∂ 2002 ¥ 6
Testo in italiano
∂ – Rivista di architettura
Testo in italiano
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Editoriale
“L’avvicinarsi al sistema uomo-ambiente, non
richiede nessun meccanismo complicato.
La strada dovrebbe orientarsi verso apparecchiature a disposizione e mezzi da usare con
intelligenza: l’iglu in ghiaccio degli eschimesi
­rimane un modello dell’abilità della tecnica
ambientale.” (Reyner Banham, 1969/84)
hanno messo a punto metodi costruttivi hanno adattato con mezzi semplici le proprie case al contorno climatico. Molta di quest’esperienza, correttamente tradotta, è ancora utile
per risparmiare sui costi di costruzione e sul
consumo energetico. Non tutti i principi tramandati dalla tradizione sono ottimali per le
esigenze di oggi. La cosa più sensata è rappresentata da una sintesi, senza dogmi, di
entrambi gli approcci; sensibilità nei confronti
delle condizioni climatiche e logico utilizzo
della tecnologia più adatta. Il “costruire solare” nasce dall’interazione di diversi fattori e
non va esclusivamente stimato con le quantità d’energia. Alla base dell’architettura solare
c’è sempre stato il desiderio di contribuire alla
soluzione dei problemi globali. Un approccio
con una efficacia a largo raggio è quello offerto dal progetto visionario di Jörg Schlaichs,
di grandi centrali basate sulle correnti ascensionali da costruire nelle zone aride (imm. 3).
Un grande potenziale di sviluppo per l’architettura è dato dalla combinazione delle tecnologie impiantistiche con l’involucro dell’edificio. La doppia facciata di lamelle, governate
via computer per reagire ad ogni modifica
delle condizioni esterne è l’esempio di come
da una soluzione nata per motivi energetici
possa svilupparsi un tema architettonico più
che significativo. Tutto quello che è stato fatto
fino ad oggi, naturalmente non è sufficiente,
ma in futuro gli edifici bioclimatici non saranno più un’eccezione, ma una semplice esigenza. Occorre saper cogliere tutte le opportunità che si proporranno.
2002 ¥ 6 · Architettura solare
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Costruire in sintonia col clima –
naturalmente!
L’arte di costruire con un’attenzione particolare rivolta verso criteri di progettazione bioclimatica si è andata affermando dagli anni ’90
in poi, sull’onda del sempre crescente interesse verso i problemi globali dell’ambiente.
Dai concorsi di architettura alle Università,
l’interesse per è lo sviluppo di concetti energetici e per una progettazione sostenibile è
crescente. Si tratta sicuramente del risultato
del lavoro di molti e bravi architetti che per
decenni hanno sperimentato nel campo dell’Architettura Solare. Oggi, come questo numero della nostra rivista cerca di documentare, è possibile costruire in modo sostenibile
con costi contenuti. A nostra disposizione ci
sono diversi sistemi perfezionati per lo sfruttamento diretto e indiretto dell’energia solare. E’ vero che la gamma formale si è notevolmente ampliata ma il numero degli edifici nei
quali misure passive o tecnologie legate al
sole abbiano creato un’architettura degna di
attenzione, è ancora esiguo. Alcuni esempi,
peraltro divertenti, ricordano le prime costruzioni pionieristiche dell’architettura solare. Al
contrario, molte architetture molto efficienti
dal punto di vista energetico, si presentano in
modo non spettacolare. Due sono le fonti di
stimolo e di nuovo impulso per il futuro. Da
una parte, le nuove tecnologie aumentano le
possibilità di utilizzo più economico dell’energia per ottenere un clima confortevole all’interno delle costruzioni. Esempi di questo tipo
sono rappresentati dallo sviluppo compiuto
dalle vetrate isolanti fino ad arrivare alle odierne vetrate elettrocromiche e a valori K pari a
0,5. Dall’altra parte, vi è una riscoperta dell’
Ars Costruendi tradizionale: in ogni zona abitata del globo, gli uomini, nel corso dei secoli,
1
Traduzione: Architetto Rossella Letizia Mombelli
E-Mail: [email protected]
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Edifici solari – Presupposti per
un’architettura postfossile
Dirk Althaus
Architettura alla soglia di una società postfossile. Agli occhi degli scolari di tarda generazione siamo esseri pre-umani; primitivi tecnicamente brillanti che hanno mangiato, bevuto e
respirato la propria spazzatura. Con l’esaurimento delle ultime fonti energetiche combustibili, la società umana ha dovuto essere riorganizzata completamente e, alla fine della
breve “epoca fossile” durata soli 150 anni, è
iniziata una rivoluzione energetica. Al termine
dell”’epoca fossile” come anche durante il
“periodo prefossile” sono a nostra disposizione solo fonti di energia ­vitale. Diversamente
da “l’epoca prefossile”, quando per la combustione veniva usato prevalentemente legno, “l’epoca fossile”, con le sue invenzioni e
i suoi sviluppi tecnici, ci ha messo in condizione di usare in svariati modi le energie vitali.
1. Energia vitale: architettura solare. Siamo circondati da energia vitale. La otteniamo dalla
terra, dalla luna, ma in origine dal sole che in
mezz’ora fornisce energia che soddisfa il fabbisogno mondiale annuo. Diversamente dall’
energia fossile che proviene dall’ignoto profondo della terra, l’energia vitale è ricavata in
modo a noi visibile. Lo sfruttamento di energie visibili implica una relazione completamente diversa nei confronti delle fonti di approvvigionamento energetico: l’opera di
preparazione è visibile, la corrente non arriva
in modo anonimo dalla presa. Per noi architetti, la produzione di energia attraverso lo
sfruttamento delle radiazioni solari in edilizia è
la più importante sfida tecnica e formale per il
futuro. I dispositivi di direzione e di angolazione dipendono esclusivamente dalle intenzioni
d’uso, dal clima locale e dalla posizione geografica; la geometria complessiva del sistema
è direttamente correlata agli aspetti urbanistici e ­formali dell’architettura; l’architettura d’interni, la composizione architettonica generale
e ­l’urbanistica determinano i criteri principali
del nostro benessere. Alle superfici chiuse o
­trasparenti, alle aperture, agli ingressi o alle
uscite corrisponde una equivalente superficie
energetica, intesa come nuovo elemento nei
canoni formali dell’involucro esterno dell’edificio. Questa nuova dimensione va progettata
con estrema cura da parte degli architetti, tenendo in considerazione l’estetica e le esigenze della sicurezza.
Classico: termia solare. I collettori termosolari
sono stati il punto di partenza di tutte le mie
­riflessioni sull’architettura ecologica e l’architettura postfossile. Sfruttano l’effetto serra del
vetro (non trasparente agli infrarossi) e del
corpo nero come unità di misura del potere
assorbente (Principio di Kirchhoffscher), catturano il calore solare e lo trasportano attraverso un fluido o attraverso l’aria. Il semplice
fenomeno passivo di “termia solare” è stato
descritto già da Socrate: ombreggiare d’esta-
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Testo in italiano
te e sfruttare l’effetto evaporativo del calore
latente per il raffrescamento, sono accorgimenti conosciuti nelle architetture tramandateci dalle regioni più calde. Le facciate “intelligenti” moderne hanno sviluppato questi
principi; con alcuni sistemi di facciata e di copertura gli sviluppi hanno anche portato al
coinvolgimento degli elementi portanti. L’industria solare offre molti sistemi, che il committente, l’idraulico o l’elettricista possono installare su una copertura finita. E’ in via di
sviluppo l’idea di mettere sul mercato semilavorati per lo sfruttamento dell’energia solare,
anche se normalmente gli elementi rischiano
di essere molto costosi.
Un nuovo elemento in architettura: l’accumulatore. Se in zone con clima costante basta
­catturare l’energia per uno sfruttamento momentaneo, in altre è necessario l’accumulo.
L’accumulatore di energia a lungo termine
rappresenta un nuovo capitolo: nel caso di
corrente elettrica la situazione è semplice e
contemporaneamente complicata; per accumulare l’energia ottenuta dal sole, oggi si caricano batterie poco efficienti che richiedono
molta manutenzione. Più promettenti sono le
tecnologie all’idrogeno e le pile combustibili:
l’energia solare viene scomposta elettroliticamente in idrogeno ed ossigeno; l’accumulo è
però sempre un processo complicato che implica perdite di calore. Forse tra breve non
avremo più alcuna rete di corrente ma solo
impianti a gas con idrogeno e ossigeno; la
corrente verrà “prodotta” in loco, il calore usato in loco, probabilmente senza accumulatore
termico di lunga durata. L’idrogeno di propria
produzione verrà compresso tra le mura domestiche e immagazzinato sul tetto; verrà
prodotta corrente e calore mediante pile di
combustione. Una rete comune fornirà i gas e
interverrà in caso di cadute di tensione.
2. Design dell’energia della materia dell’architettura postfossile. La società postfossile oscilla
tra il modello della società di servizi e quello
della logistica. I flussi di materia e di energia
ne rappresentano gli elementi vitali. Anche in
architettura, nella scelta dei materiali, delle
tecnologie e nella determinazione del ciclo vitale dell’edificio, occorre aver considerazione
per i flussi di materia e di energia. Sorprendentemente molti aspetti del costruire tradizionale ne tengono gia conto. Le costruzioni
dell’architettura postfossile devono poter vivere a lungo, essere adattabili, facili da demolire e riutilizzabili. La committenza di solito è interessata ad un uso momentaneo, benché –
così insegna l’esperienza – le banche concedono più volentieri crediti per oggetti trasformabili e con un mercato più ampio. Esemplificativo il caso delle costruzioni a graticcio:
l’intelligente tecnologia in legno concepita per
una lunga durata, fu spesso modificata e infine smontata per essere rimontata altrove.
Nella migliore delle ipotesi furono sostituiti solo i chiodi; il tamponamento in argilla fu sepolto: la terra è tornata alla terra.
Materiali per l’edilizia: corrente elettrica e logistica. L’offerta di materiali edili è senza confini.
La logica di utilizzare nelle costruzioni i mate-
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riali della zona, importante in passato, oggi
non ha quasi più valore. Le direttive formali
hanno dato spazio agli “ersatz” (= sostituti)
che p.es. imitano il legno al posto del ­legno.
Nella società postfossile, non è possibile contemplare un’ Ars Costruendi regionale se i
materiali del luogo sono più costosi. Il pregiudizio su certi materiali va anche relativizzato:
per es. l’alluminio, che necessita di molta
energia nel processo di produzione, non è
considerato ecologico; se si calcola però il
fabbisogno energetico per mq. di facciata,
l’alluminio è molto più economico di un paramento in mattoni. Se inoltre consideriamo la
buona capacità di riutilizzo senza materiali di
scarto e la facilità di smontaggio degli elementi, è facile concludere che non c’è nessun
motivo per demonizzare l’uso dell’alluminio in
edilizia. In futuro, il progetto architettonico dovrà tener conto anche della demolizione, intesa come smontaggio, concetto che si sta già
affermando nella tecnologia dei mezzi di locomozione.
Classico: costruire industriale. Oggi, l’industria
con i mezzi informatici può fare tutto e in ogni
dimensione che si desideri. Le tecniche di
montaggio e smontaggio, la logistica dei trasporti e il peso degli elementi edili sono criteri
per la costruzione industriale, principi basati
su una trama costruttiva. Il progetto del sistema edile è compito dell’architetto in squadra
con tecnici di produzione, di logistica, di impianti e di strutture per progettare il sistema
tecnicamente e formalmente.
Classico: bionica. Frei Otto nel suo Istituto di
Stoccarda ha lavorato alle superfici minime
osservando la natura e trasferendone i principi nella tecnologia delle costruzioni: tale applicazione si chiama bionica; le architetture di
Frei Otto sono impensabili senza lo studio
delle natura così come “Growth and Form” di
D’Arcy Thompson del 1917 è la bibbia dei
bionici. La bionica è in tecnologia un ambito
di ricerca poco conosciuto che sicuramente
deve interessare l’architetto che ha un occhio
di riguardo per la natura la biologia-ecologica. A parità di prestazioni l’adattamento di un
principio biologico necessita meno energia
ed è più stabile. Costruiamo con criteri di
adattabilità! Dobbiamo progettare l’architettura per la società postfossile; l’arte e la tecnologia devono costituire un’unità: Bauwerk =
Kraftwerk (edificio = centrale elettrica)
L’autore è architetto, ha lavorato dal 1970 al 1974 presso l’Istituto per l’industrializzazione della costruzione
presso il Prof. Weber. Dal 1974 al 1981 è stato assistente presso il Politecnico di Hannover e dal 1984 è professore alla Scuola superiore di Lippe e Höxter. Dal
1994 al 1995 è decano di architettura e architettura di
interni e dal 2000 lavora per l’Istituto di Architettura Postfossile.
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Costruire edifici climaticamente
consapevoli porta ad uno specifico
­linguaggio formale?
Jürgen Roloff
Gli edifici adattati al clima devono avere uno
stretto rapporto col clima stesso; se il compito
principale di un edificio è quello di protegge-
re uomini, animali e riserve alimentari dalle intemperie e di ottenere un microclima sufficiente alle esigenze dell’utente, tale funzione
dovrebbe essere esplicitata con l’impiego il
più limitato possibile di energia. Costruire edifici consapevoli climaticamente significa costruire edifici efficienti dal punto di vista energetico. L’edificio deve essere in grado di
garantire prestazioni di base, anche se spesso la qualità del microclima passa in secondo
piano ed è lo specialista a regolare il microclima con le sue “macchine”. Quando tali “macchine” non esistevano, erano i costruttori edili
a fare le riflessioni utili per lo sfruttamento di
tutte le possibili fonti energetiche. In ogni
epoca l’energia è stata una risorsa preziosa e
scarsa; le così dette tecnologie costruttive autoctone generavano spesso edifici climaticamente consapevoli. Non è infatti difficile provare che forme ­simili tra loro, derivate dalle
condizioni climatiche del luogo, siano state
costruite in diverse regioni della terra. Questo
può tuttavia non significare che costruire climatico conduca assolutamente ad una certa
forma di linguaggio. Nel migliore dei casi la
regola vale per grandi zone climatiche, caldosecco, caldo-umido, arido e artico, nelle quali
si sono affermate specifiche tipologie costruttive grazie alla propria particolare idoneità al
clima. Fondamentalmente, però, la risposta
del committente ­riguardo uno specifico influsso del clima incideva solo sulla sfera tecnica
della costruzione. Nei climi estremi, lo sfruttamento o la ­protezione da un determinato parametro climatico hanno spesso portato con
sé una forma molto tipica. Un tempo, data la
scarsità d’offerta, era importante disporre autonomamente del calore da usare in modo
che fosse sfruttato al massimo: il focolare al
centro dell’abitazione, gli animali domestici
lungo i muri esterni (tipologia della casa a
corte della ­Bassa Sassonia) e le persone di
notte chiuse a dormire in piccole alcove. I
principi della “casa nella casa” e la disposizione di “spazi cuscinetto” subordinati (soffitte, cantine e stanze accessorie) servivano a
mantenere caldo il centro dell’abitazione.
Queste circostanze sono ancor oggi valide
ma non in maniera così rigida, dato che un
buon isolante e la possibilità di distribuzione
più flessibile con un impianto efficiente ci sollevano dal dover riunire sotto un unico tetto
uomini e animali. Se tralasciamo la forma delle coperture, come specifica risposta edilizia
agli influssi climatici, punto più probabile della discussione sulla costruzione sensibile alle
variazioni climatiche nella nostra zona, rimane
la finestra e il suo ­bilancio energetico. La finestra, quando veramente si dovevano evitare
dispersioni di energia, era un piccolo elemento architettonico, che si limitava ad illuminare,
non era affatto un dispensatore di energia.
Naturalmente anche il costruttore di una volta
era a conoscenza del fatto che la vetrata potesse sfruttare la grande ed economica fonte
energetica costituita dalle radiazioni solari; in
generale, comunque le grandi vetrate erano
rare in quanto considerate nel bilancio energetico un fattore di perdita. Oggi le finestre
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hanno assunto un nuovo ruolo grazie alle eccellenti possibilità di isolamento degli elementi edili opachi e grazie alla migliorata prestazione di isolamento termico del vetrocamera.
Tuttavia, la costruzione climatica con superfici completamente vetrate non è ancora possibile: grandi edifici in vetro si raffreddano e si
riscaldano troppo velocemente. Negli edifici
dove si lavora e si vive, le fluttuazioni di temperatura devono essere limitate il più possibile e possono oscillare al massimo di + 4 °K
intorno ai 22° C. Possiamo affermare in generale che una superficie in vetro deve trovarsi
in prossimità di una specifica massa d’accumulo. Come esempio può essere presa in
considerazione la vecchia stufa in ceramica,
che in un’ora è calda grazie ad un fuoco intenso, mentre il calore immagazzinato dalla
sua massa viene rilasciato in otto ore. Le superfici in vetro velocemente acquisiscono o
perdono energia accumulata; un edificio climatico deve livellare tali variazioni dipendenti
dal clima esterno, mitigare le punte e distribuire l’energia offerta attraverso il potere di accumulo. Modeste superfici vetrate, un buon
isolamento e sufficiente accumulo sono i tre
pilastri sui quali poggia l’architettura climaticamente consapevole. L’energia che una superficie vetrata mette a disposizione, può essere utilizzata solo se il vetro è anche ben
isolante e se l’edificio è capace di trattenerla;
se comunque è previsto l’impiego di un buon
isolante diminuisce il bisogno di una grande
superficie vetrata, dato che il fabbisogno
Testo in italiano
energetico decade. Rimane la questione dell’illuminazione diurna: oltre un certo limite abbiamo problemi di abbagliamento o di altro
ordine. Abbiamo bisogno anche di pelli esterne mobili, “intelligenti”, a volte opache a volte
trasparenti alla luce. Neanche per l’illuminazione, dato che l’uso di luce diurna si riduce a
poche ore e data la nostra sensibilità alle variazioni luminose dovuta all’abitudine di lavorare al video, il bilancio risulta positivo nel caso di grandi superfici vetrate. Piuttosto risulta
importante una precisa progettazione e distribuzione delle superfici. Elevati carichi interni
di calore in effetti sono nella nostra zona climatica pressocché l’unico motivo per cui in
estate bisogna condizionare meccanicamente. Altrimenti, il condizionatore si usa dove si
è costruito “male”. Dato che il nostro clima in
estate produce in pieno giorno una temperatura esterna che in media si trova tra i 20° e i
24°, si presenta un elevamento di temperatura dipendente dal clima solo a causa di un
eccessivo carico di radiazioni solari non accumulate. Tale effetto può essere impedito
con misure architettoniche. Il carico di calore
interno ci porta in un ambito che fino ad ora
non è stato ancora trattato, cioè l’aerazione.
L’aerazione serve a fornire aria fresca all’interno di un edificio e a smaltire quella viziata. Se
in estate questo scambio non presenta problemi, in inverno si pone il problema della
grande perdita di energia. In costruzioni più
antiche la ventilazione era supportata da elementi di aerazione (apertura, pozzetti, canali)
3
che venivano introdotti solo dove si temevano
o si riscontravano danni provocati dall’umidità. Altrimenti l’aerazione era nelle mani degli
utenti (finestre), dal momento che negli edifici
una aerazione di base per l’eliminazione dell’umidità era già presente a causa della
­scarsa tenuta agli spifferi degli elementi edili.
Oggi, l’aerazione deve introdurre aria calda.
Entrambi gli impianti -aerazione e introduzione di aria calda- sono una parte del progetto.
Coerentemente con il concetto di edificio
energicamente efficiente quest’aerazione deve avvenire senza supplementare impiego di
energia, ma ciò non deve costituire una rinuncia all’uso di energie complementari. Costruire edifici consapevoli climaticamente ha oggi
lo stesso scopo di 500 anni fa: si tratta di una
costruzione energicamente efficiente e non
ha nulla a che vedere con le costruzioni tradizionali, ma ha molto in comune con la tradizione. Quello che precedentemente doveva
essere sperimentato e confermato in un lungo
intervallo di tempo, oggi è l’applicazione conforme alla regolamentazione fisica, termodinamica e fluidotecnica, così come l’inclusione
del pensiero ingegneristico lo è nel progetto.
Questo introduce però un nuovo modo di lavorare che richiede agli architetti una preventiva considerazione di questa categoria e dei
progettisti specializzati.
L’autore, nato nel 1937, ha studiato presso il Politec­nico
di Dresda ed è architetto. Dal 1992 è professore presso
l’Istituto di bioclimatico presso il Politecnico di Dresda
dove insegna Fisica Tecnica.
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Testo in italiano
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Casa solare a Ebnat-Kappel
Per la casa d’abitazione è stato studiato un
nuovo tipo di sistema che copre quasi due
terzi della facciata sud composto da moduli
in materiale sintetico tra lastre di vetro, che offre una capacità di accumulo termico dieci
volte maggiore di quella del calcestruzzo. Gli
elementi fungono da isolante trasparente, da
unità di assorbimento e da protezione al surriscaldamento. La funzione del TWD (isolante
trasparente) viene assunta dalle lastre in vetro camera con basso potere emissivo. Il secondo strato in vetro più esterno funge, grazie alla sua superficie prismatica, da
protezione al surriscaldamento stagionale. I
raggi verticali estivi vengono riflessi; i bassi
raggi invernali possono al contrario attraversare i prismi. Gli elementi retrostanti riempiti
con paraffina rappresentano la massa d’accumulo. La paraffina a temperatura ambiente
diventa fluida e grazie al cambiamento di stato è un accumulatore latente. In un giorno di
sole invernale la parete diventa più chiara e
trasparente, mentre con temperature inferiori
rilascia l’energia accumulata all’interno dello
spazio e diventa nuovamente scura e opaca.
Formalmente, la costruzione si rapporta al paesaggio rurale e alle tradizionali case in legno
dell’intorno; come le vecchie fattorie locali
presenta un rivestimento verticale in legno su
una struttura a montanti e traversi. Tutte le
stanze principali sono disposte lungo la facciata sud passiva. Il soggiorno è l’unico spazio esposto sia a nord che a sud. La struttura
è in elementi di legno modulari. Pareti esterne, copertura e pavimenti possiedono un elevato potere isolante grazie a moduli spessi 40
cm con un’intercapedine di 35 cm riempita di
fiocchi di cartone riciclato. Come rivestimento
sono stati impiegati pannelli in compensato
tre strati in larice all’esterno, in abete rosso all’interno; i telai delle finestre sono in profili di
larice isolati. L’utilizzo dell’energia solare è integrato con un sistema attivo composto da un
aeratore meccanico con recuperatore di calore e pompa di calore eventualmente integrabili di notte con un serbatoio e un collettore ad acqua. Attraverso queste misure il
fabbisogno primario si riduce a meno di un
terzo. Un impianto fotovoltaico posizionato
sulla copertura integra la pompa di calore.
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Scuola solare sull’Himalaya
Lingshed è una piccola località del Ladakh,
ex territorio reale sull’Himalaya indiano, caratterizzato da catene montuose che la riparano
dai monsoni meridionali; rare sono le precipitazioni atmosferiche, il clima è estremamente
asciutto e segnato da grandi escursioni termiche e da elevata insolazione che offre le condizioni ideali per l’utilizzo di energia solare. La
scuola, che si trova a 4000 metri d’altezza, tra
novembre e marzo è isolata poiché che i passi da attraversare rimangono chiusi. Ciò significa che i bambini non possono assistere alle
lezioni; per questo motivo negli anni ’90 l’associazione austriaca “Frieds of Lingshed” sot-
2002 ¥ 6 ∂
to la direzione dell’architetto Christian Hlade
iniziò il progetto di una scuola solare. Sei aule
una accanto all’altra sono chiuse sul lato sud
da due giardini d’inverno. Uno spazio centrale di ingresso serve da chiusura e distribuzione. Le tre aule esposte ad est ed entrambi i
giardini d’inverno sono usate per le lezioni,
negli altri tre locali vivono gli insegnanti. I muri
esterni ed interni spessi 50 cm sono in adobe; la copertura è stata realizzata secondo le
tecnologie tradizionali tibetane con struttura in
legno e manto in strati di fieno e argilla. Nei
freddi mesi invernali le lezioni si svolgono nei
due giardini d’inverno che vengono riscaldati
attraverso l’irraggiamento solare diretto. In
estate vengono usate le aule retrostanti. Con
temperature esterne a –20 °C e senza riscaldamento, nel giardino d’inverno si raggiungono i 18 °C, mentre le temperature degli spazi
adiacenti di notte scendono a 7 °C.
www.solarschule.org
Sezione, pianta, scala 1:200
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Casa unifamiliare a Langenzersdorf
La casa si trova isolata in uno stretto terreno
in pendenza in un’area di vitigni a nord di
Vienna. Un piccolo ex-edificio per la vendemmia e una rampa come elemento di connessione del pendio settentrionale definiscono
la posizione e la cubatura dell’edificio nuovo
composto, da un’anima in c.a. massiccio –
massa di accumulo – e da una struttura in
montanti-correnti con rivestimento esterno in
legno-vetro che utilizza passivamente l’energia solare. Attraverso un lucernario obliquo
sopra lo spazio del soggiorno, la parete
esposta a sud diventa l’elemento assorbente
che con il rivestimento in dolomite nera è
esposto direttamente alle radiazioni solari. Un
impianto di aerazione che estrae aria riscaldata nella parte alta dell’elemento di assorbimento e la soffia sulla parete esposta ad est,
sostiene il concetto passivo dell’architettura e
supporta un uso intelligente della facciata.
Sezione, piante, scala 1:400
1 Edificio esistente; 2 Garage; 3 Rampa carrabile;
4 Hall; 5 Economia domestica; 6 Sanitari; 7 Camera;
8 Corte; 9 Piscina; 10 Soggiorno; 11 Cucina; 12 Parete
di assorbimento; 13 Copertura verde; 14 Terrazza
Sezione, scala 1:20
1 Compensato 10 mm
2 Membrana bituminosa a ­doppio strato 40 mm;
­perline 40 mm; travetti; intercapedine di ventila­
zione; strato di separazione; isolante polistirolo
in schiuma rigida 100 mm, barriera al vapore,
­soletta stratificata in abete rosso 120 mm
3 Lucernario: monolastra 8 mm+intercapedine 18 mm + stratificato monolastra 6+6 mm
4 Parete d’assorbimento: pietra naturale 50 mm;
­incollata su parete in c.a. 150 mm
5 Pavimento in tavole di larice 22 mm; materassino in
sughero 3 mm; soletta 145 mm in abete rosso
6 Pietra naturale 20 mm su letto di malta 80 mm,
­guaina in PE; materassino fonoassorbente 30 mm
su pietrisco 30 mm; soletta in c.a. 160 mm
7 Soletta in abete rosso 140 mm; materassino in
­sughero con fughe in silicone; elemento in c.a.
200 mm
8 Parete in abete rosso 160 mm; schiuma rigida di
­polistirene fra i travetti 80 mm; barriera al vapore
su pannello in compensato 10 mm
9 Pavimento in larice 30 mm; correnti 80/50 mm;
­ ateriale di riporto 50 mm; strato livellante in ­sabbia
m
30 mm; piastra di fondazione in c.a. 250 mm su pellicola in PE; schiuma rigida di ­polistirene 80 mm;
strato di separazione 60 mm
Sezioni, scala 1:20
1 Substrato 160 mm su membrana filtro 10 mm; strato
di drenaggio su impermeabilizzazione; ­isolante in
schiuma rigida a base di polistirolo100 mm; barriera
al vapore; soletta in lamellare abete rosso 160 mm
2 Pannello in calcestruzzo 40/40/4 mm su pannello
di appoggio 10 mm; materassino di protezione
10 mm; schiuma dura a base di polistirolo 100 mm,
barriera al vapore; soletta in massello 100 mm
3 Tubolare in acciaio Ø 16 mm
4 Vetrata fissa float 8 mm+intercapedine
18 mm+float 6 mm
5 Piastra di fondazione in c.a. 250 mm, pellicola in PE;
schiuma rigida di polistirene 80 mm; strato di separazione 60 mm
6 Strato di rivestimento in c.a. 120 mm; schiuma
­rigida di polistirene 100 mm incollato a tenuta di vapore; parete in c.a. 250 mm
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Casa plurifamiliare a Wolfurt, Austria
Come alternativa alla tipologia classica della
casa a schiera, sono stati progettati in prossimità di Bregenz, due edifici compatti a tre
­piani. I committenti, un gruppo di 8 famiglie,
desiderava case passive economiche, con
appartamenti luminosi e ampi spazi privati
­all’aperto. I corpi di fabbrica adiacenti comprendono 4 appartamenti di circa 130 mq. e
un atelier di 65 mq. I duplex hanno un giardino proprio al piano inferiore, mentre agli appartamenti mansardati sono abbinate ampie
terrazze. Gli edifici, costruiti con tecnologia
mista (solette in c.a., pilastri in acciaio e setti
di calcestruzzo, pareti esterne in legno), sono
rivestiti esternamente in larice. Nel corpo scala sono collocati aeratori che provvedono ad
una controllato ricambio dell’aria. L’aria fresca
viene preriscaldata con un collettore di calore
dal terreno, attraverso uno scambiatore di
­calore. Il riscaldamento successivo dell’aria
e dell’acqua avviene attraverso un registro di
acqua calda da un accumulatore cuscinetto
in ogni edificio. Entrambi gli accumulatori
­sono alimentati da una caldaia a pellets e da
collettori solari.
Gli edifici sono parte integrante del progetto “Cepheus”
che studia la casa passiva in 5 paesi europei.
www.cepheus.at
Planimetria generale, scala 1:2000
Sezione, pianta edificio A; scala 1:400
Sezione, scala 1:400;
Sezione particolareggiata, scala 1:20
1 Lamiera in rame 0,7 mm
2 Rivestimento in perline di larice 2 mm
3 Lamiera in rame 0,7 mm
4 Assitto in larice 25 mm; pannello leggero in lana
di legno fra i travetti 40/80 mm; barriera al vapore;
pannello in fibre minerali 35 mm; pannello in derivati
del legno 25 mm; isolante in cellulosa fra la struttura
in legno 300 mm
5 Incannicciata 30 mm; travetti 40/80 mm su nastri
protettivi; membrana impermeabilizzante copertura
in EPMD 5 mm; pannello in derivati del legno
20 mm; pannello isolante sottovuoto 50 mm;
­granulato bituminoso 20 mm; barriera al vapore
5 mm; soletta in c.a. 220 mm
6 Avvolgibile protezione solare
7 Strato in ghiaia 50 mm; membrana impermeabilizzante a base di bitume a doppio strato 5+5 mm;
isolante termico a base di schiuma rigida 400 mm,
barriera al vapore; soletta in c.a. in pendenza
240 mm; intonaco di gesso 5 mm
∂ 2002 ¥ 6
8 Finestra in legno con anima in schiuma rigida,
tre lastre di vetro con intercapedine riempita con
Argon, fi = 0,6 W/m2k
Sezione orizzontale facciata, scala 1:20
Sezione schematica impianti senza scala
Scambiatore di calore interrato, scala 1:400
1 Vetro camera a tre lastre con intercapedine con
­Argon, fi = 0,6 W/m2k
2 Pilastro in profilo di acciaio | 80/80/10 mm
3 Finestra in legno con anima in schiuma rigida e
­vetro camera come il n.1
4 Rivestimento in larice 27 mm, ventilazione 30 mm,
pannello in MDF 16 mm; isolante in lana minerale
250 mm tra i montanti 40/260 mm; pannello in OBS
15 mm; barriera al vapore; lana minerale tra i profili
in alluminio 75 mm; lastra in cartongesso
5 Davanzale in laiera di rame 0,7 mm
6 Lamiera di rame 0,7 mm; cartone per copertura;
pannello in MDF 16 mm; isolante in lana minerale
160 mm tra i montanti 40/160 mm
7 Impianto con collettori solari
8 Aria di smaltimento
9 Condotto di uscita dell’aria viziata
10 Aria di alimentazione
11 Aria postriscaldata di alimentazione
12 Scambiatore di calore
13 Aria fresca
14 Lavanderia
15 Accumulatore misto 2500 l
16 Caldaia a pellet di legno 15 kW
17 Collettore di terra
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Villette a schiera a Ikast, Danimarca
Si tratta di sei unità residenziali con parcheggio, superfici all’aperto e un edificio ­comune
per i residenti. Nato da un progetto ministeriale di risparmio energetico e per l’impiego di
tecnologie e materiali che rispettano l’ambiente èi un modello dimostrativo di analisi
per l’Istituto di ricerca per l’abitazione. Le case sono state costruite con particolare riguardo al punto di vista energetico: facciate in vetro inclinate orientate verso sud per
permettere di sfruttare l’energia solare attraverso il riscaldamento degli elementi interni e
collettori solari integrati direttamente in facciata. Dietro la facciata si trova un giardino d’inverno che crea una zona cuscinetto tra interno ed esterno. Le zone dell’interno sono
suddivise tra loro da pareti di vetro, in modo
tale che il calore guadagnato nel giardino
d’inverno possa fluire anche nell’area interna
dell’abitazione. La facciata nord è rivestita
con pannelli in fibre minerali dipinte di nero
che prevedono come protezione dello zoccolo una spalliera in legno. In un “camino” centrale sono concentrati tutti gli impianti tecnici
come l’aerazione, l’impianto elettrico e i condotti di riscaldamento
Planimetria generale, scala 1:2500
Sezione, piante (tre tipologie), scala 1:250
1 Specchio d’acqua; 2 Passerella; 3 Giardino d’inverno;
4 Camera; 5 Area di soggiorno; 6 Cucina/area pranzo
Sezione verticale, scala 1:20
1 Membrana bituminosa; pannello in compensato
12 mm; isolante 220 mm; travi in legno 220/50 mm;
barriere al vapore; travetti 20/20 mm; pannello in
compensato 12 mm
2 Pannello in fibre minerali 8 mm; isolante termico
200 mm; montante in legno 200/45 mm;
­calcestruzzo 120 mm
3 Assi cerate 22 mm; strato di scorrimento,
­compensato 12 mm; travi 195/45 mm; isolante
­termico 100 mm; travetti 22/22 mm; pannello in
­cartongesso 13 mm
Testo in italiano
4 Assi 22 mm; correnti 50/50 mm; assi di livellamento,
pellicola plastica; calcestruzzo 100 mm; isolante
320 mm
5 Vetro semplice
6 Tubolare in acciaio 80/220 mm
7 Montante in alluminio 100/50 mm,
vetro camera fi = 0,9 W/m2K
8 Collettore solare
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Quartiere residenziale a Kolding,
Danimarca
Composto da 59 case in linea e da un edificio
comune, l’agglomerato venne progettato nell’ambito di un concorso per l’architettura ecologica in Danimarca. Per un’ideale sfruttamento dell’energia solare le case sono
orientate con un’inclinazione di 15° sull’asse
nord-sud (ideale in Danimarca). Verso nord le
facciate sono in laterizio, verso sud completamente vetrate. Parte della facciata in vetro costituisce una grande parete solare di 6 fino a
8,5 m2 che attraverso il riscaldamento di uno
strato d’aria funge da riscaldamento supplementare a quello centrale nella casa comune.
La parte inferiore della parete serve per il preriscaldamento dell’aria fresca che viene immagazzinata nel serbatoio di calore dell’edificio – parete in c.a. divisoria. Durante i giorni
di sole l’aria riscaldata viene portata nell’accumulatore fuori dalla parete solare per mezzo di un ventilatore che restituisce all’interno il
calore durante la notte. Una parte dell’acqua
piovana raccolta dalle falde del tetto viene
raccolta centralmente e con l’aiuto di un collettore solare riscaldata e condotta nella lavanderia comune.
Planimetria generale, scala 1:2500
Sezione, piante, scala 1:200
1 Corridoio; 2 Cucina; 3 Soggiorno; 4 Pranzo; 5 Terrazza; 6 Vuoto; 7 Bagno; 8 Camera da letto; 9 Balcone
Schema del muro solare
a Facciata solare; b Pannello di assorbimento; c Isolante termico; d Aria calda; e Aria fredda; f Ventilatore;
g Accumulatore di calore; h Aria fresca riscaldata
Sezione, scala 1:20
1 Profilo in acciaio ad fi 240/20 mm
2 Lamelle di aerazione in lamiera di alluminio con
­zanzariera
3 Isolante termico 30 mm
4 Pannello in compensato 22 mm
5 Profili in legno 95/50 mm con aperture di aerazione
Ø 40 mm
6 Mensola in acciaio
7 Alette di ventilazione
8 Vetro camera 4+ intercapedine 12 + float 4 mm, in
­telaio di alluminio; pannello di assorbimento; lamiera traforata nera verniciata, 3 mm; lana minerale
125 mm; calcestruzzo alleggerito 100 mm
9 Ventilatore
10 Tubolare di aerazione Ø 180 mm
11 Copertura: membrana impermeabilizzante 2 mm,
compensato 12 mm; lana minerale 300 mm;
­barriera al vapore attiva capillarmente; rivestimento
in tavole di legno 22 mm; cartongesso 12 mm
12 Profilo in legno 300/70 mm
13 Lamiera in alluminio 2 mm
14 Lamiera in alluminio 3 mm; barriera al vento 9 mm,
isolante termico 147 mm; compensato 19 mm,
membrana impermeabilizzante 2 mm
15 Mattoni 110 mm; isolante in lana minerale 130 mm;
calcestruzzo alleggerito 100 mm
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Case a schiera passive a Ulm
Nell’ambito dell’EXPO 2000 è stato costruito
5
questo complesso residenziale ad Ulm composto da 18 edifici distribuiti su tre file su terrazzamenti in modo da garantire – nonostante
il necessario alto indice di fabbricazione – vista ed esposizione solare a sud. Costruite
con tecnica mista (facciata in tecnologia leggera in legno, struttura in pietra arenaria, solette in c.a.) l’impianto sfrutta l’energia solare
passiva che ha significato la rinuncia ad un
impianto di riscaldamento convenzionale e la
limitazione delle perdite incontrollate di calore. Accanto ad un elevato livello di isolamento
(40 cm) l’involucro è stato realizzato con fughe a tenuta. Le finestre hanno vetri camera a
tre lastre e tutti gli elementi sono privi di ponti
termici. L’aerazione con recuperatore di calore e con lo scambiatore a terra di calore garantiscono una buona qualità di aria nell’interno. Elementi fotovoltaici e collettori solari sono
stati previsti per il fabbisogno di acqua calda.
Sezione, planimetria generale piano terra, scala 1:500
1 Tipologia A; 2 Tipologia B
Tipologia A: piano primo; piano terra;
piano interrato, scala 1:400
Sezione, scala 1:20
1 Copertura: doppio strato inverdimento estensivo
100 mm; membrana impermeabilizzante 3 mm su
feltro in fibre sintetiche; pannello in derivati del legno 25 mm, traversa in legno 140/240 mm; isolante
in lana minerale 420 mm; pannello in derivati del legno 13 mm; barriera al vapore ­pellicola in PE, rivestita in alluminio; pannello in cartongesso stuccato e
verniciato 12,5 mm
2 Parete: intonaco con struttura con due mani di
­pittura; strato armato 4 mm; isolante pannello in
schiuma rigida 300 mm; parete in muratura in ­pietra
arenaria 150 mm; intonaco sottile 3 mm; tappezzeria con superficie ruvida con pittura
3 Finestra in alluminio con vetrocamera
4 Pavimento: parquet in quercia 20 mm; pavimento in
cemento 45 mm su strato di separazione;
­materassino fonoassorbente 20 mm
5 Porta d’ingresso in legno con anima in schiuma
­rigida
6 Terrazzo: piastra in calcestruzzo 40/40/5 mm; letto
di ghiaia 40 mm, materassino in granulato di gomma 6 mm, impermeabilizzazione; isolante termico in
pannelli in schiuma rigida in pendenza 30/80 mm;
isolante in pannelli di schiuma rigida 200 mm;
­barriera al vapore; pannello in c.a. 200 mm
7 Veneziana in alluminio esterna
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Lavorare eol abitare a Rosenheim
Per un terreno ai margini della zona industriale di Rosenheim, un committente privato ha
indetto un concorso per la progettazione della sede di una società, per il proprio ufficio di
ingegneria in espansione per impianti domestici e tecnici: 2900 m2 di uffici orientati verso
il paesaggio urbano e 14 appartamenti per gli
impiegati orientati verso quello campestre. Le
superfici ad ufficio sono disposte, così come
la scala, lo spazio cuscinetto climatico, l’ingresso e la sala conferenze, verso la “piazzetta” con una pelle trasparente/traslucida.
Mentre le superfici vetrate degli uffici sono
protette dalle radiazioni solari estive da elementi tessili, gli appartamenti orientati verso
ovest hanno tende esterne regolabili manualmente. Il condizionamento dell’edificio per uffici avviene attraverso serpentine per il caldo
o per il freddo attive sia a pavimento sia a soffitto. L’aver tralasciato strati costruttivi come il
6
Testo in italiano
materassino fonoassorbente sul lato superiore della soletta o il controsoffitto sul lato inferiore oltre a significare un rilevante risparmio
di costi, ha comunque permesso un elevato
isolamento acustico e un’elevata capacità di
accumulo della massa delle strutture.
Planimetria generale, scala 1:2500
Pianta piano terra, sezione, scala 1:500
1 Appartamento; 2 Hall; 3 Ufficio; 4 Centro impianti;
5 Superficie libera; 6 “Piazzetta”
Sezione “Piazzetta”, sezione orizzontale sulla hall,
­sezione hall, scala 1:20
1 Copertura: substrato 10 mm + 70 mm; strato
­protettivo, impermeabilizzazione a due strati; lana
minerale 160 mm, barriera al vapore; soletta in
c.a. 180 mm
2 Parete esterna: compensato 12 mm; ventilazione
24 mm; pellicola a diffusione; pannello ignifugo;
cartongesso 15 mm; lana minerale 100 mm;
­barriera al vapore; compensato 13 mm;
­cartongesso 15 mm
3 Pensilina: listello estruso 60/26 mm; pannello a
doppia nervatura in policarbonato estruso 16 mm;
profilo in acciaio T70
4 Copertura: profilo con aggraffatura verticale in alluminio; pellicola a diffusione; lana minerale 60 mm;
barriera al vapore; lamiera grecata 85 mm, profilo
in acciaio ÅPE 240 mm
5 Pilastro facciata 220/85 mm in lamiera di acciaio
15 mm
6 Traverso in acciaio HEA 100 con L 60/8 mm
7 Vetro profilato 260/60/6 mm a due strati in profili ad
fi in plastica
8 Vetrata: stratificato 12 mm + intercapedine 14 mm
+ stratificato 10 mm con listello in alluminio estruso
su profilo in acciaio ad fi
9 Lamiera di chiusura in acciaio 6 mm
10 Membrana ad estensione (toldos); rivestito in PVC,
rete in poliestere su cavetti portanti in acciaio inox
Ø 8 mm con tirante Ø 5 mm
Sezione orizzontale e verticale facciata sud uffici,
scala 1:20
1 Copertura: substrato 10 mm + 70 mm; strato
­protettivo, impermeabilizzazione a due strati;
fibra minerale 160 mm, barriera al vapore;
soletta in c.a. attiva termicamente 200 mm
2 Compensato in abete americano 12 mm
3 Traverso in lamellare 50/120 mm
4 Montante in lamellare 60/120 mm
5 Pilastro in acciaio Ø 101,676,3 mm
6 Listello estruso in alluminio anodizzato ad
fi 25/50 mm su ¡ 10/50 mm
7 Soletta di piano: moquette, solaio in c.a. attivo
­termicamente 220 mm
8 Tracciato di cavetti appesi
9 Pilastro in acciaio Ø 159,0/6,3 mm
10 Isolamento 100 mm; impermeabilizzazione;
calcestruzzo impermeabile 300 mm
11 Protezione solare in rete di poliestere su cavetti in
acciaio inox
12 Lamelle in alluminio anodizzato 80 mm con
copertura in vetro acrilico su mensole in acciaio
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Edificio per uffici a Solihull
Arup Associates ha realizzato il proprio edificio per uffici presso Birmingham studiando
un concetto con aerazione e illuminazione naturale e armonizzando forma, struttura e progettazione climatica. Distribuito su due ali,
l’edificio si inserisce in un terreno lievemente
in pendenza. L’interno dell’ala compatta consta di volumi con superfici comuni ad ufficio
su due piani. La pianta aperta permette flessibilità planimetrica e supporta la cooperazione
interdisciplinare dei team di progettazione. I
pilastri in acciaio ad Y portano il caratterizzante “camino solare” sulla copertura che lascia entrare luce ed aria naturale negli uffici.
2002 ¥ 6 ∂
Alette comandate automaticamente completano l’aerazione naturale. Parte integrante del
principio energetico è la differente progettazione della facciata e delle protezioni solari:
lamelle in alluminio fisse davanti alle finestre
della facciata a timpano, veneziane interne
nelle finestre sul lato nord-ovest, persiane in
legno esterne sulla facciata sud. La massa
termica mancante alla struttura in acciaio viene fornita da elementi di solaio prefabbricati
cavi in c.a. In estate i solai di calcestruzzo immagazzinano aria fresca.
Piante, scala 1:1000
1 Openspace; 2 Ufficio; 3 Auditorium; 4 Caffè; 5 Hall di
ingresso; 6 Aula conferenza; 7 Computer; 8 Fitness;
9 Laboratorio test
Sezioni, scala 1:200
A Camino solare; B Facciata sud
Sezione aa, scala 1:500
1 Deflettore del vento in alluminio verniciato
a polvere 40 mm
2 Alette di aerazione in pannello in alluminio isolato
40 mm
3 Vetrata isolante in vetro di sicurezza temperato
6,4 mm+ intercapedine 22 mm con lamelle di
­protezione antisole verticali + stratificato 10,8 mm
4 Tubolare in acciaio 150/50/6 mm in lamiera di
­alluminio rivestito
5 Lamiera in acciaio verniciata 0,6 mm;
lana minerale 260 mm; barriera al vapore;
elemento cavo soletta 150 mm
6 Canalina impianti
7 Telaio fisso in compensato 13 mm,
con lamiera in alluminio rivestita
8 Persiana finestra in legno di cedro 45 mm
9 Comando elettrico
10 Ribalta di aerazione
11 Rivestimento in tavole di legno di cedro 20 mm;
­intercapedine d’aria 50 mm; membrana a diffusione; compensato 18 mm; lana minerale 120 mm;
barriera al vapore; pannello in MDF 12 mm
Pagina 777
Istituto superiore di ingegneria
a Kufstein, Austria
In questo edificio il risparmio energetico e di
costi non era solo fondamentale per il progetto stesso, ma doveva diventare esemplificativo per gli studenti dell’istituto e servire da
­modello applicativo degli studi. La sala conferenze, la biblioteca e l’amministrazione formano un nucleo compatto che costituisce il centro di comunicazione di riferimento.
Interessante è il concetto di doppia facciata
che conferisce grazie alla pelle più esterna
un’immagine unitaria nonostante le diverse
destinazioni degli spazi interni che invece si
evidenziano sulla pelle più interna in vetro.
Grazie ad un recuperatore di calore le dispersioni vengono minimizzate; attraverso lamelle
di ventilazione nella pelle in vetro più esterna,
l’aria fresca preriscaldata arriva in prossimità
del pavimento e risale. L’estrazione di aria viziata avviene attraverso aperture nelle pareti
divisorie e viene ricondotta nell’aerometro
contenuto nella canalina del davanzale dove
viene soffiata fuori attraverso una membrana.
Planimetria generale, scala 1:5000
Piante, sezioni, scala 1:5000
1 Garage interrato; 2 Audimax; 3 Impianti;
4 Sala convegni; 5 Caffetteria; 6 Aula; 7 Ingresso principale; 8 Biblioteca; 9 Segreteria; 10 Ufficio amministrazione; 11 Ufficio insegnanti; 12 Sala apprendimento
­informatica; 13 Multimedia
Sezione facciata sala convegni, scala 1:20
1 Condotto meccanico di raccolta aria
viziata Ø 200 mm
2 Lastra esterna in float di sicurezza 8 mm
3 Ribalta di ventilazione in float 8 mm
con apertura comandata elettronicamente
4 Membrana orizzontale di separazione dell’aria
viziata/aria di alimentazione con guida metallica
­incollata su anta a ribalta di aerazione
5 Aeratore con scambiatore di calore a rotazione;
6 Scarico aria viziata
7 Ventilatore aria immessa
8 Rivestimento in lamiera traforata
9 Canalina impianti
10 Vetro monolastra 8 mm con 6 lamelle di aerazione
per campitura
11 Finestre in legno con vetrata isolante float 6 mm +
intercapedine 16 + vetrata stratificata 6 mm
12 Montanti di facciata in lamellare 50/300 mm
13 Traversi in lamellare 50/70 mm
14 Immissione aria nell’intercapedine di facciata in
­lamiera stirata con materassino filtrante
15 Aperture di revisione nel davanyale della finestra
16 Canalina di aerazione
17 Radiatore
18 Uscita aria fresca in prossimità del pavimento.
Sezione, sezione orizzontale facciata biblioteca,
scala 1:20
1 Canalina di raccolta condotto uscita aria viziata a
funzionamento meccanico Ø 200 mm
2 Lastra esterna monolastra 8 mm
3 Monolastra 8 mm con 6 lamelle di aerazione per
campitura
4 Finestra in legno con vetrocamera float 6 mm +
­intercapedine 16 mm + vetro stratificato 6 mm
5 Listello di copertura in alluminio
6 Traverso in lamellare 50/70 mm
7 Montante di facciata in lamellare 50/300 mm
8 Lamelle di protezione solare regolabili individualmente
9 Lana minerale 100 mm coperta con pellicola nera
10 Immissione aria nell’intercapedine di facciata in
­lamiera stirata con materassino filtrante
11 Illuminazione per ambienti umidi
12 Intonaco fine su isolante termico 120 mm
Pagina 788
La quadratura del cerchio, dall’impian­
tistica tecnica al design dell’energia
Prof. Ing. G. Hausladen, Ing. M. de Saldanha
Il desiderio di edifici che possono molto di più
con meno tecnica, in cui l’utente si trovi bene,
presso i quali forma e funzione convivano in
armonia, ha determinato una nuova disciplina
“Design dell’ energia” che significa sviluppo
di un concetto ecologico ed economico dal
progetto alla realizzazione.
Le esigenze modificate. Gli edifici devono proteggere gli utenti dagli influssi dell’ambiente e
assicurare sia un confortevole microclima sia
condizioni di lavoro favorevoli. Più l’edificio è
funzionale, minore è il consumo di energia
per la climatizzazione, l’illuminazione e l’aerazione dello spazio interno. Nel periodo preindustriale, la “progettazione energetica” era affidata alle mani del costruttore che si basava
sulle tradizioni e sull’esperienza. Nel periodo
del Dopoguerra gli aspetti riguardanti energia
e climatizzazione dello spazio passarono in
secondo piano nell’architettura. Gli edifici erano per lo più creati secondo criteri formali e
funzionali secondo una progettazione seriale.
In un periodo più recente è nata una consapevolezza nei confronti delle limitate sorgenti
energetiche. Gli edifici devono dare maggiori
prestazioni con meno energia, devono reagire in maniera flessibile alle innovazioni e ai
∂ 2002 ¥ 6
cambi di destinazione. Gli utenti sono stati
sensi­bilizzati e desiderano un’estesa alimentazione di luce diurna naturale e una naturale
aerazione, intesi come fondamentali fattori di
benessere.
Design di energia come risposta. Per assolvere in maniera ottimale a queste condizioni è
necessaria la presenza di un designer dell’energia che cooperi alla progettazione oltre
che dell’impiantistica, anche della struttura
dell’edificio, per ottimizzare sia i singoli aspetti come la climatizzazione dello spazio, l’uso
della luce diurna e l’approvvigio-namento
energetico che le prestazioni dell’intero sistema. Particolarmente importante è in tal senso
è il concetto di facciata che assume un ruolo
chiave nello scambio tra ambiente interno ed
esterno. L’interventi di un designer dell’energia è utile sia nelle tradizionali residenze se
sono richieste forme abitative flessibili o
un’impiantistica integrata, sia in edifici industriali per le potenzilità di risparmio energetico
nell’interazione tra uso e alimentazione energetica, sia negli edifici amministrativi, sistemi,
da questo punto di vista, molto delicati.
Esempio di collaborazione durante il concorso per un centro di esposizione e sperimentazione “BMW World” dello studio di architettura
Auer + Weber. Oltre alla creazione di differenti zone climatiche nell’edificio e allo sviluppo di un involucro, tutte le funzioni sono state
integrate e verificate con simulatori. Le tre diverse zone climatiche fanno passare l’utente
da un clima che lievemente si avvicina a
quello esterno nella hall di ingresso ad una
zona cuscinetto o isola climatica con il bistro,
lo spazio espositivo, ecc. confortevole per un
più duraturo soggiorno e infine le aree interne, ad esempio l’amministrazione, gli unici
spazi ad avere una climatizzazione definita.
L’involucro dell’edificio era previsto come
struttura perforata simile ad una lamiera traforata curva: nei fori tondi della struttura dovevano essere posati elementi funzionali ad
esempio per l’aerazione, la protezione dal sole o per la diffusione della luce. Attraverso il
concetto modulare con elementi prefabbricati
doveva essere ottenuta la massima flessibilità
e un’analogia al processo di costruzione delle
automobili.
Fase concettuale. Nella progettazione di edifici è compito del team di progettazione il dimensionamento e il calcolo di grandezze come l’energia, la temperatura o costi con fattori
“light” come la comodità psichica, l’estetica,
la funzionalità o il valore d’immagine da confrontare tra di loro. Il primo passo sta nel fissare le priorità, successivamente di quantificare le funzionalità. Da una molteplicità di
varianti possibili si cristallizza attraverso la selezione di poche varianti. In questa fase la
maggior parte delle decisioni vengono prese
attraverso l’intuizione che si basa sull’esperienza di progettazione e sulle conoscenze.
Fase di progetto. Con studi potenziali e simulazioni generiche si ricavano da due a tre varianti che vengono parallelamente sviluppate
in dettaglio in modo tale che un potenziale di
risparmio specifico per l’edificio venga reso
Testo in italiano
accessibile in maniera ottimale. In aggiunta
per avere maggior precisione, vengono fatte
simulazioni basate su calcoli. L’ultima scelta
di concetto si cristallizza nel corso di questo
processo di ottimizzazione e viene spesso affrontato nella fase di progettazione esecutiva.
Progettazione esecutiva. I particolari vengono
ottimizzati spesso con l’aiuto di misurazioni di
modelli o di prototipi ad esempio di elementi
di facciata. Qui fluiscono anche esigenze da
altre discipline come la tecnica di produzione, l’architettura d’interni, o il design.
Collaborazione fino alla realizzazione. Con lo
sviluppo dell’edificio di ricerca e dimostra-zione del “Centro per l’edilizia con coscienza
ecologica-ambientle” (ZUB) a Kassel ebbe
luogo un dettagliato piano energetico interdisciplinare dalla fase di progetto a quella di realizzazione. Questo fu necessario per realizzare un edificio che presentasse un minimo
fabbisogno energetico e potesse essere usato a scopo di ricerca. Aerazione meccanica
con recupero di calore e un elevato standard
di isolamento sono stati integrati nel concetto
generale. Per l’aerazione meccanica sono
previste due varianti. L’aria viziata viene
estratta, l’aria fresca fluisce attraverso lo
scambiatore di calore nel clima intermedio
dell’atrio e preriscaldata viene immessa negli
uffici. L’alimentazione avviene attraverso canali; il calore di riscaldamento viene distribuito
negli spazi attraverso un sistema termoattivo
di un sistema a soffitto. In estate le parti edili
in cui fluisce acqua vengono in parte usate
per la climatizzazione. Anche lo strato di terreno sotto la piastra di pavimentazione funge
da sorgente di fresco. La vetrata a tre lastre
isolante della facciata esposta a sud impedisce grandi perdite di calore ed è dotata di veneziane per diaframmare le radiazioni solari.
Strumenti di progettazione. Per lo sviluppo di
geometrie tridimensionali sono stati usati
schizzi e modelli. Altre dimensioni come il
tempo, la temperatura , l’energia sono state
introdotte nello sviluppo del concetto permettendo metodi di ricerca dinamica. Modelli di
formazione matematici e naturalmente prototipi hanno avuto un ruolo fondamentale nello
sviluppo della facciata.
Strategia per un progetto di successo:
1-Prima si consulta un designer dell’energia,
maggiori sono le potenzialità di risparmio
energetico, in particolare nello sviluppo della
struttura dell’edificio. 2-Con la progettazione a
varianti, si può formulare più facilmente la soluzione ottimale. 3-Concetti con spese tecnico- impiantistiche ridotte sono in genere meglio approvati e l’accettazione degli utenti è
più elevata. 4-L’edificio deve presentare una
inerzia termica dato che il costo di impiantistica e di regolazioni sarebbe altrimenti molto
alto.
L’ing. Hausladen dirige dal 1986 uno studio di tecnica
energetica, impiantistica domestica e fisica tecnica a
Kirchheim. Nel 1998 ha fondato il Centro per l’Architettura consapevole dell’ambiente a Kassel, Dal 2001 detiene la cattedra per climatica edile e impiantistica tecnica presso il Politecnico di Monaco di Baviera.
Saldanha è dal 1997 collaboratore dello studio e lavora
dal 2002 presso la cattedra universitaria di Monaco.
7
Pagina 792
Lavoro di squadra tra architetti e ingegneri, un presupposto per l’architettura solare
Matthias Schuler, Günther Löhnert
La tipica architettura solare con pannelli fotovoltaici o collettori solari per la produzione di
corrente e per il riscaldamento di acqua sono
solitamente così poco integrati nell’edificio
che limitata è l’accettazione presso gli architetti. Si deve pretendere un’armoniosa integrazione del sistema nell’edificio, dato che,
se è prevista all’inizio del progetto, non presenta problemi irrisolvibili. Il rendimento maggiore di questo sistema è – nel caso di orientamento a sud – in estate a mezzogiorno,
quando il tipico impianto di riscaldamento
con un pessimo grado di efficienza riscalda
l’acqua potabile, o gli alimentatori di energia
sarebbero grati per un alleggerimento del loro carico. Con 6 mq. di collettori solari si ottengono facilmente il 50% dell’acqua calda
necessaria per un anno per un tipico utilizzo
domestico. Per il rimanente 50% servono
20 m2. di superficie fotovoltaica. A questo si
aggiunge l’installazione di apparecchi in particolare in cucina che non usano corrente, per
ridurre il fabbisogno energetico per unità domestica a 1.750 kWh/a. L’esempio mostra
chiaramente che anche nell’architettura solare in primo luogo si deve minimizzare il fabbisogno, ancor prima di pensare ad un sistema
solare attivo. Per ridurre al minimo il fabbisogno, è da sviluppare un concetto esteso a
ventaglio d’edificio, che passa dall’architettura attraverso la fisica tecnica fino alla progettazione strutturale. Mentre nel progetto di casa unifamiliare l’architetto può assolvere varie
funzioni, nel caso di progetti grandi, sin dall’inizio è fondamentale la presenza di professionisti specializzati. Il progetto integrale richiede la collaborazione di un team nella
definizione degli scopi progettuali oltre a reciproco rispetto e alla disponibilità tra i componenti del team.
Filo conduttore di un processo di pianifica­
zione integrale – un progetto di ricerca internazionale. Task23 è un processo di progettazione integrale realizzato nell’ambito di una
ricerca interdisciplinare svolta con il sostegno
del Ministero Federale Tedesco dell’Economia. Una chiara riduzione del fabbisogno
energetico di un edificio esige diversi
­interventi, dalla semplice riduzione al minimo
dei consumi attraverso l’ottimizzazione della
luce diurna fino ai sistemi solari passivi.
L’analisi di progetti edilizi internazionali e i
­loro processi di progettazione mostra
­rapidamente che la chiave sta nel processo
di progettazione. Dopo le analisi dei
­tradizionali procedimenti di progettazione nei
diversi paesi partners, è stata elaborata la
struttura di un generico processo di progettazione che mostra dall’indagine di base fino
­alla gestione rispettivamente di risanamento o
demolizione dell’edificio, tutte le attività che
­rivelano l’energia, la durata e le connessioni
degli effetti. L’impostazione richiedeva una
sequenza della lavorazione in parecchi cicli,
le così dette iterazioni, che in caso di
8
Testo in italiano
­ ecessità possono essere percorse più volte.
n
Dato che la pianificazione integrale viene intesa e percepita come processo individuale
da ogni attore, è stato concepito un navigatore che agisce a diverse profondità di informazione e sotto diverse angolature. Lo strumento può fungere da filo conduttore per le
riunioni di progetto, come checklist per le fasi
di lavoro ma anche come aiuto di argomentazione nei confronti di committenti e investitori.
La sua struttura riproduce i generici processi
internazionali, ma può essere adattata ai tipici
processi nazionali con le sue peculiarità.
Questo è importante in vista delle disposizioni
legislative dei diversi stati. Lo sviluppo di un
filo conduttore e di un navigatore per il processo di pianificazione integrale si realizza in
collaborazione interdisciplinare tra architetti e
ingegneri con esperienza pratica. In rapporto
al tipo e alla dimensione del progetto, le diverse misure hanno più o meno un ruolo importante per il comportamento generale e per
il comfort di utilizzo. La tabella seguente
(imm. 6) funge da panorama ma non deve
essere intesa in maniera dogmatica.
Nella progettazione integrale dell’Amministrazione Generale delle Poste Tedesce, a Bonn,
già nel bando del concorso si imponeva che
l’edificio raggiungesse il minimo consumo
energetico e il massimo comfort, e che venisse realizzata una particolare aerazione con la
possibilità di finestra anche al 40esimo piano.
Il team di progettisti sviluppò un nuovo tipo di
palazzina che per forma, concetto di facciata
e impianti rispondeva a questo principio. La
facciata screen su nove piani d’altezza, consente attraverso ante a ribalta regolabili, una
ventilazione regolata e un controllo della differenza di pressione per una graduata ventilazione attraverso la finestra senza creare correnti d’aria. Questa concezione di facciata è
stata verificata parallelamente attraverso simulazioni e misurazioni nelle gallerie del vento. Dopo il concorso, nelle successive fasi di
progetto, fu sviluppato un concetto di aerazione con convettori alimentati ad aria sottopavimento che accanto ad un riscaldamento
e ad un condizionamento regolabile permettono anche un intervento manuale del singolo
utente.
L’ing. Schuler è cofondatore e amministratore ­delegato
tecnico della ditta Transsolar Energietechnik di Stoccarda; è professore incaricato dell’Istituto ­superiore tecnico di Biberach, del Politecnico di ­Stoccarda e ­Visiting
Professor della GSD Harvard ­University, Cambridge
Massachusetts (USA).
Löhnert è architetto e proprietario della “solidar­
planungswerkstatt” a Berlino ([email protected]) e
si occupa sia di progettazione che di consulenza di
­processi di progettazione integrata.
www.task23.com
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Stazione di ricerca solare
Daniel Westenberger, Thomas Herzog
Sulla base dell’enorme potenziale di risparmio e delle molteplici possibilità di inserimento di materie di recupero ed energie rinnovabili, ai partecipanti al progetto e alla
costruzione è stato richiesto di elaborare una
2002 ¥ 6 ∂
soluzione in cui l’involucro dell’edificio con le
sue funzioni di protezione e di regolazione tra
clima interno ed esterno assumesse un ruolo
di centrale importanza. Ricerche sperimentali
e sviluppo sono parte del lavoro svolto presso
la Cattedra di Tecnologia delle Costruzioni
del Politecnico di Monaco di Baviera. Sono
stati testati sistemi di facciata e componenti
per migliorarne e monitorarne le prestazioni,
ma anche per una integrazione in due siti per
sette anni. Erano richiesti:
• superficie esposta come inserimento/
percezione/inizio registrazione del dispositivo
solare; • orientamento verso sud, sud-ovest e
sud-est; modificabilità e adattabilità a livello
mondiale per diverse impostazioni del problema; • nessun ombreggiamento di edifici o vegetazione; raccolta dei dati climatici; • controllo e raccolta dei dati di misurazione sul
posto; • collegamento del laboratorio con le
officine della Facoltà di architettura; accesso
controllato. La terrazza nord dell’edificio principale disponeva delle sopracitate caratteristiche, ma dato che nelle immediate vicinanze si trova la Vecchia Pinacoteca si ottenne
una concessione edilizia solo per una costruzione temporanea. Si richiedeva un intervento
cauto, dato che la stazione per la ricerca solare appariva in modo chiaro nell’ambiente
circostante. L’elevata piattaforma di forma parabolica offre insieme alla protezione al vento
in rete di acciaio inox un caratterizzante volume di chiusura dell’attico del palazzo. Su
questo si trovano i tre volumi di misurazione
di diverse dimensioni rivolti verso sud con
un’ideale esposizione ai raggi solari. La forma
aperta verso sud del così detto “sun catcher”,
con copertura arrotondata, accentua la particolarità dei volumi e la posizione. Nel maggio
2000, a terra in prossimità delle aule è stato
montato il traliccio bianco in acciaio. La struttura è stata posta con una autogru sulla copertura a terrazza su tre piedritti, disposti su
muri portanti.
Volumi di misurazione. Nella realizzazione degli esperimenti si differenziano le due aree
degli esperimenti termici ed ottici. Al contrario
degli esperimenti termici, che si devono svolgere in una cellula volumetrica di dimensioni
originali, negli esperimenti ottici è possibile
fare misurazioni quantitative mediante modelli
in scala. I singoli volumi di misurazione devono soddisfare le seguenti prestazioni: • struttura costruttiva indipendente che deve essere
posta sul traliccio; • realizzazione di uno spazio con rivestimento/copertura/relazioni dimensionali con la realtà costruita nella dimensione di una persona/ufficio; • un dispositivo
con diritto di precedenza/favorito per l’indagine termica per poter sviluppare, misurare e
valutare elementi edili ed effetti spaziali nelle
loro definitive caratteristiche in scala 1:1; • accesso sia agli spazi interni sia alle superfici
esterne per poter realizzare modifiche in loco;
• costruzione dell’involucro con strutture leggere in modo tale che gli influssi termici sui
componenti di facciata siano leggibili direttamente; -rappresentazione di uguali spazi in
scala 1:2,5 con due installazioni-dispositivi
con le medesime caratteristiche per le analisi
ottiche con la possibilità di confronto trasversale; -sostituibilità della facciata sud senza interferenze con il resto dell’involucro; • montaggio e realizzazione grazie ai collaboratori
del dipartimento.
Misurazioni termiche e misurazioni della luce
naturale vengono condotto con tre box di misurazione orientati verso sud, posti sulla piattaforma. Un container di legno per la preparazione e la registrazione dell’esperimento
venne spostato sotto la piattaforma. I dispositivi di misurazione trasmettono i dati ad un
computer da cui possano essere controllati e
riprodotti durante le analisi. Il box di misurazione maggiore, previsto per le indagini termiche, è composto da una struttura in materiali
leggeri isolati. Le misurazioni della luce corrispondono circa ad uno spazio ufficio per una
persona(3,5 m ≈ 3,6 m ≈ 2,7 m). La struttura è
stata realizzata in modo tale che le parti della
facciata sud possano essere sostituite per
poter testare e sviluppare diversi componenti
e sistemi di facciata. Un ulteriore valore produttivo riguardo le analisi termiche e della luce diurna di componenti di facciata si compongono nell’integrazione e nei collegamenti
strutturali di elementi edili attigui. Aspetti formali verranno discussi in sito. Lateralmente il
box di misurazione più grande viene fiancheggiato da due box analoghi costruiti in
scala 1:2,5 per analisi ottiche sulla luce diurna. La scala 1:2,5 è stata scelta per mantenere una relazione tra il volume maggiore e i
due inferiori. Sulla piattaforma vengono raccolti dati climatici (temperatura, radiazioni, intensità illuminazione, forza del vento e direzione) con specifiche direzioni di misurazione; in
aggiunta vengono condotte anche simulazioni termiche ed ottiche per verificare i dati teorici, mentre le simulazioni vengono convalidate da analisi pratiche. Modelli fotografici di
studio e rielaborazione di immagini digitali sono un’efficiente integrazione alla simulazione
per visualizzare problemi e connessioni.
Negli anni passati sono stati fondati presso la
Facoltà di Architettura i laboratori per il legno,
l’alluminio, l’acciaio e la plastica nel nuovo
Centro Tecnico per gli esperimenti di ricerca
e di sviluppo dove vengono prodotti modelli
di lavoro di diverse strutture con cui viene ottenuta una importante premessa per lavori
pratici di ricerca. In concomitanza con progetti con l’ISE (Istituto per i sistemi ad energia
solare) e il Centro per la ricerca delle energie
rinnovabili della Baviera sono stati condotti
presso la Cattedra di Tecnologia delle Costruzioni, lavori nell’ambito dell’uso della luce
diurna, della regolazione della luce diurna,
degli isolanti traslucidi, dei serbatoi termici
per edifici in tecnologie leggere e materiali.
L’architetto Daniel Westenberg, è assistente scienti­fico
presso la Cattedra di Tecnologia delle Costruzioni,
del Prof. Dr. Thomas Herzog, Politecnico di Monaco
di Baviera; il Prof. Dr. (Università di Roma) Thomas
­Herzog, è Professore Ordinario per la Cattedra di
­Tecnologia delle Costruzioni, presso l’Istituto di
­Progettazione e tecnica edile, Facoltà di Architettura,
­Politecnico di Monaco di Baviera.
