Diapositiva 1 - Architettura

Corso integrato di Tecnologia dell’Architettura
Prof. Arch. Antonio Bosco - Modulo di Cultura tecnologica della progettazione
La bioclimatologia
La bioclimatologia studia i rapporti che si instaurano tra clima e vita ed in
particolare come l’uomo costruisce la propria casa tenendo conto dei tipi
di clima che esistono sulla terra
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La bioclimatologia
Koppen ha fondato tale disciplina ad inizio del XX sec, per spiegare le
cause della distribuzione della vegetazione nelle diverse regioni della
terra
V.Olgyay è stato colui che per primo (negli anni ’60) ha sviluppato
l’approccio bioclimatico nell’ambito dell’architettura
Mario Cucinella architects – Palazzina per uffici a Rimini
Francoise Jourda e Gilles Perraudin
Emscher Park ad Herne (Germania)
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Principi di architettura bioclimatica
Si può definire architettura bioclimatica quel complesso di soluzioni
progettuali che assicurano il mantenimento di condizioni di benessere, in
un edificio, minimizzando l’uso di impianti tradizionali che richiedono
consumi energetici da fonti esauribili.
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Principi di architettura bioclimatica
L’edificio deve essere in grado di controllare le condizioni ambientali in
virtù delle sue caratteristiche morfologiche, distributive, dimensionali e
termofisiche.
Insediamento indiano “Anasazi” - Mesa Verde
Colorado – U.S.A.
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Principi di architettura bioclimatica
L’architettura si può ritenere un sistema metabolico in grado di gestire i
flussi di risorse in entrata ed in uscita (calore, aria, rifiuti, informazioni)
con logiche simili a quelle di un sistema ecologico
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Principi di architettura bioclimatica
Se un edificio utilizza fonti energetiche rinnovabili per la sua
climatizzazione occorre che il suo involucro sia selettivo e in grado di
gestire in modo dinamico i flussi energetici in entrata e uscita (guadagni e
perdite)
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Principi di architettura bioclimatica
In fase di progetto bisogna considerare le variabili relative a:
- Caratteri del sito
- Forma dell’edificio
- Configurazione dell’involucro
- Disposizione degli ambienti interni
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri del sito:
- Caratteri climatici
- Caratteri geografici/orografia
- Vegetazione
- Caratteri idro-geologici
- Caratteri antropici
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri climatici
Venti
Prevalenti
Mese
Precipitazioni mensili in mm
mm
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
G F M A MG L A S O N D
%
Nodi
Gennaio
ENE-5
Febbraio
SSW -8.5
Marzo
SSW -8.5
Aprile
SSW -8.5
Maggio
SSW -8.5
Giugno
SSW -8.5
Luglio
SSW -8.5
Agosto
SSW -8.5
Settembre
SSW -5
Ottobre
SSW -5
Novembre
SSW -5
Dicembre
ENE-5
Umidità relativa / assoluta
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
G
F
M
A
M
Umidità Relativa Media
G
L
A
S
O
N
D
Umidità Relativa Massima
Precipitazioni medie annue in Campania
Ore di insolazione media mensile
Ore
300
250
200
150
100
50
0
G
F
M
A
M
G
L
A
S
O
N
D
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri climatici: radiazione solare / ombre
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri climatici: vento
ESTATE
INVERNO
90
NW
N
N
75
90
NW
NE
60
75
NE
60
45
45
30
30
15
15
W
E
SE
SW
S
W
E
SE
SW
S
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri climatici: vento / ventilazione naturale
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri climatici: temperatura – umidità - ventilazione
Diagramma bioclimatico di Givoni
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Principi di architettura bioclimatica
Integrazione architettura/vegetazione
ACROS Fukuoka
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri geografici/orografia
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Principi di architettura bioclimatica
Orografia
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Principi di architettura bioclimatica
Forma urbana
La morfologia del suolo è importante a scala urbana
In relazione alla forma urbana bisogna considerare :
la densità e la conformazione del tessuto edilizio
la sezione stradale (il rapporto tra altezza degli edifici e larghezza viaria
la direzione e la continuità delle trame viarie
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Principi di architettura bioclimatica
Geologia - idrogeologia
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Principi di architettura bioclimatica
Idrografia
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri antropici
Industrie
Reti infrastrutturali
Emergenze monumentali
Grandi strutture
Cave
Terrazzamenti
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Principi di architettura bioclimatica
Caratteri antropici: valutazioni paesaggistiche
Tipo di paesaggio
Urbano
Suburbano
Agrario
Naturale
Quartiere Vomero - Napoli
Forma del paesaggio
Pianeggiante
Collinare
Montuoso
Alterazione del paesaggio
Molto antropizzato
Poco antropizzato
Naturale
Visibilità dell’insediamento nell’ambiente circostante
Alta visibilità
Media visibilità
Presenza di emergenze storico-artistico
SI
NO
Unicità di paesaggio
SI
NO
Presenza di aree protette
SI
NO
Bassa visibilità
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Principi di architettura bioclimatica
Forma dell’edificio
Tipologia
Forma planimetrica
Compattezza
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Principi di architettura bioclimatica
Forma dell’edificio
Rapporto tra superficie di involucro e volume contenuto (S/V)
Le forme compatte minimizzano gli scambi energetici con l’esterno (la
dispersione nei climi freddi e la captazione solare nei climi caldi secchi)
Le forme libere favoriscono gli scambi termici e la ventilazione naturale nei climi
caldo umidi)
La forma dell’edificio cambia l’effetto dei flussi energetici
Lo stesso volume:
sistemato in verticale (torre) avrà un guadagno termico maggiore in inverno
sistemato in orizzontale (schiera) avrà un guadagno termico maggiore in estate
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio
Configurazione dell’involucro
Disposizione degli ambienti interni
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: involucro
Il comportamento energetico dell’involucro dipende da:
• Trasparenza alla luce
• Permeabilità all’aria
• Isolamento termico
• Capacità termica
• Addossamento ad altri edifici
• Interramento
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: comportamenti termici
CONDUZIONE
CONVEZIONE
IRRAGGIAMENTO
EVAPORAZIONE
FAVORIRE IL
GUADAGNO
Ritardare i flussi
termici periodici
Favorire il
guadagno solare
Minimizzare lo scambio
per conduzione
Minimizzare il
guadagno solare
TERMICO
I
N
V RESISTERE ALLA
E DISPERSIONE
Minimizzare lo scambio Minimizzare il flusso
R
per conduzione
d’aria esterno
N TERMICA
O
Minimizzare il flusso
d’aria esterno
RESISTERE AL
E
S
T
A
T
E
GUADAGNO
TERMICO
FAVORIRE LA
DISPERSIONE
TERMICA
Ritardare i flussi
termici periodici
Favorire la
ventilazione
Favorire il
raffrescamento
radiativi
Favorire il
raffrescamento
evaporativo
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: comportamenti termici
CAPTAZIONE
LA RADIAZIONE SOLARE CHE INVESTE UN LEMENTO TRASPARENTE È IN PARTE RIFLESSA, IN PARTE ASSORBITA
ED IN PARTE TRASMESSA
LA PARTE ASSORBITA VIENE SUBITO RIEMESSA DA UNA PARTE E DALL’ALTRA DELL’ELEMENTO TRASPARENTE
SOTTO FORMA DI RADIAZIONE INFRAROSSA
LA RADIAZIONE SOLARE TRASMESSA INSIEME A QUELLA RIEMESSA VERSO L’INTERNO COSTITUISCONO LA
TRASMISSIONE ENERGETICA TOTALE, CIOÈ IL GUADAGNO SOLARE ENTRANTE
IL GUADAGNO SOLARE È FUNZIONE DI:
1. ANGOLO DI INCIDENZA DELLA RADIAZIONE SULL’ELEMENTO
2. ORIENTAMENTO DELL’INCIDENZA
3. PROPRIETÀ FISICHE DEL MATERIALE TRASPARENTE
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
EFFETTO SERRA
1
LA RADIAZIONE SOLARE TRASMESSA ATTRAVERSO IL VETRO VIENE ASSORBITA DAI CORPI
2
I CORPI, RISCALDANDOSI, RIEMETTONO ENERGIA SOTTO FORMA DI RADIAZIONE INFRAROSSA
3
IL MEZZO TRASPARENTE RIFLETTE VERSO L’INTERNO LA RADIAZIONE CALORICA CHE LO
4
TALE FENOMENO, DETTO EFFETTO SERRA, È ALLA BASE DELLA CONVERSIONE DELLA
POSTI NELL’AMBIENTE DELIMITATO DALLA SUPERFICIE TRASPARENTE
(GRANDE LUNGHEZZA D’ONDA)
COLPISCE
RADIAZIONE SOLARE IN CALORE ATTRAVERSO TECNOLOGIE TERMOEDILIZIE
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: serre solari
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: comportamenti termici
ACCUMULO
- LA RADIAZIONE SOLARE CHE INVESTE UN MATERIALE OPACO VIENE IN PARTE RIFLESSA E IN PARTE
ASSORBITA; LA PARTE ASSORBITA SI TRASFORMA IN CALORE E VIENE ACCUMULATA NEL SUO INTERNO
- QUESTO PROCESSO SI DEFINISCE ACCUMULO DIRETTO
- QUANDO UNA PARETE ACCUMULA CALORE PER SCAMBIO CONVETTIVO CON L’ARIA O RADIATIVO CON
UN’ALTRA PARETE IL PROCESSO SI DEFINISCE COME ACCUMULO INDIRETTO
- LA CAPACITÀ DI ACCUMULO DI UN MATERIALE DIPENDE DAL SUO CALORE SPECIFICO E DALLA SUA DENSITÀ
ESPRIME QUANTO CALORE È POSSIBILE ACCUMULARE PER AUMENTARNE LA TEMPERATURA DI 1°C
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Principi di architettura bioclimatica
Edificio: comportamenti termici
ACCUMULO
LA CAPACITÀ TERMICA SPECIFICA DI UN MATERIALE È DATA DALLA RELAZIONE:
 * c * °C
dove
 = densità ; c = calore specifico ; °C = salto termico
QUINDI VARIA A SECONDA DEL PESO SPECIFICO E DEL CALORE SPECIFICO DEL MATERIALE
- POICHÉ IL CALORE SPECIFICO DI MOLTI MATERIALI EDILI HA VALORI SIMILI (800 J/Kg °C) LA CAPACITÀ
TERMICA VARIA IN FUNZIONE DEL PESO SPECIFICO DI TALI MATERIALI
- AD ESEMPIO UN CLS. CELLULARE CHE HA UN PESO SPECIFICO DI 600 Kg/mc POSSIEDE UNA CAPACITÀ TERMICA
DI 750 KJ/mc °C ED UN CLS. PESANTE (2400 Kg/mc) NE HA UNA DI 2900 KJ/mc °C
- L’ACQUA HA UNA GRANDE CAPACITÀ TERMICA (2900 KJ/mc °C)
- NEL PROCESSO DI CLIMATIZZAZIONE NATURALE, L’ACCUMULO RENDE POSSIBILE L’UTILIZZO DELLE FONTI
GRATUITE INTERMITTENTI ( SI ACCUMULA CALORE QUANDO L’OFFERTA ECCEDE LA DOMANDA (ad es. giorno) E
SI CEDE CALORE NELLA SITUAZIONE INVERSA (ad es. notte)