centro per esposizioni e
congressi
Linz 1986-94 – di T.Herzog & C.
Ristrutturazione di villa inizio secolo
Barcellona 1992-93
R. Serra, H. Coch, X. Solsona
•
•
L’ingresso della villa
I componenti di passaggio
della luce in copertura
Ristrutturazione di villa
inizio secolo
Barcellona 1992-93
R. Serra, H. Coch,
X. Solsona
Il controllo della
illuminazione naturale è
stato influenzato dalla
dimensione del lotto di
5x28m
Sede di Greenpeace
Islington 1993 –
Feilden Clegg Design
Raggiungimento di un alto
grado di comfort
ambientale e
minimizzazione dei
consumi energetici:
controllo della ventilazione
e dell’illuminazione
naturale
Deflettori interni ed esterni
proteggono dalla
radiazione diretta e
forniscono luce diffusa
naturale
il sole può servire anche per il
raffrescamento degli edifici !
camino solare
Michael Hopkins e
Partners, Inland Revenue
building a Nottingham
come camino solare verticale è
usata una torretta costruita con
blocchi di vetro e contenente i
vani scala
in essa viene aspirata l’aria dagli
uffici che vi si affacciano tramite
porte che, all’occorrenza,
saranno tenute aperte
sopra la torretta un meccanismo
idraulico consente di muovere la
sua copertura in basso e in alto
regolando il flusso d’aria
IL RAFFRESCAMENTO PASSIVO DEGLI EDIFICI
RAPPRESENTA UN ALTRO IMPORTANTISSIMO
ASPETTO DELLA PROGETTAZIONE BIOCLIMATICA
l’espressione “raffrescamento passivo”
passivo si riferisce a
tutti quei processi di dispersione del calore che
avvengono naturalmente senza l’adozione di strumenti
meccanici o il consumo di energia
l’utilizzo generalizzato di impianti di condizionamento
comporta consumi consistenti di energia e contribuisce in
modo rilevante all’aumento dell’inquinamento atmosferico
il recupero delle tecniche naturali di raffrescamento
può essere, nella maggior parte dei casi, sufficiente
alle nostre latitudini a ristabilire le condizioni di
confort all’interno degli edifici, limitando consumi
energetici ed emissioni inquinanti
Kamal el Kafrawi. Università del Quatar
Ford & Short. Facoltà di ingegneria a Leicester
con sistema di ventilazione naturale che utilizza torricamino e lucernari
bibliografia di riferimento per un primo approccio al tema
Benedetti Cristina. Manuale di architettura bioclimatica. Rimini, Maggioli editore,
1994
Gauzin Müller Dominique. L’architecture écologique. Le Moniteur. 2001
Grosso Mario. Il raffrescamento passivo degli edifici. Maggioli, Rimini, 1997
Herzog Thomas (a cura di). AA.VV. Solar Energy in Architecture and Urban
Planning. Munich, Prestel, 1996
Marocco Marcello, Orlandi Fabrizio. Qualità del comfort ambientale. Dedalo, Roma,
2000
Novi Fausto (a cura di). La riqualificazione sostenibile. Applicazioni, sistemi e
strategie di controllo climatico naturale. Firenze, Alinea Editrice, 1999
Olgyay Victor. Progettare con il clima: un approccio bioclimatico al regionalismo
architettonico. Padova, Franco Muzzio editore, 1990
Sala Marco (a cura di). Tecnologie bioclimatiche in Europa. Alinea editrice, Firenze,
1994
Scandurra Enzo. L’ambiente dell’uomo. Verso il progetto della città sostenibile.
Milano, ETASLIBRI, 1995
materiale didattico corso di progettazione bioclimatica IV anno Facoltà di
Arch. GE
