Valentina Romano BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI NEL COMPENDIO STORICO DELL’ARCHITETTURA ISLAMICA PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO SU FABBRICHE CONTEMPORANEE Tesi di dottorato DOTTORATO DI RICERCA IN PROGETTAZIONE AMBIENTALE XXV Ciclo: Novembre 2009 ‐ Ottobre 2012 "Sapienza" Università di Roma Dipartimento PDTA Tutor: Prof. Arch. Giampaolo Imbrighi Coordinatore: Prof. Arch. Eliana Cangelli “Lo mio maestro e io soli amendue suso andavamo; e io
pensai, andando, prode acquistar ne le parole sue …”
Dante Alighieri, La Divina Commedia, Purgatorio,
Canto XV (40-42).
In copertina Kashan, casa Tabatabai, Iran
Benchmarking delle tecnologie ecosostenibili tradizionali nel compendio storico
dell’architettura islamica per una metodologia di trasferimento su fabbriche contemporanee
Abstract e Struttura della
Tesi Introduzione
1.
L’architettura islamica: indagine delle tecnologie
di origine tradizionale
1.1.
Sviluppo del contesto urbano nella città islamica
16
1.2.
Clima e architettura sostenibile dell’area iraniana
33
1.3.
L’Architettura nella tradizione
43
1.4.
Tecnologie ecosostenibili di origine tradizionale
37
1.5.
Materiali di origine tradizionale
67
1.6.
Il contemporaneo nella città islamica
73
1.7.
Bibliografia/Sitografia
83
2.
Metodologia di trasferimento delle tecniche
tradizionali su fabbriche contemporanee
2.1.
Tecnologie nel contemporaneo
87
2.2.
Benchmarking nell’architettura
107
2.3.
Benchmarking nella tecnologia
122
2.4.
Benchmarking nei materiali
129
2.5.
Caso studio: verifiche delle tecnologi tradizionali nel
contemporaneo,
2.6.
progettare a Teheran.
141
2.7.
Bibliografia/Sitografia
154
3.
Contestualizzazione del processo di
trasferimento in ambito europeo
3.1.
Studi relativi al consumo energetico ed elettrico negli
Stati Membri dell’UE
175
3.2.
Il programma Green Building
182
3.3.
Bibliografia/Sitografia
194
4.
Tecnologie tradizionali nel contemporaneo, linee guida alla progettazione
ecosostenibile.
4.1.
Introduzione all’energia rinnovabile
197
4.2.
Benchmarking nell’architettura
206
4.3.
Benchmarking nella tecnologia
229
4.4.
Benchmarking nei materiali
245
4.5.
Linee guida per la riduzione energetica in un edificio
253
4.6.
Bibliografia/Sitografia
255
5.
Caso di studio: L’edificio alto come soluzione ecosostenibile per la
produzione di energia.
5.1.
Progettare in altezza
257
5.2.
Il dialogo tra Architettura, struttura e impianti
262
5.3.
L’uso delle fonti rinnovabili per soddisfare le esigenze energetiche
268
5.4.
Soluzioni operate nel presente
271
5.5.
Evoluzione in prospettiva di un edificio alto
273
5.5.1 Architettura e struttura, estetica e risparmio energetico si fondono, in una unica forma
continua. / 5.5.2 La struttura / 5.5.3 Soluzioni tecnologiche applicate all’architettura /
5.5.4. Gli impianti/ 5.5.5 i materiali
5.6.
Bibliografia/Sitografia
6.
Conclusione
6.1.
Obiettivi e Risultati della tesi
311
6.2.
Possibili sviluppi futuri della metodologia e delle sue potenzialità operative
312
6.3.
Revisione critica dei sistemi costruttivi tradizionali al fine di
adoperarli nel contemporaneo
6.4.
6.5.
310
312
L’uso dell’edificio alto come soluzione progettuale, di un processo esplorativo
tra le esigenze del presente e della prospettiva.
315
Considerazioni finali
317
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Abstract e Struttura della tesi. Lo studio realizzato è suddiviso in 3 fasi storiche: il passato, il contemporaneo, la prospettiva con la presentazione di un progetto esempio di costruzione eco‐compatibile. Lo strumento di lavoro è la descrizione dei sistemi e delle metodologie di costruzione dei periodi considerati, il loro raffronto, l’individuazione nell’antico delle tecniche migliori e delle potenzialità tecnologiche del moderno fino alla presentazione di un caso concreto che rappresenta la sintesi tra vecchio e nuovo, tra la tradizione e il futuro, con una attenzione particolare all’impatto ambientale ed all’efficienza energetica. L’obiettivo è quella di individuare, dopo una analisi dettagliata di ogni fattore esterno (clima, posizione geografica, composizione del terreno, ecc) ed interno (materiali, distribuzione interna, rapporto tra edificio e natura ecc.. ) della costruzione, le linee guida di una “progettazione intelligente” capace di coniugare passato, presente e futuro per soddisfare le nuove esigenze dell’uomo, per una migliore qualità della vita e dell’ambiente naturale ed urbano, utilizzando le soluzioni e le possibilità offerte dalle nuove tecnologie. Ogni periodo viene analizzato sotto il profilo storico, sociale, religioso, ambientale ed urbanistico poiché tutti questi elementi hanno profondamente influito sulla progettazione e sulla costruzione sia nel passato che nel presente sia di edifici residenziali privati sia di grandi edifici pubblici. Si può addirittura affermare che l’analisi della progettazione architettonica rappresenta l’immagine visiva e, in alcuni casi, ancora tangibile, dei mutamenti e dello sviluppo di un popolo: la base di partenza e di arrivo delle civiltà orientali ed occidentali, i punti di contatto, le influenze reciproche, le differenze sociali e religiose, l’inclinazione economica, ciò che si è definitivamente perduto e ciò che si cerca di recuperare. Dalla costruzione della propria casa, elemento primario dei bisogni dell’uomo, si passa alla realizzazione di nuclei abitativi più estesi, poi di nuclei comuni privati o di uso pubblico, destinati a soddisfare esigenze amministrative, politiche, sociali e religiose fino a giungere alla progettazione di città intere o, anche solo, di elementi che la rappresentano, la trasformano, la rendono 1 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO riconoscibile al mondo, con l’obiettivo di “pensare” all’uomo ed al contesto urbano ed ambientale. La prima fase analizza il “costruito” passato, è uno studio sul tessuto urbano, sui materiali e sulle tecnologie bio compatibili utilizzate nella costruzione di edifici storici presenti sul territorio oggi iraniano, fortemente influenzato dalla religione islamica. L’analisi evidenzia come a seguito dello sviluppo demografico, politico ed economico del territorio siano andate dimenticate, o addirittura perse, la tipologia stessa di costruzione e le tecniche tradizionali utilizzate nel territorio, sostituite dalla costruzione di edifici alti a scarsissima se non nulla sostenibilità ambientale. E’ emerso così che per privilegiare il potenziale ruolo chiave dell’edificio alto con riferimento alle richieste di una crescente popolazione, si è attuato uno sviluppo incontrollato del territorio che ha danneggiato aree importanti sia sotto il profilo dell’architettura che dell’ambiente. Ma si è anche visto che oggi è possibile, attraverso tecniche di ristrutturazione e ammodernamento tecnologico, restituire alla città edifici nuovamente compatibili e, in alcuni casi, anche autosufficienti. La seconda fase analizza il “costruito” contemporaneo, si colloca in una dimensione temporale che va dagli anni 50 ai prossimi 10 anni ed investe da una parte, le fasi dello sviluppo urbano incontrollato e, dall’altra, i primi esempi di architettura eco – compatibile. Ci si sofferma sul raffronto tra la realtà contemporanea occidentale ed asiatica e tra essa e il passato medio‐orientale. Si approfondisce la possibilità di recuperare ed utilizzare in chiave moderna i sistemi costruttivi che sembravano perduti al fine della riproposizione di soluzioni “naturali” ed “ecocompatibili” in grado di far ritrovare un più equilibrato rapporto con la natura e l’ambiente, capaci di generare una migliore qualità della vita. In questa parte della ricerca viene inserito lo studio di fattibilità di riqualificazione di edifici esistenti al fine di renderli sostenibili e vengono descritte le caratteristiche dei numerosi materiali utilizzabili. Ci si sofferma, poi, ampiamente, sulle linee guida dettate dall’Unione Europea in materia di risparmio energetico, considerato questo una delle priorità dell’azione di governo di 2 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO tutti i paesi UE, in considerazione dei consumi crescenti uniti ad una non illimitata disponibilità di risorse energetiche. La terza fase, denominata prospettiva, basata sullo strumento del benchmarking, pone a confronto/raffronto le “eccellenze” esistenti nel campo della progettazione architettonica. Ciò consente di individuare gli elementi cardine di una progettazione intelligente e moderna, di evidenziare le potenzialità ancora non del tutto sfruttate, di comprendere gli orientamenti e le tendenze future. Accanto al genio creativo ed al design, una differenza sostanziale sarà data dai fattori ricerca ed innovazione, identificativi di una architettura di prospettiva. Questa parte della ricerca presenta, inoltre, una analisi ed un confronto sulle nuove tecnologie di produzione di energia da fonti rinnovabili allo scopo di individuare la configurazione più vantaggiosa in termini di applicabilità nella progettazione di un edificio alto. L’analisi viene effettuata tramite grafici che descrivono le prestazioni tra contemporaneo e passato, così da identificare anche visivamente, in modo immediato, quali sono gli elementi da migliorare. Le fasi di indagine riguardano: l’architettura, la tecnologia, i materiali. Gli edifici scelti per il confronto sono gli edifici storici che si sviluppano in pianta e gli edifici contemporanei che si sviluppano in altezza. Questo per sottolineare come il costruito rispecchi i mutamenti delle esigenze di vita delle persone. Lo studio si sofferma anche sulla multi‐funzionalità che si può ottenere grazie ad uno sviluppo del fabbricato in altezza: come conciliare la funzione abitativa con quella del lavoro e dei servizi. Una ulteriore analisi riveste il rapporto con l’ambiente circostante in modo da non aggredirlo ma anzi, da coinvolgere ed integrare. Lo studio si pone, infatti, anche l’obiettivo di ricercare un più intenso legame tra ambiente e nuova costruzione. Il progetto che viene presentato è la sintesi della risposta che la progettazione architettonica può offrire alle nuove esigenze dell’uomo e della natura, attraverso l’utilizzo delle migliori tecniche e metodologie analizzate. 3 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Le linee guida per la progettazione sostenibile, individuate nella tesi, permettono di operare un trasferimento tecnologico dal passato alla prospettiva, sia nel campo della progettazione che della tecnologia. Un modello esportabile che funga da stimolo alla cooperazione tra territori per assicurare crescita, sostenere la coesione territoriale e contribuire attivamente alla protezione dell'ambiente in una logica di sviluppo sostenibile. L’architettura islamica: indagine delle tecnologie di origine tradizionale L’architettura dei paesi islamici, quali quelle regionaliste e vernacolari, può avere una notevole importanza nella discussione s u ll’architettura e tecnologia contemporanea, sotto molteplici punti di vista. Il modello antico dimostra un’ottimizzazione massima tra le necessità di comfort dell’abitare e l’uso delle risorse originarie che si esplica attraverso l’uso di materiali e tecniche di edificazione e di energia, rispetto a limiti climatici spesso estremi. L’architettura di Hassan Fathy risulta più economica, anche se più ardita, ma con un pieno controllo dell’identità locale. Le forme architettoniche semplici presentano un’architettura inclusa nel contesto. Questa si basa sull’uso di risorse limitate, ottimizzando al massimo le conoscenze dirette del sito e le strategie tecnologiche del passato. Lo studio dell’ottimizzazione del comfort nei paesi in via di sviluppo potrebbe permettere una futura progettazione meno invasiva nei paesi industrialmente più avanzati. Viene affrontato dapprima il tema della città legato alla urbanistica, al clima ed alla progettazione in termini di edilizia ecosostenibile e, successivamente, si evidenziano le problematiche della città nel nostro tempo con riferimento al problema del sostentamento energetico e dell’inquinamento ambientale. Quello che è accaduto nel contemporaneo e sta ancora accadendo dimostra l’aver dimenticato che l’architettura non può prescindere dallo studio dei sistemi costruttivi antichi che riguardano, tra l’altro, la climatizzazione, la ventilazione, il raffrescamento naturale, l’accumulo del calore e l’impiego di materiali non artificiali ed ecocompatibili, e dall’interpretarli nella realizzazione delle costruzioni dei nostri tempi mediante l’uso di 4 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO nuove e moderne tecnologie. Metodologia di trasferimento delle tecniche tradizionali su fabbriche contemporanee L’architettura contemporanea occidentale sta facendo indubbi progressi in ambito tecnologico e funzionale, costruendo una nuova immagine di architettura ecosostenibile, attenta al contempo al rispetto dell’ambiente circostante ed al risparmio energetico. Attraverso lo strumento del benchmarking, viene operato un confronto tra architettura, tecnologie e materiali al fine di determinare l’impatto dell’edificio nell’ambiente circostante. L’importanza del trasferimento tecnologico mira a dimostrare come nel passato l’architettura sia nata al solo scopo di migliorare la qualità della vita dell’uomo, senza alcuna attenzione all’impatto ambientale. Attraverso immagini e grafici, sarà dimostrato, indicando anche delle linee guida, quali sono le tecniche che possono essere recuperate e quali migliorate. Successivamente viene illustrato uno studio di fattibilità di una nuova progettazione sul territorio iraniano nella città di Teheran che usa le tecniche antiche applicate alla nuova costruzione di edifici alti. Contestualizzazione del processo di trasferimento in ambito europeo Lo studio di dettaglio, effettuato al fine di individuare le linee guida per la progettazione di un edificio alto, ripetibile in termini di tecnologia applicata alla costruzione, non può trascendere dall’analisi e dalla verifica di tali applicazioni nel contesto europeo. Dopo una serie di incontri, workshop e convegni presso la Commissione Europea, è stato possibile sintetizzare gli studi di dettaglio effettuati dal Joint Research Centre Institute for Energy sui consumi di energia elettrica ed efficienza energetica nell’ Unione Europea per contestualizzare la situazione attuale in cui viviamo: quella europea, per verificare quali sono le prospettive a cui si punta nei prossimi dieci anni. Ciò consente la elaborazione di un progetto reale con prospettive ben precise. La ricerca ha evidenziato le problematiche relative ai consumi di energia ed elettricità ed ha proposto un piano d’azione per il 2020. Lo studio evidenzia le criticità della situazione attuale, soprattutto nella costruzione di edifici adibiti a servizi, così da realizzare un’architettura di prospettiva, che aiuti a mantenere il livello energetico basso e non danneggi l’ambiente. 5 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Molto forte è l’attenzione della Commissione Europea sulla politica del risparmio energetico. Gli obiettivi proposti per il 2020 sono: la riduzione dei gas serra del 20%; la riduzione del consumo energetico del 20% e l’utilizzo del 20% di energie rinnovabili. Inoltre, viene ricordato lo studio del “Programma Green Building” della Commissione Europea che mira al miglioramento dell'efficienza energetica e all'introduzione di fonti energetiche rinnovabili negli edifici non residenziali. Gli edifici vengono classificati per anno, tipo di struttura, dimensioni dell’area e mq costruiti, fabbisogno energetico prima e dopo l’intervento e percentuale di risparmio. Tecnologie tradizionali nel contemporaneo – linee guida alla progettazione ecosostenibile Il processo di trasferimento tecnologico in un ambito, città o paese, è focalizzato nei settori dell’Architettura, dell’Ingegneria e delle Costruzioni (AEC). Questa prospettiva fa sì che, attraverso un processo di studio e di sviluppo, si possano selezionare e catalogare le effettive potenzialità di un edificio e protenderlo verso un livello più avanzato. Questo modo di operare nella prospettiva permette da un lato, di sviluppare un processo tecnologico avanzato in divenire, mantenendo però dall’altro lato, i piedi ben fermi nel presente, cercando di rendere credibili e fattibili gli sviluppi della tecnologia moderna. Il benchmarking, come detto, è lo strumento usato per la misurazione delle prestazioni di base e le proiezioni future attraverso una prospettiva ed un confronto ad ampio raggio nel campo dell’ architettura, delle tecnologie e dei materiali. Il confronto sarà tra il design dell’edificio e la sua innovazione: la sfida sarà la capacità di realizzare una forma che da sola riesca a garantire già di per se un intervento sostenibile. Gli elementi su cui lavorare saranno: ‐ l’uso dello spazio e le performance interne ed esterne: ogni ambiente deve essere autosufficiente e garantire una armonia generale dell’edificio, deve esserci una costante relazione tra esterno ed interno; ‐ la distribuzione dello spazio: questa deve permettere al fruitore un rapporto ottimale tra comfort e vivibilità; ‐ la localizzazione dell’edificio: la disposizione e la corretta identificazione nell’ambito urbano; 6 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO ‐
‐
‐
la dimensione in pianta dell’edificio: l’edificio deve potersi muovere, la sua sagoma deve essere uno studio basato sulle condizioni climatiche, non deve risultare estraneo, deve nascere da un occupazione relativamente piccola per poi protendersi verso l’alto, in modo da occupare uno spazio aereo e non di base; il numero dei piani e la complessità di esecuzione: l’edificio non deve avere piani ma spazi combinati che devono assolvere a flussi e funzioni precise, ognuno deve essere funzionale al superiore e all’inferiore in modo da creare anche con l’esterno una spirale dinamica che genera e raccoglie energia; ed infine le persone: chi realmente anima l’edificio ne deve far parte, si deve sentire protetto ma anche dare il suo apporto. Caso di studio: L’edificio alto come soluzione ecosostenibile per la produzione di energia Dopo aver più volte sottolineato l’importanza della progettazione architettonica combinata alla struttura e agli impianti, si verifica la fattibilità di una operazione integrata di tutti gli elementi che compongono un progetto. Il progetto proposto è la sintesi della tesi, ripercorre attraverso le sue immagini evocative e le sue descrizioni tecniche quanto sostenuto sino ad ora. Vengono così verificate le potenzialità del trasferimento tecnologico dalle tecniche antiche, dei principi di raffrescamento e ventilazione, di disposizione e organizzazione degli spazi, la relazione tra interno ed esterno, il ruolo della schermatura solare, il rapporto tra i materiali utilizzati e la loro reperibilità, l’adattamento e la relazione con il contesto. Trattandosi però, a differenza della tradizione antica, di un edificio alto vi è la necessità di confrontarlo con il contesto mondiale contemporaneo e soprattutto con le necessità, ben chiare nei protocolli europei, di ottenere risultati in termini di risparmio energetico e di utilizzo delle energie rinnovabili. La Torre viene, quindi, trasferita dall’antico al contemporaneo, ai sensi delle le linee guida proposte, allo scopo di diventare un esempio ripetibile. Per il suo sviluppo e la progettazione sono state utilizzate le nuove tecnologie applicate all’architettura, come descritte. Il concept design, è stato realizzato dallo studio A&U Engineering Copy right , leader del progetto il Prof. 7 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Giampaolo Imbrighi con la partecipazione dell’Arch. Teresa Crescenzi e dell’Arch. Valentina Romano per l’architettura, dell’Ing. Eugenio Cimino per la parte impiantistica e dell’Ing. Gianluca Albera per la parte strutturale, per il concorso Taiwan Tower. La sintesi del processo tra architettura e tecnologia è stata attuata mediante l’utilizzo delle tecnologie individuate dal rapporto dell’agenzia Internazionale per l’Energia “Cities, Towns and Renewable Energy”, sulle tecnologie potenzialmente applicabili agli edifici alti. Nell’intento di creare una integrazione con un contesto dalla forte connotazione naturalistica, la Torre è dotata di un involucro cucito su misura in metallico opportunamente traforato, che appare come “chiazze di sole che filtrano attraverso il fogliame”. L’involucro lascia intravedere in modo particolarmente suggestivo il volume sottostante della Torre ed ha differenti funzioni: strutturale, estetica e di conferire un appropriato sistema di schermatura del sole durante il periodo estivo, con un conseguente notevole risparmio energetico. L’edificio si modella secondo le caratteristiche climatiche del luogo in cui si inserisce e si compone di un corpo che tiene conto, in senso planimetrico e altimetrico, delle condizioni ottimali per l’illuminazione naturale. Riscaldamento, raffrescamento e ricambio dell’aria sono realizzati attraverso l’uso di dispositivi tecno‐morfologici, applicati anche all’involucro. Per il condizionamento (HVAC) viene usato il sistema BMS che regola l’utilizzo dell’energia prodotta grazie all’utilizzo di collettori solari, con una capacità termica pari a 300KW, l’uso dell’energia prodotta dal sistema geotermico con una capacità di 150KW, l’utilizzo delle pompe di calore. Il risparmio di energia elettrica viene operato tramite un sistema di pannelli solari fotovoltaici (PV) con una capacità pari a 300kw e tramite un sistema eolico a doppia turbina verticale ed orizzontale con capacità 150 KW. Il sistema BMS gestisce, oltre il condizionamento, il raffrescamento e la ventilazione, anche la regolazione dell’impianto idrosanitario (utilizzo di collettori solari termici 150KW), delle turbine eoliche, degli ascensori, del sistema di allarme, dell’accumulo delle acque, del filtraggio e della sterilizzazione, nonché del sistema elettrico (sensori di movimento, di luce naturale, luce indiretta uso di luci led). 8 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Questo consente di creare un equilibrio ottimale in termini di consumi e riciclo dell’energia termica. La struttura è composta da tre mantelli: uno continuo, uno in acciaio ed uno organico, ha un’ altezza di 310 mt con 62 piani e un peso di 152221 KN. 9 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 10 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Introduzione “Benchmarking delle tecnologie ecosostenibili tradizionali nel compendio storico dell’architettura islamica per una metodologia di trasferimento su fabbriche contemporanee” è il titolo della ricerca svolta in Iran, in Italia, in Cina e in Belgio. Lo studio intende aprire una parentesi, approfondendo una pagina di storia più volte oggetto di analisi, quella della città islamica. Sebbene gli Orientalisti siano stati i primi ad occuparsi in epoca moderna dello studio delle città islamiche, il loro studio risultava per lo più finalizzato, o comunque collegato, ad uno studio più ampio e generale sulla civiltà arabo/musulmana. Non si trattava, pertanto, di studi veri e propri della città islamica intesa in senso urbanistico ed architettonico fine a se stesso, ma erano finalizzati ad integrare il testo sulla cultura islamica. Inoltre, gli studi sulla città islamica sono spesso influenzati dal pensiero e dai criteri che governano le istituzioni socio‐
economico‐politico del mondo occidentale. La tesi non intende, quindi, ripercorrere o riproporre studi effettuati precedentemente sullo sviluppo della civiltà islamica, bensì descrivere ed analizzare gli elementi costruttivi principali che l’hanno resa la culla dell’architettura bioclimatica. Questa sintesi permette di evidenziare i punti di forza delle tecniche costruttive medio‐orientali che possono essere riprese e trasferite nel contemporaneo. La prima parte della tesi è dedicata alla sintesi della struttura urbanistica iraniana vista attraverso l’analisi della progettazione, della costruzione e delle tecnologie ecosostenibili di origine tradizionale utilizzate. Il clima e le caratteristiche ambientali del territorio ove viene inserita la costruzione sono elementi chiave per la individuazione successiva delle linee guida per la realizzazione di un edificio ecosostenibile. Questo ambito d’indagine mostra come affrontare la diversità tra odierno e tradizionale, tra globale e locale. L’architettura e la costruzione contemporanee vengono comparate con quelle del passato, osservando come esse accompagnino i mutamenti delle esigenze dei singoli e della collettività, derivanti dallo sviluppo 11 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO economico, sociale e politico del paese, registrando il continuo aumento della richiesta di comfort abitativo. Le identità locali, tradizionali e tipiche si confrontano e si paragonano ai diversi fattori che distinguono la cultura del contemporaneo quali l’internazionalità e la standardizzazione. L’analisi dell’architettura islamica sostenibile sarà la base dell’indagine conoscitiva sui materiali e sulle tecniche da riscoprire e trasferire nel contemporaneo. Ciò è possibile in quanto in molte architetture, caratterizzanti queste regioni, c’è un dialogo continuo tra antico e contemporaneo, anche a causa dell’influenza straniera. Per sistema tradizionale, si intende tutto quello estraneo al grande processo di industrializzazione della società e dei suoi diversi settori, tra i quali quello costruttivo. La diversificazione è basata sull’uso dei materiali e delle tecnologie tradizionali oppure di matrice industriale e dei relativi metodi di produzione. L’architettura tradizionale usa e si rende riconoscibile grazie al tipo di materiali presenti nell’area, elementi fruibili, trasportabili ed utilizzabili senza un eccessivo onere di energia, trasporto e produzione. Questi materiali sono la terra, la pietra e il legno in opposizione al metallo, ai materiali plastici, al calcestruzzo e al vetro. Elementi significativi di studio sono stati i sistemi di raffrescamento, di irrigazione e di ventilazione che sono parte integrante della cultura iraniana. Per quanto riguarda il rapporto tra città e paesaggio, ci si interesserà alla pianificazione della città, ai suoi elementi costitutivi, agli assi portanti. Si metterà in evidenza i fondamenti su cui si basa la pianificazione delle piazze e delle strade e la pianificazione degli edifici che vi si affacciano. In seguito, si approfondiranno dal punto di vista tecnologico, i luoghi legati alle istituzioni collettive e alla vita urbana della città, attraverso gli elementi architettonici ed urbanistici che le compongono come la moschea principale e le moschee secondarie, il suk (mercato), i caravanserragli, gli spazi pubblici aperti, il bagno pubblico, la casa privata. Questa prima fase di analisi viene posta alla base del primo benchmarking, quello che confronta il passato e il contemporaneo. 12 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Un passato ricco di storia e fedele al paesaggio, naturale ed ecocompatibile quasi per forza, che sviluppa un’architettura semplice e allo stesso tempo ingegnosa per il periodo storico, sempre in diretto contatto con la natura circostante, che adopera solo i materiali della zona di insediamento contro un contemporaneo che, evolutosi disordinatamente rispetto al forte sviluppo urbano che ha caratterizzato il secolo scorso, cerca ora di “rimediare” e di ristabilire un equilibrio con la natura. Il confronto operato è tra alcuni edifici iraniani scelti per il loro forte impatto visivo e ambientale e particolari edifici contemporanei che utilizzano le moderne tecniche costruttive più rispettose dell’ambiente. Il Benchmarking serve per stimolare il progettista a fare di più, a cercare di mimetizzare il nuovo edificio con l’ambiente circostante, a farne parte, a volte anche diventando un simbolo. Attraverso lo studio approfondito di testi e verifiche più aggiornate, i sistemi di costruzione sono stati analizzati singolarmente per ciascuna tecnologia; poi sono stati classificati secondo criteri di integrabilità, analizzati in termini di progettazione ed, infine, valutati in relazione alla loro applicabilità all’edificio alto. L’edificio, considerati il nuovo assetto urbano delle città e la sempre minore disponibilità di aree grandi per la costruzione, si deve sviluppare necessariamente in altezza ed avere al suo interno funzioni ben precise. Diversi studi dimostrano come i Tall Buildings rappresentano oggi delle ottime soluzioni bioclimatiche in quanto la loro altezza e forma consente di sfruttare al meglio le fonti di energia rinnovabili. L’uso di un edificio alto potrebbe, quindi, e non è un paradosso, diventare un mezzo potenziale per il riequilibrio energetico circostante. L’edificio potrebbe, infatti, sfruttare la sua intera superficie per trarre energia da fonti rinnovabili grazie alle condizioni climatiche caratterizzanti il luogo di insediamento. Sfortunatamente ad oggi la sperimentazione è agli albori. Dal primo confronto si può concludere che il passato può essere ancora un’ottima base di partenza per la progettazione del 13 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO presente sia dal punto di vista architettonico che di tecnica. I materiali, e soprattutto gli isolanti, oggi all’avanguardia permettono senza difficoltà un ritorno al naturale. L’analisi del contemporaneo ha riguardato progetti di architettura bio‐compatibile emblematici, quali la Hearst Tower di Foster and Partners a NYC, il Genzyme Building, la Kroon H all di H opkins Architects alla Yale University , New Heaven, Usa, L’Accademia delle Scienze di San Francisco di Renzo Piano, la Pearl River Tower a Canton in Cina, la sede della Bank of America a New York, il New York Times Building a NYC, ecc.. che sono esempi dell’applicazione dell’energia prodotta dal sole, dal vento e dalla potenza della terra stessa. Le linee guida per l’uso delle tecnologie per la progettazione integrata derivano dall’analisi del contemporaneo. Da qui nasce il caso studio. Il caso studio proposto si basa sull’applicazione integrata di più tecnologie. Tutte le tecnologie impiegate sono capaci di generare l’energia di cui hanno bisogno da fonti rinnovabili. L’edificio alto diventa quindi uno strumento di energia positiva. Lo spazio concentra numerose risorse e attività e, se inserito nelle politiche di pianificazione urbana e adeguatamente contestualizzato, può diventare uno strumento risolutivo. Inoltre, riveste un ruolo di propulsore nei processi di riqualificazione e trasformazione, in quanto motore di un urbanizzazione contemporanea che chiede maggiori comfort in spazi limitati. Il progetto parte dal contesto in cui si inserisce e dai materiali che si trovano sul luogo avendo come obiettivo la realizzazione della propria unicità, dell’identificazione quale simbolo della funzione per cui era stato ideato e progettato. E lo fa attraverso un percorso di costruzione innovativo, altamente tecnologico, autoalimendosi e pur perfettamente connesso, integrato e sinergico con l’ambiente esterno, tanto da realizzare una continuità non solo visiva tra spazio interno ed esterno. Un edificio che prende dal passato il suo aspetto camaleontico e utilizza le moderne tecniche contemporanee per vivere in maniera autosufficiente. Il design e la tecnologia non sono più elementi a se stanti come nell’edificio contemporaneo bensì si fondono e dipendono l’uno 14 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dall’altro, l’edificio si piega non più solo perché il design così lo pretende ma anche per sfruttare le correnti del vento. Gli esiti della ricerca si propongono di costituire una base informativa concreta ed esaustiva che consenta di esportare in altro ambito lo studio effettuato e promuovere una maggiore sperimentazione del modello in altri paesi. L’intendimento di questo studio è creare una rete utile di dati informativi tecnici avanzati comprensiva delle migliori soluzioni tecnologiche, anche mutuate o rielaborate dalle tecniche del passato, accessibile e utilizzabile da tutti allo scopo di ottenere costruzioni in grado di rispondere alle esigenze di crescita e protezione dell'ambiente in una logica di sviluppo sostenibile a livello mondiale. 15 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 16 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1 L’architettura islamica: indagine delle tecnologie di origine tradizionale
In questo momento storico per quanto concerne il problema del sostentamento energetico e dell’inquinamento ambientale, l’architettura non può prescindere dallo studio di sistemi costruttivi che riguardano, tra l’altro la climatizzazione, la ventilazione, il raffrescamento naturale, l’accumulo del calore e l’impiego di non artificiale ed ecocompatibili, e dall’ interpretarli nella realizzazione delle costruzioni dei nostri tempi mediante l’uso di nuove e moderne tecnologie. Lo studio è stato effettuato direttamente nel territorio iraniano, nelle città di Teheran, Yazd, Esfahan, Tabriz, Mashhad, Kashan, Kerman, Persepoli, Shiraz, Zenodin, aree del Mar Caspio e inoltre tramite la lettura di testi in lingua persiana, inglese e italiana. Inizia dalla storia della città islamica del suo clima e dell’architettura bioclimatica che si sviluppa in una delle zone climatiche più difficili del globo, un vero laboratorio a cielo aperto. Un territorio con un’umidità relativa che si mantiene sotto il 35% e forti escursioni termiche tra l’estate e l’inverno. La necessità di vivere in questi territori ha stimolato l’ingegno dell’uomo che, con gli scarsi mezzi messi a disposizione dalla natura e dal sito è riuscito a creare città meravigliose. Che si tratti di edifici pubblici o privati, di bazar o caravanserragli l’obiettivo è sempre bioclimatico, accorgimenti tecnici molto sofisticati sono nati proprio in questo territorio, per poi essere esportati in altri Paesi. Tra queste tecniche antiche ricordiamo la realizzazione dell’Iwan (ambienti coperti da una volta a botte e chiusi su tre lati, che aprono sull’esterno o su un cortile) e porticati per creare ambienti esterni ombreggiati e freschi; la costruzione di cortili interni con giardini, vasche e fontane per raffrescare e umidificare l’aria circostante; l’utilizzo delle torri del vento (baghdir) come espediente per il raffrescamento naturale 17 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dell’interno degli edifici e di speciali “ambienti frigorifero”; la creazione di cisterne idriche ventilate lungo le vie di comunicazione e collocate nei punti strategici delle città; la fabbricazione di mulini ad acqua e a vento; i geniali fabbricati per la produzione e conservazione del ghiaccio; l’utilizzo di canali sotterranei (qanat) per l’approvvigionamento dell’acqua proveniente dalle sorgenti montane, distanti dai centri abitati oltre 100 km; infine la realizzazione dei fabbricati con pareti di notevole spessore, costruiti con mattoni di terra cruda e intonacati con un impasto di acqua, terra e paglia (adobe), un ottimo isolante naturale. Vengono analizzate poi le soluzioni costruttive delle cupole. 1.1 Sviluppo del contesto urbano nella città islamica La pianificazione della città è intesa come l'opera di definizione e di determinazione del miglior metodo per raggiungere un determinato scopo. I criteri e le condizioni comuni alla maggior parte delle città islamiche si possono elencare in cinque punti: A. La disponibilità dell'acqua potabile B. La disponibilità delle risorse e dei mezzi di sostentamento C. Le condizioni climatiche D. La vicinanza dei pascoli e della legna E. La favorevole posizione strategica. A. La disponibilità dell'acqua potabile è la prima delle condizioni necessarie per la pianificazione territoriale. La soluzione migliore è il fiume che garantisce in modo regolare l'approvvigionamento idrico e facilita anche la programmazione dell'estensione del tessuto urbano in seguito alla crescita demografica. Il fiume permette anche la progettazione delle condotte per una buona distribuzione d'acqua su tutto il tessuto urbano. La salinità dell'acqua dei fiumi, inoltre, doveva essere contenuta entro certi limiti. Ne è esempio Bassora, la cui alta salinità del fiume ne ha limitato l'estensione urbana e che ha costretto gli abitanti a scavare altri pozzi d'acqua. B. La disponibilità delle risorse e dei mezzi di sostentamento è comunque basilare nella fondazione e nell'esistenza di ogni città. 18 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La costa ha avuto un ruolo importante nella fondazione delle città islamiche. In origine ci si allontanava dalla costa per ragioni militari, come a Bassora, Fustat e Kairuan. Ma dopo la costituzione di una flotta navale militare in grado di difendere le coste dell'Africa del nord e dell'Andalusia, come Monastir, Mahdia, Meria, ecc.... le città marittime ebbero porti sicuri per l'approdo delle navi e si svilupparono velocemente. C. Le condizioni ambientali favorevoli. I persiani hanno dato molta importanza, per la pianificazione del territorio, alle condizioni climatiche e geologiche. La città era considerata come il risultato di una dialettica e di una simbiosi tra l'uomo e la natura. Si ricercava per prima cosa il clima temperato e l’ aria salubre circoscrivendo così le possibilità ad una regione. Poi, il miglior posto nella regione (o il piú alto se questa doveva posizionarsi sulla costa del mare o sull'argine del fiume), sempre protetto dai venti o, in certi casi, esposto a nord. Tutti questi criteri ambientali erano benefici per la salute fisica e mentale degli abitanti. Avevano quindi compreso l'importanza del clima sul fisico e sulla psiche degli abitanti. Inoltre il clima ha direttamente influenzato il piano regolatore della città islamica nella morfologia, nella direzione delle strade, negli edifici stessi, che erano attaccati gli uni agli altri e che avevano sempre un largo cortile interno (la maggior parte delle città islamiche si trovano nelle zone climatiche calde). Gli elementi di aerazione (passaggi coperti, porte, finestre) erano adattati al clima e creavano larghe zone d'ombra. D. La vicinanza dei pascoli e della legna rispondeva naturalmente ad un bisogno biologico e alimentare degli abitanti della città. E. La posizione strategica fu condizione necessaria per la pianificazione della città. Kairuan ad esempio è situata su un'altura che permetteva la facile difesa, agevolata anche dall'essere circondata da basse steppe. Nella pianificazione urbana esistono delle condizioni necessarie elencate dagli studiosi (Ibn Khaldun, Ibn Al Rami) nel seguente schema: 19 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO A. Approvvigionamento di acqua potabile B. Infrastrutture stradali C. La grande moschea cattedrale D. La divisione dei quartieri nel rispetto dell'ordine sociale E. La fortificazione F. La soddisfazione dei bisogni culturali e l'esistenza di maestri artigiani. A. L'approvvígionamento di acqua potabile, atto necessario per garantire l'autonomia della città, tale da soddisfare un bisogno naturale degli abita‐nti. Si provvedeva all'approvvigiona‐
mento idrico dai vicini fiumi o da pozzi scavati appositame‐
nte. Condotte ed acquedotti, spesso sotterranei, portavano l'acqua nelle piazze pubbliche e nelle moschee situate nei quattro angoli della città. Fig. 1, Darband, Iran Fig. 2, Damavand, Iran B. Le strade dovevano essere dimensionate a seconda della loro funzione ed importanza. Era necessario che l'infrastruttura stradale prevedesse anche l'estensione futura della città. La funzione della strada era decisa dagli abitanti del quartiere interessato o dei diversi quartieri, tenendo conto delle necessità economiche (trasporto, scambio, 20 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO passaggio ...) e delle necessità più peculiari a loro (privacy, pudore ...) . Fig.3, Esfahan, giugno 2009, Iran. Fig.4 Vicoli di Yasz, Iran
C. La grande moschea cattedrale era l'edificio principale della città islamica. La posizione centrale della grande moschea facilitava l'arrivo degli abitanti dai quattro angoli della città. I mercati erano una necessità vitale per gli scambi e l'ap‐
provvigionament
o della città di beni di consumo. Con il crescente numero dei mer‐
cati, assistiamo ad una loro specializzazione con la creazione di corporazioni di mestieri, distribuiti attorno alla grande moschea. 21 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.5 e 6 Moschea del venerdì, Yazd, Iran D. La divisione dei quartieri sottintende una pianificazione sociale. In effetti le tribù di diverse provenienze avevano quartieri indipendenti ciascuno dei quali era "governato" da un suo sceicco che trattava direttamente con l'autorità centrale. E. La fortificazione era un parametro dal quale non si poteva trascendere nella pianificazione urba‐na. Mura, muraglie, trincee e fortezz furono costruiti into‐rno alla città. Fig.7 Persepoli, Iran
22 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.8 Fortezza di Yazd, Iran F. La sopravvivenza e lo sviluppo di ogni comunità urbana e non esigeva anche l'esistenza di maestri artigiani che insegnavano le arti ed i mestieri, affinchè gli abitanti non sentissero il bisogno di emigrare verso altri centri per imparare. Da quanto detto finora appare chiaro che la nascita e lo sviluppo della città islamica ha obbedito a precisi criteri funzionali, sociali, economici, politici, religiosi, ambientali, ecc. Le affermazioni di Sauvaget (Alep (Paris 1941, pp.104‐105, Adem) ripetuta da Von Grunbaum (The structure of the muslim town in Islam: Essays in the nature of cultural tradition, London, 1955), sostengono che l'Islam non ha prodotto innovazioni nelle città conquistate e si è limitato ad imitare i modelli antichi, esse dicono che i mercati non sono altro che la "colonaded avenue" romana, che il palazzo è la replica della "Basilica" e che anche i bagni pubblici sono le antiche terme. Un’altra scuola di pensiero basata su un'analisi più oggettiva e spregiudicata della città islamica e della sua storia, più recenti nel tempo rispetto a Sauvaget e Von Grunbaum, è quella di J. Lassner (J.. LASSNER, The topography of Baghdad in the early middle ages, Detroit, 1970, p.180) che spiega come "il palazzo e la moschea cattedrale sono aspetti archeologici della città islamica nati nel tempo delle conquiste musulmane". 23 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Lapidus (Muslim cities in the later ages, pp.106‐119‐200.) osserva che la città islamica nella sua evoluzione non fu più una città singola, ma un insieme di città satelliti che costellavano un territorio attorno al nucleo originale. Egli prende ad esempio Bagdad, attorniata da Harbia, Karkh e Russafa nonchè dal Cairo che comprendeva Fustat, Asker e Catai. E Rogers ( A study in medieval town planning in the isamic city, p.127.) afferma che la pianificazione urbana di Samarra è un tipico esempio di città islamica e differisce completamente da qualunque esempio ellenico che hanno insistito sulla eredità ellenica della città islamica. G. Marcais (L'urbanisme musulman in melange d'histoire et d'archeologie de 1'occ.ident musulfamn (I, 1957), pp.219‐231.) d'altro canto ha insistito su alcuni aspetti caratterizzanti la città islamica, come la distribuzione topografica degli abitanti, l'ubicazione del cimitero fuori dalle mura ed ha notato l'influenza dell'Islam nella morfologia e nella struttura della città islamica. In questo modo, egli dice, si riesce a capire la somiglianza delle città islamiche le une alle altre, poichè hanno un modello tipico loro. Da quanto detto risulta chiaro il processo di pianificazione territoriale inizia con la scelta del luogo per proseguire poi con una pianificazione in grado di soddisfare le esigenze individuali e collettive, fisiche e spirituali della società islamica. Fig.9 Giardino di Eram, Shiraz, Iran 24 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.10 Negozio di argenteria, Shiraz Fig.11 Artigiano di tappeti, Shiraz, Iran
Fig.12 Torri del silenzio Yazd, Iran 25 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Shiraz Periodo preislamico : Shiraz ha probabilmente più di 4.000 anni di vita. Il nome Shiraz è ricordato dalle iscrizioni cuneiformi del III millennio a.C., rinvenute nell'area sud‐occidentale della città stessa. Basandosi sulle tradizioni antico‐iraniche, fu in origine eretta da Tahmuras Diveband, ma cadde più tardi in rovina. Il più antico esempio di vino del mondo, datante approssimativamente a 7.000 anni fa, è stato scoperto in giare nei dintorni di Shiraz. Shiraz è stato un importante centro regionale sotto i Sasanidi. Periodo islamico: La città divenne capitale regionale nel 693, dopo che gli invasori arabi avevano conquistato Istakhr, la vicina capitale sasanide. Quando Istakhr cominciò a declinare, Shiraz conobbe un'importante crescita sotto gli Arabi e le diverse dinastie locali. I Buwayhidi (945 – 1055) ne fecero loro capitale edificando moschee, palazzi, una biblioteca e un'ampia cinta muraria. Shiraz fu anche governata dai Selgiuchidi e dal Khwarazmshah prima della conquista mongola. La città fu risparmiata dalla distruzione mongola quando i suoi governanti offrirono tributi e un totale atto di sottomissione a Genghis Khan. Shiraz fu ancora una volta risparmiata da Tamerlano quando nel 1382 il sovrano locale del momento, Shah Shoja, si rassegnò a sottomettersi all'invasore turco‐mongolo. Nel XIII secolo, Shiraz divenne un centro‐guida nelle arti e nelle lettere, grazie all'incoraggiamento dei suoi governanti e alla presenza di numerosi studiosi e artisti persiani. Per questa ragione la città è ricordata dai geografici classici come la Dār al‐
ʿElm, la "Casa della Conoscenza". Fra i poeti, i mistici e i filosofi importanti nati a Shiraz si possono enumerare poeti come Sa'di e Hafez, il mistico Ruzbehan e il filosofo Mulla Sadra. Agli inizi dell'XI secolo, varie centinaia di migliaia di persone abitavano Shiraz. Nel XIV secolo Shiraz era scesa alla comunque rispettabile cifra di 60.000 abitanti. Durante il XVI secolo aveva nuovamente circa 200.000 abitanti che, tuttavia, a metà del XVIII secolo erano nuovamente scesi alla cifra di 50.000. Nel 1504 Shiraz fu conquistata dalle forze di Isma'il I, il fondatore della dinastia Safavide.Nel corso del periodo safavide (1501 – 1722) Shiraz rimase capitale provinciale e Emam Qoli Khan, il 26 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO governatore del Fars sotto Shah Abbas I, costruì numerosi palazzi e abbellì edifici con lo stesso stile usato per costruire edifici simili a Isfahan, la capitale dell'Impero safavide. Dopo la caduta dei Safavidi, Shiraz soffrì un periodo di declino, reso anche peggiore dalle incursioni degli Afghani e dalla ribellione del suo governatore a Nader Shah. Quest'ultimo inviò truppe per sopprimere la rivolta. La città fu assediata per molti mesi e infine saccheggiata. Al tempo dell'assassinio di Nader Shah nel 1747 molti degli storici edifici della città furono danneggiati o distrutti e la popolazione decrebbe fino a 50.000 abitanti, un quarto di quella del XVI secolo. Shiraz ritornò preso alla sua prosperità sotto l'illuminato governo di Karim Khan Zand che la rese sua capitale nel 1762. Impiegando più di 12.000 operai, egli fece costruire un distretto reale con una fortezza, numerose costruzioni amministrative, una moschea e uno dei più eleganti bazar coperti dell'Iran. Fu scavato un fossato attorno alla città, fu costruito un sistema d'irrigazione e di drenaggio e furono restaurate le mura urbane. Tuttavia, gli eredi di Karim Khan non riuscirono a conservare quelle realizzazioni. Quando Agha Mohammad Khan, il fondatore della Dinastia Qajar, giunse alla fine al potere, si prese la sua vendetta su Shiraz, distruggendo le fortificazioni della città e trasferendo la capitale nazionale a Teheran. Sebbene avvilita al rango di capitale provinciale, Shiraz conservò un livello di prosperità come risultato della sua costante rilevanza commerciale lungo la via per il Golfo Persico e il governarla rimase una prerogativa reale durante il periodo cagiaro I suoi famosi giardini, gli edifici e le abitazioni residenziali, approntati e costruiti nel XIX secolo, contribuiscono all'attuale splendida immagine della città. Shiraz è il posto in cui nacque il co‐fondatore della fede Bahá'í, il Bāb Sayyid ʿAli‐Muhammad (1819–1850). Per questo motivo Shiraz è considerata una città santa e luogo di pellegrinaggio dai seguaci di questo credo religioso, nato dall'Islam ma da esso strutturalmente differenziatosi profondamente, tanto da in durre in Iran alla sua violenta persecuzione. Nel 1910 un pogrom del quartiere ebraico ebbe luogo a seguito delle false e assurde voci secondo le quali gli ebrei avrebbero ritualmente assassinato una giovinetta musulmana. Nel corso del pogrom, 12 ebrei furono 27 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO uccisi e circa 50 furono feriti, mentre 6.000 ebrei di Shiraz furono derubati di tutti i loro averi. Il ruolo della città nel commercio è grandemente scemato con l'apertura delle ferrovie trans‐iraniane negli anni trenta del XX secolo, mentre i traffici si spostavano verso i porti del Khuzistan. Gran parte del retaggio architettonico di Shiraz, specialmente nel distretto reale degli Zand, è stato colpevolmente trascurato o distrutto come risultato dell'irresponsabile pianificazione urbanistica sotto la dinastia Pahlavi. Persa ogni rilevanza industriale, religiosa o strategica, Shiraz è diventata un centro solamente amministrativo, malgrado la sua popolazione sia notevolmente aumentata dalla Rivoluzione Islamica del 1979.1 L’infrastruttura stradale e l’ambiente naturale Molto impo‐
rtante nella prog‐
ettazione delle strade sono gli aspetti climatici e vi è stata, per‐
tanto da parte dell'uomo, la ne‐
cessità di ade‐
guarvisi. Alcune città avevano le strade in dire‐
zione nord‐sud per seguire tutto il giorno l'an‐damento del sole dando così alle strade l'ombra durante tutto l'arco del giorno ed espondendole ai venti del nord che le rinfrescavano durante il giorno. Nelle zone fredde invece, la direzione delle strade era al contrario, in posizione est‐ovest per esporle di più alla luce del sole e per evitare i venti del nord, che soffiano durante tutto l'anno. 1
Shiraz, pearl of the Orient, Gooya Art House 28 Fig.13 Yazd, città vecchia, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Rispetto alle vie dell'Europa Medievale, la relativa larghezza delle strade islamiche permetteva di esporle al sole per periodi più lunghi ed avere anche una maggior luminosità. L'altezza degli edifici delle città islamiche doveva permettere di avere quanta più ombra sulle strade: il rapporto tra l'altezza del‐
l'edificio e la larghezza della strada era di 1 a 2, ma arrivava anche a 1 a 3 ed addirittura 1 a 4 in certi casi. Certe strade erano anche coperte; tipico esempio quelle dove era esposta merce deperibile con il calore ed i raggi del sole. Dal punto di vista estetico le strade della città islamica con le loro dimensioni e il loro rapporto con gli edifici circostanti hanno creato dei valori estetici tipici. Per quanto riguarda ad esempio la proporzione, notiamo che la strada della città islamica è proporzionale all'altezza dell'essere umano e non lo schiaccia, anzi l'uomo domina la strada contra‐
riamente a quello che vediamo nelle città contemporanee dove la strada domina l'uomo e i suoi componenti. Nella città contemporeanea si passa da una strada larga e immensa ad una abitazione esigua che supera raramente gli 80 mq; è proprio il contrario nella città islamica tradizionale: dalla strada stretta ed esigua si passa al cortile largo ampio e a cielo aperto. Ulteriori elementi estetici si trovavano in città che costeggivano il mare o che si trovavano lungo un fiume. Canali d'acqua erano scavati all'interno della città ed erano utilizzati come mezzo di comunicazione speciale. Barche con personale specializzato erano adibite al trasporto di persone e di merci. L’ illuminazione delle piazze e degli edifici pubblici era soggetta all’ordine del governatore, ma alcune parti della città erano illuminate anche durante il giorno soprattutto nei punti scarsamente illuminati dalla luce del sole. L'illuminazione non era solo fissa ma era anche mobile grazie ad alcune lampadine ad olio situate sui mezzi di trasporto. 29 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.14‐15 Yazd, città vecchia, Iran 30 Fig.16 Moschea del Mullah Ismall, Yazd, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 17 Yazd, città vecchia, Iran
Yazd E’ il capoluogo dell'omonima regione iraniana e un centro importante dello Zoroastrismo. La città si trova 280 chilometri a sud‐est di Esfahan. Nel 2006 aveva una popolazione di 423.006 persone. In seguito ad un adattamento secolare al deserto circostante, Yazd presente a un'architettura unica. È nota in Iran per l'artigianato di prima qualità, che produce soprattutto tessuti di seta e prodotti dolciari. Yazd è una città di primaria importanza come centro dell'architettura persiana. A causa del clima secco, ha una delle più ampie reti di qanat nel mondo e i costruttori di qanat di Yazd sono considerati i più abili dell'Iran. Per affrontare le estati torride, molti edifici antichi sono dotati di magnifiche torri del vento e di vasti ambienti sotterranei. La città ospita anche importanti esempi di yakhchal, di cui alcuni sono ancora usati come ghiacciaie per conservare il ghiaccio proveniente dalle vicine montagne. La città vecchia di Yazd è uno dei più grandi centri urbani costruito quasi interamente con adobe, un impasto di argilla, sabbia e paglia. Il patrimonio di Yazd come centro zoroastriano è anch'esso importante. C'è una Torre del Silenzio nei dintorni e in città c'è un Tempio del Fuoco, che conserva un fuoco che arde ininterrottamente dall'anno 470. Attualmente, gli zoroastriani 31 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO costituiscono una significativa minoranza della popolazione, con 20 ‐ 40.000 unità.2 Fig.18 Chak Chak, Iran
Piazzali e piazze pubbliche Le piazze potevano essere adibite per lasciare gli animali da sella o fungevano da cimitero se erano abbastanza grandi. Alcune superavano i 40 metri di larghezza. Queste larghe piazze si ritrovavano spesso e volentieri nelle città non fortificate, invece scarseggiavano nelle città circondate da mura; in queste città gli stessi cimiteri erano situati fuori dalle mura cittadine Accadeva spesso che in una piazza, in origine pubblica, sorgessero nuove costruzioni private; a volte accadeva anche il contrario: case furono distrutte per creare spazi pubblici nuovi. Ma in generale, gli storici riportano che nelle città islamiche c'era un gran numero di piazze e piazzette pubbliche; queste piazze dal punto di vista urbanistico erano il punto d'incontro di diverse 2
Yazd, pearl of the Desert, Gooya Art House 32 Fig.19 Tempio , Chak Chak, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO strade e stradine; il dimensionamento di queste piazze e il loro affollamento hanno indotto i commercianti a stabilirsi lì. Alcune di queste piazze devono il loro nome all'attività principale che vi si svolgeva; alcune piazze erano servite da una fontana e prendevano il nome di quella stessa. Fig.20‐21 La piazza principale di Esfahan,Iran 33 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Esfahān Fig22 La piazza principale di Esfahan, Iran Si trova nell'Iran centrale con 1.600.000 abitanti (stima 2007) sul fiume Zayandeh, 400 chilometri dal Golfo Persico a un'altezza di 1590 metri sopra il livello del mare, nelle montagne dello Zagros. È la capitale della regione di Esfahan con 4.600.000 abitanti (stima 2006) e con una superficie di 107.027 km². Lo hinterland economico di Esfahān è la zona circostante in cui sono prodotti cotone, grano e tabacco. Le industrie tradizionali della città includono quella tessile ‐ cotone, seta e lane, broccato e moquette ‐ ma anche quella alimentare e metallurgica. Le industrie moderne, a parte la siderurgia, sono quelle legate alla raffinazione del petrolio.Esfahān è ben nota per le bellezze architettoniche e per i suoi giardini pubblici. Gran parte di questo patrimonio, che fa dire a un adagio persiano che "Esfahān è metà del mondo" (Esfahān nesf‐e jahān), cui qualcuno ha aggiunto la frase "e ora si trova in rovina" , riferendosi ai danni bellici della guerra scatenata contro l'Iran dall'Iraq di Saddam Hussein. Su tali guasti sono state peraltro condotte missioni di restauro e di conservazione, tra cui quella italiana dell'IsIAO, guidata dall'architetto Eugenio Galdieri.3 3
Esfahan, pearl of the world, Gooya Art House 34 Fig. 23‐24 Persepoli veduta d’insieme, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Persepoli fu una delle cinque capitali dell'Impero achemenide (le altre erano Babilonia, Ecbatana, Pasargadae e Susa). È situata a circa 50 chilometri a nord della attuale città di Shiraz nella regione di Fars dell'attuale Iran.La costruzione iniziò nel 520 a.C. sotto Dario I e durò quasi settant'anni. Il complesso non fu tuttavia mai terminato a causa dell'invasione dell'impero achemenide da parte di Alessandro Magno. La città non fu mai una residenza permanente: il suo scopo era quello di ospitare le celebrazioni del nuovo anno, che avvenivano a marzo, solenni processioni composte dai rappresentanti dei paesi tributari. L'imponente architettura fungeva da impressionante spauracchio per coloro che visitavano la città. Nonostante sia stata abitata per oltre due secoli, le scalinate, i parapetti e i pavimenti non mostrano alcun segno di usura, e gli utensili di pietra dei palazzi sembrano non essere mai stati usati. Molti pannelli preparati per ospitare iscrizioni regali rimasero vuoti, tutto questo senza alcuna apparente spiegazione. Parsa è il sito archeologico più importante dei quattro che troviamo nella zona. I suoi palazzi si ergono su una piattaforma alta più di 12 metri e vasta 133.000 m². Nove grandi strutture occupano la lunghezza oltre 420 metri e la larghezza di oltre 300 metri della piattaforma. L’odierno sito comprende una zona residenziale, un villaggio, una struttura a torre e un gruppo di tombe. Secondo fonti greche ai piedi della piattaforma, separati da un fossato e all'interno di una doppia cinta muraria si trovavano le residenze degli aristocratici, dei funzionari di corte, gli alloggi della servitù e dei soldati, praticamente la città stessa. Dall'accesso principale alla piattaforma, “La Porta delle Nazioni”, un'antica strada tuttora visibile conduceva a nord e poi a est attorno al monte della Misericordia. Il complesso sorgeva alle pendici dei monti nel Fars meridionale, Iran.4 4
Persepoli, pearl of Persia, Gooya Art House 35 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1.2 Clima e architettura sostenibile dell’area iraniana Fig.25 Montagne tra Teheran e Kashan, Iran Fig.26 Montagne tra Teheran e Yazd, Iran Fig.27 Green Palace,Teheran, Iran Un autore decisivo per la descrizione delle forme dell’architettura, riguardo all’ identificazione geografica, è il 36 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO clima. Per clima intendiamo: “ il complesso dei fenomeni meteorologici che definiscono la condizione media dell’atmosfera in una regione, l’andamento abituale nel tempo della stessa. E’ inoltre evidente la dipendenza dei fenomeni della vita in generale, ed in particolare della vita umana, dagli stati del tempo; la concezione antropica si può considerare implicita nella definizione meteorologica.” 5 Gli elementi fondamentali del clima, che influenzano anche l’architettura sono l’intensità e composizione della radiazione solare, la temperatura dell’aria, l’umidità relativa, la nuvolosità, le precipitazioni ed i venti. Dividendo la terra in diverse zone climatiche, ci troveremmo di fronte lo scenario di zone a clima caldo secco, clima caldo umido, clima temperato e clima freddo. Le regioni islamiche godono principalmente di un clima secco sono Iran, Arabia Saudita e Yemen centrale, e da un clima caldo umido o semiumido, i Paesi del Golfo, gran parte dell’Egitto ed il Marocco atlantico. Distinguere Clima ed Architettura diventa quindi impossibile. Le condizioni climatiche di queste zone, infatti, hanno modificato la tradizione del costruire mediante l’uso di diverse tecnologie di controllo climatico passivo, utili a migliorare il comfort termico all’interno ed all’esterno delle abitazioni.6 La geomorfologia dell’ Iran sembra una sezione longitudinale di una conchiglia di madreperla. La parte centrale è costituita da montagne che si estendono lungo i confini settentrionali, occidentali e orientali del paese. La gamma Alborz, a nord, si estende da ovest a est e con la sua vetta più alta raggiunge circa 6000 metri. La catena montuosa Zagros, a ovest, si estende fin dal nord‐ovest lungo la costa a sud‐est, la sua vetta più alta raggiunge quasi 5000 metri. Una delle caratteristiche più peculiari geomorfologiche e geologiche di queste catene montuose è che, mentre la parte più alta è costituita 5
Petruccioli Attilio, Dar al Islam : architetture del territorio nei paesi islamici, Carucci 1985 6
Eugenio Galdieri, Il controllo climatico nel mondo islamico, in “L’architettura Naturale” n.15/2002, pg.41 37 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO principalmente da pietra calcarea e di formazioni ignee, la parte inferiore è formata per lo più di colline di ghiaia e fango. Così l'intera conca del pianoro iraniano è circondata da una serie di colline di fango e ghiaia. In generale la precipitazione è più bassa sulle colline che sulle montagne. Le prime piogge primaverili e i venti caldi e secchi d'estate trasportano il terreno nella parte centrale del territorio. I segni lasciati dall’ erosione idrica sono visibili in forma di calanchi e canali d’acqua nelle montagne di fango. La condizione geomorfologica del terreno permette la discesa veloce del materiale trasportato, questo fa sì che vanno persi i sali naturali del terreno in quanto il loro movimento li porta nei bacini chiusi o semi chiusi. I laghi evaporati hanno creato delle grandi saline e aree argillose nelle parti più basse dei bacini, sono detti: "Kavir". Il clima, in Iran è molto complesso poiché il Paese si articola su un grande altopiano che viene influenzato dalle vaste aree climatiche del Nord Africa, del Medio Oriente e dell’Asia Centrale. Sebbene l’Iran sia considerato un Paese a clima secco, esso è caratterizzato da 4 diverse regioni climatiche. 1. il clima mite e umido (costa meridionale del Mar Caspio) 2. il clima freddo (montagne occidentali) 3. il clima caldo e secco (deserti centrali) 4. il clima caldo e umido (costa meridionale dell'Iran) Fig.28 Regioni climatiche iraniane 38 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Più del 90 per cento della superficie iraniana è classificata come semi‐arida o arida. Dei 164,8 milioni di ettari di area del paese, la precipitazione media annuale di 87 milioni di ettari delle regioni di montagna e 77,8 milioni di ettari di zone pianeggianti sono 365 mm e 115 mm,. Tutto ciò ha avuto un’enorme influenza nell’architettura e nel disegno delle città fin dai primi secoli della storia dell’Iran. L’architettura si conforma agli elementi naturali per farne l’uso migliore altrimenti gli edifici sarebbero stati troppo freddi in inverno ed eccessivamente caldi in estate. Il Paese oggi punta sul recupero delle caratteristiche tradizionali del suo patrimonio storico per promuovere la sua immagine e rispondere in termini altamente altamente culturali alla sfida dell’attuale crisi energetica ed al protocollo di Kyoto. 39 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Clima Caldo‐ Secco: Deserti Centrali‐ Kashan Il clima caldo secco è distintivo sempre delle zone a bassa latitudine, dove la diffusione solare incide in maniera quasi verticale per gran parte dell’anno, la radiazione deve oltrepassare meno massa atmosferica e la quantità di radiazione è quindi più elevata e le temperature dell’aria in queste zone sono alte. La bassa quantità di umidità e la nitidezza dell’atmosfera consentono alla radiazione di giungere sulla terra al massimo delle sue possibilità. La chiarezza del cielo causa un forte re‐irraggiamento notturno e si verificano brusche riduzioni di temperatura durante la notte. In queste zone, infatti, i picchi di temperatura come estremo caldo e freddo durante la stessa giornata sono abituali; gli estremi sono lontani dai presupposti di comfort, mentre le condizioni medie risultano ammissibili. Nelle aree fino a 20° di latitudine non c’è diversità evidente tra inverno ed estate, mentre nelle aree tra il 40‐45° le diseuguaglianze stagionali sono certamente più evidenti, con inverni che possono essere freschi o freddi. In queste zone climatiche le tecniche principali di verifica che possono essere usate sono relative alla sostegno della radiazione solare, all’uso della massa termica, al raffrescamento radiante ed al raffrescamento evaporativo. La schermatura solare ha come oggetto quello di diminuire gli effetti dell’incidenza del sole, per liberarsi del surriscaldamento sia degli spazi intorno sia dell’edificio. Alcune delle strategie possibili più comuni sono: l’inserimento di tele orizzontali e verticali in conformità con le finestre, passaggi solari realizzati in piccole dimensioni e provviste di schermature solari, si predilige l’uso di colori chiari delle facciate, che permettono una buona rifrazione della radiazione solare. Si usano i muri spessi con elevata massa termica per ridurre la oscillazioni termiche all’interno degli edifici e approssimare la temperatura interna alla media giornaliera della temperatura esterna; sono spesso presenti anche superfici d’acqua e vegetazione che consentono il raffrescamento, così come diversi elementi per la ventilazione 40 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO naturale, che affronteremo meglio in seguito. 7 Gli edifici sono costruiti in adiacenza sia sui lati, che sul retro, ed hanno una sola facciata, quella sulla strada. Le vie sono di solito strette, in modo da riparare i passanti, la strada e gli edifici stessi dalla forte radiazione solare. Il numero dei piani varia tra due o tre, con una certa disomogeneità delle facciate, poiché hanno spesso altezze diverse e movimentate dai piani superiori a sbalzo, che quindi coprono anche parte dello spazio della via. Questi sbalzi aumentano la protezione dai raggi solari e la possibilità di incanalare i flussi d’aria, determinando così un raffrescamento dell’aria, molto più intenso nelle vie che nei cortili della casa, che sono comunque già protetti dalla radiazione solare. Sistema architettonico ed urbano sintetico:
1. Il tessuto urbano è costruito in modo da impedire ai nemici di accedere e alle tempeste di sabbia di penetrare 2. Le mura delle abitazioni sono alte per isolarsi dalla strada e per creare zone d’ombra nei cortili e sulle strade 3. Le strade sono strette e irregolari 4. Le costruzioni hanno una forma regolare 5. Le case generalmente hanno un cortile con una lama d’acqua che permette il rinfrescamento, 6. Si utilizzano: materiali porosi per la costruzione, si utilizzano pietre porose, mattoni crudi, fango e malta che si trovano sul posto, nessun materiale arriva da altre zone. Fig 29 Eyvan of Boroojerdi‐ ha Hous, Kashan, Iran. 7
Mario Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli Editore, 1997 41 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Clima Caldo ‐ Umido: Costa Meridionale Si trova nelle aree a bassa latitudine, nelle quali l’atmosfera non è nitida a causa della nuvolosità de dell’ elevata quantità di vapore acqueo presente. Questo impedisce che parte della radiazione solare raggiunga la crosta terrestre e fa sì che la quantità di radiazione solare sia inferiore rispetto ad altre località alle stesse latitudini, caratterizzate da un clima secco. Le oscillazioni di temperatura tra giorno e notte sono poco significative perché è limitato il re‐
irraggiamento notturno verso la volta celeste. In certi casi la condizione termica nell’arco della giornata ore si mantiene a livelli adatti di comfort, mentre, per altri casi, i valori non assicurano le fondamentali condizioni di benessere e non si ha beneficio dal raffrescamento notturno. Questi elevati livelli di umidità prolungano la sensazione termica di calore che può essere diminuita ottenendo il massimo rendimento con gli effetti della ventilazione. Sono presenti l’inserimento di sporti orizzontali e verticali in corrispondenza delle finestre, le aperture sono ampie e provviste di schermature solari, per favorire anche la ventilazione, le facciate sono decorate con colori chiari, i muri e le coperture sono leggeri da consentire l’auto ventilazione e la sopraelevazione delle realizzazioni per favorire la ventilazione dalla parte sottostante l’edificio ed evitare l’umidità del suolo. Sistema architettonico ed urbano sintetico: 1. Gli edifici sono legati tra di loro e le strade sono esposte verso il mare 2. L’architettura vernacolare è utilizzata per la ventilazione interna delle città 3. Si utilizzano grandi finestre e porticati 4. Nelle città costiere, si utilizzano le torri del vento. Le dimensioni e l'altezza di ciascuna varia con la distanza dal 42 Fig. 30 Kangan, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO mare: sono di dimensioni maggiori rispetto a quelle nelle regioni con clima caldo‐secco. 5. Calcare e Adobe sono i materiali locali utilizzati negli edifici. 6. Il calcare ha una buona riflettenza solare. Clima Freddo: Montagne Occidentali Fig 31 Marivan, Iran
A causa del clima molto freddo nella maggior parte dell'anno, gli edifici sono collegati e hanno una consistenza compatta in modo da avere meno superficie a contatto con il freddo esterno. Gli spazi urbani sono circondati e di piccola dimensione, quanto più possibile per evitare l’ingresso di vento freddo in questi spazi. La radiazione solare serve per riscaldare le pareti esterne di edifici così da ridurre il freddo che si accumula negli spazi urbani. Sistema architettonico ed urbano: 1. Si utilizza la radiazione solare e il riparo dai venti, per ridurre al minimo il trasferimento di calore attraverso l'involucro edilizio. 2. I materiali utilizzati sono la pietra, il fango e talvolta il calcestruzzo per le fondazioni. In pianura alcuni muri sono in paglia. I tetti sono in legno o in paglia, le finiture delle superfici sono in intonaco o in fango. 3. In pianura gli edifici sono ad un piano con il tetto piatto e in genere, senza un cortile recintato. Sono maggiori gli spazi aperti di quelli chiusi, l’orientamento dell’edificio è a sud. 4. Ai piedi delle colline, le case sono ad uno o due piani con il tetto piatto (a volte a capanna) ed hanno cortili recintati. Sulle montagne, la struttura degli edifici è a 43 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO gradini,le case sono uno o due piani, tetto piatto (a volte a capanna) e hanno cortili. Sulle montagne più alte le case sono in genere a corte con tetto piatto. Gli spazi aperti hanno le stesse proporzioni di quelli chiusi, l’orientamento dell’edificio è a sud‐est. Clima Temperato: Costa Meridionale Del Mar Caspio Fig 32‐33, Ramsar, Iran Nella zona tra il Mar Caspio e la parte settentrionale del Golfo Persico si hanno temperature elevate in estate, mitigate dalla secchezza dell'aria e molto basse nei mesi invernali. La fascia del Mar Caspio ha un clima mite con precipitazioni abbondanti e forti venti. Le rive del Golfo persico hanno un clima caldo‐umido.
Sistema architettonico ed urbano: 1.
2.
3.
4.
Tessuto urbano molto esteso, cortili e abitazioni con muri bassi Strade larghe Molteplicità di spazi urbani Case indipendenti 44 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1.3 L’Architettura nella tradizione “ Quando un popolo genera architettura fa proprie delle linee particolari che sono tipiche della sua cultura, come la lingua, il costume o il folklore. Fino a quando non furono abbattute le frontiere culturali, nel secolo scorso, in tutto il mondo si incontravano forme ed elementi architettonici locali e le costruzioni di ciascuna regione erano il frutto meraviglioso di una felice combinazione tra la fantasia del popolo e le esigenze del paesaggio.”8 Per architettura vernacolare, Bernard Rudofsky, nel suo celebre testo “Architettura senza architetti”, dice che l’architettura senza architetti, oppure l’ architettura spontanea, è la conseguenza dell’adattamento residenti alle caratteristiche del luogo: un perfetto compendio tra clima, forma e materia. Come anche Rudofsky: “Architettura senza architetti tenta di intaccare un ristretta visione dell’arte del costruire, presentando il mondo sconosciuto dell’architettura “non blasonata”. Essa è così poco nota che non abbiamo ancora un termine per definirla. In mancanza di qualsivoglia etichetta, la chiameremo architettura vernacolare, spontanea, indigena,rurale, a seconda dei casi.”9 Amos Rapoport invece descrive questa architettura con la parola folk per noi popolare. Nella tradizione folk, c’è un ulteriore distinzione tra edifici primitivi e vernacolari, questi sono differenziati in vernacolari pre‐industriali e moderni. La classe del vernacolare viene così riportata all’idea di processo, in dovere del grado di qualifica della collettività. In “House, form and culture” esprime che “L’esperienza dello specialista è una questione di livello. Il contadino proprietario partecipa ancora moltissimo al processo progettuale, non è semplicemente un utilizzatore; ciò vale per il cittadino di una cultura pre‐industriale molto più di quanto valga per il cittadino di oggi, poiché la partecipazione tende a decrescere con l’urbanizzazione e con l’aumentare del livello di specializzazione.”10, 8
Hassan Fathy, Costruire con la gente, Ed.Italiana 1986 9
Bernard Rudofsky, Architettura senza architetti: una breve introduzione all’ architettura non‐blasonata, Napoli 1977 10
Amos Rapoport, House, Form and Culture, Milwaukee 1969 45 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’architettura, se da una parte instaura un rapporto logico con la forma e con la materia della natura, dall’altro non ha mai un atteggiamento di potere nei confronti dei principi naturali. Il fascino dell’architettura è caratterizzato da una duplice natura: non è casuale, perché l’ esemplare che l’ha prodotta è l’ effetto di una indagine complessiva cosciente, ma neppure calcolato, infatti chi l’ha generata non era spinto da fini estetici. La moschea cattedrale e la grande moschea La moschea cattedrale è l'edificio principale all'interno della società islamica. L'incremento demografico è stato una delle ragioni per l'ingradimento delle moschee e la loro trasformazione ulteriore. La moschea, comunque, in generale si compone di tre elementi classici: il minareto (Manara), il cortile (Sahn) e la sala di preghiera (Bait Al‐
Salah). Il minareto (Manara) era una costruzione alta a volte quadrangolare, a volte ottagonale, a volte cilindrica; alto anche fino a più di 30 m da dove il Muezin chiamava i fedeli alla preghiera 5 volte al giorno. Il minareto aveva anche una funzione di indicazione di ubicazione della moschea. All'interno del minareto generalmente si trovano delle scale che portano fino in cima. il cortile centrale è il secondo elemento classico della moschea, costruito a volte attorno ad un cortile esso era il luogo dove si radunavano i Mussulmani durante la stagione calda; in certi casi Cheirawan) il cortile era costruito sopra una il cisterna che raccoglieva le acque della pioggia. Queste acque erano filtrate e decantate e servivano per il "wudu" le abluzioni rituali dei fedeli . In certe moschee nel cortile si può notare una meridiana dove dei 46 Fig 33, Moschea dell’ Imam, Esfahan, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO chiodi all'interno di un cerchio indicavano l'ora, a seconda della Lunghezza dell'ombra e della sua direzione si poteva sapere l'orario della preghiera. La sala della preghiera è l'elemento principale della moschea, una sala coperta con delle navate Lungo le colonne che sopportavano il soffitto della sala. La sala della preghiera generalmente era divisa in due zone: una parte riservata per le donne e l'altra per gli uomini. La sala della preghiera era generalmente coperta da stuoie o da tappeti. Un elemento molto importante all'interno della sala della preghiera è il "mihrab" nicchia adoperata in un muro rivolta verso la Mecca che indicava la direzione della "chibla" verso la quale si orientavano i mussulmani per fare le loro preghiere. Un altro elemento sempre presentee nella sala della preghiera preghiera è il "minbar" o sede del predicare "pulpito". I grandi spazi delle moschee e degli edifici per l’istruzione sono spesso raggruppati planimetricamente intorno a spazi aperti: “corti,“cortili” o “giardini” che, per “forma”, costituiscono il meccanismo del comfort termico e della ventilazione. Fig 34, Moschea dell’ Imam, Esfahan, Iran Il verde degli alberi e il disegno dell’acqua completano il complesso architettonico. Nei climi freddi e temperati le coperture piane sono spesso giardini pensili con verde ed alberature; nei climi caldi umidi le coperture sono a terrazzo o a volta di mattoni e soprattutto integrate con il sistema dei “lanternini”, dei “badgir” e dei “qua’à” per la ventilazione mono o pluri direzionata. Gli spazi per 47 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO la preghiera e per le riunioni di studio si spostano alternativamente a seconda dell’otti‐
mizzazione del comfort, nei piani interrati,nei locali porticati o nei giardini ombreggiati, in una sorta di “nomadismo”organiz
zato bioclimatico. Elemento presente prevalentemente nell' architettura sacra, il colonnato presenta, nella semplicità della Fig 35, Moschea dell’ Imam, Esfahan, sua esecuzione archi‐
Iran tettonica, un espe‐
diente di grande ef‐
ficacia per la rea‐lizzazione di un effettivo ombreggiamento del corpo costruito. Il colonnato, o porticato, se inteso nella sua accezione più urbana, è un tipo certo originale di matrice attica, ellenistica e poi araba. Nel mondo islamico, e soprattutto nella costruzione di moschee con annessi porticati per lo svolgimento delle funzioni commerciali tipiche dei luoghi di pellegrinaggio, la "piazza coperta" è un elemento che ha trovato, nel corso dei secoli, un largo campo di applicazione. Le moschee stesse, sono spesso costituite da piazze coperte, con semplici suddivisioni spaziali scandite dall'ordine del colonnato. L'intersezione tra lo spazio interno ed esterno è una semplice interruzione dell'ordine colonnato nella sua zona centrale, per proseguire solo sui lati, formando spesso uno schema a quadriportico analogo a quello delle basiliche di pellegrinaggio dell'era romanica La netta contrapposizione tra spazi ombreggiati e soleggiati provoca fenomeni di ventilazione utili per l'abbassamento della temperatura all'interno della zona del porticato. 48 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Bazar Fig 36 Cupole, Kashan, Iran I mercati nobili (oro, profumi, tappeti e frutta secca ...) erano nelle vicinanze della moschea e i mercati rumorosi (rame, legno ...) o con odori sgradevoli (pelle, tintori ...) furono distribuiti in un anello più distante. Questa distribuzione funzionale delle attività mercantili permetteva un miglior accesso ai mercati, una specializzazione del lavoro e una concorrenza che poteva migliorare la qualità ed abbassare i prezzi in un mercato libero. E’ costituito da vie molto strette, che possono essere coperte da volte, da solai in legno, o da semplici tendaggi in tessuti, tesi tra le facciate degli edifici. Queste strade coperte sono conosciute come souk, dei veri e propri tunnel che grazie sia alla copertura, che ostacola il passaggio dei raggi solari, sia per le ridotte dimensioni, risultano essere degli ambienti termicamente confortevoli. In questo caso, la differenza di temperatura tra souk e le vie scoperte può essere di diversi gradi, in particolar modo nelle ore più calde del giorno. Le criticità di questi ambienti posso essere l’illuminazione naturale inadeguata e l’impossibilità di disinfezione del terreno da parte dei raggi solari.11 11
Gianni Scudo, Climatic design in the arab courtyard house, in “ Environmental Design”, 1988, pg. 82 Gian Luca Brunetti, La sostenibile pesantezza delle architetture progettate e costruite con il clima nell’area mediterranea, “ Il Progetto Sostenibile” n.26,Settembre 2010, Edicom, Pg.40 Giulia Annalinda Neglia, La cultura urbana islamica nelle città mediterranee, in “Il Progetto Sostenibile” n.26, Settembre 2010 49 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.37‐38‐39 Bazar Esfahan, Iran
La straordinaria climatizzazione naturale dei grandi “bazars”si basa sulla forma degli spazi, sulla grande massa termica degli involucri, sul sistema di ventilazione naturale della forma e degli elementi delle coperture e dei volumi interati e nel controllo dei flussi di immissione e di espulsione dell’aria. Nelle diverse regioni climatiche i grandi spazi collettivi variano nell’altezza e nei sistemi biocliematici; nei climi freddi hanno coperture a volta in mattoni con notevole massa termica, nei climi caldi umidi hanno coperture più alte in legno con aperture per la ventilazione. I sistemi molto efficienti di questa venti‐lazione naturale rendono tali spazi,anche se molto affollati, freschi, Comfortevoli senza bisogno di costosi ed inquinanti impianti di aria condizionata, così comuni e necessari nei centri commerciali dei Paesi industrializzati. 50 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Caravanserragli o khan Fig.40‐ Zenodin, Iran I caravanserragli o khan sono gli edifici che, lungo le piste carovaniere, a distanza corrispondenti a un giorno di viaggio o all'interno della città, nei pressi del bazar, accolgono per la sosta e il riposo lungo il viaggio, i componenti uomini, animali e cose, dalle carovane, l'architettura dei caravanserragli, in mattoni cotti è generalmente caratterizzata dalla presenza di un grande portale che costituisce l'elemento su cui maggiormente si concentra l'attenzione dei costruttori . La sua immagine, fortemente chiaruscurata per la presenza di nicchie e volte, generalmente emergente dal piatto profilo dell'edificio dà prima al viaggiatore che si avvicina lungo l'assolata ma gelida negli inverni dell'atopiano la sensazione della sosta e del riposo al coperto. Il pozzo o la vasca per l'acqua costituisce una dotazione indispensabile del caravanserraglioma troviamo anche servizi, il bagno pubblico, uno spazio per pregare o addirittura come nel cortile di alcuni Kahn anatolici, una piccola moschea sollevata dal terreno con un sistema di archi o pilastri. La corte centrale premesso che si tratta forse dell'espediente più diffuso nelle aree calde del pianeta per migliorare le condizioni termiche, risulta utile sottolineare l'uso particolarmente raffinato che se ne è fatto nelle costruzioni islamiche. La corte centrale, anche negli edifici di modesta entità, mostra una serie di vantaggi ed un'amplissima flessibilità nell'uso. Come elemento distributivo 51 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO e spaziale è presente in una combinazione pressoché infinita di varianti; come dispositivo bioclimatico la sua funzione varia dal vano di ventilazione alla semplice presenza come "elemento freddo" a contatto on le pareti. Sovente si riscontrano poi nelle corti altre funzioni, come la raccolta dell'acqua piovana o la presenza di attrezzature speciali per lavorazioni artigianali o agricole. Meritano un primo spazio di attenzione gli accorgimenti che vengono adottati per mantenere le corti ad una temperatura costantemente bassa: ‐ rapporto altezza ‐ larghezza studiato in maniera da impedire l'eccessivo soleggiamento; ‐ uso di gronde molto sporgenti; ‐ presenza, alla quota pavimento, di specchi d'acqua o pozzi, che raffreddano l'ambiente tramite un processo di trasformazione isoentalpica dell'aria. Le corti interne sono pertanto spazi che si trovano costantemente ad una temperatura più bassa rispetto al resto della costruzione. Le zone abitative, soprattutto se separate dall'esterno (come nel caso relativo all'anello termico) affacciano sulle corti centrali, permettendo così l'immissione, all'interno, dell'aria più fredda. La differenza di temperatura che si viene a creare tra le superfici esposte e quelle ombreggiate provoca immediatamente una ventilazione naturale che coadiuva nella creazione di un effetto camino: l'aria calda viene risucchiata dall'interno degli ambienti e risale verso l'alto. L'effetto camino viene accentuato ulteriormente restringendo la sezione della corte centrale a favore dell’altezza, aumentando così la velocità dell'aria in movimento. Fig.41 Zenodin, Iran 52 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Hammann Fig. 42 Kashan, Iran La tipologia dell'edificio del bagno pubblico deriva anch'essa, fondamentalmente, dalle terme greco‐romane con una importante modifica: mente il bagno classico era organizzato lungo la sequenza spaziale formata dall'apodyterium (spo‐
gliatoio), frigidarium con piscina, tepidarium, calidarium e laconicum (bagno a vapore), nel bagno islamico manca del tutto il frigidarium e assume una grande importanza, nell'uso ma anche nelle dimensioni e forma dello spazio e della copertura, l'apodyterium (maslah). I bagni presenteano una grande sala di ingresso, probabilmente aula di udienze o spazio per conviti e riunioni, fiancheggiata da piccoli ambienti di servizio, che costituisce l'elemento dominante del complesso. Da essa si passa agli ambienti del bagno vero e proprio: un piccolo spazio di passaggio dà accesso al tepidarium e quindi al calidarium, a pianta centrale e coperto a cupola. Si entra dunque nell'Hammam attraverso il Maslah '(l'antico apodyterium), spesso a pianta cruciforme con uno spazio centrale di forma quadrata coperto a cupola e illuminato dall'alto attraverso una lanterna, circondato sui quattro lati da Iwan con soppalco (Mastaba) e con panche e nicchie per spogliarsi e deporre gli abiti. Esso è generalmente provvisto di una vasca o fontana decorativa: è qui che i frequentatori del bagno trascorrevano la maggior parte del tempo ed è qui, su un palco, che stava il Muallim, il guardiano del bagno. Dal Maslah si passa, attraverso uno stretto disimpegno su cui si aprono i servizi, ad un primo ambiente interno, Bayt Al Awwal 53 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO (l'antico tepidarium che, come il Maslah, contiene un Iwan con Mastaba. Quindi si giunge, attraverso il Wastani, piccolo ambiente per abluzioni, al vero centro dell'Hammam, il Bayt Al‐Harara (l'antico calidarium) spesso di forma ottagonale, coperto a cupola, circondato da spazi secondari e dalle stanze per i bagni a vapore, Maghtas, con vasche di acqua calda (l'antico laconicum). Tutti gli ambienti del bagno sono coperti da cupole o volte e la luce penetra in essi dall'alto attraverso fori rotondi o poligonali o a stella, chiusi da campane di vetro. Queste piccole aperture luminose disegnano a loro volta delle forme geometriche che svolgono un ruolo molto importante nella decorazione degli spazi. Fig. 42 Kashan, Iran La casa privata La società araba tradizionale rispecchia nella struttura della casa l'esigenza fondamentale di rispettare le norme di ospitalità e di non turbare la sacralità del "haram" (sacratum della famiglia) e lo spazio della donna. La circolazione nella casa è progettata secondo 54 Fig. 44, dettaglio per la distinzione dell’ingresso, Kashan, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO questo scopo. Gli ospiti non devono disturbare la donna di casa, sono quindi intrattenuti dal marito in una stanza sistemata accanto all'in‐
gresso. Le abitazioni private hanno un ruolo importante nel definire l’architettura del futuro, poiché sono l’espressione più immediata dell’individualità e tipicità dell’ambiente costruito e l’elemento caratterizzante e di congiunzione tra le parti nuove e vecchie di una città12. La struttura della casa presentea buone soluzioni ai problemi di stabilità: la parte inferiore è di pietra massiccia con un solo ingresso, le parti superiori sono fatte con mattoni di fango pressato e leggero. Elemento molto importante è Il cortile interno che consente un'attività protetta dal vento, dalla polvere e dal sole e funziona come regolatore di temperatura. Nei climi desertici la temperatura scende notevolmente durante la notte; l'aria fresca si deposita nel cortile e affluisce nelle stanze che lo circondano rinfrescandole. Quando il sole raggiunge il cortile interno l'aria calda sale e crea una corrente che attraversa tutta la casa. I cortili sono occupati al centro da un giardino che è ricco di alberi e di una fontana centrale; l'evaporazione dell'acqua e la presenza di piante mantengono costante la frescura. La letteratura relativa agli usi dei popoli arabi si sofferma con insistenza sull'usanza di dormire sui tetti. Ciò avviene perché le pareti irradiano di notte il calore assorbito durante il giorno, quindi i tetti vengono organizzati per accogliere gli ospiti nel riposo notturno. L'anello termico è una particolare conformazione planimetrica che si può riscontrare in numerosissime opere di edilizia. Si tratta di un corridoio continuo, di larghezza variabile, che separa le zone abitative interne dalla facciata dell'edificio. Nei periodi di maggiore insolazione questo semplice dispositivo permette di isolare la zona abitata dall'irraggiamento solare e dall'aria calda proveniente dall'esterno. Gli spazi interni rimangono, di fatto, ciechi: è però possibile una loro ventilazione (cross‐ventilation), agendo sulle aperture sui lati. L'anello termico infatti il più delle volte non è descritto da pareti chiuse, ma piuttosto da elementi leggeri o mobili, come possono essere tende, schermi, separé e 12
Hasan‐Uddin Khan, Houses: A synthesis of Tradition and Modernity, in “Mimar”39, Singapore 1991 55 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO altri divisori che si attestano lungo il perimetro delle colonne che inscrivono lo spazio abitativo. L'anello termico assolve altri due importanti compiti: da un lato, essendo un corridoio continuo, di permettere una ventilazione dello spazio intorno al nucleo centrale, con un conseguente abbassamento di temperatura; dall'altro, come nella migliore tradizione dell'architettura islamica, quello di definire chiaramente la gerarchia degli spazi costruiti, tra serventi e serviti. Questa particolare tipologia è stata utilizzata in diverse conformazioni. Raro è il caso di un anello completo che giri tutto intorno all'edificio, anche perché tale accorgimento risulta necessario solo nei casi in cui si tratti di una costruzione isolata (condizione non molto frequente nell'architettura cittadina). Più spesso si riscontrano invece dei corridoi ubicati su due lati lunghi dell'edificio, mentre i lati corti rimangono ciechi. L'anello termico presenta, secondo i canoni di abitabilità nostrani, una serie di limitazioni, come l'impossibilità di condurre luce naturale all'interno dello spazio centrale, almeno in grandi quantità; la scarsità della ventilazione nelle giornate particolarmente calde, nonché la difficoltà di raggiungere un adeguato livello di ricambio d'aria. Nelle costruzioni ottocentesche in Pakistan questi inconvenienti sono stati solo parzialmente superati dall'uso di sistemi meccanici di ventilazione (ventilatori, impianti di condizionamento ecc.) e di illuminazione artificiale. Non bisogna però dimenticare che la tradizione del costruito spontaneo implica spesse volte una chiusura notevole degli spazi a vantaggio del comfort termico ma a discapito della qualità ambientale generale. 56 Fig. 45, Kashan, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Un ruolo rilevante nella tradizione è svolto dall’acqua, utilizzata con varie tecniche e vari meccanismi, come ad esempio il salsabil. Fig. 46, Kashan, Iran Il salsabil è una sorgente verticale posta sulla parete di fondo di un iwan, formata da una lastra di marmo ornata e lavorata in bassorilievo, con motivi ornamentali a onde ricorrenti che evocano l’acqua ed il vento. La placca è collocata in posizione debolmente obliqua, in modo da facilitarne lo scorrere dell’acqua sulla superficie. Un canale scavato nel pavimento porta poi l’acqua dal salsabil al bacino posto al centro della corte. L’acqua, scendendo sulla superficie della lastra, nella quale sosta anche in parte imbrigliata e costretta a direzioni tortuose che ne rallentano il percorso, entra in unione con l’aria calda e secca ed inizia il Fig. 47, Kashan, Iran 57 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO suo processo di evaporazione, fornendo sia refrigerio che incremento dell’umidità dell’aria. La linea è un segno che termina in mezzo all’ambiente centrale, la durqa’a, nella quale è collocato, ad un livello di pavimento più basso, il bacino della fontana di forma quadrata, con diversi riferimenti simbolici, come il legame tra terra e cielo. Hassan Fathy scrive: ”Il salsabil può essere interpretato come la trasposizione della sorgente che si trova fuori dalla fontana. E’ un elemento che consente all’architetto di usare la propria creatività e sensibilità nell’esprimere il suo amore per l’architettura… Nella casa araba la fontana ha un ruolo equivalente al focolare nelle zone temperate, benché l’una serva a raffreddare e l’altra a riscaldare. La fontana è pertanto un elemento architettonico che occupa un posto privilegiato nell’impostazione planimetrca della casa.”13 13
Fig. 48, Kashan, Iran Hassan Fathy, Natural Energy And Vernacular Architecture: Principles And Examples With Reference To Hot Arid Climates, The University of Chicago Press, Chicago 1986 58 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1.4 Tecnologie Ecosostenibili Di Origine Tradizionale Le cupole Fig.49 Kashan, Iran Nel tetto voltato la struttura portante non necessita di travi di legno, un materiale non particolarmente abbondante nei paesi a clima caldo secco, e quindi è meno costosa, l’altezza di una porzione dell’ambiente interno è maggiore e nella sua concavità si sposta l’aria calda, che viene espulsa all’esterno tramite apposite aperture. La superficie di sviluppo del tetto, a parità di area di protezione orizzontale, è superiore, per cui l’intensità della radiazione solare incidente sull’unità di superficie e, quindi, il calore passante all’interno, sono minori; inoltre, durante il periodo notturno, c’è un’area di tetto maggiore verso il cielo, raffrescando più intensamente per irraggiamento. Durante il giorno, una porzione del tetto è in ombra e, quindi, si riscalda meno intensamente di quella al sole, generando un raffrescamento convettivo dell’aria che viene a contatto con le superfici della volta in ombra; questo fenomeno, con aperture appositamente collocate, può indurre il ricambio dell’aria calda interna con aria più fresca.14 Le coperture voltate hanno inoltre la caratteristica di aumentare la velocità dell’aria che passa sopra di esse lungo la linea di 14
M. N. Bahadori. Il “condizionamento” dell’aria nell’architettura iraniana. Le Scienze (ed. italiana di Scientific American) n. 116, Aprile 1978, pp. 96‐106. 59 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO curvatura per effetto Bernoulli‐Venturi15 questo aumenta l’efficacia dei venti freddi nel ridurre la temperatura delle superfici del tetto e consente una più efficace espulsione dell’aria calda dall’interno dell’edificio, attraverso delle aperture predisposte sulla superficie della volta. Esempi di tetti voltati, come visto negli studi di Hassan Fathy, in aree dove scarseggia il legno, sono le cupole dei cimiteri musulmani e le volte realizzate nella regione meridionale dell’Egitto, la Nubia. La volta parabolica nubiana è costruita senza l’uso di centine in legno con una particolare tecnica costruttiva che sfrutta le caratteristiche dei mattoni in terra cruda.16 Fig.50 Madrasa, Esfahan, Iran Schema di funzi‐
onamento di una copertura curva con foro di aerazione 15
L'effetto Venturi è il fenomeno fisico, scoperto e studiato dal fisico Giovanni Battista Venturi, per cui la pressione di una corrente fluida aumenta con il diminuire della velocità. 16
Si veda l’esperienza di New Gourna, descritta nel testo: Costruire con la gente, Jaca Book, 1985 60 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig 51‐5217 Una copertura piana o una cupola esposte alla radiazione solare assorbono prati‐
camente la stessa quantità di energia radiante, tuttavia, a parità di area coperta (non di volume racchiuso) una copertura curva dispone di una superficie di scambio maggiore per dissipare calore, principalmente per via convettiva. L’aria che si scalda all’interno, per effetto del calore trasmesso attraverso la copertura esposta al sole, si accumula nella parte alta del locale sottostante, da lì può essere evacuata attraverso un foro di aerazione. L’aria esterna che si muove orizzontalmente per effetto del vento al momento in cui scorre sulla copertura curva, aumenta la sua velocità per effetto del restringimento dello spazio a disposizione, e tale incremento è massimo alla sommità della copertura. A questo aumento della velocità corrisponde una diminuzione della pressione. Ora, se nel punto più alto della copertura è presentee un’apertura, l’aria calda interna viene risucchiata fuori per effetto della differenza di pressione. Il flusso di aria uscente attira nella stanza nuova aria dai locali confinanti o da torri del vento. Anche in questo caso la presenza di vasche e fontane all’interno può aumentare l’effetto di raffrescamento ed umidificare l’aria. È importante che la copertura presentei la massima curvatura nella direzione del vento, pertanto se i venti hanno una direzione dominante si utilizzerà una copertura a botte con asse ortogonale a tale direzione, se invece la direzione del vento è variabile si preferiranno coperture a cupola. La cupola con foro di aerazione abbinata a torri del vento può essere usata per mantenere fresca in estate l’acqua di una cisterna, in parte accumulata già fredda nel periodo invernale, favorendone l’evaporazione superficiale. 17
M. N. Bahadori. Il “condizionamento” dell’aria nell’architettura iraniana. Le Scienze (ed. italiana di Scientific American) n. 116, Aprile 1978, pp. 96‐106. 61 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Le torri del vento Fig.53 Torri del vento, Yazd, Iran Il Bàdgìr (letteralmente acchiappa vento) è un sistema di climatizzazione passiva per la captazione ed estrazione multi direzionale del vento, diffuso principalmente in Iran e nei Paesi del Golfo. Solitamente è costituito da una torretta, solitamente a pianta quadrilatera, circolare o ottagonale, aperta nella sommità su tutti i quattro lati oppure anche solo su tre o due, a seconda della tipologia, con una partizione interna verticale in mattoni. Costruito in maniera più massiccia rispetto al malqaf, il bàdgìr svolge sia la funzione di catturare il vento, sia quella di raffrescare il flusso grazie alla massa termica. Questa massa, infatti, funge da volano termico: il mattino è più fredda dell’aria esterna che, a contatto con la muratura, si raffredda e, diventando più densa, scende verso il basso ed entra nell’edificio; con la presenza di vento, questo processo è accelerato. Durante il giorno la massa dell’elemento assorbe, lentamente, il calore dell’aria esterna e dell’irraggiamento solare, che restituisce di notte all’aria più 62 Fig.54 Torri del vento, Yazd, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO fredda proveniente dalle aperture più basse degli ambienti. Quest’aria, riscaldandosi a contatto con le pareti del bàdgìr, tende a salire, creando un ciclo inverso rispetto a quello del giorno. La tipologia di bàdgìr a quattro affacci aperti ha due partizioni interne verticali posizionate in diagonale, lungo tutta l’altezza, in maniera da incanalare verso il basso le brezze entranti da qualsiasi direzione. Un’altra tipologia di bàdgìr è quella a più canali, è costituita da diversi condotti circolari incurvati di 90° rispetto alla verticale, per captare i venti dominanti. Solitamente vengono raggruppati in torri, dando un aspetto caratteristico ai quartieri ed alle città. In questa tipologia, i condotti verticali sopravento funzionano come captatori (similarmente ai malqaf), mentre quelli sottovento hanno il compito di estrarre dai locali interni l’aria esausta e surriscaldata. Il sistema risponde all’esigenza di comfort ambientale di controllo della temperatura e può essere integrato con altri sistemi, come specchi d’acqua e letti vegetali, per asservire anche ad esigenze relative al controllo dell’umidità dell’aria. Come visto è autosufficiente, poiché è in grado di innescare il flusso d’aria anche in assenza di vento e grazie all’inerzia termica della struttura, assicura una buona circolazione dell’aria, garantisce una buona protezione dalla radiazione solare diretta e una limitata dispersione termica. E’ inoltre un sistema di facile accesso e quindi di facile manutenzione e non richiede alcuna competenza tecnica per il funzionamento da parte dei fruitori dei locali. I materiali da costruzione impiegati sono quelli tipici della tradizione costruttiva islamica, come terra, fibre vegetali, intonaci naturali, legno ed in alcuni casi il vetro. Il componente fondamentale è il mattone in terra cruda, realizzato con un processo le cui fasi comprendono la miscela di terra, fibre ed acqua in dosi predefinite e la successiva essicazione naturale. In alcuni casi, la superficie di questo elemento viene protetta da uno strato d’intonaco naturale, dal colore bianco, che ha anche la funzione di riflettere la radiazione solare. 63 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Il controllo del comfort ambientale del bàdgìr può essere integrato anche con altri sistemi che adottano principi bioclimatici differenti.18 Il loro funzionamento è basato sull’inerzia termica delle murature costituenti la torre. Le murature della torre si scaldano al sole durante il giorno, in assenza di vento, quando la loro temperatura supera quella dell’aria interna, la torre inizia a funzionare come un camino: l’aria all’interno dei suoi condotti si scalda e sale. All’inizio della notte l’aria che sale attraverso la torre richiama l’aria fresca esterna che entra attraverso porte e finestre. Se invece c’è vento l’aria fresca notturna entra dalle aperture superiori della torre e scende verso l’interno dell’edificio scaldandosi lungo i canali della torre. Il riscaldamento dell’aria può rallentare il processo di refrigerazione. Al mattino le murature della torre si trovano ad essere più fresche dell’ambiente circostante, l’aria al loro interno si raffredda e scende all’interno dell’edificio. Se c’è vento questa circolazione viene forzata. In ogni caso l’aria entra nei locali e circola per poi uscire da porte e finestre, provvedendo così anche alla ventilazione. Questa circolazione può essere controllata mediante un’opportuna disposizione delle porte interne. Le aperture sulla sommità della torre sono disposte sempre a coppie: per ogni apertura sopravvento ce n’è una sottovento, ed una parte dell’aria che scende attraverso i canali della prima apertura risale sempre lungo i canali dell’apertura opposta, trasportando con sé aria interna e realizzando così una certa ventilazione. 18
Mario Grosso, Michela Perin Bert, Il raffrescamento passivo nell’architettura mediorientale tradizionale, in Mario Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli Editore, 1997 Maria Rita Grasso, Sistemi progettuali effettuali, in Corrado Trombetta, L’attualità del pensiero di Hassan Fathy nella cultura tecnologica contemporanea, Rubettino Editore, 2002 M.N.Bahadori, Passive Cooling Systems in Iranian Architecture in “Scientific American”, Febbraio 1987, New York, Pg‐144–54 64 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig 55 Esfahan, Iran 1 Il sistema può essere perfezionato aggiungendo un’umidificazione dell’aria che entra nell’edificio. Questo può avvenire in vari modi: quando la parte più bassa della torre, a contatto col terreno, è umidificata dal terreno stesso, interponendo fra la torre e l’edificio servito un tunnel sotterraneo le cui pareti sono umidificate dall’acqua del sottosuolo, collocando una vasca od una fontana in prossimità dell’uscita dell’aria dalla torre o dal condotto interposto. L’evaporazione dell’acqua nella corrente d’aria entrante oltreché aumentarne il titolo e l’umidità relativa, cosa utile al comfort, ne abbassa ulteriormente la temperatura (raffrescamento evaporativo)aumentando notevolmente l’efficienza del sistema. Quanat Fig 56 quanat, Yazd La tecnica più antica che l’Iran nasconde sotto tutto il suo territorio è quella dei qanat: una serie di cunicoli verticali simili a pozzi, collegati da un canale sotterraneo in lieve pendenza. I quanat attingono ad una falda acquifera in maniera da trasportare efficientemente l'acqua in superficie senza necessità di pompaggio. L'acqua fluisce per effetto della gravità, poiché la 65 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO destinazione è più bassa rispetto all'origine, che usualmente è una falda acquifera. I qanat permettono all'acqua di essere trasportata a grande distanza in zone dal clima caldo e secco senza perdere una grande quantità di acqua a causa dell’evaporazione. JUB Fig 57 quanat, Yazd Fig. 58, Jub a Teheran, Iran I jub sono canali di larghezza variabile da pochi centimetri fino a un metro e a volte oltre, in cui scorre continuamente acqua proveniente dai ghiacciai delle montagne che circondano la capitale, sulle quali ancora in giugno è possibile scorgere i resti delle nevicate invernali. Nei jub sono spesso piantati alberi a distanza regolare gli uni dagli altri (valiasr). I jub fanno parte del panorama urbano, tanto che gli abitanti hanno un passo variabile ma adeguato alla larghezza di questi canali a seconda della strada che percorrono. Jub, in persiano significa canale, ed è proprio attraverso questo sistema che la parte bassa della città riceve l’acqua e permette un sistema di irrigazione per l’agricoltura. Lo Jub non è solamente un sistema d’irrigazione naturale per il sud, ma serve anche tutta la città, entra all’interno dei parchi e crea un sistema di rinfrescamento naturale, sfocia in laghi che caratterizzano il disegno di paesaggi naturali, serve ad alimentare 66 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO e sostenere i giardini di tutta città. L’acqua viene inoltre utilizzata giornalmente per la pulizia delle strade. Interi quartieri della città come Darband nascono grazie all’utilizzo dei jub. La Mashrabiya Fig. 59, sistemi di schermature solari, Teheran, Iran L’utilizzo di schermi per il controllo del microclima interno è una pratica diffusa nei paesi caratterizzati da un clima caldo secco ed in particolar modo in quelli di cultura islamica dove, alla questione climatica, si aggiunge anche quella socio‐
culturale, come l’esigenza di privacy. La tipologia più diffusa è quella della mashrabìya, termine derivante dalla parola araba che traduce il verbo “bere” ed originariamente significava il “luogo del bere”. Si tratta di uno spazio realizzato su travi a sbalzo nel quale venivano poste a raffreddare delle piccole brocche d’acqua, per mezzo dei flussi d’aria che circolavano attraverso le aperture. Attualmente questo termine viene usato per indicare delle aperture schermate da una griglia di legno, formata da piccole balaustre lignee, di sezione circolare, disposte ad intervalli regolari a formare delle decorazioni minute di tipo geometrico. La mashrabiya può svolgere diverse funzioni, con relative diverse tipologie: il controllo del passaggio della luce, i controllo dei flussi d’aria, la riduzione della temperatura e l’aumento dell’umidità dell’aria ed assicurare la privacy. Rispetto all’esigenza del controllo dell’illuminazione naturale 67 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO degli ambienti e della temperatura dell’aria può essere integrato con altri sistemi, come giare d’acqua, per esigenze legate all’umidità dell’aria. Ciascuna tipologia nasce per soddisfare alcune o tutte le funzioni descritte; quando si progetta una mashrabiya, è la dimensione degli interstizi, gli spazi cioè tra le balaustre adiacenti, che varia insieme al diametro delle balaustre stesse. La luce del giorno che entra in un ambiente, attraverso un’apertura esposta a sud presentea due componenti: l’elevata intensità della radiazione diretta, che entra nell’ambiente con un angolo molto ampio e normale alla superficie dell’apertura, ed il bagliore riflesso di minore intensità che entra quasi perpendicolarmente all’apertura stessa. Poiché la luce solare diretta che filtra attraverso le aperture ha l’effetto di scaldare le superfici dell’ambiente, è meglio proteggere tale radiazione. Il bagliore riflesso, benché sia meno intenso e marginale dal punto di vista termico, produce degli effetti visivi sgradevoli. Le grandezze degli interstizi e delle balaustre di una mashrabiya, disposte in modo da formare un’apertura, vengono regolate per impedire la radiazione solare. Ciò richiede una griglia con interstizi di dimensione ridotta. Gli elementi che costituiscono la griglia, di sezione circolare, modulano la luce che raggiunge la loro superficie, attenuando il contrasto che si viene a creare tra il colore scuro degli elementi opachi della griglia e la luminosità dei raggi che entrano attraverso gli interstizi. Utilizzando la mashrabiya l’occhio non viene abbagliato da tale contrasto, come nel caso dei brise‐soleil. La caratteristica forma della griglia, con le sue linee interrote dalle sezioni sporgenti delle balaustre, crea una sagoma che conduce l’occhio da una balaustra all’altra attraverso gli intervalli di luce, sia in senso verticale, che orizzontale. Questa disposizione modulata degli elementi delle balaustre permette alla luce riflessa di illuminare la parte superiore della stanza, mentre uno sbalzo posto al di sopra dell’apertura, come si può osservare da una veduta esterna di una mashrabiya a due piani, impedisce alla luce del sole diretta di entrare. Allo stesso modo, nelle aperture poste sulle facciate nord, 68 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dove la luce diretta del sole non costituisce un problema, gli interstizi sono piuttosto ampi per consentire un’adeguata illuminazione dell’ambiente. Per provvedere alla circolazione dell’aria all’interno di un ambiente, l’impiego di un mashrabiya con interstizi ampi assicurerà, comunque, nell’ambito della griglia, una percentuale di superficie aperta tale da consentire un adeguato apporto d’aria all’ambiente. In questo sistema, le funzioni di raffrescamento e umidificazione sono strettamente connesse, tutte le fibre organiche come il legno, assorbono, trattengono e rilasciano velocemente notevoli quantità d’acqua. Le correnti d’aria che passano attraverso le maglie di legno poroso della mashrabiya, cederanno una parte della loro umidità agli elementi delle balaustre. Quando la mashrabiya è riscaldata direttamente dalla luce del sole, questa umidità verrà restituita all’aria che passa attraverso le maglie; questa tecnica può essere utilizzata per aumentare l’umidità dell’aria secca durante il giorno, permettendo di raffrescare ed umidificare l’aria nel momento di maggior bisogno. Oltre a questi aspetti fisici, la mashrabiya assolve anche ad un’importante funzione sociale poiché consente una certa privacy alle persone che si trovano all’interno, pur consentendo loro di vedere all’esterno attraverso la griglia. Quando questo elemento interessa un’apertura che si affaccia sulla strada presenta interstizi di piccole dimensioni, ad esclusione della parte al di sopra del livello dello sguardo.19 E caratterizza fortemente il rapporto pieni‐vuoti nelle facciate, inserendo un elemento decorativo, nella continuità della compagine muraria. Hassan Fathy, che a lungo si è occupato di questo elemento nella trattazione citata, ha assunto questo elemento come simbolo della tradizione trasponendone i temi fondamentali in una pièce teatrale, dal titolo “La favola della Mashrabiya”, da lui scritta pensando ad una 19
Hassan Fathy, Natural Energy And Vernacular Architecture: Principles And Examples With Reference To Hot Arid Climates, The University of Chicago Press, Chicago 1986 Maria Rita Grasso, Sistemi progettuali effettuali, in Corrado Trombetta, L’attualità del pensiero di Hassan Fathy nella cultura tecnologica contemporanea, Rubettino Editore, 2002 69 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO rappresenteazione nel teatro dei New Gourna, illustrata mediante una gouche disegnata come una miniatura persiana.20 1.5 Materiali Di Origine Tradizionale I principali materiali di origine tradizionale sono elencati qui sotto in relazione anche all’uso che ne viene fatto. Fig. 60 edifici con pareti in fango e con tetti a cupola in Adobe Fig.61 edifici con pareti e tetti in Adobe Fig.62 edifici con pareti di pietra e tetti in adobe
Fig.63 edifici con pareti di mattoni con tetti piatti o a cupola in adobe 20
Adelina Picone, La casa araba d’Egitto, Jaca Book, Milano 2009 70 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Elementi strutturali: Tetti: sono costruiti ad arco o piani con mattoni, travi in legno, fango. Ci sono diversi tipi di tetti arcuati come il quadripartito, tetti a forma di mezzaluna, tetti a cupola, tetti a volta. Nelle regioni montuose sono comuni i tetti piani. In questo tipo di tetto, le travi di legno sono utilizzate per la costruzione del tetto che viene poi coperto con fango e rami di alberi . Le coperture piane o ad arco sono in paglia e vanno rifatte ogni due anni a causa delle precipitazioni. Fig.64 schema di arco quadripartito Fig. 65 Schema di arco a mezzaluna 71 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.66, Tetto a Cupola
Fig.67, schema di tetto voltato Fig. 68 Schema di tetto piatto Fig. 69 Schema complesso di tetto ad arco 72 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Pareti: sono costruite utilizzando solo fango o adobe con malta di fango. Le pareti di fango sono una delle strutture più antiche trovate in Iran a causa della semplicità di costruzione e la disponibilità del materiale. Le pareti possono essere costruite anche in pietra o mattoni. Per evitare il collasso delle pareti laterali, i contrafforti impiegati sono di terra, aiutano il muro a conservare la sua stabilità durante i terremoti. Fig. 70 Pareti alte 4 m Fig. 71 Pareti in pietra con ogni 50 cm una struttura in legno Fig.72 Pareti spesse 87 cm. Fig. 73 Contrafforti laterali. Aperture: Le dimensioni e le posizioni delle aperture sono fortemente influenzate dal clima, dai materiali disponibili e dalle culture. Le dimensioni delle aperture hanno un forte effetto sul comportamento sismico e la resistenza al taglio delle pareti. Le aperture possono essere suddivise in tre tipologie a causa delle loro dimensioni: finestre, porte e depressioni quando i muri sono utilizzati come mensole. Essi sono inoltre classificati in base alla loro metodo di costruzione : in alcuni di essi sono utilizzati architravi in legno ed in altri, la parte superiore dell’apertura è chiusa con una piccola volta. 73 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.74 Aperture con architrave in legno Fig.75 Aperture voltate Fondazioni: Anche se le fondazioni sono molto importanti per la stabilità degli edifici, in generale la costruzione è influenzata dalla topografia del luogo e dalla condizione del suolo e vengono realizzate solo se il suolo non ha caratteristiche di solidità sufficienti. Nelle regioni di
montagna con suoli rocciosi, non sono state riscontrate fondazioni. Nelle regioni in cui sono state ritrovate fondazioni la loro profondità varia da 50 a 100 centimetri. Strutture: I collegamenti tra le pareti e il soffitto e tra i pavimenti e le pareti sono assicurati grazie all’uso di colonne in legno. Fig. 76 Fondazioni in pietra per pareti in Adobe.
Fig.77 Nodo di collegamento Fig. 78 Incasso nella parete. 74 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1.6 Il Contemporaneo Nella Città Islamica Fig 79 Teheran, Iran 1960 Fig 80 Teheran, Iran 2012 L’Iran raffigura un caso sufficientemente ampio e a tratti contrastante. Lo sviluppo architettonico ed urbano è la conseguenza di eventi e attitudini molto diverse tra loro, particolarmente in rapporto all’architettura moderna e alla religione come identificativo nell’architettura. Lo sviluppo economico e demografico delle sue maggiori città è l’esito di una impulsiva ed indeterminata attività edilizia, la partecipazione di figure e termini religiosi nella vita quotidiana, la definizione storica delle città e delle varie composizioni, sono 75 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dimostrative di questo aspetto. Recentemente, le persone di ceto alto, si sono formate in università europee e degli Stati Uniti. Teheran, potrebbe essere infatti descritta come una sintesi tra diverse pianificazioni urbane occidentali. La storia del paese e la sua identità urbana ed architettonica mostrano una realtà culturale composita, definita in relazione alla Persia, ma che è il risultato di uno scambio secolare con altre civiltà come quelle araba, mongola, turca, cinese, fino ad arrivare alle relazioni con il mondo occidentale.21 Una delle testimonianze ancora presenti dell'architettura persiana pre‐islamica è quella dello straordinario ziggurat elamita di Choqa Zanbil, patrimonio dell UNESCO dal 1979.22 Nell'antichità, i materiali da costruzione erano sostanzialmente mattoni di fango asciugato al sole; questi mattoni cotti cominciarono ad essere utilizzati per le superfici esterne solo a partire dal XII secolo a.C. Gli antichi abitanti dell'altopiano iraniano attribuivano grande valore simbolico ‐ religioso alle montagne e, a imitazione delle montagne, venivano costruite le strutture, come appunto i grandi templi piramidali chiamati ziggurat.23 Con i l passare dei secoli, le due autorità più importanti sulle espressioni architettoniche furono quelle condizionate dalla religione di Zarathustra e dall'Islam. La maggior parte degli edifici maggiori erano per scopi religiosi, ma questi erano manifesti anche nei fabbricati destinati ad altri usi. L’architettura dell'Iran islamico può essere riferita a partire dalla dinastia dei Sasanidi (651) in relazione solo ad alcune forme. L'invasione araba del VII secolo non sostituì lo stile sasanide, già ben sviluppato, ma introdusse il fattore islamico che esercitò un'influenza decisiva sulla maggior parte delle forme artistiche persiane, sia generando il disegno architettonico di base degli edifici religiosi, sia definendo il tipo di decorazione.24 L’architettura iraniana ha preso dell'epoca safavide (1501‐1722) il modello istituzionale monarchico, religioso e tribale. 21
Alessandro Nesi, Laboratorio Iran. Cultura, religione, modernità in Iran, Franco Angeli, 2003 22
D. T. Potts, The Archaeology of Elam: Formation and Transformation of an Ancient Iranian State, Cambridge 1999 23
Arthur Upham Pope, Persian Architecture, New York, 1965 24
Arthur Upham Pope, Introducing Persian Architecture, Londra, 1971 76 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Successivamente la dinastia dei Cagiari (Qajar), che ha governato la Persia dal 1779 al 1925, ripropose la forma di un regime assolutista ma poco centralista e costretto a confrontarsi con potenti forze tribali provinciali e con un apparato religioso sempre più indipendente. Nel XIX secolo in Persia si scontrano l'impero britannico e l'impero zarista, che, nel 1907, giunsero ad accordi per spartirsi il Paese. Le occupazioni e l'influenza occidentale trasportarono il Paese alla rivoluzione costituzionale del 1906. Inoltre, durante la prima guerra mondiale la Persia, sebbene fosse neutrale, torna ad essere terra di scontri tra russi, britannici e turchi‐
ottomani.25 Finita la guerra, crollati gli imperi ottomani e zarista, l’Inghilterra tenta, senza riuscirci, di instaurare un Protettorato (1919) per l'opposizione degli abitanti e del religiosi sciiti e per l'influenza bolscevica del Nord. Nel 1921, Reza Khan, comandante della brigata cosacca, marcia su Teheran e con un colpo di stato, diventa primo Ministro nel 1923. Nel 1925 depone i Cagiari e diventa egli stesso Scià con il nome di Reza Pahlavi.26 Nel 1953 c’è il Colpo di Stato da parte del figlio di Reza Khan che pone fine ad un lungo periodo di lotte per il potere e opposizioni internazionali e ricrea un regime centralista ed assolutistico basato sull'appoggio straniero, benevolo alla modernizzazione economica e sociale. Lo Scià esercitava un potere universale, controllando sia l'esercito che la Savak, la polizia segreta. Instaurò un legame fortissimo con gli Stati Uniti, aderendo poi nel 1955 al Patto di Baghdad. Tra il 1960 e il 1977 lo Scià avviò un programma per rafforzare il suo governo assolutistico, accelerare la modernizzazione, completare riforme educative (voto alle donne) e agrarie, coinvolgendo anche la popolazione della campagna. Un aspetto importante di tutto questo è la cosiddetta rivoluzione bianca, una serie di riforme sociali ed economiche, tra cui in particolare una riforma agraria che in molti casi diede ai contadini neanche il minimo per sopravvivere.27 Nel 1978, mentre nella capitale Teheran si susseguivano proteste e di scioperi, a Parigi tutti i gruppi di contestazione si radunarono in un Comitato Rivoluzionario comandato 25
Pier Luigi Petrillo, Iran, Bologna, 2008 Ervand Abrahamian, , Iran Between Two Revolutions, Princeton 1982 27
Farian Sabahi, Storia dell'Iran, Milano, 2006 26
77 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dall'Ayatollah Khomeini. Lo Scià, dopo la repressione prova il dialogo, ma ormai è troppo tardi: nasce la cosiddetta rivoluzione islamica. L'11 febbraio del 1989 le Forze Armate iraniane manifestarono la loro neutralità, marcando così la vittoria della rivoluzione islamica. La resa porta alla fondazione dell’Iran, nuova definizione formalizzata nel 1959, di un governo islamico ispirato da Khomeini, dopo una prima fase in cui l'esecutivo provvisorio viene guidato dal nazionalista Mehdi Bazargan, erede politico di Mohammad Mossadeq.28 Fin dal principio la Repubblica Islamica è caratterizzata da un intrinseco dualismo tra potere religioso ed istituzioni statali.29 Nel 1989, alla morte di Khomeini, il suo ufficio di "Guida Suprema" della Rivoluzione Islamica viene assunto, su disposizione dello stesso leader della rivoluzione, dall'ayatollah Ali Khamenei.30Oggi il presidente è Mahmud Ahmadinejad,, in carica dall’agosto del 2005. E’ visibile come la nuova condizione politica abbia avuto un notevole effetto sull’istituzione di una forma ed un codice dell’architettura contemporanea iraniana. Nel periodo dello Scià Reza Pahlavi, negli anni trenta, il processo di modernizzazione del paese richiama diversi progettisti stranieri, ma anche iraniani che in alcuni casi usano le antiche forme delle dinastie degli Achaemenidi e dei Sasanidi, che ritornano alla luce grazie agli scavi di diversi archeologi europei. L’architettura incorpora così caratteri nazionalistici, connettendosi anche a diversi esempi pre‐
islamici e per edifici governativi, scuole, banche l’uso della geometria, e della simmetria delle forme. Esempi di questo periodo sono il National Museum of Iran (1929‐37), l’Iran Bastan Museum, la Melilly Library (1936), alcune facoltà dell’Università di Teheran (1934), la Melli Bank di Teheran (1928), degli iraniani Mohsen Forugh e Keyghoban Zafar, la Teheran Statione centrale di Teheran (1937) e dal Ministero della Giustizia (1938). 28
Stefano Beltrame, Mossadeq. L'Iran, il petrolio, gli Stati Uniti e le radici della rivoluzione islamica, Rubbettino 2009 29
Amir Taheri, Khomeini e la rivoluzione islamica, Firenze 1989 30
Stefano Salzani, Iran. Religione, rivoluzione, democrazia,Torino 2004 78 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.81 Iran Bastan Museum, Teheran (Andrè Godart, Maxime Siroux – 1936/39) Fig.82 Khomeini Mausoleum, Teheran (Mohammed Teherani, 1989) Fig.83 Teheran Museum of Contemporary Art (Kamran Diba, 1976) 79 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 84 Telecomunications Building, Tehrnan (Atec Consultants, 1994) Una tendenza differente è invece rappresentata da un gruppo di architetti iraniani, formatisi a Parigi, Bruxelles, Vienna e Londra, che si orientano verso una decisa rottura con il passato, con forme vicine all’architettura moderna. Tra questi, oltre ai già citati M. Forugh (1907‐ 1983) e K. Zafar, troviamo anche P. Abkar (1908‐1970), G. Guévrékian (1900‐ 1970), V. Havenessian (1896‐1982), I. Mshiri e A. Sadegh.31 E’ a partire dal 1953 c o n Mohammad Reza Pahlavi e, in particolar modo nel periodo tra il 1969 ed il 1979, grazie alle entrate del settore petrolifero, vengono fatti importanti passi in avanti in campo economico, della medicina e dell’educazione. La costituzione di nuove istituzioni educative, come la Scuola d’Arte di Teheran, conduce sempre di più anche l’architettura verso le forme occidentali. La spinta economica e socio‐politica porta il paese a un nuovo corso di industrializzazione con una conseguente rapido 31
Darab Diba, Iran and Contemporary Architecture, in “Mimar” 38, Londra 1991 80 Fig. 85 Rafsanjan Sports Complex (Seyed Hadi Mirmiran, 2000) BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO sviluppo delle aree urbane. In Iran inizia l’architettura moderna ed i vari movimenti relativi, come funzionalismo, costruttivismo, razionalismo tecnologico ma anche la tendenza alla speculazione edilizia. Tra il 1953 ed il 63 vengono costruiti la maggior parte degli edifici. Vengono edificati numerosi edifici governativi, commerciali ed ma anche residenziali senza tenere in considerazione le condizioni climatiche locali, in città quali Teheran, Tabriz, Yazd, Mashhad e Kashan. La costruzione di strutture più economiche e di rapida realizzazione, ha portato all’esclusione della maggior parte degli elementi ornamentali tipici della tradizione locale e all’utilizzo di una scorsa varietà di materiali. Edifici significativi di questo periodo sono il Parlamento Islamico (1959) di Mohsen Foroughi e Heydar Ghiaï e l’edificio per il Ministero per il petrolio (1969) di Yahya Ettehadieh e Abdolaziz Farmanfarmaian, che vengono realizzati sotto l’influenza del Modernismo internazionale. Altre realizzazione successive sono lo stadio Takhti (Amjadieh) (1966) di Teheran, il teatro della città (1971), il centro sportivo l’Azadi (1974), ed il Ministero dell’agricoltura (1975), tutti progettati da importanti architetti di origine iraniana, come Djahanguir Darvish‐ Kodjouri, Ali Sardar Afkhami e Abdolaziz Farmanfarmaian (1920). 32 Altri disegnatori locali indicativi di quest’epoca sono Houshang Seyhoun (1920), Kamran Diba (1936), Hossein Amanat (1942) e Nader Ardalan che scelgono un avvicinamento al modernismo, cercando di aggiungere un’identità culturale all’architettura iraniana. Aderenti alla nuova generazione di architetti formati all’Università di Arte di Teheran, con un contatto flessibile ed una capacità di rimestare il linguaggio e gli elementi dell’architettura moderna, come il plan libre di Le Corbusier, con materiali e forme mutuati dall’architettura tradizionale persiana. Inventando le tombe per importanti figure letterarie e scienziati, come il Mausoleo di Avicenna a Hamedat e la tomba di Khayam a Neyshabur, Seyhoun è stato il primo architetto, durante il periodo tra il 1950 ed il 1965, a cercare di 32
Ludovico Micea, Contemporary Iranian Architecture in Search for a New Identity, in “Environmental Design” 1996 81 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO compiere un passo oltre l’architettura internazionale e creare un linguaggio che includesse elementi dell’architettura moderna ed elementi tradizionali iraniani.33 Nella metà degli anni Sessanta vengono introdotti nuovi concetti all’interno degli incontri educativi e professionali, soprattutto rispetto al pensiero di singole personalità, come i già citati Nader Ardalan and Kamran Diba, per i quali la storia e le tradizioni sono da considerare parte indispensabile per l’identità dell’architettura iraniana contemporanea. Importanti ed influenti sono le ricerche nel testo di Nader Ardalan e Laleh Bakhtiar, Il senso dell’unità (1973), eseguite anche in architetture quali il Centro di studi di management (1976, oggi l’Università l’Imam Sadegh) progettato Nader Ardalan, l’Università Jondi Shapour (1968), la nuova città di Shushtar (1974) e Museo di Arte Contemporanea di Teheran (1967‐ 1976), progettati di Kamran Diba.34 Il Centro di Management, in particolare, viene progettato con riferimenti specifici alle relazioni iraniane tra spazio e natura, mentre il Museo di Arte Contemporanea di Teheran introduce elementi che richiamano le tipiche torri del vento del deserto, un chiaro riferimento all’architettura tradizionale iraniana. Il progetto dei comparti residenziali di Shushtar è ispirato ai principi di organizzazione spaziale ed elementi tipologici delle città tradizionali iraniane e l’uso dei materiali è riferito alle condizioni climatiche.35 Nel 1979 la situazione politica, dopo la rivoluzione, cambia e si crea una sostanziale rottura con l’architettura precedente. Si fanno spazio ideali nazionalistici, culturali e religiosi. Un ulteriore cambiamento è dato dalla Guerra t r a Iran‐Iraq. L’Iran si trova così da un lato la necessità di creare un’identità islamica nell’architettura ed urbanistica, dall’altro le influenze occidentali post‐moderniste e de costruttiviste, influiscono in gran misura s u l la creazione architettonica di questo periodo, 33
Houshang Seyhoun, Half a century of artistic activities in the world of art and architecture, Huston 1998 34
Nader Ardalan, Laleh Bakhtiar, The Sense of Unity: , University of Chicago Press, Chicago 1973 35
Alisa Eimen, Museum and Mosque: The Shifting Identities of Modern Teheran, Univesity of Minnesota 2006 Mehdi N Bahadori,, Passive Cooling Systems in Iranian Architecture" in Scientific American “ Febbraio 1978 82 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO creando tendenze differenti. Negli anni Ottanta e Novanta l’ esperimento di “rinnovarsi” per la cultura islamica diventa una necessità; l’uso di mattoni a vista, di piastrelle ed elementi ornamentali come modanature ed elementi calligrafici sono sintomatici del tentativo di dare uno spirito islamico agli edifici. Vengono costruiti in questi anni edifici residenziali e governativi, come Il Mausoleo dell‘Imam Khomeini (1991) a Teheran, di Mohammed Teherani, l’Organizzazionebdi Hajj (1988) e l’Università Sharif Mosque (2000) di Teheran.36 Questa propensione architettonica, sostanzialmente un’imitazione esteriore delle varietà e forme passate, non avrà uno spazio di lunga durata all’interno del panorama architettonico presente iraniano. Nella metà degli anni Ottanta, sotto l’influenza dell’architettura occidentale, prendono il sopravvento, trasformandosi in architettura eclettica, una serie di architetti che abbinano principi tipici dell’architettura iraniana con forme originarie dall’architettura post‐moderna occidentale. I risultati sono la Social Hall dell’ Instituto Passatoure (1989), i dormitori dell’Università di Yazd (1988),l’ Honarestan di Karaj (1991‐1993), il Centro culturale di Kerman, l’Università l’Allame Dehkhod di Qazvin (1993),il Parlamento (1990), il Complesso residenziale Jolfa (1990) a Isfahan, del gruppo iraniano Tajeer Architects. L’architettura di questi esempi a volte include la ripetizione di alcuni elementi tradizionali iraniani come archi, torri del vento ed elementi a cupola. Ulteriori architetture, l’Iran la Bibloteca Nazionale (1996), l’edificio per le Telecomunicazioni a Teheran (1994)e di Seyed Hadi Mirmiran, risentono invece dell’architettura della crescita economica. L’inserimento dell’architettura islamica iraniana all’interno del più generale contesto dell’architettura moderna, come visto, può essere visto da vari punti di vista, non sempre in 36
Sul Mausoleo dell‘Imam Khomeini: Kishwar Rizvi, Religious Icon and National Symbol: The Tomb of Ayatollah Khomeini in Iran in “In Muqarnas Volume XX: An Annual on Islamic Art and Architecture, Edizioni Leiden 2003 83 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO maniera univoca.37 Con riferimento, invece, al presente faccio riferimento allo Sports Complex della città di Rafsanjan (2001), dall’architetto iraniano Seyed Hadi Mirmiran (1945) è un esempio di progetto sviluppato sulle basi dell’antica architettura iraniana, con l’intento di creare un’architettura contemporanea con una precisa identità locale. Altri architetti contemporanei iraniani sono N. Golzari e F. Moussavi , 38 K.A. Naderi ,Y. Fiuzi, A. Saremi, M. Mostafavi, M. H. Mousavi, J. Hatami, I. K. Taleghani, N. Faghih , M. Alemi. In questo scenario articolato è evidente come l’incessante scambio tra elementi locali e tradizionali e internazionali, maturato in maniera a volte critica e compatta, a volte come semplice riproduzione, sia divenuto la base per un nuovo codice presente dell’Iran. 37
Philip Jodidio, Iran: Architecture For Changing Societies , Torino 200 Mohsen Mostafavi , David Leatherbarrow, On Weathering: The Life of Buildings In Time, MIT Press 1993 Mohsen Mostafavi , Gareth Doherty , Ecological Urbanism, Lars Müller Publishers, 2011 38
84 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 1.7 Bibliografia/ Sitografia Al Hamawi Yaqut, Al Buldan Mojam (Enciclopedia Dei Paesi) Ed. Dar Beirut, Vol. V, 1973. Al Tabari, Tarik Al Rusul Ua Almuluk (Storia Dei Profeti E I Re), Cairo, 1968. Child V. Gordon, Social Evolution, New York, Henry Schumon, 1951. Ludovico M., Architetture E Spazio Dell'islam, Le Istituzioni Collettive E La Vita Urbana, Ed. Carucci, Roma, 1985. Fathy Hassan, Natural Energy And Vernacular Architecture: Principles And Examples With Reference To Hot Arid Climates, The University of Chicago Press, Chicago 1986 Fusaro F., La Città Islamica, Roma‐Bari, Ed. Laterza, 1984. Gibson Mc Guire, The Population Shift And The Rise Of Mesopotamiam Civilization In The Explanation Of Culture Change: Model In Pre‐History: Edited By Colin Renfrew, Duck Worth, London, 1973. Graber Oleg: Cities And Citizes In Islam And Arab World, Ed. Bt B. Lewis, 1976. 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Teheran, Iran, 1999. 86 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2 Metodologia di trasferimento delle tecniche tradizionali su fabbriche contemporanee Nelle "economie di transizione", progettare costituisce un'attività riccamente problematica, di continuo in sospensione tra i vincoli imposti dalla scarsità delle risorse e le possibilità che proprio il superamento di questi vincoli è in grado di esprimere. Comprensibilmente esiste l’ eventualità di apportare un significativo grado di innovazione tecnologica, intesa non obbligatoriamente come "aumento della complessità". Ma ciò che più ci interessa in questa specifica parte dello studio è la questione linguistica, l'ampliamento dello spettro delle possibilità espressive. È possibile infatti identificare nel lavoro di molti architetti "occidentali" che hanno operato nei paesi in via di sviluppo interessanti contagi culturali, derivanti proprio dalla volontà di comprendere positivamente la condizione attuale della limitatezza delle risorse. Le Corbusier, scrive in “Verso un'architettura”: "Non c'è l'uomo primitivo; ci sono mezzi primitivi. L'idea è costante in potenza dall'inizio". I progettisti odierni si sono raffrontati con la risoluzione di questa mancanza di mezzi, scoprendo nuove soluzioni tecniche, subito riflessesi nell'ambito iconico dell'architettura. Questo sviluppo ha generato dei veri e propri palinsesti tecnici: realizzazioni del tutto incoscienti di tecnologie articolate in condizioni non adatte alla loro riproduzione. A volte questa ricerca del mito che viene intesa nella modernità si è scontrata con le realtà del particolarismo, della diversità dei modelli locali, delle limitazioni esterne. In altri contesti, invece, il risultato è stato ottimo sia per gli aspetti ambientali sostenuti in maniera innovativa, sia per l'efficacia iconica dell'architettura che ne è nata. Prendendo come spunto celebri esempi dell’ l'architettura moderna, questa conserva la sua identità, accendendo una comunicazione con la difficoltà del contesto. Gli edifici presi in esame nel contemporaneo sono sia esempi dei più grandi maestri dell'architettura del ventesimo secolo, ma 87 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO anche progetti di pura innovazione tecnologica. Chiaramente, al fine di effettuare una valutazione realistica di un puro confronto tra passato e presentee, è importante ricordare che il tipo di esempio nel contemporaneo proposto è molto diverso rispetto a quello preso nel passato. Questi esempi contemporanei sono stati scelti soprattutto per la loro valenza tecnologica e di
relazione con il contesto circostante. Quello che si tenterà di compiere, quindi, nelle prossime pagine sarà dunque un commento critico degli aspetti relativi alle applicazioni e al pensiero progettuale, al fine di determinare un grafico delle potenzialità da utilizzare nel momento del trasferimento tecnologico. Da non dimenticare che le soluzioni che derivano dalla lettura critica dei grafici in relazione alle esigenze progettuali, devono tener conto della tecnologia contemporanea che permette al passato di potersi riprodurre in chiave moderna. Sui progressi dell’architettura contemporanea in ambito sia tecnologico che funzionale, come architettura ecosostenibile attenta all’ambiente circostante che si pone come obiettivo quello del risparmio energetico, nel prossimo capitolo sarà presentato uno studio della situazione attuale europea. Ma è importante creare un trasferimento delle tecniche antiche al fine di dimostrare come nel passato l’architettura sia nata al solo scopo di migliorare la qualità della vita senza alcun impatto ambientale. Attraverso immagini e grafici saranno illustrate le tecniche che possono essere recuperate e quali migliorate. Gli obiettivi: ciò che deve essere raggiunto per migliorare le prestazioni dell’edificio, in termini di: Architettura Tecnologie Materiali Data questa premessa, uno studio più dettagliato nei prossimi capitoli permetterà di identificare, nel settore terziario, gli elementi che gravano maggiormente sul consumo di energia attraverso esempi selezionati al fine di creare un confronto realistico tra passato e presente che permettano di migliorare la 88 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO condizione in cui vertono sia edifici preesistenti che di nuova costruzione. Questa tesi non è volta all’utilizzo di materiali quali quelli tradizionali dei paesi islamici, bensì alla best practice degli stessi. Riuscire quindi a comprendere quali siano realmente i fattori che hanno permesso alle tecniche tradizionali di essere così importanti e che garantiscono un confort ottimale per il fruitore e sfruttarle nel contemporaneo. Occorre creare un filo che leghi lo sviluppo tecnologico a un trasferimento concettuale di bisogno energetico, che modifichi le concezioni del costruito e che rimandi ad un interesse comune. L’arte della progettazione deve servirsi del passato per concentrarsi su come migliorare l’ambiente che in cui vive. Un’architettura, quindi, che diventi “intelligente”, che operi nel miglior modo possibile per assicurare un ottimizzazione delle risorse. Scopo della tesi è una volta realizzati i confronti, di l’identificare un edificio che può essere adibito sia al settore terziario che alla residenza, che sia ecosostenibile utilizzando la metodologia del passato e le tecnologie in costante sviluppo del presente. Dopo aver descritto nel capitolo precedente le tecnologie del passato, viene proposta, prima dell’ulteriore confronto, una sintesi delle tecnologie che si utilizzano nel contemporaneo, così nel momento in cui ci troveremo a descrivere i progetti presi in esame si farà riferimento alla tecnica descritta in precedenza. Successivamente verranno analizzati gli aspetti delle tecnologie paragonate e creato un diagramma per verificare se nel contemporaneo vengono applicati i principi della tecnologia antica. 2.1 Tecnologie nel contemporaneo L’utilizzo di pannelli fotovoltaici e/o solari termici La conversione diretta dell'energia solare in energia elettrica, realizzata con la cella fotovoltaica, utilizza il fenomeno fisico dell'interazione della radiazione luminosa con gli elettroni di valenza nei materiali semiconduttori, denominato effetto fotovoltaico. L'effetto fotovoltaico è tra i fenomeni che fanno pensare ad una natura 89 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 86 corpuscolare della luce; infatti, è stato scoperto che è proprio una particella associata alle onde elettromagneti‐
che, denominata fotone, a fornire l'energia necessaria ad attivare il processo fotovoltaico. Qualunque sia il materiale impiegato, il meccanismo con cui la cella trasforma la luce solare in energia elettrica è essenzialmente lo stesso. Consideriamo per semplicità il caso di una convenzionale cella fotovoltaica di silicio cristallino: l'atomo di silicio possiede 14 elettroni, quattro dei quali sono elettroni di valenza, che quindi possono partecipare alle interazioni con altri atomi, sia di silicio sia di altri elementi. In un cristallo di silicio puro ogni atomo è legato in modo covalente ad altri quattro atomi: quindi due atomi affiancati di un cristallo di silicio puro hanno in comune una coppia di elettroni, uno dei quali appartenente all'atomo considerato e l'altro appartenente all'atomo vicino. Esiste quindi un forte legame elettrostatico fra un elettrone e i due atomi che esso contribuisce a tenere uniti. Questo legame elettrostatico può essere spezzato con una quantità di energia che permetta ad un elettrone di passare ad un livello energetico superiore, cioè dalla banda di valenza alla banda di conduzione, superando la banda proibita: se l'energia fornita è sufficiente (per l'atomo di silicio 1.08 eV elettronvolt, 1 eV = 1.602 * 10‐19 J, un valore intermedio tra quello dei conduttori e quello degli isolanti) l'elettrone viene portato ad un livello energetico superiore (banda di conduzione), dove è libero di spostarsi, contribuendo così al flusso di elettricità. Quando passa alla banda di conduzione, l'elettrone si lascia dietro una buca, cioè una lacuna dove manca un elettrone. Un elettrone vicino può andare facilmente a riempire la lacuna, scambiandosi così di posto con essa. Quando un flusso luminoso investe il reticolo cristallino del silicio, si ha la liberazione di un certo numero di elettroni al quale corrisponde un egual numero di lacune. Nel processo di ricombinazione ogni elettrone che capita in prossimità di una 90 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO lacuna la può occupare, restituendo una parte dell'energia cinetica che possedeva sotto forma di calore. Per sfruttare l’elettricità è necessario creare un moto coerente di elettroni (e di lacune), ovvero una corrente, mediante un campo elettrico interno alla cella. Il campo si realizza con particolari trattamenti fisici e chimici, creando un eccesso di atomi caricati positivamente in una parte del semiconduttore ed un eccesso di Fig.87
atomi caricati negativamente nell’altro. In pratica è necessario introdurre nel silicio una piccola quantità di atomi appartenenti al terzo o al quinto gruppo del sistema periodico degli elementi, in modo da ottenere due strutture differenti, una con un numero di elettroni insufficiente, l'altra con un numero di elettroni eccessivo. Questo trattamento viene detto drogaggio e la quantità delle impurità introdotte è dell'ordine di una parte per milione. Generalmente si utilizzano il boro (terzo gruppo) ed il fosforo (quinto gruppo) per ottenere rispettivamente una struttura di tipo p (con un eccesso di lacune) ed una di tipo n (con un eccesso di elettroni). Nello strato drogato con fosforo, che ha cinque elettroni esterni o di valenza contro i quattro del silicio, è presente una carica negativa debolmente legata, composta da un elettrone per ogni atomo di fosforo. Analogamente, nello strato drogato con boro, che ha tre elettroni esterni, si determina una carica positiva in eccesso, composta dalle lacune contemporanei negli atomi di boro quando si legano al silicio. Il primo strato, a carica negativa, si indica con n, l'altro, a carica positiva, con p, la zona di separazione è detta giunzione p‐n. In entrambi i casi il materiale risulta elettricamente neutro; tuttavia, ponendo a contatto i due tipi di strutture, tra i due strati si attiva 91 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO un flusso elettronico dalla zona n alla zona p che, raggiunto il punto di equilibrio elettrostatico, determina un eccesso di carica positiva nella zona n, dovuto agli atomi di fosforo con un elettrone in meno, e un eccesso di carica negativa nella zona p, dovuto agli elettroni migrati dalla zona n. In altri termini gli elettroni presenti nel silicio tipo n si diffondono per un breve tratto nel silicio tipo p: il silicio tipo n si carica positivamente, quello di tipo p si carica negativamente e si crea inoltre una regione intermedia detta zona di svuotamento o di carica spaziale. Il risultato è un campo elettrico interno al dispositivo dell’ampiezza di pochi micrometri. Illuminando la giunzione p‐n dalla parte del silicio tipo n, si generano delle coppie elettrone‐lacuna in entrambe le zone n e p. Il campo elettrico separa gli elettroni in eccesso generati dall’assorbimento della luce dalle rispettive lacune, spingendoli in direzioni opposte (gli elettroni verso la zona n e le lacune verso la zona p). Una volta attraversato il campo, gli elettroni liberi non tornano più indietro, perché il campo, agendo come un diodo, impedisce loro di invertire la marcia. (Un diodo è un dispositivo in cui il passaggio di corrente è ostacolato in una direzione e facilitato in quella opposta). Quindi, se si connette la giunzione p‐
n con un conduttore, nel circuito esterno si otterrà un flusso di elettroni che parte dallo strato n, a potenziale maggiore, verso lo strato p, a potenziale minore. Fino a quando la cella resta esposta alla luce, l'elettricità fluisce con regolarità sotto forma di corrente continua. E' importante che lo spessore dello strato n sia tale da garantire il massimo assorbimento di fotoni incidenti in vicinanza della giunzione. Per il silicio questo spessore deve essere di 0,5 mm, mentre lo spessore totale della cella non deve superare i 250 mm. In sintesi la conversione da luce a energia elettrica effettuata dalla cella fotovoltaica avviene essenzialmente perché questi portatori di carica liberi (elettroni e lacune), generati dalla luce, sono spinti in direzioni opposte dal campo elettrico interno creato attraverso la giunzione di due semiconduttori drogati in modo diverso. Una volta attraversato il campo, le cariche non tornano più indietro, perché il campo impedisce loro di invertire la marcia. Le cariche positive (lacune) sono spinte verso un lato della cella e le cariche negative (elettroni) verso l'altro. Se le due facce (inferiore e superiore della cella) sono collegate mediante 92 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO un conduttore, le cariche libere lo attraversano e si osserva una corrente elettrica. Fino a quando la cella resta esposta alla luce, l'elettricità fluisce sotto forma di corrente continua. Di tutta l'energia che investe la cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica disponibile ai suoi morsetti. L'efficienza di conversione per celle commerciali al silicio è in genere compresa tra il 13 % e il 17%, mentre realizzazioni speciali di laboratorio hanno raggiunto valori del 32,5%. I motivi di tale bassa efficienza sono molteplici e possono essere raggruppati in quattro categorie: riflessione: non tutti i fotoni che incidono sulla cella penetrano al suo interno, dato che in parte vengono riflessi dalla superficie della cella e in parte incidono sulla griglia metallica dei contatti;
fotoni troppo o poco energetici: per rompere il legame tra elettrone e nucleo è necessaria una certa energia, e non tutti i fotoni incidenti possiedono energia sufficiente. D'altra parte alcuni fotoni troppo energetici generano coppie elettrone‐lacuna, dissipando in calore l'energia eccedente quella necessaria a staccare l'elettrone dal nucleo.
ricombinazione: non tutte le coppie elettrone‐lacuna generate vengono raccolte dal campo elettrico di giunzione e inviate al carico esterno, dato che nel percorso dal punto di generazione verso la giunzione possono incontrare cariche di segno opposto e quindi ricombinarsi; resistenze parassite: le cariche generate e raccolte nella zona di svuotamento devono essere inviate all'esterno. L'operazione di raccolta viene effettuata dai contatti metallici, posti sul fronte e sul retro della cella. Anche se durante la fabbricazione viene effettuato un processo di lega tra silicio e alluminio dei contatti, resta una certa resistenza all'interfaccia, che provoca una dissipazione che riduce la potenza trasferita al carico. Nel caso di celle al silicio policristallino, l'efficienza è ulteriormente diminuita a causa della resistenza che gli elettroni incontrano ai confini tra un grano e l'altro e, ancor più nel
93 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO caso di celle al silicio amorfo, per la resistenza dovuta all'orientamento casuale dei singoli atomi. 39 Le tipologie di celle fotovoltaiche Le celle fotovoltaiche ‐ note anche come "celle solari" perché normalmente sono utilizzate con la luce del Sole ‐ sono dispositivi in grado di convertire l'energia luminosa direttamente in energia elettrica grazie all'effetto fotovoltaico. Più celle fotovoltaiche possono essere montate insieme su un pannello formando un modulo fotovoltaico, di cui sono quindi l'elemento base, mentre più moduli possono essere montati su una stessa struttura (ad es., un inseguitore solare biassiale) a formare un pannello fotovoltaico. La versione più diffusa di cella fotovoltaica è costituita da una lamina di materiale semiconduttore: l'unico materiale impiegato per la produzione di massa è il silicio. In base alla struttura cristallina del materiale semiconduttore, si possono distinguere tre tipi diversi di celle solari: monocristalline, policristalline e amorfe. In base alle tecnologie di produzione, invece, le celle solari possono essere classificate, fondamentalmente, in quattro tipi: al silicio, a film sottile, multi giunzione, organiche. Le celle al silicio sono celle in materiale cristallino realizzate a partire da un wafer al silicio, cioè da una sottile fetta di questo materiale semiconduttore la cui struttura cristallina può essere omogenea (silicio Monocristallino), oppure non 39http://www.enerpoint.it/ 94 Fig. 88
Fig. 89 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 90
strutturalmente omogenea bensì organizzata in grani localmente ordinati (silicio policristallino). Pertanto, a seconda di quale tipo di silicio venga utilizzato, si parla, rispettivamente, di celle monocristalline e di celle policristalline, impiegate per realizzare altrettanti tipi di pannelli fotovoltaici, che rappresentano la maggior parte del mercato attuale. L'efficienza dei pannelli fotovoltaici realizzati con celle al silicio si attesta tipicamente sul 15% per i pannelli monocristallini e sul 13% per i pannelli policristallini (questa è l'efficienza del pannello, che è sempre inferiore o uguale a quella della loro peggior cella). Ne consegue che, a parità di energia prodotta, le celle (ed i pannelli) in silicio monocristallino occupano un po' meno spazio degli analoghi policristallini, tuttavia costano di più. Le celle a film sottile sono celle prodotte lavorando un materiale semiconduttore ad alta pressione e con tecnologie di vuoto, in modo da impiegare quantità molto esigue di tale materiale (spessori dell'ordine del micron). In generale, questo tipo di celle solari sono caratterizzate da bassi costi e dalla possibilità di realizzare ‐ specie se è usato come semiconduttore il silicio ‐ dei pannelli flessibili, adatti per ricoprire superfici curve. Le più famose celle a film sottile sono quelle in silicio amorfo, che hanno un'efficienza tipica compresa fra il 6 e l'8% e sono assai economiche: su tali celle ‐ molto usate anche per alimentare dispositivi elettronici di consumo quali calcolatrici, orologi, etc. ‐ gli atomi di silicio vengono deposti in forma "amorfa", cioè strutturalmente disorganizzata, caratteristica che ne permette la flessione. Altri tipi di celle a film sottile possono essere ricavati con altrettanti tipi diversi di semiconduttori: telloruro di cadmio, solfuro di cadmio, arseniuro di gallio, diseleniuro di indio rame (CIS), etc. 95 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO I film sottili ricoprono grande importanza a causa della forte richiesta di miniaturizzazione e integrazione dei dispositivi elettronici e vengono adottati sempre più in elettronica e opto‐
elettronica. Questi apparati risultano essere strutture bidimensionali con spessori che vanno dai pochi Ångstrom a pochi micrometri. Come risultato le proprietà di superficie influenzano significativamente le proprietà del materiale. Per questa ragione i film sottili hanno peculiarità differenti dai materiali policristallini o dai cristalli singoli. Sotto l'aspetto atomico i film sottili possono avere strutture di cristallo singolo, policristallo o prospettarsi come strutture amorfe. Le strutture amorfe sono particolarmente d'interesse come film protettivi mentre i film policristallini con un alto grado di orientazione sono utili come materiali magnetici e dielettrici. Film sottili aventi struttura di cristallo singolo vengono accresciuti su substrati a cristallo singolo come NaCl, MgO, LiF, mica etc. Quando questi film hanno una orientazione cristallografica collimante con quella del substrato si parla di crescita epitassiale. Le celle multi giunzione sono celle ad altissima efficienza, tanto più superiore rispetto alle normali celle al silicio quanto più la luce è concentrata. Sviluppate per i pannelli fotovoltaici dei satelliti spaziali, sono quindi le celle solari più efficienti, raggiungendo un'efficienza del 41% se usate ad una concentrazione superiore a 500 X). Si tratta di celle a più strati, formate dalla sovrapposizione di più "film sottili" di semiconduttori scelti leggermente diversi fra loro (in gergo, devono avere gap di energia diversi), così che ciascuno strato possa assorbire in modo ottimale i fotoni di un certo range di energia. Sono utilizzate negli innovativi sistemi fotovoltaici a concentrazione, quali i pannelli a concentrazione, dove sono in genere raffreddate con sistemi passivi. Sebbene il costo delle celle multi giunzione sia circa 100 volte quello delle celle al silicio normali, è solo una piccola frazione di quello dell'intero sistema a concentrazione, il che rende tali sistemi economicamente competitivi. Il fotovoltaico organico è una nuova tecnologia che usa pigmenti organici al posto dei semiconduttori inorganici, consentendo un abbattimento dei costi senza però un aumento di efficienza. Una 96 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 91
cella fotovoltaica or‐ganica utilizza un'ele‐ttronica orga‐nica, ba‐
sata su polimeri or‐
ganici conduttori o su piccole molecole or‐
ganiche per l'as‐
sorbimento della luce ed il trasporto della carica. Ciò permette di combinare la fles‐
sibilità delle molecole organiche con la plastica, che ha bassi costi di produzione e può esserne ricoperta con un "film". Il coefficiente di assorbimento di luce delle molecole organiche è elevato, perciò una grande quantità di luce può essere assorbita con una piccola quantità di materiale. I principali svantaggi delle celle organiche sono costituiti dalla bassa efficienza (circa il 3‐
6%), dalla bassa stabilità (per quanto riguarda ossidazione, riduzione, ricristallizzazione e variazioni di temperatura, che possono degradare il dispositivo nel tempo) e dalla bassa robustezza rispetto alle celle inorganiche. 40 Prospettive del fotovoltaico I Paesi emergenti, come ad esempio Cina e India, sono attualmente i fulcri della crescita dei consumi globali di energia. Tuttavia le fonti rinnovabili costituiscono soltanto il 13% dell’offerta primaria di energia; il 6% dell’offerta proviene dal nucleare, e ancora il 33% è rappresentato dal petrolio e dai suoi derivati. Pertanto si può affermare che, a livello mondiale, il petrolio si conserva ancora leader nel mercato dell’energia, nonostante si registri progressivamente un maggior ricorso al gas a svantaggio dei combustibili fossili. 41 40http://www.consulente‐energia.com/fotovoltaico‐vari‐tipi‐celle‐solari‐
fotovoltaiche.html 41 Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo economico sostenibile,le fonti rinnovabili 2010, ricerca e innovazione per un futuro low‐carbon 97 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Vista la necessità di energia, l’aumento di industrializzazione e, di pari passo, di consumo di petrolio da parte dei Paesi emergenti, l’Unione Europea si è posta l’obiettivo di ridurre entro il 2050 le emissioni di gas serra di almeno l’80% rispetto ai livelli registrati nel 1990, al fine di contrastare il rischio di cambiamenti climatici. 42 Energia eolica L’energia eolica è l’energia posseduta dal vento. L’uomo ha impiegato la forza del vento sin dall’antichità per navigare e per muovere le pale dei mulini, utilizzati per macinare i cereali, per spremere olive o per pompare l’acqua. Solo da pochi decenni l’energia eolica viene impiegata per produrre elettricità. La parola “eolica” deriva da Eolo, dio greco del vento, il cui nome “aiolos” significa “veloce”. L’energia elettrica si ottiene sfruttando l’energia cinetica del vento che fa girare le pale di un’elica; queste a loro volta sono collegate ad un generatore che trasforma l’energia meccanica (rotazione delle pale) in energia elettrica. Questi moderni mulini a vento sono chiamati aerogeneratori. Il vento è un fenomeno atmosferico dovuto al riscaldamento del Sole. La Terra cede all’atmosfera il calore ricevuto dal Sole, ma non lo fa in modo uniforme. Nelle zone in cui viene ceduto meno calore la pressione dei gas atmosferici aumenta, mentre dove viene ceduto più calore, l’aria diventa calda e la pressione dei gas diminuisce. Si formano così aree di alta pressione e aree di bassa pressione, influenzate anche dalla rotazione della Terra. Quando diverse masse d’aria vengono a contatto, la zona dove la pressione è maggiore tende a trasferire aria dove la pressione è minore. Succede la stessa cosa quando lasciamo sgonfiare un palloncino. L’alta pressione all’interno del palloncino tende a trasferire l’aria verso l’esterno, dove la pressione è più bassa, dando luogo a un piccolo flusso d’aria. Il vento è dunque lo spostamento d’aria, più o meno veloce, tra zone di diversa pressione. E tanto più alta è la differenza di pressione, tanto più veloce sarà lo spostamento d’aria, tanto più forte sarà il vento. 43 42 Smart Grid, Un’evoluzione radicale nel settore dell’energia elettrica. 43 http://www.va.minambiente.it/ 98 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Un vento viene descritto attraverso due parametri: la forza (che è in relazione alla velocità) e la direzione. Tutti abbiamo potuto sperimentare che il vento non è costante, cambia forza e direzione. La direzione di provenienza si può osservare mediante una banderuola lasciata libera di orientarsi. Per classificare il vento in base alla sua direzione si usa definirlo col luogo da cui proviene. A volte si prende spunto dalla provenienza geografica (Grecale se viene dalla Grecia, Libeccio se viene dalla Libia, Scirocco se viene dalla Siria), altre volte, come nella “Rosa dei Venti”, viene indicato con i punti cardinali (vento di Nord‐Est, vento di Sud‐Ovest). La forza del vento può essere indicata o con la misura della sua velocità, e cioè in nodi, che corrispondono alle miglia orarie (1 nodo = 1 miglio orario = 1,85 chilometri orari), o attraverso la scala proposta da Francis Beaufort. La velocità si misura con l’anemometro, una semplice girandola esposta alla forza del vento: si va a misurare la velocità di rotazione. Anemometro a coppe Fra i più usati, il più semplice anemometro è quello a coppe, in cui il vento, soffiando sulle coppe, le pone in rotazione attorno a un asse verticale; un contatore elettrico o meccanico, misura il numero di giri che esse eseguono in un certo intervallo di tempo. Mediante opportune tabelle di taratura è possibile risalire alla velocità del vento. La circolazione dei venti Gli spostamenti di masse d’aria sono dovuti al riscaldamento solare e, in particolare, alla differenza (gradiente) di temperatura esistente tra le zone equatoriali e quelle tropicali. L’irraggiamento solare delle zone equatoriali è maggiore rispetto a quello delle zone tropicali. L'aria equatoriale, più calda e quindi meno densa, tende a salire richiamando aria fredda dalle zone tropicali. Giunta in corrispondenza dei tropici, l'aria calda si raffredda e comincia a scendere. E così via in un continuo ricircolo equatore‐poli e viceversa. In assenza di altri fattori, la 99 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO circolazione dei venti sulla Terra avrebbe un andamento regolare di questo tipo. Fattori che influenzano la circolazione dei venti In realtà, altri fattori di tipo geografico‐astronomico intervengono nella circolazione dell’aria, modificandone l’andamento. L'inclinazione dell'asse terrestre e la rivoluzione della Terra intorno al Sole, spostano stagionalmente le fasce di maggior irraggiamento tra i due tropici. Inoltre, la rotazione della Terra contribuisce all'alternarsi dell'irraggiamento solare e la sua superficie, scarsamente omogenea, ha una diversa capacità di assorbimento e scambio del calore. La rotazione della Terra induce inoltre un altro fattore fondamentale per la comprensione della circolazione dei venti: l'accelerazione di Coriolis, che conferisce alle masse d’aria una componente rotatoria o a spirale. Altri fattori importanti per la determinazione della direzione e dell'intensità del vento, sono la forza d'attrito della superficie terrestre, per vincere la quale la corrente d'aria consuma energia, e la presenza di catene montuose, che bloccano o deviano la traiettoria del vento. Il vento e la rugosità del terreno La velocità del vento dipende, oltre che da parametri atmosferici, anche dalla conformazione del terreno. Più un terreno è rugoso, cioè presenta variazioni brusche di pendenza, boschi, edifici e montagne, più il vento incontrerà ostacoli che ridurranno la sua velocità. Per definire la conformazione di un terreno sono state individuate quattro classi di rugosità: classe di rugosità 0: suolo piatto come il mare, la spiaggia e le distese nevose classe di rugosità 1: suolo aperto con terreni non coltivati a vegetazione bassa e aeroporti classe di rugosità 2: aree agricole con rari edifici e pochi alberi classe di rugosità 3: suolo rugoso in cui vi sono molte variazioni di pendenza del terreno, boschi e paesi 100 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO In generale la posizione ideale di un aerogeneratore è in un terreno appartenente a una bassa classe di rugosità. 44 Descrizione dell’impianto eolico Un impianto eolico è costituito da uno o più aerogeneratori posti ad adeguata distanza gli uni dagli altri così da non interferire dal punto di vista aerodinamico tra loro e secondo un disegno sul territorio in funzione dell’esposizione al vento e dell’impatto visivo (su file, a gruppi, ecc.). Gli aerogeneratori sono collegati, mediante cavi interrati alla rete di trasmissione presso cui viene realizzato il punto di consegna Fig. 92 dell’energia. Una tipica macchina eolica, al di là delle particolarità dei modelli e degli sviluppi tecnologici apportati in modo differenziato da alcune aziende costruttrici, è composta come di seguito descritto. Le pale della macchina (comunemente in numero da uno a tre) sono fissate su di un mozzo e, nell’insieme, costituiscono il rotore. Il mozzo, a sua volta, è poi collegato ad un primo albero ‐ albero lento ‐ che ruota alla stessa veloce che ruota invece con velocità angolare data dal prodotto di quella del primo albero per il moltiplicatore di giri. 44 www.microeolico.com/lenergia‐eolica.html 101 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Sull’albero veloce è poi posizionato un freno, a valle del quale si trova il generatore elettrico, da cui si dipartono i cavi elettrici di potenza. Tutti questi elementi sono ubicati in una cabina detta navicella o gondola la quale a sua volta è posizionata su di un supporto‐
cuscinetto, orientabile in base alla direzione del vento. La navicella è poi completata da un sistema di controllo di potenza e da uno di controllo dell’imbardata. Il primo ha il duplice scopo di regolare la potenza in funzione della velocità del vento istantanea, così da far funzionare la turbina il più possibile vicino alla sua potenza nominale, e di interrompere il funzionamento della macchina in caso di vento eccessivo. Il secondo invece consiste in un controllo continuo del parallelismo tra l’asse della macchina e la direzione del vento. L’intera navicella è poi posizionata su di una torre che può essere a traliccio o tubolare conica, ancorata al terreno tramite un’opportuna fondazione in calcestruzzo armato. Gli aspetti caratteristici che differenziano una tipologia di macchina da un’altra, indipendentemente dalla taglia di potenza e quindi di dimensione, sono i seguenti: sistema di controllo della potenza: a passo o a stallo
velocità del rotore: costante o variabile
presenza o assenza del moltiplicatore di giri Dal punto di vista delle tipologie di impiego, le turbine eoliche possono attualmente essere raggruppate in due grandi categorie: le macchine per la produzione di energia elettrica da immettere in rete: sono di solito anche quelle di maggiore potenza (da circa 600 kW fino a circa 2 MW, pur se iniziano ad affacciarsi sul mercato macchine ancora più potenti) e che hanno contribuito maggiormente allo sviluppo del settore eolico a livello mondiale. Il loro impiego prevalente è la realizzazione di impianti a terra o a mare (impianti off‐shore), costituiti da più macchine (in genere 10‐20 in Italia) e collegati alla rete di media‐alta tensione. 102 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO
le macchine per la produzione di energia per l’alimentazione di utenze isolate: sono mediamente più piccole (al massimo 100‐200 kW) ed utilizzate singolarmente in sistemi che prevedono una qualche forma di accumulo energetico (accumulatori elettrici o sistemi idraulici) o l’integrazione con altre fonti primarie di energia (generatori diesel, fotovoltaico).45 Fig. 93 Energia geotermica La geotermia consiste in tutto ciò che riguarda l’energia che può essere estratta sotto forma di calore dal sottosuolo. Questa energia scambiata con il terreno può essere impiegata in campo civile nella climatizzazione erappresenta una importante fonte di energia rinnovabile. All’interno del nostro pianeta la temperatura al di sotto della crosta terrestre varia a seconda della profondità: • Nucleo: ≈ 6000° C circa 3500 km di raggio • Mantello: ≈ 1300° C circa 3000 km di raggio • Crosta Terrestre: < 100° C dai 5 ai 50 km di profondità 45 www.fontiprimariedienergia.it/cose‐il‐minieolico/ 103 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’elevata temperatura presente nel nucleo terrestre è dovuta in parte al decadimento degli isotopi radioattivi naturali e in parte all’isolamento termico prodotto dal mantello sovrastante. La temperatura quindi aumenta in modo continuo dalla crosta fino al nucleo con un gradiente termico di circa 3° C ogni 100 m di profondità. In genere a 500 m di profondità, le rocce hanno una temperatura di 25‐30° C, e di 35‐45° C a 1000 m di profondità; poi in particolari condizioni geologiche (presenta attività vulcanica, ecc) possono essere superati i 200 °C. I sistemi di riscaldamento e raffreddamento con po‐
mpe di calore geo‐
termiche sfruttano il fatto che la temperatura del terreno, già a pochi metri di profondità, ha oscillazioni limitate du‐
rante l’arco dell’anno o, addirittura, si mantiene quasi costante: questa è una caratteristica comune a qualsiasi località del pianeta. La costanza della temperatura del suolo comporta un duplice effetto benefico: durante l’inverno il terreno si trova a temperature relativamente più calde dell’aria esterna; durante l’estate la temperatura è più bassa di quella dell’aria. Nel diagramma sottostante è riportato un esempio schematico di come varia la temperatura del terreno nelle varie stagioni in una 104 Fig. 94 Fig. 95 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO località a clima mite ipotizzando una temperatura media annuale dell’aria pari a 10°C. Nella gran parte dei casi la geotermia utilizzata, cosiddetta convenzionale, è quella dei sistemi idrotermali dominati dal moto convettivo dell'acqua, la quale muovendosi a partire dalla superficie della crosta terrestre all'interno di uno spazio confinato raggiunge zone calde profonde caratterizzate da un’anomalia termica e determina risalendo un trasferimento del calore profondo in superficie o a profondità economicamente raggiungibili. L'utilizzo convenzionale dell'energia geotermica è identificato dalla suddivisione in due categorie principali: risorse ad alta entalpia impiegate per produzione di energia elettrica e risorse a bassa entalpia impiegate per usi diretti ed a scopo di riscaldamento. Le possibilità di utilizzo dell'energia geotermica a temperature inferiori a quelle comunemente utilizzate per la produzione geotermoelettrica sono notevoli e spaziano dalle comuni terme ai sempre più frequenti utilizzi diretti per scopi agroalimentari, florovivaistici ed industriali.46 Teleriscaldamento Il riscaldamento geotermico convenzionale utilizza direttamente gli acquiferi del sottosuolo con temperature comprese fra 30 e 150° C. Esso permette sia di fornire calore per il riscaldamento domestico sia di produrre acqua calda sanitaria mediante scambiatori di calore posti all'interno delle singole costruzioni o centralizzati. Il teleriscaldamento geotermico consiste nell'usare il fluido geotermico per scaldare direttamente, tramite degli scambiatori di calore, l'acqua circolante nei corpi scaldanti (radiatori, termoconvettori o pannelli radianti) dell'impianto di riscaldamento delle abitazioni. I locali necessari per una centrale di teleriscaldamento geotermico sono contenuti nei volumi e possono essere mimetizzati in ambito cittadino, anche perché nel sistema non sono coinvolti combustibili e il fluido utilizzato non ha temperature tali da creare pressioni pericolose. 47 46 John A.Duffie “Solar Enginnering of Thermal processes” Jhon Wiley & Sons, 3rd Edition 47 http://www.socgeol.it/ 105 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Il condizionamento geotermico Il condizionamento di ambienti (riscaldamento e raffreddamento) con l’energia geotermica si è diffuso notevolmente a partire dagli anni ’80, a seguito dell’introduzione nel mercato e della diffusione delle pompe di calore. Negli ultimi anni l’esigenza di rinfrescare gli edifici d’estate oltre che riscaldarli d’inverno sta portando alla diffusione di un’unica “macchina” in grado di soddisfare entrambi i fabbisogni termici: la pompa di calore reversibile. Per spiegare cos’è la pompa di calore si deve ricorrere ai principi della termodinamica: è noto che il trasferimento di calore avviene in modo spontaneo da un corpo caldo a uno più freddo, mentre il processo inverso può verificarsi solo con l’apporto di energia dall’esterno. Quindi la pompa di calore è una macchina che preleva calore da una sorgente “fredda” a temperatura T0 (aria, terreno, acqua) per cederlo ad un altro ambiente detto “sorgente calda” a temperatura T1 La macchina è in grado quindi di somministrare una quantità di calore Q0 da una sorgente a bassa temperatura (aria, acqua di falda, lago o terreno) e di trasferirla alla sorgente calda in quantità Q1 = Q0 + L (per esempio l’aria ambiente, l’acqua calda sanitaria o l’acqua del circuito di riscaldamento) a spese di lavoro esterno (energia elettrica per il funzionamento dei compressori). Per effettuare il trasferimento del calore fra le due sorgenti (calda e fredda) si utilizza un fluido frigorigeno che mediante 106 Fig. 96 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO evaporazione (passaggio da liquido a gas) è in grado di prelevare il calore Q0 per cederlo all’ambiente da climatizzare ad un livello termico più alto Q1 mediante processo di condensazione (passaggio da gas a liquido). Affinché possa avvenire questo processo bisogna utilizzare un fluido frigorigeno che abbia un determinato campo di lavoro: ad esempio un fluido che evapora a temperatura inferiore ai ‐10°C con pressione superiore a quella atmosferica e che condensi a 40‐50°C a pressioni più alte. I diversi sistemi di pompe di calore disponibili permettono di estrarre ed utilizzare economicamente il calore contenuto in corpi a bassa temperatura, come terreno, acquiferi poco profondi, masse d’acqua superficiali, ecc. 48 Produzione di energia elettrica geotermica Il calore sotterraneo non viene utilizzato direttamente per la produzione di energia, ma attraverso una massa d’acqua che scambia ed estrae il calore immagazzinato nelle rocce (sistemi idrotermali). La potenza elettrica è prodotta dalla conversione di energia termica immagazzinata nella massa d’acqua in energia meccanica attraverso una turbina, direttamente (tecnologia convenzionale flash) o indirettamente (tecnologia binaria), ed infine in energia elettrica grazie al generatore. La produzione di elettricità da impianti geotermici convenzionali consiste nella conversione del calore proveniente da acquiferi a media e alta temperatura (da 90°C a 350°C) attraverso l'utilizzo di turbogeneratori. Tasso di conversione: 10 MWt (termico) 1 MWe (elettrico) La produzione di 1 MWe richiede:
7 ‐10 t/h di vapore secco
30‐40 t/h di fluido bifase a 200‐250°C (tecnologia flash)
400 ‐600 t/h di acqua se si utilizzano cicli binari ORC a bassa entalpia (120‐160°C) 49 Dopo aver brevemente descritto le tecnologie che si utilizzano nel contemporaneo al fine di migliorare la condizione 48 www.enea.it/it/Ricerca_sviluppo/ 49 www.energiaidrotermica.it
107 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dell’impatto ambientale degli edifici sull’ambiente, sono qui a descrivere il confronto tra edifici del passato e del contemporaneo secondo quelli che potrebbero rappresentare degli elementi principali per il confronto tecnologico. 108 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2.1 Benchmarking nell’Architettura In questa fase del progetto è importante identificare quali siano gli argomenti dov’è possibile effettuare un reale benchmarking, vengono così presi ad esempio degli edifici storici iraniani ed edifici del panorama contemporaneo. Alla fine verrà creato un diagramma per verificare cosa effettivamente può essere trasferito dal passato. Design dell’edificio/Building design L’architettura e l’ambiente pone il quesito: a cosa è disposta la progettazione al fine di mimetizzarsi e scomparire nel luogo che occupa. Ci sono due approcci comuni nel passato e nel presente, da un lato l’edificio svetta e definisce un ambiente e diventa il suo simbolo, dall’altro invece si mimetizza. Sia nel passato che nel presente ci si trova di fronte a costruzioni che invadono il suolo o che ne fanno parte, numerosi sono gli esempi di realizzazioni in ogni parte della terra. Altrettanto numerosa è la lista degli architetti di questo secolo che cercano di ritrovare una progettualità natu‐
rale. Cosa suc‐cede Fig. 97 Renzo Piano in però nel contem‐
Nuova Caledonia, il Centro poraneo? Si costru‐
Culturale Jean‐Marie isce in sintonia con Tjibaou l’ambiente circo‐
stante, si cercano di utilizzare gli elementi caratterizzanti l’area e si cerca di prog‐
ettare in funzione al risparmio energetico. Quindi, si progetta come nel passato. E invece no, perché i materiali naturali sono 109 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO sempre più scarsi, non mantengono le performance di standardizzazione, non sono replicabili su larga scala, la tecnologia necessaria per la loro lavorazione è impossibilitata perché meccanica ed i piccoli accorgimenti che nel passato solo i tecnici specializzati riuscivano ad ottenere si perdono. Quindi, sebbene ci troviamo di fronte a meravigliosi progetti che permettono un risparmio energetico una volta attivi, ci scontriamo con una verità oggettiva della fabbricazione e dell’edificazione. Quello che succede è che vengono utilizzati materiali naturali che de‐vono essere tras‐portati da altri luoghi, che vengono però mo‐dificati al fine di rispettare le normative in vi‐gore, che sono standard, quindi anche se un materiale na‐
turale per‐metterebbe da solo delle per‐formance ec‐cezionali, non rientrando nella normativa viene escluso. Però nei paesi in via di sviluppo questo è ancora possibile, così gli architetti di tutto il mondo si muovono al fine di realizzare architetture all’avanguardia in paesi che consentono di realizzare esempi di bellezza naturale applicati all’architettura. Esempio più volte riportato e studiato è quello di Renzo Piano in Nuova Caledonia, il Centro Culturale Jean‐Marie Tjibaou, immerso in una natura paradisiaca che prende le mosse da un legame profondo ed antico con la natura tipico della civiltà e della cultura kanak. Il progetto è stato guidato da due grandi idee: da un parte evocare la capacità di “costruire” con gli elementi della natura e dall’altra utilizzare, di fianco a materiali tradizionali come il legno e la pietra, anche materiali “moderni” come il vetro, l’alluminio, l’acciaio e creando strutture leggere all’avanguardia. Un’opera attenta alla natura, una realizzazione umanistica dove si mescolano storia, architettura, archeologia e scienze sociali, inserita nella vegetazione tropicale. È costituito da una serie di grandi conchiglie (dei padiglioni ogivali di altezza dai 9 ai 24 metri) distribuite asimmetricamente lungo un asse principale dove sono collocati i servizi di maggiore frequentazione del Centro: le esposizioni, la sala spettacoli, il ristorante. Una spina centrale collega i diversi gruppi di padiglioni organizzando la distribuzione dei percorsi e ospitando le strutture più pesanti. Lungo un asse minore, perpendicolare al primo, sono disposti i servizi dedicati allo studio, quali la biblioteca e gli spazi per i ricercatori. Il Centro più che un museo è quasi una “passeggiata” in parte all’aria aperta, in parte al chiuso. Le modalità di realizzazione delle strutture coniche confermano la simbiosi tra 110 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO la memoria della cultura kanak e l’utilizzo di tecniche moderne. Le pareti curve sono costituite da tre differenti diaframmi che permettono un’efficace illuminazione naturale: un sistema di tendaggi mobili, una parete lamellare in legno e un’ulteriore parete in bambù che filtrano la luce e i suoni della foresta tropicale, lasciando “cantare” la natura. Inoltre le grandi conchiglie che catturano il vento permettono di ottenere una ventilazione naturale degli ambienti, sia convogliando l’aria nella parte inferiore della costruzione, sia, attraverso un sistema a convezione, inviando all’esterno l’aria calda.50 Fig. 96,97,98 Renzo Piano in Nuova Caledonia, Centro Culturale Jean‐
Marie Tjibaou L’edificio di Piano è pensato, studiato ed è importantissimo. Ma non sempre si riesce ad ottenere questo risultato. Se vediamo il progetto: The Sozawe by NL Architects in Groningen City, ad esempio, ci troviamo di fronte ad un compromesso tra macchina e natura. Questo perché il panorama mondiale ci impone dei canoni per degli edifici sempre più alti e complessi, chiaramente richiesti dalla crescita demografica, che riescano a garantire delle efficienze energetiche tali da giustificare il loro inserimento nel territorio. Ma sarebbe forse giusto soffermarsi di più su come questo impatto potrebbe essere ridotto 50
http://www.novarchitectura.com/2012/03/08/architettura‐verde‐il‐centro‐
culturale‐jean‐marie‐tjibaou‐in‐noumea‐il‐progetto‐e‐le‐strategie‐utilizzate‐
da‐renzo‐piano/
111 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.99 The Sozawe by NL Architects in Groningen City L’edificio tradizionale, invece, non studia. Nasce dall’uomo e l’uomo lo costruisce a seconda delle sue esigenze. L’uomo che costruisce è nato e vive nella natura che lo circonda e che lo soddisfa. E’ la stessa natura che lo guida nella progettazione, si mimetizza e permette senza nessun intervento artificiale, ventilazione e qualità di confort . Fig.100,101 Yazd, vecchia, Iran Uso dello spazio interno ed esterno/ Space use type – internal and external: Cosa succede invece quando abitiamo uno spazio contemporaneo e uno antico. Immediatamente ci viene da 112 città BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO pensare che si abiti benissimo nel contemporaneo mentre nell’edificio antico ci si trovi di fronte a numerosi svantaggi. Se il comfort abitativo, decisamente diverso dal confort ambientale, dovesse venir meno, ci troveremmo in difficoltà nel momento della progettazione intelligente. Esistono soluzioni che ci consentono di unire il comfort ambientale e quello abitativo. Nel capitolo precedente sono stati spiegati i diversi sistemi passivi che consentono situazioni di benessere sia all’interno che all’esterno. L’esempio emblematico risulta quello della ventilazione delle torri del vento, esempio di architettura bioclimatica spontanea, che hanno portato le costruzioni all’estrema ottimizzazione in relazione al sito, ai materiali disponibili e alla cultura. L’azione del vento in tali edifici, comparsi in Iran intorno al decimo secolo, rende più confortevoli le abitazioni esposte ad un clima particolarmente caldo in estate (torrido di giorno e freddo di notte, com’è tipico delle zone desertiche). In queste strutture, l’ accertamento passivo del microclima è inteso come una strategia che minimizzando l’uso di impianti meccanici, massimizza l’efficienza degli scambi tra edificio e ambiente. Nel contemporaneo, l’utilizzo della domotica renderebbe verificabile ed automatizzata la gestione di strutture abitative. Per creare un confronto reale si dovrebbero paragonare edifici d’uso pubblico e privato. L’edificio pubblico nella tradizione ha una rilevanza ed un impatto che permette immediatamente l’identificazione, utilizza i materiali naturali ma, grazie alla sua dimensione, si stacca dal contesto urbano, mentre nel privato la differenza tra le classi sociali non si percepisce mai dall’esterno, è solo all’interno che si ha uno sviluppo più o meno grande. L’edificio moderno ha, invece, un uso plurimo. La residenza, infatti, viene inserita in un contesto dove sono presenti anche altre funzioni. La mancanza di spazio ha generato la costruzione di edifici alti che permettono di svolgere più attività, questa nuova struttura si adagia sul territorio con materiali ad esso estranei, quali cemento e acciaio, e crea una netta e profonda spaccatura tra interno ed esterno. Gli edifici a torre presi in esame, ad esempio, creano una profonda non omogeneità con il resto del costruito. Ciò genera un’alienazione sia da parte del fruitore che dell’osservatore. 113 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Le foto sotto evidenziano la differenza tra la Moschea di Kashan, di uso pubblico e delle residenze del centro di Teheran. La prima risulta una Moschea atipica, in quanto prevede un doppio livello, il suo ingresso è noto solo per la vetta della cupola con i due minareti. La moschea è costituita da due grandi iwan, uno davanti al mihrab e l'altro presso l'ingresso. Il cortile ha una seconda corte al centro che comprende un giardino con alberi e una fontana. Le arcate circondano il cortile. L'iwan davanti al mehrab ha due minareti con una cupola in mattoni. I colori delle arcate e gli iwan sono limitate al blu, rosso o giallo contro il marrone dei mattoni. Fu qui dove Ustad Ali Maryam come allievo ha iniziato la sua carriera di brillante architetto. Le residenze a Teheran su tre livelli sono un esempio tipico dell’uso del mattone, con aperture ad archi ed inserimenti di parti curve per la soluzione ancorare. Per il contemporaneo viene proposto il progetto EDITT Tower a Singapore degli architetti TR Hamzah & Yeang, destinato ad esser realizzato a Singapore. La torre si sviluppa su 26 piani e prevede l’inserimento di piante indigene sulle terrazze della facciata. L’interno della torre, che presenta usi residenziali, servizi nonché strutture d’esposizione, è l’esempio di una vera e propria architettura funzionale con caratteristiche ecologiche di base. Le sue caratteristiche bioclimatiche sono relative all’acqua piovana che viene raccolta e riutilizzata per il 55% della struttura; nella rete fognaria, nel riciclo dei rifiuti sotto forma di composti a bio carburante; nel 40% dell’energia generata dai pannelli solari. Come si può notare le realtà sono molto diverse, da un lato c’è la volontà di inserire una progettazione dell’ambiente circostante in linea con il carattere distintivo della città persiana, utilizzando il verde e l’acqua, dall’altro c’è l’avanguardia proposta con una progettazione del paesaggio subito vicino all’edificio e del paesaggio stesso all’interno dell’edificio che riprende le sue linee ma che non necessariamente combaciano con l’aspetto urbano esterno. Nello stato attuale del panorama globale che vede città sempre più stratificate e non omogenee, si opta per una rottura e l’inserimento del contemporaneo intende identificare l’area del progetto cercando di inserirla nel contesto urbano, senza però farne realmente parte. 114 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.102 Moschea Agha Bozorg, Kashan, Iran Fig.103 Tehran, residenze, Iran Fig.104,progetto EDITT Tower, Singapore Distribuzione dello spazio/ Space use distribution Come viene distri‐
buito lo spazio e che regole vigono all’inte‐rno e all’esterno dell’edificio. Nella tradizione, con spazi ampi ed esigenze climatiche molto particolari si cercava di costruire espandendosi sul suo‐lo, cosi da poter 115 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO creare al centro una corte ventilata, con la presenza di una vasca per il raffrescamento. Attorno a questa cor‐te vi erano le funzioni di ricevimento e l’area notte, ancora separata, a volte come prolungamento della stessa casa, quindi con un ulteriore piccolo patio aperto, sorgeva l’area riservata agli ospiti. Risulta evidente che nel contemporaneo questo uso dello spazio non è più possibile. Si deve ricorrere a delle alternative che permettano di utilizzare lo spazio in modo funzionale. La distribuzione interna e l’uso dello spazio è importante perché permette al fruitore un rapporto ottimale tra comfort e vivibilità. L’edificio antico nasce per soddisfare le esigenze sia vitali che sociali del fruitore. Al suo interno oltre alle funzioni ordinarie, si fa uso della natura e del verde, facendo diventare l’edificio un green space attrezzato. Nell’edificio contemporaneo, sebbene ora si stia facendo più attenzione al reinserimento del verde all’interno degli spazi, il verde ancora non viene usato per creare un naturale equilibrio ecocompatibile. Gli esempi presentati fanno riferimento a due situazioni che determinano la differente concezione dello spazio. Anche in questo caso è importante sottolineare che il cambiamento delle abitudini e il modo di vivere ha così modificato la progettazione. Ogni relazione che viene presentata viene sempre relazionata alle esigenze del contemporaneo. Il confronto tra edifici storici e quelli contemporanei risulta sempre molto complesso in quanto oggi si 116 Fig105, Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo Fig106, Yazd, città vecchia residenza, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO tende a utilizzare lo spazio per costruire e svilupparsi in altezza senza gravare troppo sullo spazio in pianta. Viene quindi proposto un confronto relativo alla distribuzione ottimale dello spazio che nell’antico sfruttava il perimetro del terreno che permetteva una distribuzione geometrica che ruotava sulla corte interna, mentre nel contemporaneo, si punta all’altezza. Gli esempi proposti sono il progetto di residenze Marco Polo dello studio Behnisch Architekten, Stuttgart ad Amburgo e la residenza/Albergo di Yadz. Il primo è una torre di 55 piani che sfrutta attraverso delle griglie di ventilazione applicate sulla copertura la circolazione del vento. E’ presente una corte interna che poi viene riproposta su tutta l’altezza, gli appartamenti sono quindi lungo il perimetro della torre. La residenza/albergo di Yazd, invece, spiega come ottimizzare la distribuzione degli spazi, facendo ruotare intorno alla corte centrale le camere e le diverse attività. In sintesi questo rapporto è similare: si è passati da uno sviluppo in pianta ad uno in altezza delle funzioni. La differenza è legata soprattutto ai materiali, da un lato c’è il ritorno all’utilizzo dei materiali naturali e la necessità del contatto con il paesaggio, dall’altro c’è l’avanguardia ma in questo caso si fa notare come l’interno di questo progetto cerchi di ritornare ai canoni naturali grazie all’uso del legno e dalle finestre molto ampie in modo da utilizzare la luce naturale come fonte di illuminazione interna. Localizzazione dell’edificio/Building location: La disposizione e la corretta identificazione nell’ambito urbano è fondamentale, non deve essere considerata solo la sua esposizione, sebbene contribuisca anch’essa alla riduzione energetica, bensì deve fungere da sistema tipo, deve essere un ombra leggera che a seconda dell’ora del giorno fornisce protezione sia dai raggi solari che dai venti. La sua dimensione deve essere rapportata sia all’individuo che alla globalità, come avviene nelle situazioni del passato. Nelle foto sotto viene presentata la differenza tra l’insediamento nella città di Esfahan in Iran del complesso della piazza principale ed il progetto dello studio Behnisch Architekten, Stuttgart. 117 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Come si può notare le realtà sono molto diverse, il complesso antico nasceva dall’esigenza di creare un luogo di culto importante nel centro della città con annesso il bazar, l’edificio moderno invece è del tutto a sé stante, si trova in uno spazio “non luogo”, sempre all’interno della città ma in uno spazio lasciato abbandonato che necessitava di una sua connotazione. L’antico si integra perfettamente nel contesto, il nuovo resta un elemento estraneo. Il problema legato ai “non luoghi” rimane aperto. Sempre più metropoli si trovano di fronte alla necessità di sviluppare un progetto in un non contesto. Il risultato è l’esasperazione della forma. Sebbene l’edificio rispetti dei canoni per il miglioramento sul territorio dell’impatto ambientale, lo stesso disegna un’area molto diversa da quella che lo circonda. Il problema della riqualificazione urbana di aree come quelle portuali, ad esempio, da sempre ha creato delle problematiche molto accese. Se, da un lato c’è la necessità del riuso dei capannoni industriali, dall’altro c’è la reale necessità di uno sviluppo anche legato non solo ai servizi, quanto anche a quello residenziale. Siamo così di fronte ad un problema più ampio della sola localizzazione progettuale. L’edificio, come si vedrà più avanti nella tesi, dovrebbe affrontare prima le esigenze ambientali al fine di ristabilire un equilibrio, e poi vanno tracciate delle linee guida comuni basate sul rispetto dell’ambiente circostante. Oggi ci troviamo anche spesso di fronte a progettazioni che si devono integrare nel costruito, ubicate però in campi senza storia, in non luoghi. La nuova progettazione ha sempre una sua unicità e un suo essere individuale che non comunica con l’antico ma affascina. Questo fascino attuale manterrà lo stesso fascino come è successo nel passato? 118 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.108 Esfahan, città vecchia Moschea Imam. Fig.109 Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo Dimensionamento dell’edificio/Building gross floor area: Al fine di rimanere costanti sui termini del confronto, si è ripreso in esame lo stesso esempio effettuato precedentemente, in quanto in termini di posizionamento ed insediamento ci troviamo di fronte a due sviluppi consistenti sul territorio, anche se in scale decisamente diverse, anche per l’uso, da una parte una funzione religiosa, dall’altra residenziale, da una parte una riqualificazione di un luogo, dall’altra un insediamento antico che ha condizionato lo sviluppo urbano di una città. Proprio per questo motivo è stata scelto questo confronto. Cosa deve infatti diventare la nuova progettazione. Se da un lato sorge in un non luogo, dall’altra deve condizionarne lo sviluppo urbano. Quando si inserisce in un costruito dovrebbe mimetizzarsi oppure migliorare senza invadere il preesistente. L’esempio iraniano ha un valore fortemente simbolico, vuole porre un interrogativo su 119 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO un nuovo approccio della progettazione. Vuole farla diventare una nuova idea di relazione. Questo vale sia dal punto di vista dell’architettura, che della tecnologia che nei materiali utilizzati. L’intervento in pianta è molto importante. Lo spazio generalmente risulta uno spazio che va costruito perché non ha confini ben delimitati. Nel caso PASSATO, l’edificio Moschea dell’Imam di Esfahan presenta un andamento a 45 gradi, dato dalla necessità d’orientamento verso la Mecca. E’ inserito nel contesto circostante ed è visibile solo per via della sua altezza. Nell’edificio PRESENTE ci troviamo in un’area che potremmo chiamare vuoto progettuale. Le esigenze sono state di utilizzare un volume in pianta ridotta al fine di evidenziare il progetto in altezza. Questo tipo di intervento se nel primo caso ha portato allo sviluppo urbano che nasce dalla pianta della Moschea, nel costruito, invece si è allontanato, la torre ha creato un’area adiacente delimitata e indipendente dal contesto e sebbene ridisegni completamente l’assetto circostante, non si sviluppa per un’area sufficientemente grande capace di creare una sua vera identità e connotazione. Fig.110 Esfahan, città vecchia Moschea Imam. Fig.111 Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo 120 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Numero di piani/Number of floors: Questo dato è fondamentale. Determina cosa è avvenuto negli ultimi secoli sia all’urbanistica che alle esigenze. Non c’è spazio in pianta per cui l’unica soluzione è l’altezza. Anzi si è creata una vera e propria gara in Asia per la realizzazione di edifici sempre più alti, a volte anche abbandonati. Il principio fondamentale però è rimasto lo stesso, abitarne l’interno. Nelle foto sotto viene presentata la differenza tra l’insediamento nella città di Esfahan in Iran del complesso della piazza principale nel palazzo di Ali Qapu e il progetto dello studio Behnisch Architekten, Stuttgart. L’edificio antico si sviluppava nel territorio e nel contesto urbano, quello moderno in altezza. Lo spazio è ben delimitato negli edifici passato ed ad ogni piano corrisponde una funzione, nel presente invece si tende a creare una omogeneità di funzioni, creata anche dalle doppie altezze e dai ballatoi, che si vedono anche nel Passato dove i corridoi perimetrali delle corti centrali in altezza mantengono comunque un affaccio sulla corte centrale Fig.112,113 Esfahan, città vecchia Palazzo Ali Quapu. 121 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.114 Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo Fig.115 Esfahan, città vecchia Palazzo Ali Quapu. Concludendo, quello che si intende far emergere è che si deve sviluppare una nuova etica del costruire che riconosca il fondamentale rapporto tra l'ambiente costruito e l'ambiente 122 Fig.116 Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO naturale. Al raggiungimento di questo obiettivo, come già affermato, tutti devono partecipare: i committenti, i progettisti, ma anche tutte quelle figure tecniche che, con le loro conoscenze e la loro presenza continua in cantiere devono garantire l’esecuzione di quanto progettato per non vanificare gli obiettivi di risparmio energetico e di architettura sostenibile. Con l’intento di cambiare il mercato attraverso scelte che rispettino i principi della vita, quindi inserendo in un diagramma quanto su descritto, troveremo una soluzione che evidenzia che rispetto al presente il passato può essere un’ottima base per la progettazione dell’edificio in se e della sua distribuzione e che l’edificio dovrebbe essere reinserito nell’urbanistica della città. Questo grafico dimostra inoltre la potenzialità degli edifici che si sviluppano in altezza. inserendo in un diagramma quanto su descritto ci troveremmo in una soluzione che evidenzia che rispetto al contemporaneo la tradizione può essere un’ottima base per la progettazione dell’edificio in se e della sua distribuzione, che l’edificio dovrebbe essere reinserito nell’urbanistica della città. Questo grafico dimostra inoltre la potenzialità degli edifici che si sviluppano in altezza.
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123 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2.3 Benchmarking nella Tecnologia Thomas Herzog “Nel corso della sua vita un edificio dovrebbe risarcire la natura di quello che le ha sottratto”. Cosa è stato consumato, cosa è stato distrutto e cosa è stato salvato. Ricominciando da questo principio bisognerebbe porsi il quesito, come spiega Herzog, di come migliorare o modificare ciò che è stato fatto in un ottica di sviluppo sostenibile. In sostanza è fortemente necessario rivolgere lo sguardo al futuro senza tradire il passato, anche perché da quest’ultimo provengono diversi esempi di architetture bioclimatiche, energeticamente a bassissimo consumo, la cui tradizione nasceva da esigenze climatiche ma sicuramente lontane dalle conseguenze dell’“effetto serra”. La scelta dei materiali e delle tecnologie erano radicate in sistemi del fare edilizia prettamente tradizionali e ricercate in soluzioni tecnico costruttive legate al clima, ai materiali presenti nei luoghi di costruzione e, non da ultimo, realizzate attraverso l’operosità di quei progettisti e di quei costruttori, alla loro antica esperienza e saggezza derivata dall’attenta osservazione dei fenomeni naturali e dalla loro traduzione in tecnologie. Le architetture bioclimatiche antiche, descritte nel capitolo precedente, che oggi diremmo del tipo sostenibile, sono, quindi, state realizzate tenendo conto del luogo, del clima, dei materiali che si trovavano sul posto, nelle quali sono stati strategicamente risolti i sistemi di captazione del vento, a garanzia del raffrescamento e/o del riscaldamento dell’edificio, o ancora dell’ombreggiamento. Nel contemporaneo l’autonomia si può raggiungere, attualmente, mediante l’utilizzo di pannelli fotovoltaici e/o solari termici o con l’impiego di impianti geotermici e, là dove possibile, anche con l’integrazione di impianti eolici o mini eolici. L’impianto fotovoltaico ha due vantaggi per il consumatore: da una parte garantisce la disponibilità d'energia elettrica in ogni momento e dall’altro anche un guadagno con il quale ammortizzare il costo dell’impianto. La produzione di acqua calda sanitaria può poi essere garantita dall’uso di collettori solari che riducono notevolmente i consumi energetici: la geotermia. Con questa tecnica il sottosuolo può essere utilizzato per l’accumulo termico 124 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO stagionale e come già accennato per produrre, quando serve, “caldo o freddo”. Oggigiorno un elevato risparmio energetico si può ottenere anche con fondazioni geotermiche integrate ad impianti di riscaldamento e/o di raffrescamento funzionanti con l’energia del sottosuolo, utilizzando pali di assorbimento in calcestruzzo prefabbricati o muri a diaframma e/o altri elementi strutturali a contatto con il terreno. Performance esterne ed interne/External and internal Performance: Fig.117,118 Moschea del Venerdì, Yazd, Iran le tecnologie del passato, come è stato descritto nel capitolo prece‐dente, prevedono una climatizzazione e una ventilazione che non hanno bisogno di mac‐chine. Infatti grazie all’utilizzo delle torri del vento, delle vasche d’acqua e delle cupole, non‐ché delle numerose superfici aperte o vetrate, l’edificio è auto sostenibile. Nel contemporaneo questo non è più possibile, nel capi‐
tolo successivo vie‐ne presentato uno studio sul consumo energetico a seconda della funzione dell’ edificio, questo perché i bisogni funzionali dell’età contemporanea hanno creato un sistema di consumo sempre crescente di energia. Il rapporto tra l’interno e l’esterno dell’edificio come tecnologia è legato ai materiali utilizzati. Nel capitolo precedente sono stati descritti i materiali impiegati nella costruzione dell’edificio ove molteplici sono quelli che si adoperano nella costruzione 125 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO contemporanea, questo grazie anche ad uno sviluppo tecnologico in costante divenire applicato sugli stessi. Per un reale confronto di utilizzo della tecnologia applicata alla costruzione, nel passato grazie all’utilizzo di mattoni crudi e uno strato interno di Adobe l’ambiente veniva riscaldato con dei sistemi di riscaldamento a pavimento e con l’utilizzo dei tappeti e la ventilazione era garantita dalle numerose aperture e dall’effetto camino tramite le torri del vento, il raffrescamento tramite la presenza di giardini e vasche d’acqua all’interno di corti bioclimatiche naturali. Nel contemporaneo la tecnologia permette uno sviluppo di queste tecniche riutilizzando il concetto della corte e delle aperture in chiave moderna. I volumi degli edifici sono componibili e con funzioni ben definite sia dal progetto che nella fase di esecuzione e l’aria entra all’interno degli edifici tramite soluzioni combinate di apribili sulle facciate o sulle coperture generando lo stesso effetto camino. Esempio chiaro è il Padiglione Italiano per l’expo di Shanghai nel 2010. Fig. 119, Padiglione Italiano, Expo Shanghai 2010, Cina Le scelte bioclimatiche proposte sono date da un insieme di strategie complesse tramite una accurata progettazione di sistemi di ventilazione incrociata in funzione della direzione dei venti prevalenti, della posizione delle aperture e del tipo di geometria degli spazi. Il sistema dell’atrio: esso rappresenta, dal punto di vista del microclima, una zona di transizione e di prima acclimatazione con gli altri spazi maggiormente climatizzati. 126 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 120 Padiglione Italiano, Expo Shanghai 2010, Cina Questo ambito è contraddistinto spazialmente da un volume in cristallo a tripla altezza, esposto sul fronte a sud‐est. Nella stagione invernale l’atrio è protetto da agenti atmosferici ma come ovvio essendo dotato di superfici trasparenti esposte a sud gode dello sfruttamento dell’energia solare e delle caratteristiche specifiche dei materiali mediante l’effetto serra. Nella stagione estiva è stato tenuto ben presente l’inevitabile surriscaldamento di detto volume trasparente: infatti per controllare tale condizione microclimatica si è ricorso a sistemi di raffrescamento naturali. Il principale sistema di raffrescamento utilizza lo sfruttamento di correnti di aria esterna naturale, che servono ad estrarre naturalmente l’aria calda tramite delle aperture poste in basso e in copertura, sfruttando il principio dell’effetto camino. Il raffrescamento naturale estivo non è solo limitato all’atrio ma investe globalmente l’intero edificio, sfruttando i “tagli” e l’atrio centrale, che fungono da vere e proprie gallerie del vento, espedienti ormai divenuti lessico di un fare tecnologico ecocompatibile di uso diffuso, attraverso un sistema a regolazione automatica che consente l'estrazione dell'aria calda.51 Fig. 121 Padiglione Italiano, Expo Shanghai 2010, Cina 51
Il Padiglione Italiano per L’Expo di Shanghai 2010, relazione architettonica di Giampaolo Imbrighi. 127 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 122 Padiglione Italiano, Expo Shanghai 2010, Cina Innovazione/Innovation Mentre nella Moschea dell’Imam a Esfahan venivano usate le antiche tecniche di raffrescamento con le torri del vento, portali molto ampi, superfici perimetrali alte per creare numerose zone d’ombra, nel progetto dello studio Benisch Architekten, Stuttgart ad Amburgo vengono inseriti collettori sottovuoto sul tetto ed utilizzato uno scambiatore di calore per trasformare il calore in un sistema di raffreddamento per gli appartamenti. Viene anche 128 Fig.123 Esfahan, città vecchia Moschea Imam.
Fig.124 Residenze, Marco Polo Behnisch Architekten, Stuttgart , Amburgo BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO utilizzano un innovativo isolamento acustico con delle griglie d'aria nelle zone notte così da creare una ventilazione naturale che evita l’ inquinamento acustico all’esterno. L’innovazione sta nel trasformare il passato nel presente, ma il problema nasce nel riutilizzo degli eventuali collettori del tetto che, una volta finito il loro ciclo, andranno dismessi. Infatti tutti gli apparecchi che vengono aggiunti all’edificio non integrati nella loro pelle ne danneggiano l’immagine ma soprattutto ne risultano estranei e a lungo tempo non efficienti. Evoluzione della Tecnologia/Technologies evolution: Il progetto di COOP HIMMELB(L)AU a Perugia per il passaggio archeologico sotterraneo di Via Mazzini è concepito come una spugna di energia per catturare i raggi solari e l’energia del vento. Uno strato esterno di cellule fotovoltaiche, ottimizzate automaticamente utilizzando un computer guidato da un programma di scripting, assorbono l'energia dal sole ad ovest, mentre l'ala est raccoglie l'energia eolica utilizzando turbine eoliche in un secondo strato strutturale. Un terzo strato interno funziona con la seconda come una combinazione di vetro stratificato. L’energia prodotta viene utilizzata per la città e per l’ambiente sotterraneo. L’evoluzione tecnologia permette quindi uno sviluppo delle tecniche antiche, migliorate grazie all’ottimizzazione di software integrati capaci di controllare l’energia incanalata, in modo da non disperderla e conservarla. Questo nel passato non era possibile. Fig.125 Yazd, città vecchia, Iran Fig126, Coop Himmelb(L)Au, Perugia 129 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La complessità della costruzione/ The complexity of construction technology La difficoltà principale per creare una sistema tecnologico sta soprattutto nel tempo e nei materiali. I costi di produzione e di importazione dei materiali che permetterebbero una miglioria nel quotidiano, a volte e soprattutto per gli edifici adibiti ad abitazioni e servizi nelle aree più povere, sono sempre più alti rispetto ai finanziamenti e pertanto in tali zone si preferisce un’urbanizzazione fatta di blocchi senza forma che affollano le periferie. Questi blocchi hanno un impatto sull’ambiente del 100% senza alcun risparmio energetico, e ormai sono parte integrante delle periferie urbane. Il recupero delle aree e l’utilizzo sul campo dei materiali in loco potrebbe creare una differenza, almeno per il comfort del fruitore. + Fig 127, intensivi, Roma, Italia = Fig. 128 Iran Fig.129Yazd, città vecchia, Questo diagramma ci permette di riassumere quanto spiegato in precedenza rispetto al tipo di innovazione da trasferire nel contemporaneo. Mentre nel passato si preferiva costruire in totale armonia con il paesaggio il contemporaneo che vede coinvolti grandi progetti di urbanizzazione su grande scala oppure singoli edificio rimangono ancora per la maggior parte a se stante. Alcuni esempi nel contemporaneo, hanno operato il trasferimento tecnologico,utilizzando le fonti di energia rinnovabile, le ha studiate e le regola al suo interno, l’edificio antico, nasce e si sviluppa per accoglierle come se fosse il suo sviluppo naturale. I casi che verranno presentati successivamente mostrano come dei singoli edifici siano riusciti a sviluppare delle tecniche innovative che permettono alla natura di entrare nel loro sistema. Il processo di innovazione deve riguardare non il singolo ma il senso globale delle costruzioni. Per arrivare ad una coscienza di edilizia per l’ambiente. 130 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 14
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2.4 Benchmarking nei materiali I materiali costitutivi tipici del Passato, sono materiali che si I materiali costruttivi tipici del Passato sono materiali che si dovevano trovare direttamente sul luogo di costruzione. A causa delle temperature elevate il materiale doveva avere una grande inerzia termica e doveva essere facilmente reperibile. Nelle aree mediorientali sono i blocchi di roccia ed i mattoni cotti o crudi. I mattoni in terra cruda vengono utilizzati fin dall’antichità per realizzare grandi strutture in muratura. L’utilizzo di materiali ad alta inerzia termica è, solitamente, collegato con la ventilazione notturna che grazie alla caratterizzazione delle superfici esterne favorisce il reirraggiamento notturno verso il cielo. Un altro materiale da costruzione interessante dal punto di vista del raffrescamento è il marmo che, oltre ad avere un’alta inerzia termica, possiede anche una bassa remissività superficiale. Le pavimentazioni delle stanze, e a volte anche dei cortili, vengono infatti realizzate con lastre o piccole porzioni di marmo. Nella tradizione islamica, inoltre, il marmo viene utilizzato non solo per le proprietà estetiche e d’inerzia ma anche per la sensazione di fresco che queste pavimentazioni generano ai piedi o ad un corpo seduto a terra. Qui il passaggio del calore avviene per conduzione che è, invece, molta lenta nelle rocce e quindi la persona a contatto con il marmo percepirà una piacevole sensazione di fresco. I materiali di nuova generazione, grazie ai numerosi test di laboratorio che ne hanno perfezionato la fattura, possono, grazie alle loro caratteristiche, essere utilizzati in ambiente molto diversi tra loro. Un grande risultato si è ottenuto nell’architettura contemporanea grazie all’utilizzo di materiali isolanti, che 131 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO permettono delle performance acustiche e termiche, nel pieno rispetto dell’ambiente circostante. Al fine di presentare uno studio più dettagliato dei materiali utilizzati nella costruzione, particolarmente interessante oltre all’uso del cemento e dell’acciaio, è il ruolo che stanno avendo, nell’ordine di edilizia ecosostenibile i materiali isolanti. Per questa ragione, successivamente viene proposta una distinzione dei materiali isolanti di origine naturale. Performance esterne/External performance seconda dei climi e dell’inse‐
diamento, dovr‐
ebbe carat‐
terizzare l’edi‐
ficio e qui‐ndi essere con‐
cepita ad hoc per ogni esigenza. L’edi‐
ficio dovrebbe rie‐ntrare, an‐
che grazie ai materiali utilizzati, in un sistema urbano identificativo del luogo, nel rispetto degli elementi circostanti. L’edificio, inoltre, non potrà avere le stesse caratteristiche o gli stessi materiali in paesi molto diversi tra loro, in quanto uno schermo protettivo è decisamente diverso se ci si trova di fronte ad un clima freddo od ad uno caldo. L’uso dell’acciaio e del cemento ha però garantito delle performance esterne ottime per stabilità e resistenza effettuando così un’operazione di globalizzazione dei materiali in modo che si perdesse l’uso o quasi del materiale della regione. Ciò è successo anche Iran, dove interi quartieri bioclimatici sono stati demoliti per far spazio a nuovi edifici interamente realizzati in cemento con spazi e comfort che si adattavano allo sviluppo demografico. Le immagini degli ultimi trent’anni solo a Teheran mostrano una realtà completamente differente dal passato. L’esempio è una costruzione dell’ Arch.Prof. Micara del 1989 nel quartiere di Velenjak, dove riprendeva gli studi dell’architettura bioclimatica 132 Fig.130 Intervento per residenze Velenjack, Tehran, Iran BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO di origine tradizionale, e che si trova ora incastonata tra edifici dodici piani. Fig. 131,132 Intervento per residenze Velenjack, Tehran, Iran Fig. 133, Intervento per residenze Velenjack, Tehran, Iran Nel nostro contemporaneo si cercano materiali o elementi che possano sostituire la pelle dell’edificio, che lo mascherino. Che si avvicinino alla natura, che la Sono visibili interventi sul moderno per attenuare lo stile che ha caratterizzato tutta l’epoca moderna. Performance interne/ Internal performance le tecnologie del passato, come è stato descritto nel capitolo precedente, prevedono l’utilizzo di materiali naturali, generalmente tipici del luogo in cui ci si trova. L’adobe e il mattone crudo costituiscono ancora oggi un ottimo isolante, facile da reperire e da sostituire. Anche il suo restauro non mostra notevoli difficoltà ed ha una forte resistenza ai forti venti. Lo stesso materiale della facciata può essere inserito anche all’interno mantenendo una sintonia progettuale tra interno ed esterno. La progettazione contemporanea tiene conto dell’esigenza di mantenere una relazione tra interno ed esterno sebbene a volte lo stesso esterno sia estraneo al contesto circostante, questo avviene perché i materiali utilizzati non fanno parte del paesaggio o dell’edilizia circostante. 133 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.134, Cooper Square by Morphosis, NYC Isolamento/Insulation L’isolamento di un manufatto, da sempre garantisce il confort ottimale dell’ambiente. Gli studi sulle tecnologie applicate alla costruzione nel contemporaneo permettono di classificare a seconda dell’origine del prodotto materiali isolanti che derivando dall’ambiente. Viene di seguito proposta una schedatura indicativa delle applicazioni di prodotti di origine vegetale, minerale, animale e sintetica. Lo scopo di questa schedatura è di presentare una sintesi di elementi ecosostenibili da inserire nella progettazione del contemporaneo. L’isolamento rispetto al passato ha subito un evoluzione notevole, è quindi importante al fine del confronto presentare tali sviluppi tecnologici. Per citarne alcuni di origine vegetale: Materassino Termoisolante In Fibra Di Juta, Pannello Termoisolante In Fibra Di Lino, Pannello In Fibra Di Mais, Pannello Termoisolante In Canna Palustre, Pannello In Fibra Di Cocco, Pannello Composto Da Fibre Di Legno Pressate, Pannello Isolante In Lana Di Legno Mineralizzata, Pannello Termoisolante In Fibre Kenaf E Canapa, Pannello In Fibra Di Canapa, Isolante Termico In Fibra Di Cellulosa. Di origine minerale: Pannello Termoisolante In Vetro Granulare Espanso, Pannello Termoisolante In Lana Di Vetro, Pannello Termoisolante In Vetro Cellulare, Argilla Espansa Granulare Calce Cemento Naturale, Fibra Di Lana Di Roccia, Granuli Di Perlite Espansa, Granuli Di Pomice, Granuli Di Vetro Riciclato, Isolante Termico In Vermiculite Espansa. Di origine animale: Materassino Isolante In Lana Di Pecora, Base Di Piume Animali, Pannello Termoisolante In Schiuma Di Eps, Granuli Di Aerogel, Materassino Termoisolante Multistrato Termo Riflettente, Pannello Termoisolante In Politiene Espanso, Fibra Di Poliestere, Materassino Termofonoisolante A Base Di Polipropilene, Pannello Poliestere Espanso, Pannello Poliestere Espanso Sinterizzato Vacuum Insulating Panel di origine composita: Pannello In Fibra Di Cocco 134 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Accoppiata Con Pannello Di Sughero,Pannello Termofonoasorbente Composto Da Eps E Strati Di Gomma, Pannello Composto Da Gomma Riciclata Sbr E Carta Bitumata, Pannello Composto Da Granuli Di Sughero E Di Gomma Riciclata Sbr, Pannello In Granuli Di Gomma Riciclata Da Pneumatico, Pannello Isolante In Fibre Naturali E Poliestere, Lastra Di Sottocopertura Per L’isolamento E La Ventilazione Del Tetto, Pannello Accoppiato In Lana Di Legno Mineralizzata, Polistirene Espanso Sinterizzato Pet, Poliestere Proveniente Dalla Raccolta Urbana Differenziata, Isolante Composto In Eps E Membrana Bituminosa, Pannello E Rotolo Isolante In Fibre Tessili Di Riciclo. Origine vegetale Materassino termoisolante in fibra di juta. durante il procedimento di produzione le fibre, per mezzo di una particolare tecnica di lavorazione, vengono disposte in senso verticale rispetto alla direzione di rotazione del cilindro. Il particolare procedimento di produzione incrementa la compattezza del feltro, che per la sua morbidezza è particolarmente idoneo a essere utilizzato come isolante acustico anti‐calpestio sotto rivestimenti per pavimenti a parquet. L’applicazione di questo materiale, oltre a migliorare l’isolamento acustico migliora anche il comfort della camminata. Il materassino può essere inoltre utilizzato come isolante acustico nelle pareti a struttura portante in legno o metallo e in travi di legno (isolamento acustico e anticalpestio) Pannello termoisolante in fibra di lino i pannelli termoisolanti hanno struttura costituita in fibra di lino. Le fibre vengono unite assieme, strato per strato, per mezzo di un adesivo naturale a base di amido. I pannelli isolanti si distinguono per la elevata elasticità, possono essere inseriti facilmente fra le intercapedini, senza lasciare possibili ponti termici negli stipiti di porte e finestre. I sali di boro sono impiegati per proteggere il materiale isolante dai parassiti e dalle muffe. Il prodotto è innocuo per la salute e facilmente lavorabile. Pannello in fibra di mais la fibra di mais è una fibra biodegradabile ottenuta dall’ estrusione e successiva filatura dell’acido polilattico (PLA), polimero dell’acido lattico, ottenuto dalla fermentazione controllata delle pannocchie di mais. Il PLA ha un LOI (Indice della richiesta di ossigeno ‐ Limit Oxigen Index ) di ca. 26, che lo rende naturalmente autoestinguente, con bassa emissione di fumo durante la combustione. La fibra di mais, una volta raggiunta la fine del suo ciclo di vita, può essere facilmente eliminata in quanto biodegradabile al 100%. Pannello termoisolante in canna palustre la canna palustre è un materiale con elevate proprietà isolanti sia termiche che acustiche. I pannelli in canna palustre, le classiche "arelle", oltre ad essere un porta intonaco conosciuto tradizionalmente, sono altamente traspiranti e ideali per creare cappotti sia interni che esterni, in quanto non temono l'umidità ed evitano così rischi di rigonfiamenti e rotture degli intonaci. Il pannello viene fissato al supporto murale con dei semplici tasselli tipo "fisher". Pannello in fibra di cocco la fibra di cocco si ricava per mezzo di essicazione della buccia esterna della noce di cocco. Dopo semplici processi di lavorazione naturali, con aria, acqua e battitura a mano, la fibra di cocco, composta in balle, viene sottoposta al processo naturale di essicazione. Trasformata in tappeto, viene pressata per raggiungere la rigidità necessaria al processo di taglio in lastre, rotoli e strisce; è un prodotto naturale, duttile, resistente e inodore. Pannello isolante in lana di legno mineralizzata la fibra di cocco si ricava per mezzo di essicazione della buccia esterna della noce di cocco. Dopo semplici processi di lavorazione naturali, con aria, acqua e battitura a mano, la fibra di cocco, composta in balle, viene sottoposta al processo naturale di essicazione. Trasformata in tappeto, viene pressata per raggiungere la rigidità necessaria al processo di taglio in lastre, rotoli e strisce. 135 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Pannello composto da fibre di legno pressate è un pannello isolante ecobiocompatibile molto flessibile, composto da fibre di legno pressate. Viene prodotto, secondo un processo ecologico, che utilizza legno proveniente dalla ripulitura di boschi e residui di legno non trattati, sfruttando la naturale capacità coesiva delle fibre di legno. Celenit FL è un materiale naturale: il legno di cui è composto proviene da boschi a gestione sostenibile. Il prodotto è idoneo per molteplici necessità di isolamento termoacustico. Sono composti da fibre di legno ottenute mediante vapore ed appositi sfibratori, legate tra loro con collanti termoindurenti.. Pannello isolante in lana di legno mineralizzata è un pannello isolante ecobiocompatibile, termico ed acustico di particolare compattezza e robustezza, certificato ecobiocompatibile da ANAB‐IBO‐ IBN, in lana di legno di abete, mineralizzata e legata con cemento Portland di resistenza alla compressione non inferiore a 42,5 N/mm², conforme alla norma UNI EN 13168, il prodotto da azienda certificata UNI EN ISO 9001:2000, studiato per l'impiego come cassero a perdere. Il pannello e classificato di Euroclasse B‐s1, d0 di reazione al fuoco. Pannello termoisolante in fibre kenaf e canapa è interamente realizzato con un’esclusiva miscela di fibre corte,medie lunghe di canapa e di kenaf provenienti direttamente da coltivazione biologica italiana, condotta direttamente dall’azienda produttrice in Lazio, Campania e Molise. Il Kenaf (Hibiscus cannabinus L) è una pianta tropicale dalle molteplici applicazioni anche in campo industriale che, tramite un processo di lavorazioni viene ridotta in fibre. Pannello in fibra di canapa la canapa è una materia prima rinnovabile: ha una crescita rapida e abbondante e non necessita di pesticidi ed erbicidi, arricchisce il terreno lasciandolo privo di erbe infestanti. E’ un materiale con ottime proprietà di isolamento termo‐acustico, è traspirante ed igroscopica, consente la regolazione dell’umidità e garantIsce un salubre clima interno. I pannelli di fibra di canapa trovano applicazione in intercapedini di strutture lignee, cappotti interni, cappotti esterni ventilati, coperture ventilate, pareti divisorie interne, controsoffitti, sottopavimenti e solai. Isonat Chanvre è un prodotto derivato dalla lavorazione della canapa e mescolato a fibre di poliestere in percentuale ridotta ( canapa 85% e poliestere 15% ). Pannello isolante in sughero biondo maturo è un pannello di sughero biondo per l’isolamento termico ed acustico. Il sughero e un prodotto ecologico al 100% e mantiene stabili e inalterate le sue caratteristiche nel tempo. NATURO cede l’umidità proveniente dalle pareti, aumentando la velocità e di vaporazione e risanando l’abitazione dall’umidità. I pannelli di sughero Naturo sono imputrescibili e inattaccabili da muffe e insetti; non provocano allergie e in fase di posa in opera non producono polveri irritanti. Isolante termico in fibra di cellulosa c, è un isolante in fibra di cellulosa prodotto con carta di giornale riciclata sottoposta, a scopo ignifugo e antiparassitario, a trattamento con sali borici. Il materiale viene utilizzato sfuso in fiocchi e applicato per insufflaggio. La tipologia di posa in opera lo rende adatto, oltre che all'isolamento termoacustico in edifici di nuova costruzione, alla coibentazione su edifici esistenti nell'ambito di interventi di ristrutturazione. Pannello termoisolante in vetro granulare espanso è un pannello termoisolante in vetro granulare espanso; contiene più del 66 % di vetro derivante da riciclo di parabrezza di vetture, tubi di neon, vetri per serramenti e sabbia di quarzo. Il prodotto è completamente libero di CFC, HCFC, HFC e di altri agenti nocivi per cui è particolarmente ecologico e la sua origine inorganica lo rende totalmente incombustibile. Il materiale presentea, inoltre, un valore di conducibilità termica costante. La struttura del materiale è costituita da milioni di cellule chiuse ed ermetiche in vetro che assicurano un efficiente sbarramento al vapore. Pannello termoisolante in lana di vetro è un pannello autoportante di grandi dimensioni in lana di vetro non idrofilo trattato con speciale legante a base di resine termoindurenti rivestito, su una faccia con carta kraftalluminio retinata e, sull’altra, con un velo di vetro. Il rivestimento in carta kraft‐alluminio ha funzione di barriera al vapore. Il pannello è caratterizzato da elasticità, è agevolmente manipolabile, è inodore, imputrescibile, 136 Origine Minerale BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO chimicamente inerte, resistente all’insaccamento e inattaccabile dalle muffe. Pannello termoisolante in vetro cellulare il pannello di vetro cellulare si ottiene partendo dalla polvere di vetro, trasformata in cellule chiuse mediante un processo termico‐chimico. Il vetro cellulare Polydros è costituito da una struttura cellulare chiusa che lo rende totalmente impermeabile al vapore acqueo non assorbendo quindi umiditá. Il vetro cellulare Polydros ha quindi buone caratteristiche di isolamento contro l’umidità capillare e funge bene da barriera al vapore. Il prodotto è un materiale inorganico, senza aggiunta di resine, totalmente incombustibile(M‐0). Non brucia e non produce gas tossici. Argilla espansa granulare la leca è identificata da granuli di argilla espansa clinkerizzata caratterizzata da una struttura interna cellulare racchiusa entro una scorza dura e resistente. E' un inerte leggero, naturale ed isolante termicamente ed acusticamente destinato all'impiego in sottofondi, alleggerimenti e isolamenti. Il materiale ottimizza il rapporto tra peso e resistenza, non si deteriora nel tempo e il suo impiego è estremamente interessante nella realizzazione di isolamenti termici definitivi, ha resistenza al fuoco "Classe 0", secondo le norme Antincendio. Clinkerizzato a 1200 °C è praticamente indistruttibile anche dagli incendi più disastrosi. È utilizzato come materia prima per manufatti resistenti al fuoco o refrattari perché è classificato come assolutamente incombustibile. Per la sua scorza esterna, compatta e indeformabile, ha una ottima resistenza a compressione. Con un basso dosaggio di cemento si legano tra loro le palline di Leca, ottenendo betoncini leggeri, ma adatti a sopportare i carichi in uso sui sottofondi e componenti edilizi non strutturali (pavimenti, tramezze, zavorramenti). Calce cemento naturale il calcestruzzo cellulare leggero è prodotto attraverso la miscelazione, in speciali attrezzature, di una boiacca di cemento con una schiuma a base proteica ottenuta con l'agente schiumogeno FOAMCEM. In questo modo viene formata all'interno dell’impasto cementizio una struttura a cellule di aria chiuse, rivestite di cemento, che conferiscono elevato potere isolante e notevole leggerezza al materiale. Fibra di lana di roccia òa lana minerale o lana di roccia TERVOL e ottenuta dalla fusione e dalla filatura di rocce naturali. La materia prima viene dosata nel forno e fusa ad una temperatura di circa 1.600°C. Le caratteristiche termo‐chimiche delle rocce naturali sono fondamentali per ottenere una fibra che sia inattaccabile dagli acidi, imputrescibile e con una elevata resistenza alla temperatura, le quali vengono utilizzate come materia prima per produrre la lana di roccia biosolubile,. La lana di roccia biosolubile, che e conosciuta in Italia anche come lana minerale o lana feldspatica, e chimicamente neutra, non contiene componenti pericolosi e non contiene amianto. Granuli di perlite espansa la perlite è una varietà specifica di roccia vulcanica effusiva compresa nella gamma delle rioliti e delle daciti. La roccia vulcanica utilizzata per la produzione della perlite espansa si presenta in natura nei più svariati colori (grigio ,rossiccio, rosa , giallo, verde) . Il colore della perlite espansa è sempre bianco. L’intero processo di produzione della perlite espansa, dalla frantumazione e granulazione della roccia alla cottura, come pure le fasi di messa in opera, sono caratterizzate dall’assenza di emissioni VOC (Volatile Organic Compounds), di fibre, di Radon, di gas tossici o di particelle pericolose. La perlite espansa non è aggredibile da microrganismi per la sua sterilità e inorganicità e non attiva lo sviluppo di inquinanti microbiologici. Granuli di pomice può essere impiegata sia sfusa che miscelata come inerte nei calcestruzzi alleggeriti termo‐fonoisolanti, nei solai interpiano o contro terra, nei sottotetti praticabili e nelle coperture. Il prodotto trova impiego anche nel confezionamento di malte di posa, migliorando sensibilmente l’isolamento termico delle murature senza influenzare la resistenza meccanica. Grazie alla superficie ruvida dei granuli si possono ottenere intonaci ad elevata aderenza, termo‐ fonoisolanti e resistenti al fuoco. Granuli di vetro riciclato sono granuli composti per l’80% da sfridi provenienti da rifiuti a base di vetro, ricavati da infusione di bottiglie e fiale di vetro, e da lana di vetro proveniente dalla demolizione di edifici e dal recupero di elementi del settore automobilistico. I granuli sono resistenti al fuoco, leggeri, e hanno buone proprietà di isolamento termico e del suono. Isolante termico in vermiculite espansa la vermiculite è un minerale del gruppo degli idrosilicati 137 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO di magnesio e alluminio contenenti acqua cristallizzata. Il minerale grezzo viene frantumato, macinato e sottoposto ad elevate temperature (100°C) che provocano l’evaporazione dell’acqua in essa contenuta e l’espansione del granulo, ottenendo così una struttura cellulare costituitada micro cavità chiuse non comunicanti tra loro e con l’esterno, che ne determina l’impermeabilità all’acqua e potere isolante. Il prodotto viene applicato in forma sfusa in intercapedini di pareti perimetrali, coperture, sottotetti non praticabili; miscelato con acqua e legante idraulico è impiegato nella realizzazione di sottofondi e massetti in solai interpiano e contro terra, coperture piane e inclinate. La vermiculite a glanulometria fine viene impiegata come inerte per la realizzazione di intonaci termoisolanti, fonoassorbenti e resistenti al fuoco. Materassino isolante in lana di pecora l’isolante è costituito di lana, elemento scelto in funzione delle qualità di finezza, arricciatura, resistenza, deformabilità, elasticità, resilienza, ininfiammabilità e igroscopicità. La lana, infatti, grazie alla capacità di traspirazione e di diffusione regola il tasso di umidità dell’ambiente abitativo fungendo quindi da climatizzatore naturale. Materassino termoisolante a base di piume animali isolante naturale ottenuto dalla lavorazione delle piume di anatra,oca e altri volatili da allevamento, miscelate e pressate con altri materiali con potere termoisolante. E’ composto da piume (70%), lana di pecora (10%) e fibre tessili (20%). Il materiale opportunamente scelto per la produzione del rotolo isolante viene trattato a 150°C in modo da eliminare qualsiasi elemento allergenico o batterico. La sua struttura complessa e fitta permette la regolazione dell’umidità degli ambienti interni e l’isolamento sia termico che acustico in condizioni estive ed invernali.. Pannello Termoisolante In Schiuma Di Eps sono pannelli termoisolanti in schiuma di poliuretano espanso rigido, rivestibili sulle facce con fogli di carta kraft, velo vetro saturato/bitumato/politenato o con cartonfeltro.Il prodotto ha buone prestazioni meccaniche e stabilità dimensionale sia ad alte che basse temperature. Granuli di aerogel Aerogel è un gel di silice amorfa idrofobica. La silice amorfa è uno scarso conduttore di calore. L'Aerogel è una sostanza allo stato solido simile al gel nella quale il componente liquido è sostituito con gas. Il risultato è una schiuma solida con parecchie proprietà particolari, la più importate delle quali è la sua efficacia nell'isolamento. L'Aerogel è la sostanza solida più leggera per metro cubo. Il granulo ha natura porosa: è costituito per il 5% in forma solida mentre il rimanente 95% è aria. Materassino termoisolante multistrato termo riflettente è un materassino isolante riflettente in rotoli. La particolarità del prodotto riflettente è quella di avere le facce di alluminio ricoperte da un sottilissimo film di polietilene; il film protegge l'alluminio dall'ossidazione in ogni situazione estrema, anche a contatto con il cemento fresco e l'acqua piovana. Capsule termoisolanti a cambiamento di fase Le capsule a cambiamento di fase Micronal hanno la caratteristica di essere “accumulatori di calore latente”. Inserendo le capsule di cera Micronal, ad esempio, nell’intonaco si ottiene un effetto stabilizzante sulla temperatura dell’ambiente che resta fresco in estate e caldo in inverno. La temperatura è infatti regolata dalla fusione e solidificazione della cera. Pannello termoisolante in politiene espanso è un espanso modificato a base polietilenica ottenuto per estrusione di una miscela di componenti polimerici e agenti. Il prodotto è caratterizzato da elevata praticità e facilità d'uso, oltre che da rigidità dinamica, resistenza a compressione ed elevata resistenza all’umidità. Il materiale dura a lungo nel tempo e mantiene costanti le sue prestazioni. Ottime resistenza all'acqua, resistenza al fuoco e bassa conduttività termica. Applicazione specifica per pareti in intercapedine. Fibra di poliestere La Fibra di poliestere è un pannello isolante di ultima generazione, per impiego in edilizia, viene utilizzato sia in intercapedine di pareti che sopra 138 Origine Animale Origine Sintetica BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO controsoffittature. È particolarmente apprezzato per la sua leggerezza, auto portanza e deformabilità. Il prodotto ha ottime prestazioni sia termiche che acustiche, ha anche un'ottima reazione al fuoco, infatti è certificato in classe "1" e, cosa ancora più importante, non emette fumi opachi o tossici. Materassino Termofono isolante A Base Di Polipropilene miscela di propone un polimero e polietilene a bassa densità. MOPLEX è un espanso modificato a base di polipropilene, ottenuto per estrusione di una miscela di componenti polimerici e agenti espandenti naturali. La bassa conduttività termica rende il prodotto utilizzabile sia come isolante termico che acustico. Il prodotto grazie a buona resistenza a compressione, resistenza all’acqua e al fuoco, viene utilizzato sia per l’isolamento di solai che di pareti. Dal prodotto base si ottengono altri materassini che prevedono l’accostamento del polipropilene ad altri materiali come gomma, tessuto non tessuto, piombo, alluminio. Pannello poliestere espanso è un pannello isolante in polistirene espanso Pannello di polistirene estruso URSA XPS, superfici lisce e bordi laterali diritti. Il polistirene espanso (vedi glossario) è un materiale altamente versatile che deve il suo particolare successo alle sue qualità, alla facilità di lavorazione e alla praticità d’uso che lo rendono indicato in svariati utilizzi nei settori dell’industria e dell’edilizia. Il prodotto è sagomato in polistirene espanso antiurto e antigraffio destinati all’imballaggio realizzabile in qualsiasi densità e misura quali contenitori, lastre ed imballi in polistirolo, angolari e paraspigoli, contenitori in polistirolo. Pannello poliestere espanso sinterizzato è un pannello isolante in polistirene espanso sinterizzato (EPS) ottenuti da blocco, a celle chiuse, a ritardata propagazione di fiamma (Euroclasse E). I pannelli risultano essere decisamente versatili e maneggevoli, uniscono i vantaggi di una perfetta sinterizzazione a quelli caratteristici del prodotto: elevato potere isolante, inalterato nel tempo. Il prodotto ha ottime prestazioni permeabile al vapore acqueo, ma impermeabile all’acqua (assorbimento d’acqua per capillarità nullo); inattaccabilità da parte di muffe e batteri; è leggero ed economico e ha un’elevata densità. Il polistirene espanso sinterizzato è privo di valori nutritivi in grado di sostenere la crescita dei funghi, batteri o altri microrganismi, quindi non marcisce o ammuffisce. Per sua stabilità chimica e biologica l'EPS non costituisce un pericolo per l'igiene ambientale e per le falde acquifere. L'EPS in opera nella coibentazione edilizia non presentea alcun fattore di pericolo per la salute, in quanto non rilascia gas tossici. Vacuum insulating panel è un pannello isolante sottovuoto, prodotto specificamente per il settore edilizio, caratterizzato da una conduttività termica molto bassa. Il nucleo del pannello consiste in una polvere di biossido di silicio amorfo e un film opacizzante in materiali inorganici, rivestito con uno strato di poliestere. Il pannello è sigillato sottovuoto all’interno un foglio metallico sigillante, ricoperto all’esterno con un vello di protezione nero in poliestere. Pannello in fibra di cocco accoppiata con pannello di sughero è un pannello in Fibra di Cocco accoppiata con pannello di sughero Corkpan, bioecologica, per l'isolamento termoacustico. Il Corkoco è accoppiato in due soluzioni: Lastra in Fibra di Cocco + Corkpan . A sandwich con il pannello di Corkpan interposto fra due lastre di Fibra di Cocco. Origine Composita Pannello termo‐fono‐asorbente composto da eps e strati di gomma è un pannello per isolamento termico ed acustico di pareti, realizzato con una lastra in EPS accoppiata su entrambi i lati con lastre in gomma. Quest’ultime conferiscono al pannello maggiori proprietà fono impedenti e sono ottenute da mescole di gomme naturali e sintetiche ad alta densità (950 kg/m3) di spessore mm 5.0+3.0. Parte del materiale gommoso proviene dal recupero dei pneumatici fuori uso, legati da poliuretani polimerizzati. Il pannello centrale in EPS dello spessore di 40 mm e densità 35 kg/m3 , è additivato con graffite in modo da diminuire la conducibilità termica del materiale. I materassini vengono prodotti con l’uso di avanzate tecniche di pressatura che conferiscono al prodotto ottime caratteristiche tecnico‐fisiche e acustiche. Il principale impiego è l’applicazione, tramite collante o tasselli, in intercapedine di pareti divisorie tra alloggi (interno‐interno) o di pareti perimetrali (interno‐ esterno). 139 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Pannello composto da gomma riciclata sbr e carta bitumata è un pannello composto al 90% da granuli di gomma riciclata incollati a caldo e chiusi tra due supporti di carta bitumata. Le sue eccezionali proprietà isolanti ne fanno un prodotto di alta qualità e tecnologia avanzata, da impiegare nel settore edile come fonoisolante e antivibrante. Nella stessa gamma fanno parte due varianti composte da granuli di gomma assemblati attraverso leganti ureici (Isolgomma M‐ o poliuretanici. Pannello composto da granuli di sughero e di gomma riciclata sbr è un pannello composto da granuli di sughero e di gomma riciclata SBR ancorati a caldo, tra due supporti di cartonfeltro. Una mescola bilanciata di gomma e sughero conferisce a questo prodotto un'elevata capacità di isolamento acustico abbinata ad una buona coibentazione termica. Della stessa gamma fanno parte due varianti sempre composte da granuli di gomma e sughero, ma assemblati attraverso leganti ureici (Isolgomma PTA‐P) o poliuretanici (Isolgomma PTA‐AD). Pannello in granuli di gomma riciclata da pneumatico è un pannello fonoisolante ed antivibrante in granuli misti di gomma vulcanizzata di alta qualità, resistente a basse e alte temperature (‐60+200°C),legate conresine poliuretaniche. L‘assemblaggio particolare del prodotto fa si che abbia un‘ottima resistenza meccanica, termica,chimica, all‘umidità, agli olii, ed un’ottima stabilità dimensionale. Pannello isolante in fibre naturali e poliestere è un materiale composto da fibre miste provenienti dal riciclo di tessuti e da fibre di rinforzo in poliestere, legate attraverso un processo di coesione termica che sfrutta il diverso punto di fusione dei due componenti. La composizione del materiale è di 50 % di fibre riciclate e 50% di fibre di poliestere. E’ utilizzato principalmente come isolante acustico e termico, sia in condizioni invernali che estive. E’ adatto per la costruzione di ambienti che richiedano prodotti assolutamente atossici, anallergici e non polverosi. Il prodotto viene tagliato facilmente con forbici e non rilascia fibre. Il processo di formazione dei pannelli e dei rotoli non prevede l’uso di collanti o altri prodotti chimici o inquinanti. Pannello accoppiato in lana di legno mineralizzata – polistirene espanso sinterizzato è un Pannello isolante termico ed acustico, conforme alla norma UNI EN 13168, composto da due strati esterni (spessore 5 mm ciascuno) in lana di legno di abete, mineralizzata e legata con cemento Portland di resistenza alla compressione non inferiore a 42,5 N/mm². Uno strato interno di polistirene espanso sinterizzato è autoestinguente, conforme alla norma UNI EN 13163. Pet ‐ poliestere proveniente dalla raccolta urbana differenziata è composto al 100% di poliestere proveniente dalla raccolta urbana differenziata, Completamente riciclabile, non contiene sostanze tossiche, può essere maneggiato e posto in opera in totale sicurezza, non rilascia polveri e non irrita la pelle. Isolante composto in eps e membrana bituminosa è costituito da listelli di materiale isolante (EPS), accostati ed accoppiati a caldo su una membrana bituminosa impermeabilizzante. Grazie alla sua flessibilità e adattabilità è indicato per l'isolamento e l'impermeabilizzazione delle coperture, sia piane che a falda. Il prodotto unisce la capacità termoisolante del polistirene espanso sinterizzato a celle chiuse alla impermeabilità della membrana bituminosa che viene fornita in 7 differenti materiali. Le membrane bituminose possono essere lisce, ardesiate, armate in velo vetro o poliestere e possono avere cimosa di sormonto variabile da 50 a 100 mm. Pannello e rotolo isolante in fibre tessili di riciclo è un materiale composto da fibre tessili vergini e fibre di cotone e denim riciclate pre‐consumo, ottenute da sfridi e scarti di lavorazione tessile industriale. La sua composizione prevede il 15% di fibre tessili naturali vergini e l’85% di materiale tessile pre‐consumo. Viene principalmente 52
impiegato come isolante termoacustico in ambiti residenziali e industriali. 52
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140 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Aspetto/Appearance Da come si presenta un fabbricato, è possibile subito definire le sue caratteristiche, seppur solo visivamente, permettendo di intuire se si è di fronte ad un manufatto “economico” sviluppato in regime di assoluta noncuranza dell’ambiente, al solo mezzo di creare qualcosa che sia vantaggiosa esclusivamente dal punto di vista del costruttore. Ciò vale in particolare per i paesi con un notevole sviluppo urbano oppure per i paesi già industrializzati. Non vale per i paesi in via di sviluppo che fanno ancora uso dei materiali naturali nelle costruzioni private, oppure per gli edifici costruiti con i criteri che aiutano a ridurre il consumo energetico. Il materiale di per sé permette, quindi, da subito grazie al suo aspetto di manifestare le sue caratteristiche, la possibilità di spaziare e di essere in grado di coprire qualunque superficie, grazie alle nuove tecniche di esecuzione e prototipazione dei nuovi materiali ha permesso di modificare la concezione dello spazio. Uno spazio fluido con dimensioni sicuramente più grandi, che garantiscono una performance ottimale anche in grandi dimensioni. Grazie alle macchine per il taglio e la lavorazione si è in grado di produrre in tempi brevi materiali lavorati "su misura". Fig.135 pietra grezza Fig.136 pannelli in policarbonato, NYC Fig.137 vera pelle Fig.138 pannelli in gres simil pelle 141 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 15
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PRESENT
PAST
142 Inserendo in un diagramma quanto su descritto ci troveremmo in una soluzione che evidenzia che rispetto al passato il contemporaneo si è evoluto molto e cerca attraverso l’utilizzo della moderna tecnologia di sviluppare tecniche innovative per migliorare il confort all’interno degli edifici. L’uso di materiali e formati più grandi dimostra la volontà di voler garantire un’ottimizzazione dei materiali in modo da limitarne gli sprechi. Inoltre si fa strada l’uso di materiali riciclati o riciclabili che permette all’ambiente di potersi riprodurre. BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2.5 Caso studio:Verifiche delle tecnologie tradizionali nel contemporaneo, progettare a Teheran. Al fine di rendere concreta l’analisi presentata nei capitoli precedenti, si presenta la proposta di un intervento sul contemporaneo, effettuato nel settembre del 2011, dal workshop dell’Università di Roma La Sapienza, facoltà di Architettura e l’Università di Teheran Sooreh, di riqualificazione dell’area Beryanak vicino al grande bazar di Teheran (il più grande in termini di estensione di tutto il medio oriente). Il workshop a cura di: Lucio Barbera, Hassan Ossanloo, Anna Del Monaco, Reza Koshravi, Teaching group: Amir Momhammad Khani, Siavash Afshar, Madjid Resekhi, Handreza Baktash, Alessandra De Cesaris, Anna Del Monaco, Giorgio Di Giorgio, Ludovico Micara, Fabrizio Toppetti; Tutors: Meisam Mohammadi, Valentina Romano, viene trasmesso in forma ridotta rispetto alla presentazione effettuata il 20 settembre del 2011 presso l’Art Centre di Teheran. Espressivo è stato il confronto tra le tecniche di progettazione delle due università, più tradizionalista la parte Italiana rispetto all’Iraniana che nonostante voglia utilizzare le proprie tecniche antiche propone una soluzione del tutto innovativa, sviluppandosi in altezza. Il progetto prevede la ricostruzione di parte del bazar , della Moschea, e delle aree limitrofe volte all’abitazione presentando tre tipi diversi di possibile intervento. Viene inoltre costruita una zona denominata Meidan/ CCBD (Central Cultural and Business District). Il workshop propone una soluzione costruttiva che utilizza le tecniche del passato per intervenire sul contemporaneo mantenendo l’immagine tipica dell’architettura bioclimatica storica. L’immagine mostra l’area dell’intervento, cerchiata in rosso, nell’ormai stratificata realtà dei 10 milioni di abitanti di Teheran. Fig.139 – Planimetria Tehran, Iran 2012 143 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO In basso sono schematizzati, utilizzando delle immagini, gli elementi costruttivi principali. Fig.140 – Master plan
Master plan, per la riqualificazione dell’area relativa al Bazar centrale di Teheran. Interventi previsti sul Bazar esistente, e le aree limitrofe. Riorganizzazione delle aree a verde, costruzione di nuove soluzioni residenziali, un albergo, un centro culturale. Tema principale, l’uso delle tecnologie antiche nella progettazione contemporanea. Individuazione e riqualificazione, secondo lo schema classico del giardino. Inserimento di vasche d’acqua che permettono il raffrescamento dell’area. Nuova pavimentazione, e area di sosta. 144 Fig.141 – Lo sviluppo del Bazar – su due liveli, commerciale sotto, residenziale sopra. BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.142 Lo sviluppo del l’area verde Fig.143 Nuovo insediamento urbano Questo prevede l’inserimento di un intervento di nuova costruzione di edifici componibili, e sovrapponibili, in modo da creare un modulo ripetibile. Soluzione N. 1 vengono identificati due piani, il piano terra di 1296 mq mentre il primo piano di 352mq. L’uso è residenziale. Al primo piano vi sono 5 tipologie diverse di moduli abitativi che variano da 108 a 230 mq. Al secondo piano 3 tipologie due da 77 mq l’altra da 176. 145 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.144 Soluzione 1 : intervento di nuova costruzione di edifici componibili Soluzione N.2: Viene identivicala l’area dei svilupo in pianta come si nota dall’immagine, le residenze sono insite del Bazar. Le soluzioni progettali proposte sono a forma di L e variano in Tipologie A, A bis, B e C. Le immagini mostrano come questi elementi costituiscano elementi componibili che permetto una permeabilità nel costruito che può anche espandersi riproducendo un semplice modulo. Le combinazioni rientrano in uno schema fisso. Fig.145 Soluzione 2 : intervento di nuova costruzione di edifici componibili 146 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tipologia A Tipologia A1 147 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tipologia B1 Tipologia B2 148 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.146 Soluzione 2 : intervento di nuova costruzione di edifici componibili Soluzione N.3: questa tipologia di residenze a sbalzo, si relaziona con il costruito e si connette direttamente alla parte commerciale. Fig.147 Soluzione 3 : intervento di nuova costruzione di edifici componibili 149 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Meidan/ CCBD ‐ Central Cultural and Business District Il nuovo centro culturale, si inserisce in una nuova progettazione di servizi quali quelli educativi, ricreativi, di servizi e di attività commerciali. Nella progettazione sono inserite quattro tipologie diverse di patii che permettono la ventilazione naturale e il rinfrescamento all’interno dei blocchi costituenti gli edifici. Importantissimo è il riferimento alla tradizione che si mostra tramite le tecnologie applicate e ai sistemi di schermatura solare mimetizzati nel edificio che diventano la sua nuova pelle. Il nuovo centro è composto da più edifici. Fig.148: Meidan Master plan
150 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.149: Meidan – Edificio alto Sistema in pianta Fig.150: Meidan Tipologie delle serre all’interno dell’edificio. Fig.151: Meidan Costruzione della schermatura solare
La schermatura solare, e il risultato della scomposizione del quadrato, nella tradizione l’elemento ottagonale infatti è il risultato come si vede dalla figura della somma di due quadrati di cui uno è ruotato di 45 gradi. Questo risultato permette una riflessione solare tale da fa filtrare la luce nell’edificio e non renderlo caldo. 151 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.152: Meidan Costruzione della schermatura solare Fig.153: Meidan Costruzione della schermatura solare 152 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’edificio a torre Fig.154: Meidan – edificio a torre pianta e sezione 153 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.155: Meidan – edificio a torre schema distributivo Fig.156: Meidan – edificio a torre schema distributivo con identificazione delle tecnologie antiche nel contemporaneo 154 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.157: Meidan – edificio a torre schema distributivo con identificazione delle tecnologie antiche nel contemporaneo Fig.158: Meidan – veduta del complesso Centro Culturale e Religioso Fig.159, Centro culturale e religioso, schizzi progettuali 155 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2.6 Bibliografia/Sitografia AA.VV., “Massa termica e risparmio energetico. Variabile tempo”, in Costruire n. 284 (2007), pp. 94 – 99 A.VV., Il bioprogetto: progettare l'edificio con EPS per il rispetto dell'ambiente e dell'utente, BE‐MA, Milano, 2001 AA.VV:, Manuale dell'isolamento degli edifici civili, ENEA, Roma, 1992 AA.VV, Sistemi innovativi in EPS: polistirene espanso sinterizzato, BE‐MA, Milano, 1998 Aghemo Chiara, I materiali per l'isolamento termico, CELID, Torino, 1985 Alastair Fuad‐Luke, Eco‐Design. Progetti per un futuro sostenibile, Logos, Modena, 2003 Altomonte Sergio, “I materiali trasparenti innovativi e le loro applicazioni”, in L’involucro architettonico come interfaccia dinamica. Strumenti e criteri per una architettura sostenibile, Alinea Editrice, Perugina, 2004, pp. 97 – 136 Boeri Andrea, “Isolamento termico e prodotti ecologici”, in Criteri di progettazione ambientale: tecnologie per edifici a basso consumo energetico, Editoriale Delfino Redecesio di Segrate, 2007, pp. 89 ‐ 102 Carraio Franco, “Isolare con gli elementi della terra”, in Tetto e pareti n. 27 (2007), pag. 66 ‐ 67 Checkland, P 1999, Systems thinking, systems practice, John Wiley, Chichester, UK. Duffie A. John “Solar Enginnering of Thermal processes” Jhon Wiley & Sons, 3rd Edition Hertogh, M, Baker, S, Staal‐Ong, PL, Westerveld, E 2008, Managing large infrastructure projects: research on best practices and lessons learnt in large infrastructure projects in Europe, AT Osborne, Utrecht, Netherlands. Luque Antonio, Hegedus Steven ‐ “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering” Wiley, 2003. International Symposium on Architecture and Urban Design, organizzato tra la Facoltà di Architettura Ludovico Quaroni di Roma e la Facoltà di Architettura Sooreh a Teheran (10‐17 Settembre 2011) Mainzer, K (ed) 1999, Komplexe Systeme und nichtlineare Dynamik in Natur und Gesellschaft, Springer, Berlin. 156 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Markvart Tom, Luis Castafier “Practical Handbook of Photovoltaics ‐ Fundamentals and Applications” Elsevier Ltd, 2003. Pessey Christian, L' isolamento in casa: tecniche e materiali, Ulisse,Torino, 1989 Rava Paolo, “L’isolamentp termico”, in Tecniche costruttive per l’efficienza energetica e la sostenibilità, Maggioli Editore, Santarcangelo di Romagna, 2007, pp. 15 – 21 Reyneri Carlo Amedeo, Isolanti e guaine in bioedilizia, Edicom, Monfalcone, 2003 Rossi Monica, “Soluzioni tecniche per involucri ad alta efficienza energetica. L’isolamento termico”, in Costruire, n. 288 (2007), pp. 72 – 76 Rossi Monica, “Il vuoto che isola” in Costruire n. 277 (2006) pp.78‐82 Schalcher, H‐R & Huber, UW 2007,“Wahrnehmung und Entwicklung urbaner Orte”, in disP: The Planning Review, no. 168, pp. 26‐43. Spada Claudio, “Isolanti di origine minerale”, in Tetto e pareti, n.26 (2007), pp. 86 – 94 Spada Claudio,”Isolanti di origine vegetale”, in Tetto e pareti n.27 (2007), pp. 16 – 35 Tatano Valeria (a cura di), Materiali naturartificiali. Tendenze innovative nel progetto di architettura, Officina Edizioni, Roma, 2006 Venturi, R 1966, Complexity and contradiction in architecture, Museum of Modern Art, New York. Venturi, R & Scott Brown, D 2004, Architecture as signs and systems for a Mannerist time, Belknap Zappa Alfredo, “Materiali isolanti. Il nano delle meraviglie”, in Costruire n. 285 (2007), pp. 76 – 78 www.enea.it www.enel.it www.gse.it www.solaridea‐fotovoltaico.it 157 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 158 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 3 Contestualizzazione del processo di trasferimento in ambito europeo Mi soffermo ora sul trasferimento delle tecniche del passato nel contemporaneo europeo. Dopo una serie di incontri, workshop e convegni presso la Commissione Europea, è stato possibile sintetizzare gli studi di dettaglio effettuati dal Research Centre Institute for Energy sui consumi di energia elettrica ed efficienza energetica nell’ Unione Europea. Lo studio è proposto per studiare quali sono le prospettive a cui si punta nei prossimi dieci anni, al fine di proporre un progetto con caratteristiche ben precise. La ricerca ha evidenziato le problematiche relative ai consumi di energia ed elettricità e ha proposto un piano d’azione per il 2020. Questo studio viene presentato e riassunto in modo da evidenziare le criticità della situazione attuale, soprattutto nella costruzione di edifici adibiti a servizi, in modo da presentare un perspective buiding che aiuta a mantenere il livello energetico basso e che non danneggi l’ambiente. L’Unione europea ha riconosciuto l’urgente necessità di affrontare la questione del cambiamento climatico e ha adottato per i paesi industrializzati una posizione di negoziato per una riduzione del delle emissioni dei gas ad effetto serra. Per facilitare il raggiungimento da parte degli Stati membri di questo obiettivo, la Commissione nella sua comunicazione sul cambiamento climatico53 ha individuato una serie di azioni energetiche per le rinnovabili. In una più recente comunicazione54, la Commissione ha analizzato le conseguenze di una riduzione significativa delle emissioni di CO2, comprese le implicazioni per il settore dell’energia. Per conseguire questa riduzione, l’Unione necessiterà grandi decisioni di politica energetica incentrate sulla riduzione dell’energia e dell’intensità 53
COM(97) 196 def. del 14 maggio 1997, “La dimensione energetica del
cambiamento climatico”.
54
COM(97) 481 def. del 1° ottobre 1997, “Cambiamento climatico L’approccio UE per Kyoto”.
159 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO carbonio. Una penetrazione più celere delle fonti energetiche rinnovabili è molto importante per ridurre l’intensità carbonio e quindi le emissioni di CO2. La dipendenza dell’UE dalle importazioni di energia, già del 50%, dovrebbe aumentare nei prossimi anni e raggiungere, in assenza di interventi, il 70% nel 2020. Ciò è soprattutto vero per il petrolio e il gas che proverranno in misura crescente da zone molto distanti dall’Unione e spesso caratterizzate da rischi geopolitici. Si dovrà pertanto prestare sempre più attenzione alla sicurezza dell’approvvigionamento. Le energie rinnovabili come fonti interne saranno importanti per ridurre le importazioni di energia con effetti positivi per la bilancia commerciale e la sicurezza dell’approvvigionamento.55 Sono stati conseguiti molti progressi verso il completamento del mercato interno dell’energia. Il contributo delle fonti energetiche rinnovabili al bilancio energetico della Comunità continua però a rimanere modesto rispetto al potenziale tecnico disponibile. La situazione sta cambiando, ma lentamente. La base di risorse è compresa meglio, le tecnologie migliorano costantemente, l’atteggiamento verso l’impiego di esse sta cambiando e le industrie di produzione e servizi stanno maturando. Le rinnovabili però stentano ancora a “decollare” in termini di marketing. In realtà basterebbe poco per rendere competitive molte tecnologie rinnovabili e inoltre la biomassa, così come le culture energetiche, l’energia eolica e solare, hanno un vasto potenziale tecnico non sfruttato. Le attuali tendenze mostrano i notevoli progressi registrati negli ultimi anni dalle tecnologie sull’energia rinnovabile. I costi stanno diminuendo rapidamente e molte energie rinnovabili, in condizioni favorevoli, hanno raggiunto la redditività economica o vi sono prossime. Si osservano anche i primi segni di un’attuazione su vasta scala per l’energia eolica e per i collettori solari‐termici. Alcune tecnologie, in particolare la biomassa, le centraline idroelettriche e l’energia eolica sono attualmente competitive ed economicamente redditizie, soprattutto se paragonate ad altre applicazioni decentrate. L’energia solare fotovoltaica, malgrado i suoi costi in rapida diminuzione, rimane più dipendente da condizioni favorevoli. Gli scaldaacqua solari sono oggigiorno 55
COM(97) 196 def. del 14 maggio 1997, “La dimensione energetica del
cambiamento climatico”.
160 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO competitivi in molte regioni dell’Unione. Nell’attuale situazione economica, gli elevati costi iniziali di investimento ostacolano un maggiore ricorso a talune energie rinnovabili. Malgrado i costi comparativi per molte energie rinnovabili stiano diventando meno sfavorevoli, talvolta in maniera pronunciata, il loro uso spesso è ancora ostacolato da elevati costi di investimento iniziali rispetto ai cicli convenzionali (anche se, con l’eccezione della biomassa, le rinnovabili non hanno praticamente costi operativi di combustibile). Ciò è dovuto soprattutto al fatto che oggigiorno i prezzi dell’energia per i cicli convenzionali di combustibile non riflettono i costi pieni effettivi, compreso il costo esterno per la società dei danni ambientali legati al loro impiego. Le tecnologie sull’energia rinnovabile inoltre, come molte altre tecnologie innovative, risentono di un’iniziale mancanza di fiducia da parte degli investitori, dei governi e degli utilizzatori, dovuta a scarsa dimestichezza con il loro potenziale tecnico ed economico e ad una resistenza generale al cambiamento e a nuove idee. Globalmente, l’Europa è all’avanguardia per molte tecnologie sull’energia rinnovabile. Le industrie attive in questo campo nell’Unione europea danno lavoro a molte persone. Solo nel settore dell’assemblaggio/fabbricazione, senza tener conto dei servizi e dell’approvvigionamento, si tratta di diverse centinaia di imprese, soprattutto piccole e medie imprese. Per le nuove tecnologie sull’energia rinnovabile (escluse cioè le grandi centrali idroelettriche e l’impiego tradizionale della biomassa) il fatturato annuale dell’industria è stimato ad oltre 5 miliardi di ECU e la quota dell’Europa è superiore ad un terzo.56 Il consumo di energia nei settori domestico e terziario può essere notevolmente ridotto migliorando l’intensità energetica in generale e utilizzando maggiormente nelle ristrutturazioni e nei nuovi edifici le rinnovabili, come l’energia solare. È importante adottare un approccio globale e integrare le misure di utilizzazione razionale dell’energia (per i rivestimenti degli edifici e per il riscaldamento, l’illuminazione, la ventilazione e il raffreddamento) con l’impiego delle tecnologie sulle energie rinnovabili. Il consumo totale di energia in questo settore potrebbe essere ridotto del 70% nell’Unione europea entro il 56
Comunicazione Della Commissione Energia Per Il Futuro: Le Fonti Energetiche Rinnovabili Libro Bianco Per Una Strategia E Un Piano Di Azione Della Comunità 161 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2020; metà di questa percentuale potrebbe essere realizzata con le tecnologie solari attive e passive per le quali saranno necessarie concrete misure di promozione. Ciò comporterà modifiche alle direttive vigenti sul miglioramento dell’efficienza energetica negli edifici57 e sui materiali edilizi58 per includere nuovi materiali edilizi per l’efficienza solare nelle norme e specifiche. Per promuovere l’impiego delle FER negli edifici, sono proposte le misure seguenti: eventuale inserimento dei requisiti sull’impiego dell’energia solare per il riscaldamento e il raffreddamento nelle autorizzazioni di costruzione, conformemente alle disposizioni legislative, amministrative e di altro tipo esistenti in materia di pianificazione urbana e territoriale; promozione di finestre e facciate solari ad alto rendimento, della ventilazione naturale e degli avvolgibili per finestre nei nuovi edifici e negli interventi di ristrutturazione; promozione di sistemi attivi di energia solare per il riscaldamento e il raffreddamento dei locali e la produzione di acqua calda, ad esempio collettori solari, riscaldamento geotermico e pompe di calore; promozione dell’energia solare passiva per il riscaldamento e il raffreddamento; promozione dell’inserimento di sistemi fotovoltaici nelle opere edilizie (tetti, facciate) e negli spazi pubblici; vendite di elettricità fotovoltaica dei clienti privati agli enti erogatori in modo da consentire un conteggio diretto reversibile; misure per incoraggiare l’uso di materiali da costruzione a basso tenore energetico, ad esempio legname.59 57
Direttiva 93/76/CEE del Consiglio del 13 settembre 1993 intesa a limitare le emissioni di biossido di carbonio migliorando l’efficienza energetica (SAVE). 58
Direttiva 89/106/CEE del Consiglio del 21 dicembre 1988, relativa al ravvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari ed amministrative degli Stati membri concernenti i prodotti da costruzione. 59
Comunicazione Della Commissione Energia Per Il Futuro: Le Fonti Energetiche Rinnovabili Libro Bianco Per Una Strategia E UnPiano Di Azione Della Comunità 162 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La cooperazione transnazionale in Europa è importante per scambiare esperienze ed aumentare l’efficacia. Con la più amplia applicazione delle energie rinnovabili, si devono prevedere le iniziative seguenti: reti di regioni, isole e città con l’obiettivo di realizzare un approvvigionamento energetico proveniente al 100% dall’energia rinnovabile entro il 2010; reti di università e scuole che trattano le energie rinnovabili; reti di ricerca e sviluppo tecnologico sulle energie rinnovabili; gemellaggio di città, scuole, aziende agricole in materia di energie rinnovabili, ecc.; reti temporanee per scopi specifici; il centro virtuale “AGORES” per la raccolta e la diffusione dell’informazione in materia di regolamenti, inviti a presentare proposte, programmi comunitari e nazionali, stato dell’arte tecnico, formazione, finanziamenti, assistenza, ecc. Il sistema energetico ha un ruolo fondamentale nella lotta contro il mutamento climatico, questo è responsabile dell’80% delle emissioni di gas serra (fonte: Agenzia Europea per l’Ambiente). Gli scenari futuri, al riguardo, anticipano un incremento della temperatura del pianeta compreso tra i 2 e i 4 gradi centigradi ‐ margine di variazione in realtà piuttosto ampio, legato alle scelte future di politica economica ed energetica e all’evoluzione del progresso tecnico. La posizione dell’Unione Europea è rivolta a moderare il più possibile gli effetti del riscaldamento del pianeta, cercando di limitare le emissioni di gas serra e quindi l’aumento della temperatura entro i 2 gradi. Questo processo è garantito dall’incentivare le fonti rinnovabili che rappresenteano la via più efficace verso il traguardo di un sistema energetico sostenibile sotto il profilo economico e ambientale. Le energie rinnovabili sono fonti pulite, “immettono una quantità ridotta di gas serra o non ne mettono in circolazione affatto e la maggior parte di esse portano notevoli benefici in termini di qualità dell'aria. Raffigurano la base su cui fondare il nuovo modello economico sostenibile, a basso consumo di 163 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO carbonio, e fondamentalmente realizzare una nuova rivoluzione industriale” (Commissione Europea, 2007)60. In questi anni il modello energetico europeo è molto esposto perché ancora dipendente dagli idrocarburi e da paesi produttori ed esportatori spesso instabili sotto il profilo politico ed economico. L’Unione Europea consuma circa 1.703 Mtep di energia, è soddisfatta in gran parte dalle fonti fossili – per il 37% circa dal petrolio e per il 16% circa da fossili solidi – e dal gas naturale (24%) (Commissione Europea, 2011). Le fonti rinnovabili hanno raggiunto nel 2010 l’incidenza del 12% dell'insieme di fonti energetiche utilizzate, traguardo fissato fin dal 1997 (Commissione Europea, 2011)61.Quello che è mancato, è stata una efficace promozione delle fonti rinnovabili di livello europeo. Si può quindi affermare che questo traguardo è stato garantito da alcuni paesi membri e ha interessato diversi settori in misura disuguale: a fronte dei successi conseguiti nella produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili, pochi passi in avanti si sono compiuti nei settori del raffreddamento e del riscaldamento62. Il quadro normativo e amministrativo, che ha spesso contenuti poco chiari e contraddittori, ha creato dei vincoli allo sviluppo di nuove fonti energetiche, quali quelli inerenti le procedure di autorizzazione necessarie alla costruzione e alla gestione degli impianti, le certificazioni di conformità, l’effettiva libertà di accesso alle reti di distribuzione (Commissione Europea, 2007)63. Nel programma “Due volte venti per il 2020”64 del gennaio 2008 si è delimitata la strategia futura per la tutela del clima e per un’energia sicura, sostenibile e competitiva. 60
Commissione Europea (2007): Energy for a changing world – An Energy policy for Europe, COM 1 def. 61
Commissione Europea, Direzione Generale per l’energia (2011): Key Figures. 62
I settori del riscaldamento e del raffreddamento rappresentano circa metà dei consumi finali d’energia. 63
Commissione Europea (2006) Tabella di marcia per le energie rinnovabili, COM 848 def.5 Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale e al Comitato delle Regioni, COM (2008), 30 def. 164 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Il principio 20‐20‐20, si concentra su tre punti essenziali, vincolanti per gli stati membri: 1. riduzione delle emissioni del 20% entro il 2020 e del 50% entro il 2050; 2. miglioramento dell’efficienza energetica attraverso la riduzione del 20% dei consumi; 3. incremento del contributo delle energie rinnovabili al 20% del fabbisogno complessivo. La Direttiva n. 28 della Commissione europea e del Consiglio sulla incentivazione delle fonti rinnovabili del 2009 puntualizza che la percentuale delle FER sul totale dei consumi finali nel 2020 non potrà essere inferiore al 20% e ordina a ciascuno stato membro l’adozione di piani d’azione nazionali che definiscano obiettivi per settori (elettrico, riscaldamento e trasporti) e misure d’intervento a livello statale. Per il raggiungimento di tale scopo tutti i settori dovranno essere coinvolti nell’ uso delle energie sostenibili e rinnovabili: il settore elettrico, il settore del riscaldamento/raffreddamento, il settore dei trasporti, favorendo un’azione combinata tra governi, industrie e consumatori, che annunci ancora regimi di sostegno ad investimenti in ricerca e sviluppo. I piani d’azione nazionali dovranno prevedere gli effetti delle misure volte a migliorare l’efficienza energetica (maggiore sarà il risparmio di energia, minore sarà la quota di rinnovabili da conseguire) e comprenderanno interventi che intendono ottimizzare l’accesso alle reti elettriche a favore delle energie rinnovabili. Tra le rinnovabili, non tutte le fonti hanno uguale crescita e non tutte sono concorrenziali nella stessa misura. La gran parte della produzione di energia primaria da rinnovabili è dovuta alla biomassa (68%), rilevante per il riscaldamento, seguita dalla solare, dall’eolica, dall’idrica, e dalla geotermica. Le fonti eolica e solare hanno avuto negli ultimi anni il più rapido sviluppo legato alla generazione di energia elettrica e hanno le migliori visioni di crescita nel breve periodo. La prospettiva comunitaria, nonostante i margini di sviluppo delle FER nel settore dei trasporti sono molto stretti, punta sui settori dell’industria e del riscaldamento65 che raggiungeranno con ogni probabilità 65
Nel settore del riscaldamento e del raffreddamento la quota da rinnovabili è già pari al 13% (CE, 2012) 165 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO l’obiettivo del 20%, in tal modo si prefigura un ulteriore notevole incremento delle FER nella produzione di elettricità che compenserà i minori progressi nei trasporti. L’eolico è, una delle fonti più incoraggianti: l’innovazione tecnologia ha reso più efficiente la produzione d’energia, ha visto un aumento di gran lunga superiore alle attese, arrivando ad una capacità cumulativa degli impianti di circa 85 GW. Si stima che nel 2020 l’eolico sarà in grado di soddisfare il 20% della domanda di elettricità, grazie ad una portata che si prevede sarà pari a oltre 213 GW66. Il settore dell’energia solare fotovoltaica ha avuto una crescita, oggi ha una capacità di 29 GW, ben 10 volte superiore a quanto stimato nel 1997, si legge nel libro bianco “Energia per il futuro le fonti energetiche rinnovabili”67. Si punta secondo l’Associazione Europea delle industriali del settore, che nel 2020 il 12% dell’energia elettrica prodotta in Europa sia ottenuta dal solare fotovoltaico. Le grandi centrali idroelettriche, considerando che le risorse idriche oggi disponibili non rimarranno stabili in futuro, a causa degli gli effetti del cambiamento climatico, prevedono di produrre una riduzione degli investimenti che puntano sull’energia idroelettrica a favore di piccoli impianti che soddisfino bisogni locali. Per la Strategia 20‐20 sarà rilevante valorizzare anche il ruolo delle biomasse che si vuole raffigurino in futuro l’8% dei consumi finali d’energia (230‐250 Mtep), con l’ apporto dei biocarburanti aumentato fino al 10% del consumo di benzina e di gasolio per autotrazione. Ogni paese dell’Unione deve raggiungere la quota del 10% sul consumo totale di benzina e energia da autotrazione, dei carburanti ecologici. Al fine che i biocarburanti possano usufruire di incentivi pubblici sarà necessario controllare che le loro emissioni siano inferiori del 35% almeno rispetto a quelle dei carburanti di origine fossile, 66
Nel 1995 la capacità degli impianti eolici era di soli 2500 MW, nel 2009 ha sfiorato i 75 mila. 67
Tale capacità aumentata di oltre l’80% nel solo anno 2010. 166 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO percentuale che salirà al 50% nel 2017. Questo sviluppo del settore dei biocarburanti dovrà avvenire nel rispetto del principio di sostenibilità, delimitando un quadro normativo che includa criteri vincolanti sulla tutela della biodiversità e vieti alcuni cambi di destinazione dei suoli. Ulteriore difficoltà è data dalla scelta del suolo, infatti le colture energetiche non potranno occupare suoli situati in zone ricche di biodiversità (foreste primarie, praterie, aree potette) o terreni che contengano importanti stock di carbonio (zone umide, torbiere e foreste). Le aziende europee che guidano il settore manifatturiero per le energie rinnovabili genereranno un fatturato di 50 miliardi68, e occuperanno un milione e mezzo di persone, nel momento in cui si raggiungesse l’obiettivo del 20%.69La sfida del clima rappresenta in ogni modo anche una straordinaria opportunità per i paesi europei. La politica europea per le energie sostenibili è incentrata sull’ avanzamento delle rinnovabili e come illustrato nella Comunicazione “Energie rinnovabili: un ruolo di primo piano nel mercato energetico europeo”, pubblicata il 6 giugno 2012, così da realizzare un mercato unico dell’energia, armonizzandole norme di funzionamento nei diversi paesi. L’ accesso alle infrastrutture e alle reti da parte di tutti produttori e dei consumatori permetterà di scegliere le aziende che privilegiano il ricorso a fonti sostenibili. Di fondamentale importanza è l’investimento in un sistema integrato di infrastrutture energetiche che rinnovi gli impianti obsoleti e integri una quota crescente di energia eolica e solare. I paesi europei negli ultimi dieci anni hanno investito 4.5 miliardi di euro in ricerca nel settore delle FER, l’Unione Europea tramite i suoi programmi ha dedicato 1.7 miliardi nell’ambito del Sesto e del Settimo programma quadro e del Piano di ripresa economica, aumentando le risorse già previste dalla politica di coesione. Tra i programmi dedicati alla ricerca Energia intelligente – Europa 68
L’Associazione delle Industria Fotovoltaica Europea stima che il 55% del valore aggiunto dei moduli e il 70% del valore aggiunto dei sistemi fotovoltaici è prodotto in Europa. 69
Commissione Europea, DG Energia (2011): Le rinnovabili per fare la differenza. 167 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO (EIE), con una dotazione di 727 milioni di euro, intende favorire l’eliminazione delle barriere – soprattutto amministrative – che rendono più difficoltosa la realizzazione dei progetti. Il piano strategico per le tecnologie energetiche (piano SET)70 coordina le azioni nel settore della ricerca applicata alle energie sostenibili delimitando obiettivi di breve e lungo termine. Nel breve termine si intende rafforzare la ricerca, al fine di diminuire i costi e migliorare le performance delle tecnologie esistenti, l’aiutare l'impiego commerciale di tali tecnologie. Le attività a questo livello dovrebbero riguardare in particolare i biocarburanti di seconda generazione, la cattura, il trasporto e lo stoccaggio del carbonio, l'integrazione delle fonti di energia rinnovabili nella rete elettrica e l'efficacia energetica nell'edilizia, nei trasporti e nell'industria. A lungo termine si sosterrà lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologie a basse emissioni di carbonio. Le azioni da realizzare sulla competitività delle nuove tecnologie per le FER sono lo stoccaggio dell'energia, la sostenibilità dell'energia di fissione, l'energia di fusione, nonché lo sviluppo delle reti trans europee dell'energia. Il costo delle FER si sta riducendo e in futuro sarà ancor più basso quando si renderanno evidenti i ambientali. Sarà necessario continuare a verificare gli effetti sull’ambiente nel settore delle energie rinnovabili, verificando l’impatto diretto e indiretto delle infrastrutture e della fase di attività per assicurarsi che conservino il loro carattere di sostenibilità71. 70
Si veda COM(2007) 723 definitivo del 22.11.2007. Lo sviluppo nel settore dell’energia idraulica ed eolica deve conformarsi alla direttiva concernente la valutazione degli effetti di determinati piani e programmi sull’ambiente (2001/42/CE), alla direttiva concernente la valutazione dell’impatto ambientale di determinati progetti pubblici e privati (85/337/CEE), alla direttiva relativa alla conservazione degli habitat naturali e seminaturali e della flora e della fauna selvatiche (92/43/CEE), alla direttiva concernente la conservazione degli uccelli selvatici (79/409/CEE), alla direttiva che istituisce un quadro per l’azione comunitaria in materia di acque (2000/60/CE) e alla strategia per la biodiversità (COM(2011) 244); alcuni elementi dell’energia fotovoltaica devono essere assoggettati a norme per lo smaltimento dei rifiuti provenienti da apparecchiature elettroniche, mentre i rischi di inquinamento atmosferico localizzato derivanti dall’uso di biomassa domestica sono soggetti alle norme dell’UE sulle emissioni per gli impianti di energia su piccola scala. 71
168 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’uso dell’ Energia idroelettrica nell’UE L’energia idroelettrica è una tecnologia ormai matura il cui funzionamento è da diversi anni competitivo rispetto ad altre fonti energetiche commerciali. L’attuale potenziale tecnico‐
economico delle grandi centrali idroelettriche non è stato però sfruttato oppure non è disponibile a causa di vincoli ambientali. Soltanto il 20% del potenziale economico delle centraline è stato invece finora sfruttato ed inoltre molte centraline sono state disattivate, spesso per antieconomicità (costi di manutenzione e di altro tipo, tariffe di rete), ma possono essere rimesse in funzione con investimenti relativamente modesti, soprattutto nel caso di piccoli impianti rurali e isolati. 72 L’uso dell’Energia eolica nell’UE La tecnologia sull’energia eolica si sta sviluppando rapidamente. Il peso medio delle turbine eoliche si è dimezzato in 5 anni, la produzione annua di energia per turbina è quadruplicata e nell’arco di 10 anni i costi sono diminuiti di un fattore 10. Attualmente le dimensioni medie delle nuove macchine installate sono di 600 kW, anche se esistono sul mercato alcune macchine di addirittura 1,5 MW. Circa il 90% dei fabbricanti mondiali di turbine eoliche di medie e grandi dimensioni è europeo. Le macchine più grandi sono attualmente prodotte soltanto da fabbricanti europei. Le turbine eoliche producono un certo inquinamento acustico e sono in corso attività di ricerca per ridurre il rumore. Un fattore principale del recente successo di mercato dell’energia eolica in alcuni Stati membri come la Danimarca, la Spagna e in particolare la Germania che ora detiene la maggiore capacità mondiale di generazione di elettricità di origine eolica, sono stati i prezzi che i servizi erogatori devono pagare ai produttori di energia eolica per le vendite alla rete. Qualsiasi eventuale modifica apportata a questa struttura regolamentare dovrebbe incoraggiare e non mettere a rischio lo sviluppo dell’energia eolica.73 72
Comunicazione della Commissione Energia Per Il Futuro: Le Fonti Energetiche Rinnovabili Libro bianco per una strategia e un piano di azione della Comunità 73
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169 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’uso dell’ Energia solare e termica nell’UE La tecnologia di riscaldamento solare e termico è quasi pienamente matura. Resta comunque possibile ridurre i costi grazie ad una produzione su maggiore scala e a miglioramenti a livello di produzione e marketing. Nell’UE 15 questo settore annovera attualmente circa 300 piccole e medie imprese con circa 10 000 addetti. Il riscaldamento solare e termico è oggigiorno competitivo sotto il profilo dei costi rispetto al riscaldamento elettrico dell’acqua, soprattutto nelle parti meridionali dell’Unione europea. La progettazione è continuamente migliorata per minimizzare l’impatto visivo. Nel 1995 esistevano 6,5 milioni di m² di collettori solari installati nell’Unione europea con un tasso di crescita del 15% rispetto agli anni precedenti. L’attuale tasso di installazione è di 1 000 000 di m², con una concentrazione in tre Stati membri: Austria, Germania e Grecia e se gli altri 12 Stati membri dell’Unione seguissero almeno parzialmente questo esempio, sarebbe possibile conseguire un tasso di crescita del 25%. Sulla base di un tasso annuale di crescita del 20%, nel 2010 la capacità installata totale raggiungerebbe 100 milioni di m² ossia, tenendo conto di tutti i fattori, un contributo fattibile allo sviluppo delle FER. L’impiego di grandi collettori solari in applicazioni su vasta scala, come i sistemi di teleriscaldamento ‐ la maniera più economicamente razionale di utilizzare l’energia solare termica ‐ porterebbe ad un aumento spettacolare della produzione di collettori. Anche campagne di sensibilizzazione possono dare impulso al mercato, come si è verificato in Grecia.74 L’uso dell’Energia fotovoltaica (FV) nell’UE La generazione di elettricità solare fotovoltaica è una tecnologia di energia rinnovabile molto recente e prossima allo stato dell’arte. Negli ultimi cinque anni i costi sono diminuiti notevolmente (‐25%), ma restano ancora nettamente superiori a quelli dell’elettricità prodotta con combustibili convenzionali. L’Unione europea rappresenta attualmente circa un terzo della produzione e dell’impiego annuali nel mondo dei moduli fotovoltaici (più di 100 MWp). L’industria europea è in una posizione di avanguardia 74
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170 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO nel settore delle applicazioni fotovoltaiche negli edifici. L’Europa è anche in testa per le applicazioni fotovoltaiche nei paesi in via di sviluppo. Secondo le stime Eurostat, alla fine del 1995 erano installati 32 MWp di capacità di generazione fotovoltaica (UE 12). Secondo le stime più recenti dell’Associazione dell’industria fotovoltaica europea (European Photovoltaic Industry Association ‐ EPIA) si tratterebbe invece di 70 MWp (UE 15). L’energia fotovoltaica è un mercato globale. Nel 2010 è prevista una produzione annuale mondiale di moduli di 2,4 GWp. Per conseguire tale risultato è necessario un tasso di crescita annuale del 25%. Questa stima è de facto compatibile con le ipotesi applicate in uno studio EPIA ordinato dalla Commissione. In base alle ipotesi di cui sopra, un contributo di 3 GWp di capacità fotovoltaica installata nel 2010 si configura ambizioso, ma realistico. Secondo le previsioni, si tratterà soprattutto di impianti collegati alla rete incorporati nella struttura degli edifici (tetti e facciate) e di alcune grandi centrali (0,5‐5,0 MWp). La tecnologia FV deve essere comunque considerata più in generale e non soltanto come una misura dei GWp installati. Come nel caso delle applicazioni solari termiche, i sistemi FV sono sempre associati alle misure di utilizzazione razionale dell’energia negli edifici e possono essere valutate come parte del notevole sforzo per ridurre il consumo di energia che dovrebbe sempre accompagnarne l’utilizzo. La generazione fotovoltaica collegata alla rete non è competitiva rispetto agli attuali costi della generazione tradizionale a base di combustibile e di origine eolica, ma in base alle attuali tendenze, un’iniziativa a livello europeo per incorporare i moduli fotovoltaici nei tetti e nelle facciate porterebbe una grande importanza per far decollare questa tecnologia. Altri vantaggi dell’integrazione edilizia come illuminazione, fornitura di calore, alterazioni di facciata devono a loro volta essere valorizzati. Nel concetto di sistema energetico si dovrebbe tener conto del “valore aggiunto FV”. L’integrazione di 2 FV negli edifici può anche trasformare l’eventuale impatto visivo in un vantaggio architettonico. L’uso dell’Energia solare passiva nell’UE La domanda di energia termica (soprattutto per il riscaldamento dei locali) nei settori domestico e 171 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO terziario dell’UE 15 rappresentea il 23% della domanda totale di energia. Si calcola che il 40% dell’energia oggigiorno consumata in questi settori provenga dall’energia solare attraverso le finestre, ma questo approvvigionamento energetico passivo non è ripreso nelle statistiche. Di conseguenza il potenziale per un’ulteriore riduzione della domanda di energia termica negli edifici con le tecniche disponibili di energia solare passiva è considerevole. Gli edifici “solari” e “a bassa energia” non sono più costosi da costruire di quelli tradizionali. L’esperienza in Austria ha mostrato che la costruzione solare passiva aumenta in generale i costi abitativi di meno del 4% e consente però riduzioni del 75% dell’energia di riscaldamento. E’ anche possibile realizzare utili considerevoli nell’attuale patrimonio edilizio, grazie ad interventi di ammodernamento sulle finestre e sulle facciate per sfruttare maggiormente l’illuminazione naturale e realizzare al tempo stesso una funzione di isolamento. Sono disponibili in commercio nuovi materiali per le finestre, l’illuminazione a giorno e l’isolamento. Negli ultimi anni sono anche state sviluppate tecniche di raffreddamento passivo e ciò potrebbe contribuire a ridurre la domanda di raffreddamento in espansione nei paesi dell’Europa meridionale. Anche secondo stime prudenti, grazie ad un maggiore ricorso a tecniche solari passive è possibile conseguire nel 2010 una riduzione del 10% della domanda di energia termica. Nell’ipotesi che la domanda di energia termica dei settori domestico e terziario rimanga stabile (23% del totale), ciò rappresenterebbe un risparmio di combustibile di 35 milioni di tep. Questi utili supplementari dovrebbero essere contabilizzati nell’equilibrio del consumo lordo di energia dell’Unione europea. L’uso dell’Energia geotermica e pompe di calore nell’UE L’energia geotermica rappresenta soltanto una parte ridotta di tutta la produzione di energia rinnovabile nell’Unione europea. Anche se è già possibile produrre energia da vapore secco ad alta temperatura, i correlati rischi di sfruttamento scoraggiano ancora gli investimenti. L’impiego di calore geotermico sta quindi aumentando lentamente. L’impiego di pompe di calore per valorizzare il calore del suolo a più bassa temperatura comincia però a diffondersi. Attualmente la capacità di potenza geotermica installata nell’Unione europea è di 500 MW. Gradualmente si stanno diffondendo unità elettriche in Francia 172 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO (soprattutto nei dipartimenti d’oltremare), Italia e Portogallo (Azzorre). La maggior parte del calore geotermico a bassa temperatura è utilizzato in applicazioni edilizie. L’attuale capacità di 750 MWth è concentrata in Francia e in Italia. Le pompe di calore finora installate impiegano per l’alimentazione soprattutto elettricità o combustibile. Una nuova generazione utilizza scambiatori termici installati a circa 100 metri sotto terra che sfruttano l’accumulo naturale di energia solare e un certo calore intrinseco nella terra stessa a tale profondità. Nel 1995 sono state installate complessivamente nell’Unione europea 60 000 pompe di calore geotermiche, la maggior parte delle quali in Svezia, corrispondenti all’8% della capacità per tutti i tipi. Nell’ipotesi che questa capacità installata totale sia triplicata entro il 2010 nell’UE 15 e che la quota di mercato delle pompe di calore geotermiche raddoppi e raggiunga il 15%, si potrebbe avere nel 2010 una capacità totale di 2,5 GWth . L’uso di altre tecnologie rinnovabili nell’UE Esistono altre tecnologie sull’energia rinnovabile, come l’energia solare‐termica, l’energia mareomotrice, le correnti oceaniche, l’energia delle onde, le rocce calde secche e la conversione dell’energia termica degli oceani. È difficile fare previsioni, ma senza dubbio alcune di queste tecnologie presenteeranno un notevole potenziale in futuro. Si può ragionevolmente prevedere che almeno una di queste fonti rinnovabili comincerà ad essere sfruttata commercialmente nel prossimo decennio.75 3.1 Studi relativi al consumo energetico ed elettrico negli Stati Membri dell’UE. Tra il 2004 e il 2017 il consumo di energia nei 27 stati membri dell’UE (EU‐27) subirà un abbassamento mentre l’uso dell’elettricità continuerà a crescere, ma ad un livello più basso rispetto alla crescita economica. Nel 2007 il consumo totale di energia è stato nei EU‐27 di 1,31% più basso del 2004, la diminuzione è stata per il residenziale del ‐7,12%, per l’industria ‐
75
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173 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 2,82%, per l’agricoltura ‐6,24% e per il terziario ‐0,92%, ma continua a crescere nel settore dei trasporti +4,58%. La presente relazione si propone di mostrare il consumo di energia nel settore terziario nella UE‐27. Inoltre, la relazione dimostra i progressi di efficienza energetica e le stime del potenziale risparmio di energia elettrica nell'UE‐27 nel settore terziario. La relazione riassume le azioni politiche più recenti introdotte a livello dell'UE e delinea anche alcune delle più importanti politiche nazionali in materia di efficienza energetica e consumo di energia. La relazione si concentra sia nel settore terziario che mostra gli ultimi sviluppi in termini di efficienza e consumo di apparecchiature per ufficio e centri dati, comprese le tendenze di consumo di apparecchiature per ufficio e energia per l'illuminazione. Il settore terziario nel 2010 ha rappresentato il 13,21% del consumo globale di energia. Questa quota è decisamente inferiore rispetto al 25,29% del settore industriale, che ha ha contribuito per il 19% del valore totale di energia consumata, nello stesso anno. Il consumo di energia nel settore terziario è cresciuto negli ultimi anni. Nel 1999, il consumo di energia nel settore dei servizi della UE‐27 era di 123.476 ktep, mentre nel 2009 di 143.295 ktep e nel 2010 il livello di consumo è salito fino a 152.338 ktep. C'è una grande differenza di consumo tra l'UE‐15 (130.064 ktep nel 2010) e la NMS‐12 (22.273 ktep nel 2010).Non solo il consumeo di energia ma anche quello di elettricità nel settore terziario continua a crescere. Il consumo di elettricità è cresciuto da 588.559 GWh nel 1991 a 797.281 GWh nel 2009, e di 834.117 GWh nel 2010 nell'UE‐27. Nell'UE‐15 il consumo di energia elettrica è stato 520.532 GWh nel 1991, 696.958 GWh nel 2009, e di 728.069 GWh nel 2010. Il consumo degli NMS‐12 è cresciuto da 68.027 GWh nel 1991 a 121.799 GWh nel 2009, e di 128.230 GWh nel 2010. Tra il 1991 e il 2009 il consumo di elettricità nel settore terziario è aumentato del 66% nell'UE‐27. Nelle NMS‐12, l'aumento dei consumi è stato del 142% e nell'UE‐
15 l’ incremento è stato del 58,57%. Tra il 2000 e il 2010 il consumo di elettricità nel settore terziario nell'UE‐27 è 174 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO aumentato del 33,88% rispetto al 31,92% degli UE‐15 e del 53.88% nei NMS‐12. Tra il 2005 e il 2010 i livelli di crescita sono stati 17,05% nell'UE‐
27, 15,75% nella UE‐15, e 33,14% nel NMS‐12. Secondo gli studi preparatori di progettazione ecocompatibile, il consumo maggiore di elettricità deriva dagli uffici. Infatti per l’ illuminazione nei UE‐27, questi rappresenteano il 21,57%, del settore terziario pari a 164 TWh nel 2007. L'illuminazione stradale esterna ne consuma il 4,73%, che rappresentea 36 TWh nel 2007. Queste cifre, in considerazione delle misure di progettazione ecocompatibile, dovrebbero rimanere costanti oppure diminuire. Un primo studio preparatorio è stato pubblicato nel 2007 per la progettazione ecocompatibile di frigoriferi commerciali, refrigeratori per bevande, congelatori, distributori automatici. Nel 2011 è stato pubblicato un secondo studio preparatorio per la progettazione ecocompatibile per frigoriferi professionali, celle frigorifere, refrigeratori, distributori di acqua, produttori di ghiaccio, e distributori automatici di bevande, minibar, e unità remote di condensazione. Il mercato della refrigerazione commerciale è molto frammentato e produce apparecchiature e componenti, con una moltitudine di applicazioni. Per il 2009, le vendite di apparecchiature per la refrigerazione commerciale dell'UE sono stati circa € 6.051 milioni. Il mercato degli impianti di refrigerazione commerciale nell'UE occidentale è maturo e saturo, ma la domanda di sostituzione continua a creare opportunità di vendita. I mercati dell'Europa orientale continuano la loro attuale crescita. Il risparmio energetico ecocompatibile è stimato a circa 376 TWh. I maggiori risparmi nel settore delle famiglie saranno realizzati con illuminazione interna e dei televisori. I maggiori risparmi nel settore terziario saranno realizzati con l'illuminazione stradale e l'illuminazione per gli uffici. In questa relazione, il settore terziario si riferisce al settore pubblico, per sanità, per i servizi e commerciali76. Il settore terziario, nel settore dei servizi rappresenta circa il 50% del consumo totale del PIL dell'Unione europea. Includendo anche il 76
Questa categoria è anche conosciuta come il "settore commerciale" e
rappresentea edifici non residenziali nel settore dei servizi
175 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO settore pubblico questa percentuale sale al 74%. E’ previsto un ulteriore aumento nel settore terziario nel corso dei prossimi anni. Tab. 1 Valore aggiunto lordo al PIL del settore terziario, 2010 (fonte Eurostat) EU 27
Construction
Public sector
Industry
Services
Agricolure
50
24
19
6
1
Tendenze del consumo energetico nel settore terziario: il settore terziario ha rappresenteo nel 2010 il 13,21% del consumo finale di energia. Considerando la sua quota di valore aggiunto è relativamente basso rispetto al settore industriale, per esempio, che consuma 25,29% del consumo finale di energia totale, che ha contribuito nel 2010 con il 19% del valore aggiunto totale. Tab. 2 Ripartizione finale dei consumi energetici nei settori nell'UE‐27 (fonte Eurostat)
EU 27
Transport
Other
31,67
Industry
19,35
1,01
Residential
26,65
Services
13,21
Agricolure/forest
2,17
Il consumo finale di energia nel settore terziario è cresciuto negli ultimi anni. Nel 1999, il consumo finale di energia del settore dei servizi nella UE‐27 era 123.476 ktep, mentre nel 2009 il settore consumato 143.295 ktep e nel 2010 questo dato è salito a 152.338. Vi è una grande differenza di consumo tra l'UE‐15 (130.064 ktep nel 2010) e la NMS‐12 (22.273 ktep nel 2010) Tab.3 Consumo finale di energia terziaria nell'UE-27
(fonte Eurostaat)
176 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Contrariamente al settore residenziale, non vi è ancora una tendenza alla diminuzione del consumo di energia nel terziario. Tuttavia, tra il 2008 e il 2009, il consumo di energia nel settore dei servizi è sceso da 144.074 ktep nel 2008 a 143.295 ktep nel 2009. Questa diminuzione è molto probabile a seguito della crisi economica e finanziaria nel 2009. Il PIL pro capite è aumentato tra il 2009 e il 2010 e così ha fatto il consumo finale di energia nel settore terziario. Tra il 1990 e il 2010 il consumo totale di energia nel settore terziario nella UE‐27 è cresciuto del 40,42%. La maggior parte di questa crescita ha avuto luogo nella UE‐15, dove il consumo nel settore terziario è aumentato del 44,28% . In questo periodo, il consumo nel NMS‐12 è cresciuto solo del 21,46%. Il quadro cambia leggermente se si guarda alla crescita dei consumi nel periodo 2000‐2010. Durante questo tempo, il consumo di energia nel settore terziario nella UE‐27 è cresciuto del 32,38%. Nell'UE‐15 la crescita dei consumi è stata 31,79%, mentre la crescita del NMS‐12 è 35.94%. Nell'UE‐27 e nell'UE‐15, e negli NMS‐12 il consumo di energia nel settore terziario ha raggiunto il suo livello più alto nel 2010 con rispettivamente 152.338 ktep, 130.064 ktep e 22.273 ktep. Negli ultimi cinque anni il consumo di energia nel settore terziario è continuato a crescere. Nell'UE‐27 il tasso di crescita tra il 2005 e il 2010 è stato di 12,12%, nell’ UE‐15 è stato 11,77%, e nel NMS‐12 è aumentato del 14,20%. Tra il 2008 e il 2009, il consumo finale di energia nel settore terziario è sceso del ‐0,54%, tra il 2009 e il 2010 è cresciuto del 6,31%. I tassi di crescita annui degli ultimi dieci anni (2000 ‐ 2010) non consentono di identificare una chiara tendenza per il consumo di energia derivante dal terziario. Tra il 2003 e il 2007 i tassi di crescita del consumo di energia del terziario sono diminuiti. I tassi di crescita tra il 2007 e il 2008 e tra il 2009 e il 2010 non hanno seguito questa tendenza. Tab. 4 I tassi di crescita
(variazione in % rispetto all'anno precedente), di
consumo di energia nel terziario nell'UE-29 (fonte
Eurostat, CCR) 177 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Il settore terziario nel 2010 ha rappresentato il 29,41% del consumo totale di elettricità nell'UE‐27. E 'stato quindi il terzo settore nel consumo di energia elettrica, dopo il settore industriale con il 36,47% e il settore residenziale con il 29,71%. La quota del residenziale e del terziario erano quasi uguali nel 2010. EU 27
Transport
Other
Industry
Residential
Services
Agricolure/forest
36,47
29,71
2,38
0,26
Tab. 5 Ripartizione finale
del consumo di energia elettrica nei settori nell'UE27 (fonte Eurostat)
29,41
2,17
Il consumo di elettricità nel settore terziario continua a crescere. Il consumo di elettricità è cresciuto da 588.559 GWh nel 1999 a 834.117 GWh nel 2010 nell'UE‐27. Nell'UE‐15 il consumo di energia elettrica è stato 520.532 GWh nel 1999 e 728.069 GWh nel 2010, e nel consumo dei NMS‐12 è cresciuto da 68.027 GWh nel 1999 a 128.230 GWh nel 2010. Tab. 6 Consumo finale di energia elettrica nel terziario nell'UE‐27 (fonte Eurostat) Tra il 1990 e il 2010 il consumo di elettricità nel settore terziario è aumentato del 92.61% nella UE‐27. Nelle NMS‐12, l'aumento dei consumi è stato del 142% e nell'UE‐15 l'incremento è stato del 58,57%. Questo aumento può essere attribuito alla crescita media del 2006 (6,56%) e del 2010 (4,62%), tra il 2000 e il 2010 il consumo di energia elettrica nel settore terziario nella UE‐27 è aumentato del 33,89% rispetto al 31,92% dell'UE‐15 e 53.88% dei NMS‐12. I tassi di crescita sono stati inferiori alla media negli anni 2007 (0,98%) e nel 2009 (0,82%). Il relativamente basso tasso di crescita del 2007 è da attribuire in gran parte al caldo del 2007 (e quindi meno riscaldamento), mentre quella del 2009 è probabilmente correlato alla crisi finanziaria ed economica.
178 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tab.7 Consumo finale di energia elettrica terziaria nell'UE‐27 (fonte Eurostat) EU‐27 74.44% 55.05% 9.60% Tasso di crescita 1990‐2010 % 2000‐2010 % 2005‐2010 % EU‐15 71.41% 60.38% 11.28% NMS‐12 93.38% 31.02% 1.21% Tab. 8 Tassi di crescita (variazione in % rispetto all'anno precedente) di consumo di energia elettrica nel terziario nell'UE‐27 (fonte Eurostat, CCR) 7,00%
6,56%
6,00%
5,00%
5,85%
4,62%
4,00%
3,59%
3,00%
3,46%
2,00%
3,14%
2,47%
2,02%
2,09%
1,00%
0,98%
0,82%
0,00%
2000
Tab. 9 Consumi di energia elettrica per addetto nel settore terziario nella UE‐27 (fonte Enerdata, [LAP2011]) 2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Consumi di gas nel settore terziario: Tra il 1990 e il 2010 il consumo di gas nel settore terziario nell'UE‐27 è cresciuto del 71,41%. Tra il 2000 e il 2010 è cresciuto del 60,38%. Tra il 2005 e il del 9,60% e solo 1,57% tra il 2004 e il 2009. Gli alti tassi di crescita sono in gran parte causati da una forte crescita dei consumi tra il 2009 e il 2010 (9,98%). Vi è stato un calo dei consumi nel 2007, che può essere spiegato dalle temperature più calde nel corso dell’anno. Se i valori di consumo sono considerati assoluti si può osservare che il consumo totale di gas nell'UE‐27 ha avuto un picco nel 2004, con un consumo totale di 285.560 ktep. Nell'anno 1990 il consumo totale di gas era 229.009 ktep e vent'anni dopo nel 2009 il livello di consumo è stato 252.577 ktep. Nel settore terziario ci fu un 179 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO picco dei consumi nel 2005, con un consumo totale di 43.062 ktep e il consumo ha raggiunto il suo punto più alto nel 2010 con 47.039 ktep. Nel 1990 il consumo di gas nel terziario era 26.965 ktep e il livello di consumo nel 2009 è stato di 42.262 ktep. Negli anni 2005/2006 è stato registrato un andamento decrescente dei consumi di gas fino al 2007. Il consumo di gas è quindi aumentato fino al 2010. La direttiva sul rendimento energetico nell'edilizia è stata adottata nel maggio 2002, questa ha comportato una maggiore regolamentazione nazionale per l'efficienza energetica negli edifici nuovi e ristrutturati. La direttiva stabilisce inoltre il quadro di riferimento per i requisiti nazionali per i sistemi di costruzione, come i sistemi di riscaldamento e sistemi di ventilazione più grandi. Nel luglio 2012, la nuova direttiva è divenuta ufficiale. Tasso di crescita 1990‐2010 2000‐2010 2005‐2010 % % % EU‐27 74.44% 55.05% 9.60% EU‐15 71.41% 60.38% 11.28% NMS‐12 93.38%
31.02%
1.21%
Consumo di elettricità nel settore terziario: ripartizione del consumo di elettricità Ci sono disponibili dati meno affidabili per l'energia elettrica nel settore terziario che nel settore residenziale, e solo poche le fonti che hanno tentato di dividere il consumo totale di energia elettrica tra i diversi usi. I maggiori consumatori di energia elettrica del 27 UE‐ nel settore terziario sono l'illuminazione degli edifici (20,78% e 25,46% con l'illuminazione stradale), i sistemi di riscaldamento dell'acqua (19,22%), i sistemi di ventilazione (12,47%) e di refrigerazione commerciale (8,57%) . 180 Tab.10Andamento dei consumi di gas nel terziario nell'UE-27 (fonte Eurostat,
CCR)
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tab.11, Ripartizione del consumo nel settore terziario di elettricità nell’UE (fonte CCR)
Pumps
5,9
Ventilation
12,6
Commercial refrigeration
8,7
Air conditioning
19,7
Office lighting
21,6
Computers
3,4
Other
7,66
Circulators
6,88
Cooking appliances
5,19
Space and water heating
19,22
Street lighting
4,68
Imaging equipments 1,17
Office appliance stand‐by
1,2
0
5
10
15
20
25
Panoramica di regolazione dell’ efficienza energetica nel settore terziario: La politica di efficienza energetica prodotta dall’UE si concentra su due principali approcci: 1. l’etichettatura ed informazioni uniformi relative ai prodotti 2. gli standard minimi di efficienza energetica (requisiti per la progettazione ecocompatibile) Negli ultimi due anni sono stati implementati due nuovi importanti direttive in materia di efficienza energetica del prodotto: Direttiva 2010/30/CE l’etichettatura ed informazioni uniformi relative ai prodotti (la presente direttiva istituisce un quadro per l’armonizzazione delle misure nazionali sull’informazione degli utilizzatori finali, realizzata in particolare mediante etichettatura e informazioni uniformi sul prodotto, sul consumo di energia e, se del caso, di altre risorse essenziali durante l’uso nonché informazioni complementari per i prodotti connessi all’energia, in modo che gli utilizzatori finali possano scegliere prodotti più efficienti77) e la direttiva sulla progettazione ecocompatibile 2009/125/EU (la presente direttiva 77
DIRETTIVA 2010/30/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 19 maggio 2010 concernente l’indicazione del consumo di energia e di altre risorse dei prodotti connessi all’energia, mediante l’etichettatura ed informazioni uniformi relative ai prodotti. 181 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO fissa un quadro per l’elaborazione di specifiche comunitarie per la progettazione ecocompatibile dei prodotti connessi all’energia nell’intento di garantire la libera circolazione di tali prodotti nel mercato interno. Prevede l’elaborazione di specifiche cui i prodotti connessi all’energia, oggetto delle misure di esecuzione, devono ottemperare per essere immessi sul mercato e/o per la loro messa in servizio. Essa contribuisce allo sviluppo sostenibile accrescendo l’efficienza energetica e il livello di protezione ambientale, migliorando allo stesso tempo la sicurezza dell’approvvigionamento energetico. Non si applica ai mezzi di trasporto di passeggeri o merci. La presente direttiva e le relative misure di esecuzione adottate lasciano impregiudicate la normativa comunitaria in materia di gestione dei rifiuti e la normativa comunitaria in materia di sostanze chimiche, compresa quella sui gas fluorinati ad effetto serra78). Entrambe le direttive si basano su nuove versioni di direttive già esistenti (direttiva 92/75/CEE per l'etichettatura e la direttiva 2005/32/EU per la progettazione di prodotti che consumano energia). La direttiva sulla progettazione ecocompatibile è una direttiva quadro. Ciò significa che la direttiva non fissa specifici requisiti di progettazione ecocompatibile per i prodotti specifici, ma stabilisce un quadro generale per specifiche esigenze. Nella direttiva sulla progettazione ecocompatibile sono definite le condizioni e i criteri per la progettazione ecocompatibile, attraverso successivi provvedimenti di attuazione. La direttiva definisce anche le categorie di prodotti a cui verranno applicati i requisiti di progettazione ecocompatibile. 78
DIRETTIVA 2009/125/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO E DEL CONSIGLIO del 21 ottobre 2009 relativa all’istituzione di un quadro per l’elaborazione di specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti connessi all’energia 182 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Situazione al 2012 delle misure di eco design nel settore terziario Product group Eco‐Desig‐Measure Space and Combination Heaters not implemented yet Water Heaters not implemented yet Circulators in buildings implemented 07/2009 Commercial Refrigerators and not implemented yet Freezers Professional‐Refrigerators and not implemented Freezers Computers and Servers not implemented yet Electric motors implemented 07/2009 External Power Supplies implemented 04/2009 Imaging equipment VA implemented 01/2011 Network standby losses not implemented yet Office and street lighting implemented 03/2009 Ovens , hobs and grills not implemented yet Simple Set‐Top Boxes implemented 02/2009 Complex Set‐Top Boxes VA implemented 07/2010 Standby and off Mode implemented 12/2008 Tertiary airconditioning not implemented yet Ventilation fans implemented 03/2011 Secondo la nuova direttiva sull'etichettatura, da dicembre 2011 in poi le nuove classi di efficienza energetica sulla base dell'indice di efficienza energetica (IEE) sono da aggiungere (es. A +, A + +, ecc) e la copertura è estesa alle apparecchiature non residenziali. La normativa del prodotto, gli standard di prestazione e di costruzione sono stati realizzati dall’ UE, al fine di promuovere l'efficienza energetica. La direttiva sul rendimento energetico edifici (EPBD) è stata adottata nel maggio 2002 (e diffusa nel 2010) e chiede una maggiore regolamentazione nazionale per l'efficienza energetica nelle case nuove e ristrutturate. La direttiva stabilisce inoltre il quadro di riferimento per i requisiti nazionali per i sistemi di costruzione, come i sistemi di riscaldamento e sistemi di ventilazione più grandi. Nel gennaio 2012, il regolamento n 244/2012 che completa la diffusione dell’ EPBD (Direttiva 2010/31/UE) ha istituito un quadro metodologico comparativo per calcolare livelli ottimali dei requisiti minimi di prestazione energetica degli edifici e degli elementi edilizi. 183 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 3.2 Il programma Green Building Questa sezione è volta al puro benchmarking. Lo studio proposto e commentato si riferisce al Programma Green Building operato dalla Commissione Europea. Sono stati presi in esame edifici pubblici degli ultimi 50 anni che sono stati rinnovati ed edifici di nuova costruzione, lo, studio condotto al fine di garantire un risparmio energetico, ha operato una classificazione degli edifici per anni, tipo di struttura, dimensioni dell’area e mq costruiti, fabbisogno energetico prima e dopo l’intervento e percentuale di risparmio. 79 Nell'ambito del programma Green building, sono già numerose le esperienze portate a termine in tutta Europa, sia da soggetti pubblici che privati, con risultati spesso sorprendenti. A Berlino, ad esempio, i 9 edifici dell'Università delle Arti, costruiti nel 1875, hanno subito una ristrutturazione energetica che ha permesso di ridurre i consumi del 25%, evitando l'emissione di oltre 1.100 tonnellate di Co2 all'anno. Il “miracolo” è stato possibile con interventi sul sistema di riscaldamento (sostituzione di valvole, regolazione del sistema di ventilazione, installazione di termostati) e sull'impianto di illuminazione (impiego di un sistema di controllo centralizzato, sensori di movimento, etc). Ad Atene, invece, l'edificio centrale della Banca del Pireo è stato riqualificato in modo da abbattere il consumo energetico annuo del 30%, grazie a un sistema di recupero del calore dissipato dall'impianto di condizionamento, all'introduzione di speciali veneziane alle finestre per schermare la luce solare e ad altri accorgimenti. Oltre a permettere l'abbattimento delle emissioni annue di anidride carbonica, il progetto ha assicurato un risparmio economico stimato in circa 55mila euro l'anno. A Lisbona, il programma europeo ha permesso di riqualificare una vecchia rimessa di autobus risalente al 1979 che, grazie a un opportuno sistema di isolamento termico e all'installazione di impianti di illuminazione e condizionamento ad hoc, è stata trasformata in un palazzo di uffici. La ristrutturazione ha riguardato invece un ospedale di Arriondas, località spagnola nelle Asturie, dove è stato intrapreso un processo che dovrebbe portare l'edificio a soddisfare il 100% del proprio fabbisogno 79
The European Green building, Projects Catalogue‐ January 2006 – June 2010 Paolo Bertoldi Joint Research Centre, Ana Sanchis Huertis‐ European Commission Joint Research Centre Institute for Energy 184 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO energetico con energia proveniente da fonti rinnovabili. Il progetto ha previsto l'installazione di pannelli solari termici per la produzione di acqua calda e di caldaie a biomassa, oltre alla realizzazione di interventi di risparmio energetico che hanno permesso di abbattere i consumi del 47%. Anche in Italia non mancano buone pratiche elaborate nell'ambito del programma Green building che potrebbero essere prese a modello per un programma più esteso di riqualificazione energetica dell'edilizia esistente. A Faenza (Ra), ad esempio, gli interventi realizzati sulla sede della scuola primaria “A. Tolosano”, costruita nel 1950, hanno permesso di ridurre i consumi energetici per il riscaldamento di circa il 43%. Oltre a collegare la centrale termica della scuola a un sistema di tele gestione già usato per altri edifici comunali, i progettisti hanno previsto un intervento sull’involucro edilizio, che ha permesso di migliorare la coibentazione del tetto e la sostituzione della vecchia caldaia con un gruppo modulare di quattro dispositivi a condensazione, molto più efficienti. Il risparmio stimato si aggira sugli 11.200 euro l'anno. A Milano, invece il centro direzionale Sant'Elia, di proprietà della banca Unicredit, ha visto ridurre i propri consumi energetici di circa il 32%, grazie alla sostituzione delle macchine frigorifere con gruppi più efficienti, la creazione di sistemi di accumulo termico e l'introduzione di sistemi di controllo a distanza. Altrettanto efficace l'intervento realizzato sull'edificio che ospita l'Itis “C. Zuccante” di Mestre (Ve), di proprietà della Provincia di Venezia. Nell'ambito del programma Green building, è stato progettato il rinnovamento del blocco amministrativo della scuola, che dovrebbe rappresentare un modello pilota per l'efficacia di tutti gli edifici gestiti dall'amministrazione provinciale. Le esperienze e le best practices, dunque, non mancano, anche se su larga scala gli utenti tendono ancora a preferire interventi di basso impatto economico e logistico, come la sostituzione degli infissi o della caldaia. Secondo gli ultimi dati dell'Enea, infatti, sono stati ben 237mila gli interventi di risparmio energetico effettuati in Italia grazie al meccanismo incentivante della detrazione Irpef del 55%, per la maggior parte riguardanti la sostituzione degli infissi (quasi 115.000 interventi, pari al 49% del totale), seguono la sostituzione di caldaie (circa 70.000 pratiche, ovvero il 30% del totale) e l'installazione di pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria (oltre 36.000 interventi, pari al 15% del 185 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO totale). Meno gettonate, probabilmente per i costi elevati, la coibentazione di strutture opache orizzontali (circa il 4% delle pratiche ricevute, per quasi 10.000 interventi) e verticali (5.000 interventi, pari al 2% del numero complessivo). Eppure, analisi effettuate sugli edifici del programma Green building (Carlo Bonnet, Politecnico di Milano), rivelano che nella maggioranza dei casi sono le misure a carico dell'involucro edilizio a dare i risultati maggiori. Nonostante il successo della detrazione del 55%, che nel 2009 ha permesso di evitare l'emissione in atmosfera di oltre 320mila tonnellate di CO2, dunque, gli Italiani continuano a preferire interventi meno costosi, ma anche meno efficaci dal punto di vista del risparmio energetico. Che si tratti di installare dei doppi vetri o di realizzare un tetto verde, comunque, la parola d'ordine resta "riqualificare" dal momento che il comparto edilizio è responsabile del 40% dei consumi europei e, come ha sottolineato l'indagine di Domotica in questi giorni, gli immobili italiani sono dei veri e propri "colabrodo".80 Edifici presi ad esame per paesi in Europa: il programma operato nei paesi appartenenti all’Unione Europea, comprende degli studi di dettaglio su come è stata operata la nuova costruzione oppure la trasformazione al fine di garantire un risparmio energetico. I paesi che come si può notare dal grafico, che hanno aderito con la maggior parte dei progetti provengono dalla Svezia e Germania, anche la Spagna e Italia rivestono una posizione importante con la presentazione di 12 progetti. 80
The European Green building, Projects Catalogue‐ January 2006 – June 2010 Paolo Bertoldi Joint Research Centre, Ana Sanchis Huertis‐ European Commission Joint Research Centre Institute for Energy 186 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tab.12‐ Progetti per paese UK
1
Sweeden
107
24
Slvenia
3
11
4
1
12
2
7
Poland
Italy
Greece
76
Finland
2
3
9
8
9
Croatia
Austria
0
20
40
60
80
100
120
Tipo di edificio in esame: Il settore terziario è il protagonista di questo studio e che viene preso in esame al fine di evidenziare come l’Europa si stà muovendo al fine di migliorare l’impatto ambientale dei suoi edifici privati e pubblici. Gli esempi maggiori riportati in questo studio sono relativi al luogo di lavoro nonché all’educazione. La presentazione di 167 progetti totali relativi ad uffici permette di avere un’idea chiara di scelta prevalente effettuata per migliorare il comfort del fruitore durante la giornata lavorativa. Tab.13‐ Progetti per utilizzo n/a
11
retail
8
public amministration
10
other
13
office
167
leisure
13
industry
12
hotel
11
heathcare
13
education
26
commercial center
8
airport
1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
187 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Media della superficie dell’edificio per funzione. I progetti presi in esame sono di medie e grandi dimensioni così da di verificare l’impatto in scala più grande del lavoro di ristrutturazione o di nuova costruzione, maggiore è la superficie maggiore sarà il guadagno in termini di energia. Questa, in alcuni casi, permette una quasi autonomia dell’edificio. Rimane ancora importante il contributo energetico speso per il condizionamento, mentre per quanto riguarda il sistema di illuminazione la tecnologia contemporanea grazie all’utilizzo dei collettori solari e dei sensori di movimento e solari riesce ad essere autosufficiente. La stessa cosa vale per il sistema idrico sanitario grazie al recupero delle acque piovane e dei collettori a solare termico. retail
public amministration
other
office
leisure
industry
hotel
heathcare
education
commercial center
Tab.14‐ Progetti per dimensioni e funzione 3603
19919
8957
14443
6534
8283
17987
25773
7869
52602
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
Edifici di nuova costruzione o ristrutturazioni La ristrutturazione prevale rispetto alla nuova costruzione, questo fenomeno colpisce l’area europea che ha un’eredità storica ed una data lontana dal boom demografico ed economico. Difficilmente si riesce a demolire e costruire un manufatto, uno dei lavori più difficili da compiere è quello di uniformare e integrare una tecnologia ecosostenibile con edifici che solo per la scelta dei loro materiali risultano non sostenibili. Le scelte che si utilizzano in questo caso sono delle aggiunte all’architettura preesistente che non sempre risultano una soluzione appropriata. Nonostante le integrazioni il programma ha verificato la fattibilità ed il guadagno energetico ottenuto da tali applicazioni ed il risultato è stupefacente, riduzioni che variano dal 20% al 45% di energia salvata per edificio. 188 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Tab.15‐ Progetti nuova costruzione o ristrutturazione retail
other
leisure
refurbishment
hotel
new
education
airport
0
20
40
60
80
100
120
80
100
Anno di costruzione dell’edificio Nello studio vengono presi in esame edifici costruiti dal 1900 al presente. Come si può notare dal grafico interessanti sono i riferimenti agli edifici che sono stati costruiti durante il forte sviluppo economico tra gli anni 60 ed 80, e che oggi costituiscono da una parte un patrimonio per lo sviluppo di nuovi materiali per la costruzione, e dall’altro la necessità di renderli attraverso degli interventi autosufficienti dal punto di vista energetico. Gli edifici di nuova costruzione, in vista anche delle politiche legate al risparmio energetico. Tab.16‐ Progetti per anno di costruzione 2006‐present
2000‐2008
1991‐2000
1981‐1990
1961‐1980
1941‐1960
1921‐1940
1900‐1920
early than 1900
0
20
40
60
120
140
Risparmio energetico per paese (MWh/year) La tabella è proporzionata a seconda del numero degli interventi presentati, Germania, Svezia e Spagna presentino un risparmio energetico decisamente maggiore rispetto agli altri paesi. Questo risparmio è affidato soprattutto all’inserimento nel progetto di nuove attrezzature che riducono l’impatto sull’ambiente e generano energia. 189 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO UK
Tab.17‐ Risparmio energetico per paese 2242
0
Sweeden
51475
36077
Slvenia
743
7080
6745
70
17610
0
6150
Poland
Italy
Greece
122696
Finland
2470
14891
10298
603
18512
Croatia
Austria
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
Risparmio energetico per uso Premesso che gli uffici risultano i primi interessati a questo progetto, si nota come l’intervento sugli stessi sia è maggiore rispetto agli altri usi. Potremmo affermare che gli uffici sono un ottima base di partenza al fine di migliorare le capacità energetiche degli altri usi. n/a
retail
public amministration
other
office
leisure
industry
hotel
heathcare
education
commercial center
airport
Tab.18‐ Risparmio energetico per uso 540
2788
21956
89984
143891
13799
18556
24480
28114
17869
12906
3760
0
40000
190 80000
120000
160000
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Percentuale di risparmio relativa all’uso dell’edificio Tab.19 ‐ % Risparmio energetico per uso 45%
retail
42%
public amministration
41%
other
44%
office
39%
leisure
51%
industry
44%
hotel
40%
heathcare
32%
education
48%
commercial center
55%
airport
28%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
Risparmio energetico per mq Maggiore è l’area di progetto, maggiori sono le possibilità di intervenire per il recupero energetico. Ciò vale soprattutto per la ristrutturazione, mentre per la nuova costruzione di edifici a grande scala, questo risparmio è stato ottenuto riducendo le dispersioni di calore in inverno e le rientrate di calore in estate tramite le pareti, i pavimenti e i tetti dei fabbricati, limitando le fughe di aria calda attraverso i vetri e gli infissi delle finestre, abbassando la temperatura di riscaldamento nei locali non utilizzati e sfruttando al meglio l’energia contenuta nel combustibile progettando, mantenendo e regolando bene l’impianto di riscaldamento, condizionamento ed elettrico. Tab.20 ‐ Risparmio energetico per mq 2.001‐4.000
6.001‐8.000
10.001‐15.000
20.001‐25.000
mq
30.001‐35.000
45.001‐50.000
100.001 and more
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000 12.000
191 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Risparmio energetico per anno di costruzione Gli interventi necessari, a seconda dell’anno di costruzione, relativi all’involucro edilizio, sono stati sulle murature esterne, sulla copertura e sulle finestre che delimitano la parte riscaldata dell’edificio; interventi di riqualificazione energetica complessiva dell’edificio; installazione di pannelli solari per produzione di acqua calda; interventi di sostituzione completa o parziale di impianti di riscaldamento con impianti dotati di caldaie a condensazione, con pompe di calore ad alta efficienza o con impianti geotermici a bassa entalpia. Tab.21‐ Risparmio energetico per anno di costruzione 2006‐present
2000‐2008
1991‐2000
1981‐1990
1961‐1980
1941‐1960
1921‐1940
1900‐1920
early than 1900
0
500
1000
1500
2000
Percentuale di risparmio energetico per anno di costruzione 1991‐2000
45%
1981‐1990
48%
1961‐1980
31%
1941‐1960
28%
1921‐1940
45%
1900‐1920
35%
early than 1900
48%
0%
10%
20%
192 Tab.22‐ Risparmio in % energetico per anno di costruzione 30%
40%
50%
60%
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Percentuale risparmio energetico per paese L'Italia è il Paese dell'Unione con la quarta migliore performance per intensità energetica. Nel 2011 si è registrata una diminuzione di 1,9 punti percentuali della domanda di energia primaria rispetto all'anno precedente. Secondo le stime dell'Agenzia ENEA, l’applicazione delle misure previste dal Piano d’Azione per l’Efficienza Energetica (Paese 2011) ha consentito nel 2011 un risparmio complessivo di 57.595 GWh/anno, con un incremento del 17,1% rispetto al 2010. Inoltre, il Rapporto mette in evidenza un miglioramento nel 2010 dell’efficienza energetica nel nostro Paese di oltre 1 punto percentuale rispetto al 2009. Si sottolinea anche il contributo, in termini di risparmio energetico, conseguito dall’adozione di tecnologie più innovative. In particolare, spiega l'ENEA, il settore residenziale si è distinto per l’utilizzo di impianti ad alta efficienza quali caldaie a condensazione e solar cooling; il settore terziario ha introdotto tecnologie impiantistiche ad alta efficienza e materiali ad alte prestazioni; nel settore industriale, grazie al meccanismo dei TEE (Titoli di Efficienza Energetica o Certificati Bianchi), è aumentata la diffusione della cogenerazione ad alto rendimento, dei motori elettrici ad alta efficienza e dei recuperi di calore dal processo produttivo; nel settore dei trasporti si registra un miglioramento energetico della tecnologia veicolare, ma il rinnovo del parco automobilistico ha subito un rallentamento a causa della crisi economica.81 Tab.23‐ Risparmio energetico per Paese Avarage saving (%)
UK
19%
Sweeden
34%
36%
Slvenia
Poland
25%
Italy
Finland
51%
37%
35%
Croatia
Austria
20%
Saving per country (%)
48%
47%
0%
81
48%
51%
44%
25%
27%
Greece
54%
59%
57%
40%
60%
80%
il secondo “Rapporto sull’efficienza energetica” predisposto dall’ENEA 193 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fabbisogno energetico prima e dopo la ristrutturazione Tab.24, Fabbisogno energetico prima e dopo la ristrutturazione Sweeden
Spain
Portugal
Italy
After
Greece
Before
Germany
Croatia
Austria
0
100
200
300
400
Fabbisogno energetico dei nuovi edifici rispetto alla media del paese Tab.25, Fabbisogno energetico dei nuovi edifici rispetto alla media del paese Spain
Portugal
Italy
Real
Reference
Germany
Denmark
Austria
0
100
200
300
400
Misure dell’edificio in percentuale Heat pumps
11%
Other
11%
Control system
Tab.26, Misure dell’edificio in percentuale 14%
Lighting
23%
Building envelope
30%
Heating
53%
Air conditioning/ventilation
57%
0%
194 10%
20%
30%
40%
50%
60%
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Uso dei pannelli solari Tab.26, Uso dei pannelli solari UK
0%
0%
2%
Sweeden
37%
Slvenia
Poland
62%
0%
0%
Italy
Greece
44%
0%
11%
0%
0%
11%
Finland
Croatia
Austria
10%
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La volontà di prendere in esame studi dettagliati della Commissione Europea nasce dalla necessità di avere un’immagine complessiva del territorio in cui operiamo: la ricerca dimostra che il risparmio energetico dipende dalla dimensione dell’edificio,non dall’anno di costruzione, che la Germania e Svezia sono, in termini di risparmio energetico per paese, i più sviluppati. Viene evidenziato il risparmio nelle ristrutturazioni apportando la sostituzione dell’impianto meccanico, ed elettrico. Nelle nuovi costruzioni è frequente anche l’uso della forma dell’edificio per la riduzione energetica e inoltre l’utilizzo di fonti alternative applicate nella costruzione quali i pannelli solari. In realtà lo studio mostra che non c’è una predisposizione verso un’architettura ecosostenibile sin dalla fase progettuale. Nel senso che vengono inserite le tecnologie solo dopo aver progettato la struttura. Il confronto Europeo ha evidenziato l’importanza di effettuare da subito, come primo passo una progettazione intelligente che tenga conto di tutti i fattori rilevanti. 195 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 3.3 Bibliografia/ Sitografia AA.VV. Housing for Europe. Strategies for Quality Urban Space. Excellence in Design Performance in Building, DEI Ed, Roma (ITA), 2010. Commissione Europea (2012): Comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale europeo e al Comitato delle regioni, del 6 giugno 2012, dal titolo “Energie rinnovabili: un ruolo di primo piano nel mercato energetico europeo”, COM(2012) 271 final. Commissione Europea, Direzione Generale per l’energia (2011): Key Figures. Commissione Europea, DG Energia (2011): Le rinnovabili per fare la differenza. Commissione Europea (2010): Comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale europeo e al Comitato delle regioni, del 10 novembre 2010, intitolata«Energia 2020 ‐ Una strategia per un'energia competitiva, sostenibile e sicura» [COM(2010) 639 def. – Non pubblicata nella Gazzetta ufficiale]. Commissione Europea (2009): Comunicazione della Commissione al Parlamento europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale europeo e al Comitato delle regioni intitolata «Investire nello sviluppo di tecnologie a basse emissioni di carbonio (Piano SET)» [COM(2009) 519 def. – Non pubblicata sulla Gazzetta ufficiale]. Commissione Europea (2008): Comunicazione della Commissione al Parlamento Europeo, al Consiglio, al Comitato economico e sociale e al Comitato delle Regioni, COM (2008), 30 def. Commissione Europea (2007): Comunicazione della Commissione al Consiglio europeo e al Parlamento europeo, del 10 gennaio 2007, dal titolo "Una politica energetica per l'Europa" [COM(2007) 1 def. – Non pubblicata nella Gazzetta ufficiale]. The European Green building, Projects Catalogue‐ January 2006 – June 2010 Paolo Bertoldi Joint Research Centre, Ana Sanchis Huertis‐ European Commission Joint Research Centre Institute for Energy M.C. Torricelli, lo scenario normativo la direttiva 31/2010 sulla presentazione energetica nell’edilizia. 196 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 4
Tecnologie tradizionali nel contemporaneo – linee guida alla progettazione ecosostenibile Dopo aver descritto le tecnologie del passato e quelle che vengono utilizzate nel contemporaneo. Occorre ora analizzare gli edifici del contemporaneo secondo una griglia che individui in riferimento alle tecnologie e gli approcci costruttivi di oggi, i punti di maggior rilievo di questi progetti e le loro potenzialità. I progetti studiati sono già delle eccellenze nel campo della tecnologia, e per ognuno è stato possibile evidenziare le tecniche utilizzate. Il processo di trasferimento tecnologico a cui si intende arrivare, richiede l’individuazione dei criteri base di progettazione di un edificio ecosostenibile con un altezza che permetta di incamerare e produrre energia. Deve potersi impiantare sulle tecniche apprese nel presente, ma protrarsi sulle invenzioni progettate per avere un’immagine complessiva della direzione proposta con progetti avveniristici realizzati vengono di seguito descritte le fonti di energia rinnovabili, in quanto vero motore di un perpesctive building. Le definizioni e classificazioni utilizzate gli enti e dalle associazioni che trattano il problema delle energie rinnovabili l’International Energy Agency , l’ENI, ENEA, AGIENERGIA ecc.. Lo scopo di questa analisi è il processo di trasferimento dell’attuale utilizzo di queste fonti nella definizione delle linee guida per la progettazione di un Tall building che sia una sintesi tra l’uso di tecniche, tecnologie e materiali dal passato alla prospettiva. Ci troveremo di fronte a progetti di grandi architetti che hanno maturato una coscienza naturale del progettare, rendendo possibile un identificazione della forma nel costruito utilizzando materiali tradizionali e materiali riciclati. Alcuni sono nati dalle fondazioni del precedente insediamento, e hanno utilizzato i vecchi materiali riciclati per costruire le nuove forme, altri sono stati integrati in strutture preesistenti. Altri invece hanno progettato qualcosa di grandioso che però una volta 197 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO costruito non ha soddisfatto i presupposti progettuali che si era fissato. Ma, la maggior parte di questi è riuscita a identificarsi come realtà comunicativa tra esterno ed interno, tra l’uso dello spazio, i risparmi energetici, la loro forma è divenuta simbolo di città e identificazione di un reale così vicino. Sono riusciti a rispettare i canoni imposti dalla standardizzazione e sviluppare un progetto che superi il concetto di progetto fine a se stesso per un obiettivo più alto, quello della sostenibilità. Esempi presentati si riferiscono ad edifici che utilizzano come idea base quella della distinzione della forma tra i quali studieremo quelli orientati est‐ovest, gli edifici compatti, i grattacieli, edifici con superfici inclinate per soddisfare le esigenze di esposizione solare. Questo nuovo approccio della tecnologia ha visto quasi scomparire gli edifici che propagano facciate omogenee per ciascun piano. Sono stati operati per l’insieme di questi edifici presi a campione, ma che ben rappresentano la scena mondiale dello sviluppo urbano sostenibile, dei benchmarking nell’architettura tramite la descrizione del loro forma,del tipo di spazio utilizzato, della relazione tra esterno ed interno, della localizzazione del progetto, dell’area a terra dell’edificio, numero di piani. Successivamente un benchmarking nella tecnologia, tramite le prestazioni interne ed esterne dell’edificio, il grado di innovazione, le tecnologie sviluppate, il grado di complessità operato nella costruzione, ed infine si è definito il benchmarking dei materiali, delle loro prestazioni interne ed esterne, della loro isolamento e del loro aspetto nonché la loro riciclabilità. 4.1 Introduzione all’energia rinnovabile L’ energia rinnovabile è definita "una qualsiasi fonte energetica che si rigenera almeno alla stessa velocità con cui si utilizza"82, o più tecnicamente quella forma di energia generata da fonti il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future. Secondo il primo principio della termodinamica per cui nulla si crea o si distrugge, tutte le forme di energia sono rinnovabili. Da un punto di vista sociale e quindi politico, la distinzione in uso oggi fra fonti di energia considerate rinnovabili sole, vento, ecc..., il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro, 82
L' International Energy Agency (IEA) 198 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO e quelle non rinnovabili, fossili (petrolio, carbone, gas naturale) e nucleare (uranio, plutonio), le quali avendo lunghi periodi di formazione, di molto superiore a quelli di consumo attuale, sono limitate nel futuro. In generale quindi possono essere indicate come Fonti Rinnovabili di Energia tutte quelle Fonti che si contrappongono alle energie tradizionali ottenute da Fonti fossili sia perché potenzialmente "infinite" sia perché hanno un minore impatto sull'Ambiente. In accordo con l'Agenzia Internazionale dell'Energia ‐ International Energy Agency (IEA) ‐ rientrano in questa categoria: 1) energia idroelettrica 2) energia solare 3) energia eolica 4) energia da biomassa 5) energia geotermica Le nuove tecnologie permettono di ottenere energia rinnovabile per il futuro ad un prezzo competitivo risolvendo così il problema della sempre più crescente richiesta di energia. Le fonti energetiche rinnovabili stanno vivendo una stagione di grande sviluppo a livello mondiale con un peso sempre più rilevante nella bilancia energetica. Gli investimenti nella ricerca e nell’innovazione tecnologica, la diffusione e la sperimentazione in diversi Paesi hanno permesso di realizzare una crescita di potenza e efficienza degli impianti impensabile solo dieci anni fa. Nel 2006 la potenza eolica a livello mondiale è arrivata a 58.000 MW installati, con una crescita costante nei Paesi europei: in Germania 1.808 MW installati nel 2005, in Spagna 1.764, negli Stati Uniti 2.400. Alla fine del 2006 la potenza fotovoltaica installata ha raggiunto i 5.000 MW, con un autentico boom delle istallazioni in Germania (836 MW nel solo 2005), Giappone, Spagna e Stati Uniti. Cresce la diffusione del solare termico in tutto il mondo, con Paesi come la Grecia, l’Austria, il Portogallo che in pochi anni hanno realizzato una larga diffusione. In Israele si è ormai vicini a 1 metro quadrato di collettore solare termico a persona. Si diffonde la produzione da biomasse, in Finlandia oltre l’11% dell’elettricità è generata da impianti di questo tipo, 199 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO impianti che in Svezia garantiscono il 50% dell’energia dei distretti tele riscaldati. L’Europa sta svolgendo un ruolo da capofila in questo processo, con obiettivi chiari e ambiziosi da parte dell’UE, ma anche risultati straordinari nei Paesi che con più forza hanno creduto e investito nelle nuove fonti energetiche pulite, che hanno visto negli ultimi anni la creazione di decine di migliaia di nuovi posti di lavoro all’interno di un sistema industriale all’avanguardia. La maggior parte dell'energia oggi utilizzata è ottenuta da combustibili fossili (petrolio, gas naturale, carbone) e dall'uranio, un materiale fissile. Queste sono le cosiddette fonti di energia non rinnovabili, destinate in periodi più o meno lunghi ad esaurirsi. Si tratta di fonti di energia primaria che vengono trasformate soprattutto in energia elettrica dopo processi di conversione. Il petrolio è il principale combustibile fossile liquido. E' costituito da una miscela di idrocarburi (molecole costituite da carbonio e idrogeno) che derivano dalla decomposizione in ambiente marino, al di sotto delle coperture sedimentarie, di organismi animali e vegetali. Poiché i tempi naturali di formazione del petrolio sono di decine di milioni di anni e lo sfruttamento è invece rapidissimo, questa fonte, al pari degli altri combustibili fossili, è da considerarsi “non rinnovabile”. La maggiore o minore facilità di estrazione dipende dal grado di fluidità del greggio e dalla permeabilità della roccia porosa che lo racchiude. La pressione che permette al greggio di risalire in superficie è data dalla presenza in soluzione di idrocarburi gassosi: una volta effettuata la trivellazione della roccia, la spinta si distribuisce in tutte le direzioni e non solo verso l'alto, determinando la cosiddetta perdita di carico, che è inevitabile. Una volta esaurito il giacimento, resta una roccia spugnosa vuota. 83 Un tempo si recuperava solo il petrolio che usciva dal sottosuolo spontaneamente, invece oggi si procede al recupero secondario mediante i sistemi di gas injection oppure di water injection che consistono nel pompaggio sotto terra di gas o acqua, allo scopo di spingere verso l'alto il greggio rimasto nella roccia spugnosa e ormai privo di pressione. Il petrolio greggio estratto non è immediatamente utilizzabile: deve essere deacquificato mediante riscaldamento, purificato 83
www.eniscuola.net 200 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO per centrifugazione, separato nei suoi componenti principali (gas, benzina, gasolio, nafta, oli pesanti) mediante distillazione frazionata (topping) e trattato chimicamente per aumentarne il pregio (processi di cracking, di reforming e di alchilazione). Tutte queste pratiche costituiscono il processo di raffinazione del petrolio. 84 Il gas naturale si trova nel sottosuolo normalmente negli stessi giacimenti in cui giace il petrolio, o associato ad esso, disciolto o raccolto in sacche o tasche superficiali (gas di copertura), oppure in giacimenti costituiti esclusivamente da gas naturale, qualche volta come metano quasi puro (dry gas) o più spesso unito ai vapori di idrocarburi condensabili (wet gas). Il gas naturale presenta l’indubbio vantaggio, rispetto alle altre fonti energetiche non rinnovabili, di essere la risorsa meno dannosa per l'ambiente poiché la sua combustione non comporta il rilascio di impurità nell'atmosfera. Rispetto al petrolio, inoltre, gode il vantaggio di riserve più consistenti. A sfavore del gas naturale stanno, però, gli elevati costi di trasporto, che impongono la realizzazione di complesse reti di metanodotti. Gli Stati Uniti sono il secondo produttore, ma consumano quanto ottengono dal sottosuolo anche se stanno aumentando la produzione di gas per mezzo di grandi investimenti. Dopo la C.S.I è il Medio Oriente a detenere le riserve maggiori, ma oggi solo l'Arabia Saudita le sfrutta in maniera contenuta. Ai fini dell'esportazione, più che la produzione annua, contano le riserve, le sole in grado di giustificare i forti investimenti connessi con la realizzazione di lunghe reti di metanodotti. 85 Il carbone era il combustibile fossile più diffuso nel mondo. E' una roccia sedimentaria costituita da materiale organico composto di carbonio, idrogeno, ossigeno, piccole quantità di azoto e zolfo e materiale inorganico. Si è originato dalla decomposizione, in ambiente anaerobico, di grandi masse vegetali. Il processo di carbonizzazione consiste in un progressivo arricchimento in carbonio della materia organica. La combustione del carbone è responsabile di un grave inquinamento ambientale (provoca il fenomeno delle piogge acide) che solo negli ultimi anni si è riusciti a contenere entro limiti accettabili, ricorrendo a sofisticate tecnologie, ma non sempre applicate per gli elevati 84
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www.ecologicacup.unile.it/ www.ips.it 201 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO costi. Nel Sud del mondo se ne fa abbondante impiego ancora nei modi tradizionali. A sfavore del carbone giocano anche i forti costi di trasporto. I principali paesi esportatori di carbone sono: Australia, Polonia, Colombia, Canada e Sudafrica. 86 L'energia nucleare è l'energia sprigionata dalla materia quando i nuclei degli atomi che la costituiscono subiscono una trasformazione. Due sono i processi fondamentali per ottenere energia nucleare: la fissione e la fusione nucleare. Solo la fissione nucleare è utilizzata finora per la produzione di energia. L'elemento fissile usato per eccellenza è l'uranio‐235: il combustibile viene introdotto all'interno del reattore in un apposito alloggiamento, chiamato nocciolo, dove avviene la fissione mediante una reazione a catena, con sviluppo di una grande quantità di energia, emessa sotto forma di calore; un sistema di raffreddamento ad acqua pressurizzata asporta il calore prodotto nel reattore e il vapore surriscaldato serve a far muovere la turbina per la produzione di energia elettrica. 87In natura, l'uranio utilizzabile direttamente nei reattori nucleari è molto raro, dunque il minerale estratto deve subire il processo di arricchimento, e cioè la separazione dell'U‐235 dall'U‐238. Nel biennio 1984‐85 la produzione di energia nucleare crebbe al ritmo del 20% l'anno, ma l'incidente di Chernobyl dell'aprile 1986 interruppe la forte tendenza all'aumento. Dopo di allora, quasi ovunque nel mondo, si verificò un ripensamento. Nonostante ciò la produzione di energia elettronucleare è andata ancora aumentando. Il costo di produzione di un KWh elettrico di origine nucleare è inferiore a quello di ogni altra fonte rinnovabile e non rinnovabile. L'energia nucleare oggi rappresenta il 7% circa del fabbisogno energetico globale con il 17% di energia elettrica prodotta. 88 Ad oggi sono attive circa 440 centrali, la Francia produce quasi l'80% dell'energia elettrica dal nucleare, la Svizzera quasi il 40%, molti paesi occidentali si aggirano sul 18‐20%. La grande maggioranza delle centrali nucleari è del tipo PWR (Pressurized Water Reactor, reattore ad acqua in pressione). Questo tipo è molto diffuso perché è quello tecnologicamente più semplice, attualmente non si pongono particolari problemi di reperibilità né dei materiali né del combustibile. 89 86
www.greencrossitalia.it www.eniscuola.net 88
www.agienergia.it 89
www.enea.it 87
202 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Diffusione dell’energia rinnovabile Le Fonti Energetiche Rinnovabili FER, stanno vivendo una stagione di grande sviluppo a livello mondiale assumendo un peso sempre maggiore nella produzione energetica. Queste fonti energetiche, oltre ad essere inesauribili, sono ad impatto ambientale nullo in quanto non producono né gas serra né scorie inquinanti da smaltire. Tab. 26 Eolico in Italia – Potenza cumulata dal 2004 al 2009 Tab. 27 Fotovoltaico: potenza installata nel 2009 nei principali paesi Negli ultimi anni la quota mondiale percentuale di energia prodotta tramite queste fonti è molto aumentata (come si vede nel grafico che descrive la crescita dell’eolico in Italia negli ultimi anni); sulla base di questo trend le fonti rinnovabili di energia nei prossimi 10 anni avranno una crescita senza paragoni, in modo particolare l’eolico ed il solare. 90 Interessanti sono anche i numeri del fotovoltaico, ad esempio in Italia nel 2009 sono stati installati 730 MWp, in Francia 185 MWp, in Germania 3000; questi possono essere considerati dei risultati di incremento eccezionali se si considera che in tutto il mondo nell’anno 2008 l’installato fotovoltaico aveva raggiunto i 5.600 MWp. E’ stimato che le FER saranno gli unici settori energetici ad avere una forte crescita in termini di fatturato, numero di occupati ed energia prodotta. Dunque 90
www.fonti‐rinnovabili.it 203 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO questa tipologia di produzione energetica si configura come la vera innovazione del prossimo futuro nel panorama dell’energia mondiale. 91 Attualmente la gran parte dell'energia primaria viene fornita dalla combustione di risorse energetiche fossili (petrolio, gas naturale e carbone), le quali presentano tre problemi che rischiano di compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri bisogni: 1) le riserve globali di combustibili fossili non sono illimitate 2) le riserve di combustibili fossili sono distribuite in modo diseguale 3) la combustione delle risorse fossili comporta il surriscaldamento dell'atmosfera terrestre ed è corresponsabile dei cambiamenti climatici. Nel breve e medio termine, l’importanza delle fonti rinnovabili non si misura tanto sulla loro capacità di sostituire quote rilevanti di fonti fossili; ed anche il loro contributo a limitare i danni ambientali prodotti, seppure significativo, non è decisivo. Per contro, nel lungo periodo, le fonti rinnovabili possono essere determinanti sia per ragioni di sicurezza degli approvvigionamenti che per l’acuirsi delle emergenze ambientali. Le fonti rinnovabili contribuiscono per circa il 12,3% al fabbisogno energetico mondiale, per il 5,7% al fabbisogno energetico europeo e per il 15,7% (10,4% idroelettrico, 1,7% geotermico, 1,3% eolico, 0,1% solare e 2,2% biomasse e rifiuti) al fabbisogno energetico italiano. La rimanente parte viene soddisfatta con i combustibili fossili (circa 80%), con l’energia nucleare (6,2%) e altre fonti. Questo contributo proviene per la maggior parte dall’impiego delle biomasse e dei rifiuti con il 77,4% (67,8% nell’UE) e dalle centrali idroelettriche con il 16,4% (22,0% nell’UE), cioè da quelle che costituiscono le cosiddette fonti rinnovabili convenzionali. Il contributo delle nuove fonti rinnovabili o energie alternative (solare, eolica, impiego moderno delle biomasse, geotermia, mini‐idraulica ed energia del mare) ammonta a meno del 6% del consumo energetico mondiale (10,3% nell’UE con il 5,1% dall’eolico, il 4,5% dalla geotermia e lo 0,7% dal solare): una 91
http://www.fonti‐rinnovabili.it/ 204 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO quota trascurabile rispetto alla loro potenzialità ed alla necessità di un loro sfruttamento su larga scala. Alcuni fra gli innegabili vantaggi delle fonti energetiche rinnovabili possono essere così riassunti: Presenteano impatto ambientale trascurabile per quanto riguarda il rilascio di inquinanti nell’aria, nell’acqua e sul suolo. L’impegno di territorio, anche se ampio, può essere temporaneo e non provocare effetti irreversibili. La natura diffusa delle fonti rinnovabili consente di coniugare produzione di energia e presidio e gestione del territorio contribuendo a contrastare i fenomeni di spopolamento e degrado:
Offrono la possibilità di un più diretto coinvolgimento delle popolazioni e delle amministrazioni locali, con l’attuazione del concetto di geolocalità e di una ripresa della crescita economica.
Lo sviluppo delle fonti rinnovabili, unitamente alla diffusione delle tecniche di uso efficiente dell’energia, sembra l’unica via verso uno sviluppo sostenibile.
Energia termica, elettrica, meccanica e chimica possono essere ottenute da ognuna delle sorgenti rinnovabili con le opportune tecnologie.
Creano la possibilità di nuovi posti di lavoro. Nei Paesi industrializzati l’operazione da effettuarsi è la sostituzione di quote sempre più ingenti di fonti fossili con le nuove fonti rinnovabili e con metodi di uso razionale dell’energia in modo da garantire lo stesso servizio finale a costi economici confrontabili ma a costi ambientali e politici molto più contenuti. 92
Nei Paesi in Via di Sviluppo (PVS), dove la domanda energetica è in forte crescita, l’opportunità è quella di introdurre le nuove fonti rinnovabili sin dalla fase iniziale dello sviluppo di un sistema energetico. Ciò può portare inoltre ad enormi benefici in termini 92
www.fonti‐rinnovabili.it 205 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO di crescita sociale ed economica, riducendo anche le spinte migratorie verso le regioni occidentali. 93 L’ostacolo alla diffusione delle fonti rinnovabili deriva dalla sovrapposizione di più tipi di barriere distinte fra loro: Barriere tecniche quali la maturità tecnologica, il rapporto costi/prestazioni, l’affidabilità, la disponibilità e la durata della vita degli impianti. Queste tre categorie si intersecano tra loro dando origine alla macrocategoria delle barriere politico/legislative, infrastrutturali ed informative.
Barriere economiche e di mercato quali i costi di investimento e di gestione, il valore del servizio offerto, l’incontro fra domanda ed offerta e l’accesso ai crediti.
Barriere ambientali quali gli impatti, le scelte dei siti, la sicurezza degli impianti ed i rischi a questi connessi. 94 4.2 Benchmarking nell’Architettura: Filosofie di gestione, come il benchmarking e la misura delle prestazioni sono diventate attività essenziali per le imprese in tutti i settori industriali per realizzare il miglioramento continuo dei processi e mantenere la competitività nel mercato globale. Il presente documento promuove il benchmarking come strumento per la misurazione delle prestazioni di base e future attraverso una prospettiva ad ampio raggio nel campo dell’ architettura, delle tecnologie e dei materiali. Il processo di trasferimento tecnologico in un ambito quale città o paese è focalizzato nei settori dell’Architettura, dell’Ingegneria e delle Costruzioni (AEC). Questa prospettiva fa si che attraverso un processo di studio e di sviluppo si possa selezionare e catalogare quali siano le reali potenzialità di un edificio e protenderlo verso un livello più avanzato. Simkoko (1992) dice: it is essential that the construction technology used on the project is more advanced than the current working practices of the host workers but not too advanced that they will be unable to embrace it on future projects (….) the construction mode of 93
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www.coesioneterritoriale.gov.it www.rinnovabili.it 206 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO transfer adopted on the project can influence the degree to which Technology Transfer performs. Questo modo di operare nella prospettiva permette di sviluppare un processo tecnologico avanzato in divenire, mantenendo però i piedi ben fermi nel Presente e cercando sempre di rendere credibili e fattibili gli sviluppi della tecnologia moderna. Come già evidenziato nei capitoli precedenti, la forma e lo spazio costituiscono elementi primari per la riduzione dei consumi energetici nell’ architettura. L’analisi di edifici internazionali recentemente costruiti permette di distinguere alcune principali categorie di forme: L’ edificio orientato ad est‐ovest Alcuni dei casi studiati sono sviluppati con un approccio coerente con le basi nella progettazione passiva. Percorsi solari e la radiazione termica sono due dei fattori principali che determinano la forma. In California, il Centro di Ecologia Globale di HEED, e la Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs e il San Francisco Federal Building di Morphosis utilizzano anche sistemi di ombreggiamento sulle facciate sud e implementano la ventilazione naturale per il raffrescamento estivo. L’edificio della NASA ha una forma curvilinea progettata intorno al percorso del sole. Tali configurazioni riducono i carichi termici invernali ed i carichi di raffreddamento estivi, con conseguente progettazione di sistemi impiantistici sottodimensionati rispetto ad edifici convenzionali. L’edificio compatto Nella costa est Americana, si sono presi come esempi gli edifici Kroon Hall di Hopkins Architects alla Yale University ed il quartier generale della Genzyme a Boston di Behnisch Architekten. Il primo ha una struttura compatta, di forma curva che massimizza le potenzialità dei sistemi fotovoltaici. Il secondo ha un ampio atrio centrale per ottimizzare l’illuminazione diurna. Si raggiunge nel caso del Genzyme Building una riduzione del 42 % dei consumi energetici rispetto a costruzioni della stessa entità. Gli edifici compatti si espongono meno ai percorsi del sole e più al controllo degli scambi di calore con l’esterno attraverso forme che limitano gli scambi termici con l’esterno. La diminuzione di tali scambi e´ ancora più importante nelle zone ventose. Ad 207 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO esempio a Copenaghen, la Green Lighthouse di Christensen & Co Architects, riduce la perdita di calore attraverso l’involucro utilizzando una compatta forma cilindrica che riduce le pressioni esercitate dal vento in funzione del fattore forma. L’edificio alto Per gli edifici alti, la pressione del vento aumenta in proporzione con l’altezza dell’edificio. In Canada, la Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, è stata progettata secondo criteri di esposizione a vento e percorsi solari. L’edificio è in grado di risparmiare il 22 % di energia in più rispetto alle soluzioni energetiche più tradizionali. Finalità funzionali e sagoma sono intrinsecamente congiunti. In Inghilterra, il quartier generale della Wessex Water ha una pianta ad E che si apre verso est. Tale conformazione assicura che le aree lavorative siano a nord o a sud e l’ala ovest, vista l’alta radiazione solare estiva, sia dedicata al passaggio, bar e servizi di supporto. Ad oggi, edifici con distanza notevole tra nucleo le parti vetrate, che quindi richiedono un’illuminazione artificiale, sono molto rari. Un fattore chiave di design spinto da sistemi di certificazione come LEED e BREEAM è quello di mantenere un adeguato fattore di luce diurna che modelli così la forma risultante dell’edificio. L’edificio inclinato La Bank of America di New York City di Cook e Fox Architects ha ridotto il consumo di energia del 50 % modellando l´inclinazione delle sue facciate. La facciata sud del Westminster College in Inghilterra e´inclinata verso l’esterno per ridurre al minimo il guadagno solare mentre la facciata nord, e´ inclinata nell’altro senso per massimizzare la luce del giorno. L’ufficio di BDP è disposto con un inclinazione che aumenta l’ampiezza del corpo di fabbrica progressivamente, da 15 metri al primo piano a 17 metri sul terzo, per fornire ombreggiatura. In questi casi, la sezione e l’altezza della costruzione rivelano come una scelta progettuale low‐tech può ridurre il consumo energetico senza l’impiego di complessi sistemi impiantistici. Il processo di trasferimento deve quindi attraversare dei livelli di studio sul contemporaneo in modo da verificare la fattibilità dell’edificio perpesctive, i campi d’azione a cui si fa riferimento in questa tesi nell’ambito dell’architettura sono: 208 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Design dell’edificio/Building design: Fig. 150, La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs, CA‐ USA
E’l’importanza di realizzare una forma che da sola riesca a garantire di per sè già un intervento sul sostenibile, che essa stessa sia d’aiuto, che permetta sia dal suo concepimento un’idea di avanguardia tecnologica. E’ importante che durante la fase pre‐progettuale di idea il progettista abbia una “visione” di come dovrebbe funzionare l’ambiente in un determinato spazio, che si documenti e che applichi quello che la natura mostra e solo allora la concretizza. L’edificio deve essere parte naturale del tutto e come gli oggetti deve poter ritornare ad esso. L’avanzamento tecnologico deve permetterci di utilizzare materiali naturali nella fase della costruzioni che non impediscano il loro eventuale riutilizzo nell’ambiente. La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs, CA‐ USASviluppata su due piani, 50.000 metri quadrati di edificio in vetro e acciaio e comprende postazioni di lavoro open space, uffici privati, sale conferenze e una piazza all'aperto. Ispirato al modulo lunare, l'impostazione del team di progettazione ha considerato la propria struttura separata dal suo ambiente. "Abbiamo fatto questa idea di un edificio che calpestata leggermente la terra, ha rinforzi sismici, ed è stato ottimizzato il tetto con impianti a solare fotovoltaico ed un peso leggero", dice Alastair Reilly, architetto e direttore di William McDonough + Partners. "Ma non è stato realmente pensato per 209 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO quella località. Potrebbe essere ovunque, e anche da nessuna parte."95 L’edificio si trova dietro l’ingresso dell’unità principale di Ames, costruitito da una serie di semicerchi concentrici che hanno preso spunto dalla galleria del vento gigante del 1987 come archi a due piani sostenuti da un esoscheletro di acciaio. La struttura è abbastanza compatta per non disturbare il patrimonio del sito. La sua forma curvilinea progettata intorno al percorso del sole. Tali configurazioni riducono i carichi termici invernali ed i carichi di raffreddamento estivi, con conseguente progettazione di sistemi impiantistici sottodimensionati rispetto ad edifici convenzionali. Federal Building di Morphosis, San Francisco, USA Il progetto si immette in un assetto stradale molto stretto nella zona storica tra la 7th e Mission street. L’edificio sembra progettato con parvenze statiche e massicce ma poi si rivela ingrado di respirare. La facciata, è in metallo semitrasparente, nasconde il prospetto sud: una griglia ininterrotta fatta di frangisole che riveste come un foglio traslucido il fronte e che diventa un'ala piegata nuovamente e tagliente a livello del tetto. Il centro dell'edificio è forato per poi scendere e piagarsi, questo processo è continuo fino a smaterializzarsi toccando il terreno. Una forza di forme che celano in modo affascinante le necessità di ventilazione della struttura. Dall’altro versante, paraste azzurre e verdi in vetro segnano la verticalità del volume, rinviando la Fig. 151 Federal Building , Morphosis, San Francisco, USA luce e restituendo un senso cittadino alla costruzione. C’è un richiamo all'architettura dell'International style degli anni Cinquanta. Il tetto metallico è interrotto a sud da una terrazza 95
William McDonough + Partners (design architect); 210 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO panoramica, ulteriore elemento è un giardino sospeso ospitato all'interno del grande foro. L’Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA: si tratta di un edificio che sposa completamente l’idea della natura integrata nell’architettura con la sua copertura voltata immersa nel verde. L’idea di una architettura concepita come organismo capace di respirare e trasudare. Risulta una sorta di laboratorio per la prova di un possibile modo di creare che non risulti dannoso per la Terra. Il prato sembra infatti gonfiarsi creando nella zona inferiore una intercapedine luminosa che si estende in correlazione delle grandi sfere del planetario e dell’acquario in una affascinante sequenza di spazi bassi e vuoti altissimi. Fig. 152, L’Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA Fig. 153,154 Kroon Hall di Hopkins Architects Yale University, New Heaven, USA Kroon Hall di Hopkins Architects alla Yale University, New Heaven, USA: è una struttura compatta, di forma curva che massimizza le potenzialità dei sistemi fotovoltaici. Si tratta di una miscela modernista tra una cattedrale ed un fienile, l'edificio è lungo e sottile, situato in modo da ammettere al calore (da sopra e da sotto terra), luce del giorno e l'aria come per creare spazi esterni per scopi pratici ed estetici. Le pareti esterne sono in 211 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO pietra arenaria mentre le aperture sono in abete su entrambe le facciate vetrate. la Pearl River Tower, Canton, Cina : nasce dall’esigenza di rapportarsi con le fonti rinnovabili. E’ un esperimento destinato a diventare il simbolo “grattacielo della nuova era” progettato per produrre più energia pulita di quella che consuma. L’edificio riesce a gestisce i venti prevalenti facendoli diventare “braccia invisibili” che aiutano a rendere più rigida la torre. Fig. 155, la Pearl River Tower, Canton, Cina 212 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 156 New York Times Building, NYC‐USA New York Times Building: E’ affusolato e utilizza vetro trasparente combinato con modelli di ceramica che consentono che l’edificio si adatti ai colori dell’atmo‐
sfera. Az‐zurro dopo un temporale, rosso tremante dopo un crepu‐
scolo. Secondo l’ anima del progetto l’ingresso è aperto, luminoso e perm‐
eabile. Come i giornali, che almeno allegoricamente, ottengono le informazioni dalla strada al piano terra un ampio giardino interno é raggiungibile dal pubblico della strada dando vita a molteplici trasparenze. L’atrio a livello strada contiene anche un auditorium semi pubblico, ristoranti e negozi che sono parte dell’ambiente stradale. La base dell’edificio (2°, 3°, 4° piano) ospita gli uffici del New York Times. Per il movimento in senso verticale le persone utilizzano, oltre a 28 ascensori, anche le scale poste sulla facciate ai lati e il loro movimento é visibile dall’esterno. Fig. 157 Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
213 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Uso dello spazio interno ed esterno/ Space use type – internal and external: La divisione spaziale in un perpesctive building è molto importante, ogni ambiente deve essere autonomo e assicurare un armonia generale dell’edificio, deve esserci un costante rapporto tra esterno ed interno, la comunicazione deve avvenire attraverso superfici che permettano all’ambiente interno di fruire dell’esterno e trarne giovamento sarà evidenziato come la relazione tra la pelle esterna e quella interna consenta di ridurre drasticamente il consumo energetico dell’edificio. Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA: ha un ampio atrio centrale per ottimizzare l’illuminazione diurna. Si raggiunge, a una riduzione del 42 % dei consumi energetici rispetto a costruzioni della stessa entità. L'involucro esterno è formato da una doppia pelle costituita da due superfici trasparenti separate da un'intercapedine con funzione di tampone termico, studiata per il rigido clima di Boston. La facciata è dotata di finestre ad apertura manuale ed elettrica, funzionali per un controllo flessibile della ventilazione, e di schermature mobili e tendaggi colorati per la protezione solare. la Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, Canada è stata progettata secondo criteri di esposizione a vento e percorsi solari. L’edificio è in grado di risparmiare il 22 % di energia in più rispetto alle soluzioni energetiche più tradizionali. Finalità funzionali e sagoma sono intrinsecamente congiunti La Bank of America di Cook e Fox 214 Fig. 158 Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
Fig. 159 Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
Fig. 160 Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, Canada BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Architects, New York City, USA ha ridotto il consumo di energia del 50 % modellando l´inclinazione delle sue facciate. Fig. 161 La Bank of America di Cook e Fox Architects, New York City, USA Fig. 162 Wessex Water Operations Centre, Bath, UK Wessex Water Operations Centre, Bath, UK ha una pianta ad E che si apre verso est. Tale conformazione assicura che le aree lavorative siano a nord o a sud e l’ala ovest, vista l’alta radiazione solare estiva, sia dedicata al passaggio, bar e servizi di supporto. 215 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La sede di BDP, UK è disposto con un inclinazione che aumenta l’ampiezza del corpo di fabbrica progressivamente, da 15 metri al primo piano a 17 metri sul terzo, per fornire ombreggiatura. In questi casi, la sezione e l’altezza della costruzione rivelano come una scelta progettuale low‐tech può ridurre il consumo energetico senza l’impiego di complessi sistemi impiantistici. Fig. 163 Wessex Water Operations Centre, Bath, UK Fig. 164 Sede BDP, UK Il New York Times utilizza l’ombreggiatura esterna nonostante la pressione del vento e della difficoltà di manutenzione. 216 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 165 New York Times Building, NYC‐USA Il Global Ecology Centre, Stanford, CA – USA : gli uffici del secondo piano sono condizionati stagionalmente con raffreddamento passivo controllato. Il primo piano, che non può tollerare oscillazioni estreme di temperatura e umidità relativa, si utilizzano sistemi di impianto più tradizionali e controllati meccanicamente. Fig. 166 Il Global Ecology Centre, Stanford, CA – USA Fig. 167 la Green Lighthouse di Christensen & Co Architects, Copenaghen, Danimarca la Green Lighthouse di Christensen & Co Architects, Copenaghen, Danimarca riduce la perdita di calore attraverso l’involucro utilizzando una compatta forma cilindrica che riduce le pressioni esercitate dal vento in funzione del 217 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO fattore forma. Distribuzione dello spazio/ Space use distribution la distribuzione interna e l’uso dello spazio è importante perchè deve permettere al fruitore un rapporto ottimale tra comfort e vivibilità, l’edificio perpesctive deve poter soddisfare le esigenze sia vitali che sociali del fruitore, attraverso l’edificio polifunzionale che in nessun modo deve risultare alienante. Al suo interno, oltre alle funzioni ordinarie, si fa uso riprendendo dal passato l’inserimento della natura e del verde, facendo diventare l’edificio un green space attrezzato. Nella sede del New York Times di Renzo Piano, NYC, USA: la riduzione delle dimensioni del sistema impiantistico è stata ottenuta attivando una schermatura esterna per difendere la facciata da eccessivi guadagni solari. L’edificio di 52 piani esprime chiaramente l’intrinseco collegamento fra il giornale e la città. La forma di base dell’edificio è semplice e primaria, simile alla griglia di Manhattan. Fig. 168 la Green Lighthouse di Christensen & Co Architects, Copenaghen, Danimarca Fig. 169 New York Times di Renzo Piano, NYC, USA 218 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Nel San Francisco Federal Building vengono usate lastre di cemento a forma d’onda dimostrando i vantaggi dell’integrazione iniziale di struttura e architettura dove sistemi passivi prevalgono su quelli meccanici. Sfortunatamente, nonostante la costruzione sia costata 144 milioni dollari, 96 a causa della decisione dell’ architetto di eliminare il sistema HVAC riducendo i costi di 11 milioni di dollari97, l'uso non funzionale dei frangisole in metallo piegato a livello del suolo che richiedono ampi rinforzi in acciaio zincato ha moltissimi costi extra. Fig. 170 Federal Building , Morphosis, San Francisco, USA Localizzazione dell’edificio/Building location: la disposizione e la corretta identificazione nell’ambito urbano è fondamentale, non deve essere considerata solo la sua esposizione, sebbene contribuisca anch’essa alla riduzione energetica, bensì deve fungere da sistema tipo, deve essere un ombra leggera che a seconda dell’ora del giorno fornisce protezione sia dai raggi solari che dai venti, la sua altezza deve essere calibrata in maniera da integrarsi nel contesto creando un simbolo facilmente riconoscibile, al perpesctive building deve adagiarsi nel tessuto urbano, non occuparlo. 96
Christopher Hawthorne (21 March 2007). "Green clashes with design in S.F. tower". 97
U.S. General Services Administration San Francisco Federal Building 219 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La pre‐ventilazione dell’edificio per ridurre al minimo i carichi di ventilazione nelle ore di punta, può essere utilizzata in tutti i climi. La strategia più comune è quella di espellere di notte con ventilazione naturale e meccanica. Esempi sono le torri Bishopsgate e Broadgate a Londra, Base Sostenibile della NASA, Woodland Trust di Feilden Clegg Bradley Studios. Fig. 171 le torri Bishopsgate e Broadgate a Londra, UK Fig. 172, La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs, CA‐ USA
220 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 173, Woodland Trust Headquarters, Grantham, Lincolnshire di Feilden Clegg Bradley Studios. Inoltre è possibile raffreddare gli edifici durante la notte per ridurre il picco del carico di raffreddamento. Per esempio, presso il Global Ecology Building, durante le notti estive un film sottile di acqua viene spruzzato sopra il tetto per implementare le perdite di calore dell’edificio verso il cielo della fredda notte attraverso lo scambio per radiazione. Fig. 174, Global Ecology Carnegie Institution of Washington Stanford, CA . E’ anche possibile esplorare sistemi di accumulo termico (per esempio, la conservazione termica del ghiaccio). Come nell’esempio della Bank of America che utilizza un sistema termico di accumulo off‐peak del ghiaccio per far funzionare dei refrigeratori che producano ghiaccio durante la notte quando il costo dell’elettricità è minore. Lo stesso viene utilizzato per il 221 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO raffreddamento dell’edificio nel pomeriggio successivo, quando i costi elettrici sono più alti. Fig. 174, Bank of America, NYC, USA Dimensionamento dell’edificio/Building gross floor area: L’edificio deve potersi muovere, la sua sagoma deve essere uno studio basato sulle condizioni climatiche, non deve risultare estraneo, deve essere come un ramo vivo, nascere da un occupazione relativamente piccola per poi protendersi verso l’alto, in modo da occupare uno spazio aereo e non di base. Il Genzyme Center sorge a Boston, all'interno di un'area industriale dismessa, poco distante dalle due più prestigiose e note università della città: Harvard e il MIT. Il sistema studiato per captare l'energia luminosa funziona grazie a eliostati e specchi fissi posti in copertura, essi contrastano l'illuminazione diretta convogliandola all'interno. La superficie prismatica del soffitto filtra la luce e un grande lampadario formato da numerosi oggetti riflettenti la scompone e la diffonde uniformemente. L'atrio inoltre, grazie al 222 Fig. 175, Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO movimento costante delle 768 placche che scendono dalla copertura, favorisce la ventilazione naturale e il riciclo dell'aria. Fig. 176, Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
Fig. 177, Bank of America, NYC, USA La Bank of America di New York City di Cook e Fox Architects Il design e le elevate prestazioni di questo edificio che è destinato a stabilire un nuovo standard per la costruzione dell'ambiente ufficio‐
lavoro. Focalizzando l'attenzione sui modi per enfatizzare la luce naturale, l’ aria fresca e la connessione verso l'esterno, gli architetti ridefiniscono i parametri del grattacielo come più di una scatola di vetro. I 55 piani, con 2,2 milioni di metri quadrati di progetto, è una nuova aggiunta ai blocchi torreggianti intorno a Bryant Park a Midtown, il progetto si inserisce, con un ingresso curvo e un alta trasparenza, la strada pubblica con l'edificio per uffici privati. Dalla lobby filtra la luce naturale che si divide tra la vita della città e la giornata di lavoro. La lobby presenta l’uso dei materiali naturali, sottolineando le qualità naturali che possono essere trovati all'interno della vita della città. 223 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Canada, la Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar progettato dagli architetti Kuwabara Payne McKenna Blumberg Architects (Toronto) con l'intento principale di creare la più alta efficienza energetica, edilizia sostenibile nella massima qualità di spazio. La torre dimostra che contempo‐
raneamente l’edificio in grado di creare una sintesi di eccellenza tra design, sostenibilità integrata ad alte prestazioni, la qualità dell'aria, e un ambiente di lavoro sano. Viene utilizzato un sistema BMS per l’apertura delle componenti vetrate e si fa uso del sistema geotermico per il riscaldamento e il raffreddamento. Fig. 178 Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, Canada Fig. 179 Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, Canada Numero di piani/Number of floors: L’edificio non deve avere piani ma spazi combinati che, devono seguire dei flussi e delle funzioni precise, ognuno deve essere funzionale al superiore e all’inferiore in modo da creare anche con l’esterno una spirale dinamica che genera e raccoglie energia. la Pearl River Tower, Canton, Cina: sorge su una superficie di 214.000 metri quadrati ed è alta 309 metri per 71 piani. E’ stata progettata seguendo diversi principi ecosostenibili. Presenta fessure nella facciata atte ad incanalare le correnti d’aria in apposite turbine eoliche per produrre energia pulita destinata ai 224 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria dell’edificio. Fig. 180, la Pearl River Tower, Canton, Cina 225 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La Bank of America di New York City di Cook e Fox Architects ha 55‐piani, con 2,2 milioni di metri quadrati di progetto. Fig. 181, Bank of America, NYC, USA Hearst Tower: La torre progettata dall'architetto Norman Foster, di 46 piani con un'altezza di 182 m (597 ft) di 80.000 m² (856.000 m²) di spazio ufficio. La rara forma triangolare (noto anche come una struttura diagonale) ha richiesto 10.480 tonnellate di acciaio, il 20% in meno di acciaio necessario per una costruzione del genere. Hearst Tower è stato il primo grattacielo ad essere costruito dopo gli attentati dell'11 settembre 2001 a New York City. Fig. 182, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA 226 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 183 Il Global Ecology Centre, Stanford, CA – USA Fig. 184 New York Times Building, NYC‐USA Le persone/the People Chi realmente anima l’edificio ne deve far parte, si deve sentire protetto ma anche dare il suo apporto, ogni fruitore può contribuire con il suo movimento all’efficienza energetica dell’edificio. E’ quindi importante fare uno studio di dettaglio su quanta energia per persona può essere accumulata all’interno. Global Ecology Center, gli occupanti sono stati invitati a controllare alcuni dei sistemi non‐
automatizzati per il controllo degli effetti del sole e del vento sull’ambiente interno. Una riduzione significativa del carico dell’edificio è stata registrata una volta che gli utenti hanno imparato come usare gli spazi e quando aprire le finestre in funzione delle loro esigenze di comfort. New York Times buiding quando le persone circolano fra i suoi piani, salgono spesso le scale poste direttamente all’inte‐
rno delle fac‐ciate il loro movi‐mento sarà visibile dall’esterno. 227 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO San Francisco Federal Building di Morphosis è stato selezionato almeno in parte per via della sua efficienza energetica; l'edificio è stato criticato come disfunzionale per i propri dipendenti. Inoltre gli ascensori per passeggeri che si fermano solo ad ogni terzo piano, che richiede molti dipendenti e visitatori per poi camminare verso l'alto o verso il basso di una o due rampe di scale per raggiungere le loro destinazioni. Ci sono anche ascensori per i disabili che si fermano ad ogni piano, ma è diventato di uso comune da parte normodotati pure, causando sovraffollamento. Fig. 185 Federal Building , Morphosis, San Francisco, USA 228 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 4.3 Benchmarking nella Tecnologia L'efficienza di una struttura ecosostenibile si consegue da semplici ingegnosità costruttive, tra le quali: l’orientamento, la compattezza della forma, l’isolamento termico, quello dal vento, l’eliminazione dei ponti termici, la scelta degli infissi e delle schermature. L’orientamento si predilige verso Sud, in quanto permette il migliore sfruttamento degli apporti solari in inverno e un facile ombreggiamento estivo, la compattezza della forma grava sul fabbisogno energetico, perché lo scambio termico con l'ambiente esterno avviene tramite la superficie. Conferendo perciò all'edificio una forma compatta, il rapporto tra superficie e volume diventa più vantaggioso: in un edificio energeticamente efficiente dovrebbe essere < 0,6. Inoltre, in generale, edifici compatti si riferiscono meno ai percorsi del sole e più al controllo degli scambi di calore con l’esterno attraverso forme che limitano gli scambi termici con l’esterno. La riduzione di tali scambi e´ ancora più importante per zone ventose. L’isolamento termico che rappresenta l’elemento più efficace e più economico per ridurre il fabbisogno termico. Inoltre la vita dei materiali termoisolanti è molto più lunga rispetto a quella degli impianti. Motivo per il quale nel capitolo precedente sono stati approfonditi gli isolanti di origine naturale. Per esempio per la produzione di poliuretano espanso rigido necessario per isolare una casa unifamiliare, occorrono circa 4500 litri di gasolio; isolando la stessa casa con materiale in cellulosa ne servono solo 60. Le infiltrazioni d'aria incontrollate attraverso giunti e fessure aumentano il fabbisogno termico, assume quindi considerevole importanza l’eliminazione dei ponti termici, inserire direttamente nella progettazione l’utilizzo dell’energia eolica, utilizzare sistemi come i raccordi termoisolanti da inserire nei solai in fase di costruzione con i quali si possono realizzare dei “cappotti esterni” senza interruzioni per balconi, murature esterne con blocchi rettificati, in modo da diminuire la quantità di legante tra i giunti. Dimensionare le componenti vetrate dell’edificio per illuminare gli ambienti con la luce naturale e per captare gli apporti termici solari. L’uso di schermature che possono ombreggiare le finestre quando c'è troppo sole, impedendo abbagliamenti surriscaldamenti, e riflettono la luce nella profondità dei locali 229 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO migliorando così l'illuminazione naturale. Sia nel caso di una nuova costruzione che nel caso del risanamento energetico di un immobile esistente, dove non è più concepibile intervenire sulla struttura, si può intervenire con la ventilazione naturale e controllata, il recupero di calore, il riscaldamento e raffrescamento. Gli edifici energeticamente efficienti devono essere dotati di un impianto di ventilazione controllata che regoli il ricambio d'aria e può recuperare calore dall'aria in uscita per mezzo di scambiatori che lo trasferiscono all'aria in entrata. Per il riscaldamento e al raffrescamento, al fine dell’ottenimento di una temperatura di comfort di 18‐20°C, la scelta di un impianto del tipo a pavimento, alimentato da un impianto geotermico, in modo che d’inverno possa essere utilizzato per il riscaldamento e d’estate per il raffrescamento. Come detto le Fonti Energetiche Rinnovabili stanno vivendo una stagione di grande sviluppo a livello mondiale, assumendo un peso sempre maggiore nella produzione energetica. Com’è noto queste fonti, oltre ad essere inesauribili, sono ad impatto ambientale nullo in quanto non producono né gas serra né scorie inquinanti da smaltire. Nel momento in cui si esauriranno i combustibili fossili, sarà sempre più apprezzato e indispensabile il raggiungimento di gradi sempre più alti di autonomia energetica. Autonomia che si può raggiungere, attualmente, mediante l’utilizzo di pannelli fotovoltaici e/o solari termici, o con l’impiego di impianti geotermici e, là dove possibile, anche con l’integrazione di impianti eolici o mini eolici. L’integrazione contemporanea delle varie fonti energetiche è garanzia di una maggiore autonomia e di una più avanzata sicurezza energetica, soprattutto in presenza del rischio della indisponibilità di alcune di esse. 98 L’impianto fotovoltaico garantisce la disponibilità d'energia elettrica, la produzione di acqua calda sanitaria può essere garantita dall’uso di collettori solari che riducono notevolmente i consumi energetici. La risorsa naturale rinnovabile che deriva dal sottosuolo quale la geotermia, può essere utilizzata per l’accumulo termico stagionale e per produrre “caldo o freddo”. Nel caso di fondazioni geotermiche integrate ad impianti di riscaldamento e/o di raffrescamento funzionanti con l’energia 98
http://www.fonti‐rinnovabili.it 230 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO del sottosuolo, si possono utilizzare pali di assorbimento in calcestruzzo prefabbricati o muri a diaframma e/o altri elementi strutturali a contatto con il terreno. Importante è anche l’uso della domotica per il controllo ottimale di tutte le funzioni dalla sicurezza al monitoraggio dei consumi, del comfort: Il monitoraggio delle condizioni degli ambienti; il risparmio energetico, il controllo dei consumi; la regolazione automatica degli impianti di riscaldamento e raffrescamento; la regolazione degli elettrodomestici e dei sistemi antifurto; la gestione degli allarmi tecnici volti a preservare la salute degli occupanti. Le tecniche illustrate devono essere alla base di una nuova progettazione la cui trasformazione deve essere la spinta e l’occasione per una apertura a nuovi campi di indagine e di applicazione, ma deve essere soprattutto un dialogo tra scienza e società, deve portare con sé la storia e mostrare il futuro. Negli ultimi vent’anni c’è stato un interesse considerevole nell’applicazione del benchmarking nella costruzione. Ciò risulta dagli scritti dove il benchmarking è espresso nel contesto della durata del progetto (Walker, 1994), (Palaneeswaran and Kumaraswamy, 2000), partnering performance (Li et al., 2001), information technology evaluation (Stewart and Mohamed, 2004) and safety management (Mohamed, 2003). Performance esterne ed interne/External and internal Performance: Le strategie del risparmio energetico mirano all’utilizzo di materiali provenienti da fonti di “energia rinnovabile” che consentono di ridurre i consumi di energia grigia e la dispersione termica degli edifici, nonché per assolvere a una questione etica di salvaguardia delle risorse disponibili, in modo da renderle accessibili a tutti in maniera equilibrata. La maggior parte degli edifici esistenti è caratterizzata da consumi termici spesso elevati, sia a causa delle dispersioni di calore per trasmissione attraverso le pareti esterne, la superficie del tetto, il pavimento e le finestre, sia per le perdite di calore dovute ad una ventilazione non controllabile attraverso le fessure dell’involucro o per l’esistenza di ponti termici nella struttura. 231 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Kroon Hall di Hopkins Architects alla Yale University, è una struttura compatta, di forma curva che massimizza le potenzialità dei sistemi fotovoltaici. Utilizza pareti e tetto super‐isolati con un’ elevata massa termica atta a stabilizzare le variazioni interne di temperatura. Utilizza energia geotermica nel sotterraneo. Le finestre, permettono l’ingresso della luce naturale e della ventilazione. L'uso di vetrate ad alte prestazioni aiuta a prevenire la perdita di energia in inverno è il guadagno di calore in estate l’Illuminazione giornaliera viene raccolta e controllata da un sensore intelligente. Riscaldamento e raffreddamento sono ottenute dalla combinazione dei pozzi geotermici che regolano con l’ alta efficienza l’unità di trattamento dell'aria e di ventilazione. L'edificio può funzionare senza raffreddamento meccanico nel momento che le circostanze esterne lo permettono la ventilazione naturale. Fig.186, Ventilazione Autunno/Primavera Fig. 187 Ventilazione Inverno Fig.188 Ventilazione Estate Fig.189, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University Ventilazione .
232 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs e Canada, la Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar Utilizzano sistemi di ombreggiamento sulle facciate sud e implementano la ventilazione naturale per il raffrescamento estivo, nonché l’uso di pannelli fotovoltaici, e l’azione combinata del vento per un maggiore ricircolo dell’aria all’interno dell’edificio. Fig. 190, La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs, CA‐ USA
Fig. 191, Torre Manitoba sviluppata da Tran Solar, Canada 233 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Nella Hearst Tower di Foster and Partners,i suoi consumi energetici sono inferiori di circa il 25% rispetto a quelli standard della città. I vetri vestono tutto il grattacielo, ed essendo a bassa emissione, filtrano i raggi esterni del sole lasciando passare solo la luce naturale ma non il calore, evitando così un eccessivo ricorso alla climatizzazione durante i periodi estivi. Fig. 192, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA Fig. 193, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA L’Accademia delle Scienze di Renzo Piano utilizzerà la vegetazione autoctona che ricoprirà il tutto cre‐ando un tap‐peto erboso ideale per i insetti ed uccelli del luogo. 234 Fig. 194, Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Innovazione/Innovation La situazione energetica attuale mondiale di sensibilizza l’attenzione verso le tematiche della progettazione sostenibile, in particolare verso il risparmio energetico, elemento questo che negli ultimi anni sta diventando un fenomeno riscontrabile nelle applicazioni delle nuove tecniche costruttive. Le esigenze progettuali attuali mirano ad aumentare l’uso delle risorse rinnovabili per limitare la dipendenza dalle fonti fossili convenzionali e allo stesso tempo far fronte ai pressanti problemi di carattere ambientale che sono generati dal loro utilizzo. L’edificio della NASA utilizza un controllo integrato intelligente (IIBC) per tenere tracciati di luce, calore, umidità, clima esterno, stato di occupazione ed ottimizza le condizioni di comfort ambientale con prestazioni ambientali ed efficienza energetica. A seconda delle condizioni climatiche esterne ed il numero di persone all’interno di ogni stanza, il computer può aprire o chiudere le finestre, regolare i livelli di illuminazione ambientale e sollevare o abbassare le schermature delle finestre. La base sostenibile della NASA ha un sistema di illuminazione che offre 350 lux per l’ambiente e illuminazione a LED di 550 lux sul piano di lavoro.‐ 213.000 kWh di elettricità all’anno. Fig. 195, La Base Sostenibile della NASA di William McDonough and Partenrs, CA‐ USA
235 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO L’installazione sul tetto comprende una gamma da 100 kW di pannelli fotovoltaici con una potenza di 122.000 kWh/anno ed una serie di pannelli solari termici che forniscono il 60 % del fabbisogno di acqua calda. Insieme, questi sistemi sono stimati per fornire il 30‐40 % dell’energia necessaria al funzionamento della struttura. Il Kroon hall di hopkins Architects alla Yale University è un esempio di design in cui vengono massimizzate le superfici per l’integrazione architettonica dei moduli fotovoltaici. Prevede un consumo energetico del 50% in meno rispetto ad un moderno edificio di uguali dimensioni, ed ha un moni‐toraggio con‐tinuo del con‐
sumo di energia e delle emissioni di CO2, al fine di migliorare e ottimizzare le prestazioni della massa termica tramite l’ impalcato portante inerziale di travi e solai con soffitti in cemento faccia a vista. L’ isolamento: l’uso di un iper‐coibentazione con rivestimento in pietra, tripli vetri basso emissivi; la ventilazione naturale, favorisce l’organizzazione spaziale è coadiuvato da ventilatori nei plenum dei controsoffitti e dei pavimenti rialzati e da sistemi di recupero del calore; il Bms (Building Management System) indica, 236 Fig.196,, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University Ventilazione .
Fig.197, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University Ventilazione .
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO attraverso sensori a luce verde o rossa, quando aprire o chiudere le finestre; la climatizzazione, il raffreddamento/riscaldamento avviene attraverso pompe di calore collegate a quattro pozzi geotermici, profondi 500 m, che estraggono acqua di falda, eliminando così la necessità di refrigeratori e caldaie a gas , l’illuminazione è fornita dalle facciate vetrate est ed ovest che offrono illuminazione naturale durante tutto l’arco del giorno. Inoltre, l’uso delle fonti rinnovabili quali i pannelli fotovoltaici integrati alla falda sud producono il 25% dell’energia necessaria; pannelli solari, inseriti in quattro finestre del fronte sud, riscaldano l’acqua del circuito idraulico sanitario, i materiali riciclati per il 95% provengono da demolizioni nelle vicinanze dell’area di intervento. Per ridurre l’emissioni di CO2 delle 10.400 tonnellate di cemento, il 50% della pozzolana è stata sostituita con scorie granulari di alto forno (GGBS). L’Accademia delle Scienze di San Francisco di Piano ha un copertura di 60.000 cellule fotovoltaiche che erogano 213.000 kWh di elettricità all’anno. Progettazione sostenibile sono l’isolamento termico, il recupero delle acque pluviali, l’illuminazione e il riscaldamento passivi, il miglioramento della qualità dell’aria unitamente ad un’ esigua manutenzione. Fig. 198, Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA Genzyme a Boston di Behnisch Architekten utilizza la doppia facciata che consente la ventilazione all’interno dell’edificio, cellule fotovoltaiche e turbine eoliche sulla copertura dove viene, inoltre, raccolta l’acqua piovana per l'irrigazione del tetto verde. 237 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 195, Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
Fig. 196, Genzyme di Behnisch Architekten, Boston, USA
238 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO la Hearst Tower di Foster and Partners ha un sistema di raccolta delle acque piovane in appositi serbatoi che consente di annaffiare le piante e regolare il tasso di umidità nell’aria. I sensori installati negli ambienti regolano la quantità di luce artificiale emessa dagli apparecchi luminosi in funzione di quella naturale che entra dai vetri. Dei rilevatori di movimento spengono automaticamente luci e monitor nel caso in cui non ci sia nessuno negli ambienti. Fig. 197, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA Il New York Time Building, implementa una strategia di controllo per abbassare o spegnere luci artificiali e veneziane quando la luce naturale è disponibile. Il comfort visivo e termico viene mantenuto in ogni momento riducendo la domanda di energia del 70 %. Fig. 198, New York Times Building, NYC‐USA 239 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Evoluzione della Tecnologia/Technologies evolution: La capacità di trasferimento e di adoperare le nuove tecnologie dipende poi molto anche dall’individuo stesso e dalla sua conoscenza di base. Ciò comporta una verifica del gap tra la sua conoscenza e quello richiesto per utilizzare il trasferimento tecnologico (Saad et al., 2002; Wang et al., 2004). Il Global Ecology Centre di Stanford prevede un consumo energetico di 157 kWh/m²/anno, la Base Sostenibile della NASA implementa una serie di concetti architettonici ed energie rinnovabili e si prevede di far produrre più energia di quanta ne consuma, la Bank of America a New York la forma dell'edificio aumenta nella parte esposta alla luce del giorno orientandosi su Bryant Park. La facciata è in vetro. L’edificio comprende misure di risparmio idrico: come il riciclo delle acque grigie e sistemi di raccolta dell'acqua piovana. L'edificio inoltre filtra l'aria che viene data agli uffici che può essere controllata individualmente. Fig. 199 New York Times Building, NYC‐USA 240 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.200, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University Purificazione dell’acqua
Fig.201, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University collettori solari
Fig.202, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University sistema geotermico
Nella Kroon Hall e nella Sidwell Friends School, l'acqua piovana viene raccolta sul tetto dell'edificio, purificata attraverso delle piante acquatiche e riutilizzata per i servizi igienici e l'irrigazione. Il raffrescamento e il riscaldamento dell’immobile avviene attraverso dei fori all’interno dei perimetri dei piani. Quattro pannelli solari integrati nella facciata sud forniscono l'edificio d'acqua calda. Nei giorni in cui non c'è abbastanza sole, il liquido nei tubi evacuati scorre attraverso serpentine alimentato esternamente e scalda l'acqua proveniente dalla città. I collettori solari presenti sulla copertura catturano energia solare e la trasformano in energia elettrica che serve per l’illuminazione dell’immobile. In inverno, le pompe di calore geotermiche attingono l'acqua tra 55 gradi e 60 gradi da quattro pozzi a 1.500 metri di profondità nella foresta di Sachem. Il calore viene rimosso dalla falda dalle pompe di calore, e viene trasferito ad un circuito idraulico separato attraverso i radiatori. Poi la falda viene rimessa nel pozzetti e assorbe calore dalla terra, pronta a ricominciare il ciclo. In estate, il processo è invertito. Le pompe di calore prendono il fresco dalla falda per 241 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO raffreddare l'aria e poi l'acqua viene pompata indietro nei pozzetti. La Pearl River Tower mira ad affermarsi come un nuovo standard per i futuri grattacieli: Una struttura progettata in armonia con l'ambiente che estrae energia da forze naturali e forze passive che circondano l’edificio. Uno dei più grandi successi di questo edificio sta nella integrazione di forma tra le caratteristiche naturali e artificiali su un approccio olistico alla progettazione. L'edificio è stato progettato con l'idea di risparmio energetico, comprensivo di gli impianti eolici e collettori solari, pannelli solari, ventilazione tramite pavimenti e sistema raffrescamento e riscaldamento a pavimento. Il consumo di energia è diminuito anche massimizzando l’illuminazione naturale giornaliera, conservando l’acqua piovana per il consumo da parte dei sistemi HVAC e utilizzando il calore solare per ottenere acqua calda. Colonne di sfiato, dissipatori di calore e lastre di raffreddamento operano per raffreddare l’edificio. Fig.203, La Pearl River Tower
La complessità della costruzione/ The complexity of construction technology: Il contemporaneo ha sviluppato le nuove tecnologie per quanto concerne la sostenibilità, promuovendo l’uso di materiali naturali siti nel luogo di sviluppo dell’edificio e l’uso di materiali già riciclati creando un sistema ecosostenibile. L’uso dell’innovazione della forma e della sua struttura consente un’ armonia di estetica e adattabilità dell’edificio stesso che diventa parte integrante del paesaggio. 242 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La sede dello studio di architettura BDP è disposto con un’ inclinazione che aumenta l’ampiezza del corpo di fabbrica progressivamente, da 15 metri al primo piano a 17 metri sul terzo, per fornire ombreggiatura. In questi casi, la sezione e l’altezza della costruzione rivelano come una scelta progettuale low‐tech possa ridurre il consumo energetico senza l’impiego di complessi sistemi impiantistici. Fig.204, La sede BDP, UK Nella sede della Ramboll a Copenaghen, l’uso di energia geotermica fornisce l’ 85 % delle esigenze di raffreddamento. Geotermia e la produzione combinata di calore ed elettricità (CHP) sono sistemi molto diffusi tra i casi studio. Si tratta di una caratteristica ricorrente in tutti gli edifici che mirano ad un target Net Zero Energy. Fig.205, La sede Ramboll, Copenaghen, Danimarca la Pearl River Tower, La genera il vento attraverso le turbine, una tale tecnica realizzata in Cina è ancora la fonte più controversa di energia rinnovabile. L’aspetto le rende difficili da integrare nel progetto architettonico ed il loro volume le rende difficili da integrare in un sito urbano. 243 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.206, La Pearl River Tower
la Hearst Tower di Foster and Partners è il primo grattacielo "verde" a New York City. Il pavimento dell'atrio è in pietra calcarea, ottimo conduttore di calore. Dei tubi in polietilene sono inseriti sotto il pavimento e riempiti con acqua che circola per il raffreddamento in estate e riscaldamento in inverno. L’acqua piovana raccolta sul tetto è immagazzinata in un serbatoio nel basamento per l'uso del sistema di raffreddamento, per irrigare le piante e per la scultura d'acqua nella hall principale. L’ 85% di acciaio strutturale dell'edificio contiene materiale riciclato. Nel complesso, l'edificio è stato progettato per utilizzare il 26% di energia in meno rispetto ai requisiti minimi per la città di New York. L'atrio è dotato di scale mobili che attraversano una cascata d'acqua costruita con migliaia di pannelli di vetro che raffredda e umidifica l'aria nella hall. 244 Fig. 207, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA – distribuzione delle travi. BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig. 208, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA – costruzione 4.4 Benchmarking nei Materiali Gli architetti stanno prendendo coscienza del potenziale che si può avere utilizzando fonti di energia rinnovabili, materiali naturali e soprattutto, materiali riciclabili e riciclati. Si è aperta una fase di sperimentazione architettonica. In pochi casi vi è la tendenza ad utilizzare soluzioni scolastiche e ripetitive soluzioni passive (cioè grande facciata vetrata a sud, brise solei orizzontali a sud, ombreggiamento verticale a ovest, ecc…). In molti casi vi è invece una interessante ricerca condotta sulle potenzialità di nuove forme, sistemi di schermatura, materiali e modi di utilizzo degli edifici. Queste ricerche si basano implicitamente sul fatto che la fisica dell’edificio permette di ottenere risparmi energetici in molti modi e che le formule convenzionali non sono adatti per ogni clima. Performance esterne/External performance l'US Census Bureau, Suitland, MD. Questo edificio 1,5 milioni di mq si trova accanto al Metrorail e dispone di una vasta rete di tetti verdi, con oltre un chilometro di marciapiedi, due laghetti che riflettono per la gestione delle acque piovane e un efficiente sistema di distribuzione dell'aria sotto il pavimento. Il 100% di energia di questo edificio è garantito dall’ energia rinnovabile. Il rivestimento delle facciate è un motivo irregolare operato grazie 245 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO alla curvatura del legno di quercia, rendendo questo sistema duraturo e non inquinante. Fig. 209, l'US Census Bureau, Suitland, MD L’Accademia delle Scienze di San Francisco di Piano usa l’ombreggiante con fotovoltaico integrato. Le caratteristiche fisiche del modulo fotovoltaico quali forma, dimensione, colore, eventuale trasparenza possono diventare elementi di caratterizzazione dello spazio architettonico quando viene utilizzato come copertura, facciata o grande vetrata. Il fotovoltaico viene anche interpretato e utilizzato come vero materiale edilizio e diventa parte inscindibile della costruzione. Sostituisce un materiale da costruzione convenzionale diventando un componente attivo dell'involucro edilizio in grado di contribuire positivamente alla performance energetica degli edifici. Fig. 210, Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA 246 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO la Pearl River Tower è stata costruita considerando un orientamento ottimale per catturare tutta la luce solare del giorno e, in più, è dotata di diversi pannelli fotovoltaici e di un doppio rivestimento di vetro per un isolamento termico maggiore. L’effetto del rivestimento basso emissivo è quello di riflettere il calore all’interno dell’edificio. Inoltre, il rivestimento trasparente trasmette il calore del sole e provvede ad una elevata trasmissione luminosa consentendo una migliore illuminazione naturale e maggior comfort negli ambienti di lavoro. Fig.211, La Pearl River Tower Performance interne/ Internal performance Nel New York Times Building l’illuminazione della facciata a tendina alta 250 metri in tubi di ceramica bianchi trasforma l’intero edificio in uno scintillante simbolo notturno della metropoli di New York e grazie alla moderna illuminotecnica ha un consumo energetico inferiore a quello necessario per l’illuminazione della sola punta dell’Empire State Building. Il vetro chiarissimo a basso contenuto di ferro e le barre in ceramica costituiscono una doppia facciata a soffietto, l’illuminazione, regolata con cura, conferisce alla facciata un chiarore caldo e tenue e allo stesso tempo consente lo sguardo all’interno dell’edificio. L’illuminazione efficace ed efficiente della facciata è costituita da una griglia in ceramica, la prima del suo genere in America. L’obiettivo è di mettere in evidenza la raffinatezza delle griglie che si elevano per tutta l’altezza dell’edificio. Gli 247 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO apparecchi ERCO per lampade ad alogenuri metallici a doppio attacco da 250W sono stati dotati di diversi sistemi di riflettori per ottenere l’illuminazione diffusa desiderata per le intere facciate est e ovest, alte circa 260 metri. Gli apparecchi a fascio stretto sono orientati fino alla punta dell’edificio, mentre altri apparecchi, anch’essi a fascio stretto ma dotati di diffusori illuminano i piani intermedi e i washer proiettano la luce sullo zoccolo dell’edificio. Nella Kroon Hall di Hopkins Architects alla Yale University la produzione off‐site da fonti rinnovabili si ottiene con l’acquisto di energia rinnovabile in scala di grandi dimensioni. Ad ogni modo, l’energia rinnovabile è più costosa dell’ efficienza energetica ottenuta con adeguata progettazione architettonica e dei sistemi impiantistici. 248 Fig. 212 New York Times Building, NYC‐USA Fig.213, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University collettori solari
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Nella Pearl River Tower a Guangzhou i moduli fotovoltaici servono la duplice funzione di involucro dell’edificio (pannelli spandrel) e generatori di corrente. Evitando il costo dei pannelli spandrel convenzionali, il costo incrementale del fotovoltaico si riduce ed i Fig.214, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University collettori solari
costi del ciclo di vita sono migliorati. Isolamento/Insulation Fig.215, La Direzione Tecnica del Comune di Aarhus progettata da CF Møller La Danimarca ha i maggiori produttori mondiali di isolamento e componenti vetrati. Pertanto, non sorprende che molti dei casi studio discussi abbiano obiettivi energetici molto bassi. La Direzione Tecnica del Comune di Aarhus progettata da CF Møller ha un consumo energetico totale di 50 kWh/ m² per anno ottenuto con una facciata a fotovoltaico integrato. Una superficie di 200 metri quadrati è rivestita con lamelle fotovoltaiche ed altri 170 m 2 alloggiano i collettori per il solare termico. Il calore recuperato dai collettori, che evidenziano l’angolo dell’edificio, è utilizzato in inverno per il riscaldamento e in estate per il raffrescamento. Inoltre, la grande facciata orientata a Sud ottimizza l’utilizzo passivo del calore solare. Per evitare l’eccessivo surriscaldamento degli ambienti interni le grandi finestre rivestite con pietra naturale nera sono incassate all’interno e schermate da pannelli nei quali sono integrate delle celle solari. Il nuovo edificio per uffici di Energinet.dk a Ballerup progettati da Henning Larsen ha un consumo energetico totale di soli 47,7 kWh/m²/anno dovuto principalmente alla progettazione architettonica. La scelta di integrare pannelli solari, 249 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO raffreddamento ad acqua di falda e pompe di calore nel progetto ha ridotto il consumo annuo di energia per soli 35 kWh/m²/anno. La sua superficie è di 4.000 m2 ed è composto da tre elementi: sale riunioni al piano terra, un atrio, postazioni di lavoro al piano superiore, tutto che fluttua sopra il paesaggio in pendenza. L'atrio è l'identità è aperto e attivo. Fig.216 Energinet.dk a Ballerup progettati da Henning Larsen La Green Light house ha un carico totale di energia primaria di 30kWh/m²/anno. Inoltre la struttura è in grado di generare 27kWh/m²/anno, risultando un edificio che in condizioni ideali richiede l’uso di soli 3kWh/m²/ anno. Fig. 217, la Green Lighthouse di Christensen & Co Architects, Copenaghen, Danimarca Nell’’Accademia delle Scienze di San Francisco di Piano Il tetto ha uno spessore di un metro e mezzo e vi sono piantate un milione e mezzo di piante che, insieme agli isolanti termici, garantiscono un abbassamento della temperatura interna di circa dieci gradi, rendendo possibile la totale mancanza di impianti artificiali. 250 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Riciclo/Recycling Fig. 218, Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA Fig. 219, Accademia delle Scienze di Renzo Piano San Francisco, USA L’Accademia delle Scienze di San Francisco di Piano: Il nuovo progetto si installerà sull’edificio preesistente. In fase di demolizione sono stati riciclati i materiali del vecchio edificio. Questa opera‐zione ha notevolmente ridotto la quantità di materiale dismesso destinato alle discariche (uno dei problemi principali dei prodotti durante il loro ciclo di vita). Inoltre è interessante il sistema di filtraggio dell’acqua proposto. Il progetto prevede l’uso dell’ acqua di mare, filtrata con un sistema naturale e impiegata nell’edificio. La Hearst Tower di Foster and Partners vanta 180 metri di acciaio e vetro si eleva su un fabbricato in stile Art Deco compiuto nel 1928 per il magnate William Randolph Hearst. Il contrasto, volontariamente evidenziato tra l’edificio tradizionale e quello moderno, genera un’insieme davvero unico. L’orditura trasversale delle travi, realizzate per l’85% da acciaio riciclato, forma moduli vetrati dall’aspetto di diamanti. Quella delle travi oblique non è solo una scelta estetica: le forme triangolari hanno infatti permesso un risparmio di acciaio del 20% 251 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO . Nella Kroon Hall di Hopkins Architects alla Yale University il legno sostenibile raccolto per le capriate dell'edificio e la pietra per le facciate sono stati estratti entro 500 miglia di campus. Nel complesso il 16% dei materiali da costruzione contengono materiali riciclati, di cui 34% da fonti regionali. L’80% del legname è certificato dal Forest Stewardship Council (FSC) Fig. 220, Hearst Tower, Norman Foster, NYC, USA Fig.221, Kroon Hall di Hopkins Architects , Yale University collettori solari
252 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 4.5 Linee guida per la riduzione energetica in un edificio. 1. Riduzione dei carichi attraverso la progettazione architettonica. 2. Riduzione dell’apporto energetico di riscaldamento, raffreddamento ed illuminazione tramite il design del sito, la forma, l’orientamento, il passive solar design, gli involucri ad alte prestazioni, i sistemi di barriere d’aria, l’illuminazione naturale. 3. Il controllo solare attraverso sistemi di schermatura, dispositivi statici per l’ombreggiamento, l’uso di ventilazione naturale. 4. Riduzione dei carichi attraverso l’uso di efficienti sistemi di illuminazione ed attrezzature, 5. Uso della ventilazione naturale, dilatando le temperature accettate nella zona di comfort, relazionandosi con le variazioni di temperatura (interazione tra HVAC e massa termica) e utilizzando sensori e controlli per illuminazione / HVAC in grado di diminuire la quantità di riscaldamento, raffreddamento e illuminazione quando non sono fondamentali. 6. Ottimizzare i controlli dell’edificio, la progettazione di illuminazione ed HVAC tramite impianti efficienti. Questo può avvenire tramite tecnologie nuove, come impianti ad alta efficienza, controlli, sensori, ecc. L´automazione dell’edificio può essere utilizzata per ad esempio muovere i sistemi di schermatura. 7. Integrare l’uso di energia alternativa (non derivata da fonti tradizionali di combustibili fossili), solo dopo aver ultimato la progettazione degli impianti meccanici. 8. L’uso di calore per co‐generazione e di energia elettrica o con impianti combinati (ChP) e in alcuni casi con celle a combustibile, per produrre energia a minor impatto ambientale possibile e in molti casi a costo inferiore. 9. L’implementazione dei sistemi attivi per le energie rinnovabili. Questo avviene quando gli obiettivi di riscaldamento, raffreddamento e illuminazione non sono soddisfatti mediante architettura e impiantistica. Utilizzo del fotovoltaico (anche integrato nel sistema di ombreggiamento), geotermico e turbine a vento. 253 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fase Caratteristiche
Ridurre i carichi con la Progettazione Architettonica
Ridurre i carichi con altri mezzi
Progettazione di illuminazione e HVAC controlli,
Site Design (materiali altamente riflettenti ed ombreggiature) Forma (superficie‐area con rapporto volume) Dimensione Orientamento Programma Design dell’Involucro (rapporto finestra/ parete, colore della facciata e le proprietà delle superfici, isolamento, finestre, vetro, ombreggiature di esterni e interni) Raccolta dell’Illuminazione naturale Materiali da costruzione Massa termica Illuminazione efficiente Elettrodomestici ad alta efficienza Estensione della zona di comfort termico. Controlli (illuminazione, sensori di presenza, funzionamento delle aperture) Modalità di ventilazione naturale e mista Sistemi radianti Deumidificazione Sistema di recupero calore Sistema di riscaldamento efficiente Sistema di raffreddamento efficiente Tecnologie ad energie alternative
Cogenerazione combustibile Energie rinnovabili e Active System Design
Fotovoltaico (anche integrato nel sistema di schermatura) Solare per l’acqua calda Geotermia Turbine eoliche
254 Celle a BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 4.6 Bibliografia/Sitografia AA.VV., Thermal insulation, acoustical materials, joint sealants, fire tests, building constructions, ASTM Aghemo Chiara, I materiali per l'isolamento termico, CELID, Torino, 1985 Alastair Fuad‐Luke, Eco‐Design. Progetti per un futuro sostenibile, Logos, Modena, 2003 Altomonte Sergio, “I materiali trasparenti innovativi e le loro applicazioni”, in L’involucro architettonico come Antonio Luque, Steven Hegedus ‐ “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering” Wiley, 2003. Boeri Andrea, “Isolamento termico e prodotti ecologici”, in Criteri di progettazione ambientale: tecnologie per edifici a basso consumo energetico, Editoriale Delfino Redecesio di Segrate, 2007, pp. 89 ‐ 102 Epstein Kyra (Winter 2008). "How Far Can You Go? Case Study: Pearl River Tower". High Performing Buildings Magazine. Retrieved 2 May 2012. F. Giglio, Tecniche Materiali Progetto, Gangemi, Roma (ITA), 2011. Duffie John A. “Solar Enginnering of Thermal processes” Jhon Wiley & Sons, 3rd Edition Smith, Adrian (2007). The Architecture of Adrian Smith, SOM: Toward a Sustainable Future. Images Publishing Group Pty Ltd. p. 556. ISBN 1‐86470‐169‐2. Tatano Valeria (a cura di), Materiali naturartificiali. Tendenze innovative nel progetto di architettura, Officina Tom Markvart, Luis Castafier “Practical Handbook of Photovoltaics ‐ Fundamentals and Applications” Elsevier Ltd, 2003. The winds of change" World Architecture News. Tuesday, 22 August 2006. Retrieved 23 May 2012. Net Zero Energy Design". SOM. Retrieved 11 April 2009. www.enea.it www.enel.it www.gse.it www.solaridea‐fotovoltaico.it www.enis
255 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 256 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5 Caso di studio: L’edificio alto come soluzione ecosostenibile per la produzione di energia
5.1 Progettare in altezza Fin dall’inizio del XX secolo i Tall Building sono entrati nella storia delle edificazioni e la loro esistenza, dapprima chiusa nell’aerea urbana degli Stati Uniti, si è estesa a tutte le realtà urbane del mondo. L’altezza degli fabbricati non è avanzata in maniera regolare, piuttosto si è manifestata attraverso marcati aumenti della velocità, risultato di vari e differenti fattori, fra i quali i dominanti sono da ricercarsi nel sviluppo dell’ingegneria strutturale, dell’ingegneria dei materiali e delle tecnologie costruttive. Si ritiene che un edificio possa essere definito alto nel momento in cui superati i 70 m di altezza. Le moderne classificazioni definiscono un edificio medio con altezze tra i 70 e 150 m, alti tra 150 e 300, molto alti tra i 300 e i 500, altissimi tra i 500 e i 1000 m, eccezionali tra i 1000 e i 2000 m. Attualmente la dimensione media è di 800m. Al fine di costruire un edificio alto, sia in acciaio che in calcestruzzo armato, bisogna perseguire gli obiettivi di resistenza e robustezza. Elaborati test permettono oggi di costruire edifici molto alti capaci di resistere ad intemperie ed eventi naturali quali sismi. Certo si deve sempre tener conto della qualità dei materiali installati, sia dal tipo di cemento che di acciaio utilizzato. Importante risulta l’obiettivo di durabilità. Diversi progetti in Asia già dopo pochi anni si degradano e risulta difficile la ristrutturazione, rischiando così dover essere demoliti dopo poco tempo. Quello che la moderna tecnologia sta facendo in questi anni, al fine di garantire e migliorare le performance dell’edificio alto, è la possibilità di sviluppare tecniche costruttive innovative ed efficaci, che permettono di sfruttare la superficie al fine di garantire comfort e benessere all’utilizzatore e all’edificio stesso. 257 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Inoltre, risultano molto importanti in questo processo il mezzo e la tempistica che permettono l’ottimizzazione della gestione dei tempi di costruzione. Sempre facendo riferimento alle nuove costruzioni sul suolo asiatico, si nota che i tempi di realizzazione di questi nuovi edifici alti sono notevolmente ridotti rispetto alle costruzioni in occidente, ciò è anche dovuto a turni di lavoro diversi e decisamente più intensi ma anche a un aspetto e una predisposizione per la costruzione in altezza molto più sviluppata rispetto all’occidente. Ciò per far fronte alla crescita demografica più importante di questi mercati rispetto a quella occidentale, che non necessita di uno sviluppo urbano così veloce. Quello che si nota nel momento in cui ci si avvicina a questo nuovo scenario urbano è la scelta delle tecnologie impegnate nonché dei materiali. La costruzione in altezza porta anche l’uso di materiali innovativi se ci si trova in aree ricche, mentre in grandi edifici costruiti per il solo bisogno di accogliere numerose unità abitative, sono a impatto totale sull’ambiente, non c’è l’utilizzo di nessun rispetto e tecnica innovativa, l’unica domanda è il tempo di costruzione e la capacità di accoglienza. Gli edifici alti inoltre hanno un esigenza che manifesta sempre più forte legata all’architettura e al suo design. Gare internazionali hanno permesso ad architetti di tutto il mondo di confrontarsi per creare una nuova idea di abitare e vivere gli spazi, intesi come spazi fluidi che si distribuiscono in altezza, costruzioni che sembrano leggerissime che svettano sulle altre costruzioni e diventano dei veri e propri simboli del panorama urbano circostante. La possibilità di conseguire raffinati livelli estetici e forme di complessa geometria ha creato una nuova immagine di questi edifici che si competono sul nuovo scenario mondiale. L’obiettivo principale però di questa nuova realtà urbana si basa sull’ecosostenibilità che è diventata il modo per respingere le accuse dell’impatto dell’edificio sull’ambiente. E così si moltiplicano le iniziative e le progettazioni che verificano prima di tutto la fattibilità ambientale. Senza distruggere quello che stanno per occupare. Gli edifici alti sono generalmente costruiti adoperando l’acciaio strutturale oppure il calcestruzzo armato. L’acciaio strutturale può essere il componente principale dell’ossatura essenziale ma non dell’intero elemento strutturale, mentre il calcestruzzo armato può essere l’unico materiale costituente l’organismo 258 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO strutturale. Per quanto concerne le fondazioni queste possono essere realizzate mediante getti massicci di calcestruzzo, con altezze fino a 4‐5m, superfici non inferiori a 1500‐2000m2 ed elevati quantitativi di armatura metallica. I problemi costruttivi più importanti che potrebbero verificarsi durante la costruzione sono l’ industrializzazione del processo produttivo delle armature metalliche e della loro posa in opera, la composizione del calcestruzzo ed il controllo dello sviluppo del calore di idratazione del cemento durante l’indurimento, l’ approvvigionamento del materiale e la programmazione dei getti, la eventuale necessità di operare un consolidamento del terreno fondale o di costruire opere di sottofondazione. L’edificio alto inoltre ha generalmente delle note di progettazione fisse ad esempio quelle relative ai nuclei dei vani scala e degli ascensori, questi sono generalmente realizzati in calcestruzzo armato ed hanno formato caratterizzato da grande variabilità, assolvono l’ importantissima funzione statica di equilibrare le azioni orizzontali applicate all’edificio e i sistemi costruttivi di questi elementi hanno raggiunto elevati gradi di standardizzazione. I processi comprendono l’utilizzo di casseri auto avanzanti entro i quali viene disposta l’armatura metallica organizzata mediante prefabbricazione e viene in seguito gettato il calcestruzzo portato in quota mediante una pompa anch’essa auto avanzante su cremagliera. Dal corretto andamento del sistema cassero, montaggio dell’armatura, pompa, dipende l’efficienza del sistema costruttivo che è requisito basilare per un corretto sviluppo delle opere strutturali. L’ esigenza di ridurre i tempi costruttivi richiede una investigazione approfondita atta a favorire i processi di prefabbricazione delle armature e la loro posa in opera e un programma fine del materiale calcestruzzo, le cui caratteristiche necessarie devono essere la lavorabilità, la condizione di essere pompato ad altezze dell’ordine di 150m, lo sviluppo di un’adeguata resistenza a poche ore dal getto per consentire l’immediato avanzamento del cassero. I pilastri sono gli elementi portanti le azioni verticali e la loro struttura può essere esclusivamente metallica, esclusivamente in calcestruzzo armato e mista acciaio‐calcestruzzo. Le preparazioni costruttive per i vari costituenti possono essere di vario tipo: colonne prefabbricate centrifugate dette impalcati che costituiscono l’elemento fondamentale dell’impianto strutturale, attraverso il quale viene salvaguardato il contributo fra gli elementi verticali ed il nucleo, il 259 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO loro onere strutturale è improntato a forte complessità che ne definisce le prerogative, i materiali e le modalità costruttive più adatti a soddisfarle. Le tecniche costruttive possono prevedere: impalcati a struttura in calcestruzzo armato ordinario o pre sollecitato, impalcati a struttura mista acciaio‐calcestruzzo, impalcati in calcestruzzo armato o pre sollecitato o a sezione mista acciaio‐calcestruzzo, impieganti elementi prefabbricati. La pianificazione di un edificio alto rappresenta un’ operazione complessa e delicata che ricerca la partecipazione di più professionalità. Esaminando gli aspetti essenziali della progettazione si distinguono: l’architettura, l’ingegneria strutturale, la progettazione degli impianti. Queste tre identità necessitano, per potere essere affrontati con esaustività e competenza, la presenza di ulteriori specializzazioni. Per l’ architettura, la componente di urbanistica di composizione e della tecnologia dei dettagli costruttivi; per l’ingegneria strutturale, la componente progettuale, di analisi della tecnologia applicata ai materiali e della geotecnica. Per quanto concerne la progettazione degli impianti, questi dovranno avere una componente meccanica, elettrotecnica e di fisica tecnica. Queste professionalità devono essere protagoniste di un lavoro sinergico, la cui esatta crescita è oggetto di controllo da parte del Project Management, strumento cui è assegnata la gestione del progetto in termini di costi‐tempi di esecuzione e qualità del prodotto. All’interno dei percorsi sinergici che possono individuarsi, alcuni fra questi sono di essenziale importanza, quali ad esempio architettura ‐ ingegneria strutturale con componenti relative alla composizione e alla tecnologia per la parte architettonica e progettazione e tecnologia dei materiali per la parte ingegneristica. Oppure architettura ‐ ingegneria strutturale ‐ progettazione di impianti, con i relativi composizione,tecnologia ‐ progettazione, ottimizzazione ‐ layout e percorsi. A queste sinergie, tipiche di professionalità interdisciplinari, si sovrappongono altre non meno importanti sinergie, tipiche di ciascuna branca, quali ad esempio: ingegneria strutturale (progettazione ‐ analisi); ingegneria strutturale (progettazione ‐ durabilità); architettura (progettazione ‐ tecnologia); architettura (progettazione ‐ sostenibilità); impiantistica (progettazione ‐ innovazione tecnologica); impiantistica (progettazione ‐ costi energetici). 260 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Le costruzioni alte sono elemento caratterizzante delle città moderne e la loro presenza si è ultimamente affermata in tutti gli ambienti urbani. La difficoltà e la delicatezza di comportamento degli edifici alti richiede una attenta progettazione strutturale, le cui soluzioni sono strettamente connesse ai materiali e alle modalità ed alle tecniche costruttive impiegate. Sebbene l’aspetto strutturale rappresenti il fattore decisivo, gli edifici alti rappresentano organismi la cui elevata complessità richiede il sinergico impegno di più professionalità per assicurare la realizzazione di tutti gli obiettivi che sono alla base dell’ edificazione di un edificio alto. Fra le parti Architettonica, Strutturale ed Impiantistica devono pertanto esserci vie comuni di progettazione attraverso le quali vengono studiate e valutate le proprietà dell’edificio, massimizzandone le prestazionalità. Questo tratto, che deve accontentare una più generale strategia, è soggetto al controllo e l’indirizzo da parte del Project Management, cui è assegnata non la mera funzione di garantire l’efficacia delle sinergie operative fra le varie componenti progettuali, bensì di massimizzarne gli effetti in un ambito di stima globale della prestazionalità della costruzione
261 BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.2 Il dialogo tra Architettura , struttura e impianti Il problema principale per costruire una vera architettura ecosostenibile è la continua differenza che c’è tra l’approccio architettonico e quello impiantistico Lechner, nel libro “heating, Cooling and Lighting”, spiega che l’architettura da sola può portare ad una riduzione pari all’80% del consumo energetico, mentre quella degli impianti solo dell’8%. Di conseguenza, una buona progettazione può portare ad un consumo pari al 12 % di energia di un edificio convenzionale. Per creare un neutralismo energetico, il restante apporto energetico può essere generato da fonti alternative e rinnovabili, così da realizzare un edificio Net Zero Energy. Lechner non ha verificato però queste cifre per tutti i climi, ha inteso vuole semplicemente presentare l’enorme potenziale riservato all’architettura per ridurre il consumo di energia. Lo studio sugli edifici contemporanei, realizzati soprattutto dai nomi più prestigiosi quali Foster and Partners, Skidmore Owings and Merril, ecc.. ci mette di fronte alla consapevolezza che l’architettura si sta sempre più interessando al risparmio energetico. Questo già visto in diversi casi studio. Lo studio d’architettura Danese Henning, ha dimostrato che solo attraverso la progettazione cosciente del clima in cui si inserisce è possibile ridurre il consumo energetico tipico di un edificio dell’80 %. Il risultato è un mix di elementi architettonici, funzionali, di controllo di sistemi impiantistici. Gli edifici regolati dai carichi termici interni, definiti quali illuminazione, computer, dipendenti, attrezzature, elettrodomesti‐ci, ecc… sono per lo più edifici commerciali o educativi e, na‐turalmente, hanno alti carichi di raffreddamento. Questi edifici condividono caratteristiche simili anche in diversi climi. Ne sono esempi l’ufficio BDP e la sede del VKR. Nel primo esempio, che si trova a Manchester, i costi energetici di raffreddamento sono circa il doppio di quelli del riscaldamento. Il secondo, che si trova in Danimarca, utilizza tre quarti del consumo di energia per il raffreddamento, circa 60 kWh/m². Strategie condivise per ridurre i carichi di raffreddamento pongono l’accento su: 262
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illuminazione naturale per evitare i carichi di quella artificiale e il successivo surriscaldamento Salvaguardia della facciata per evitare ulteriori guadagni termici massa termica e ventilazione naturale, per guadagnare e rilasciare calore Nei casi di edifici alti, per via dell’altezza e del clima in cui ci si inserisce, il design della facciata deve gestire i delicati problemi di luce naturale, illuminazione, calore solare ed il controllo della temperatura media radiante. Quest’ultima è difficile da controllare con il sistema impiantistico e può influenzare direttamente il comfort termico dei residenti e la loro rendimento. Nel recente passato, il prezzo delle facciate totalmente vetrate si è rivelato molto alto in termini energetici. La sede del New York Times di Renzo Piano sembra aver invertito tale approccio. La diminuzione delle superfici del sistema impiantistico è stata ottenuta attivando una schermatura esterna per difendere la facciata da eccessivi guadagni solari. Gli edifici con carico termico interno dominante spesso sono dotati di solette di calcestruzzo esposto per aumentare il comfort percepito. Il cemento prende il calore durante il giorno e lo rilascia durante la notte quando gli uffici non sono occupati. Lo scambio termico può essere ottimizzato ingrandendo il rapporto superficie/volume del soffitto. Vengono quindi spesso impiegate delle lastre di cemento a forma d’onda. Negli esempi del San Francisco Federal Building e della BRE ‐ British Research Establishment nel Watford. Si dimostrano i vantaggi dell’integrazione tra struttura e architettura, in entrambi i casi prevalgono i sistemi passivi su quelli meccanici. Al fine della riduzione dei carichi di raffreddamento, la ventilazione naturale è combinata con la massa termica. A differenza della precedente generazione di edifici non ventilati che si basavano invece sul controllo di un termostato per regolare le temperature, la ventilazione passiva attraverso il raffreddamento richiede la partecipazione degli occupanti. Gli occupanti vengono formati sul quando aprire e chiudere le finestre e su come alzare ed abbassare le schermature. Presso il Global Ecology Center, gli occupanti sono stati invitati a controllare alcuni dei sistemi non‐
automatizzati per il controllo degli effetti del sole e del vento 263
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO sull’ambiente interno. Una riduzione significativa del carico dell’edificio è stata registrata una volta che gli utenti hanno imparato come usare gli spazi e quando aprire le finestre in funzione delle loro esigenze di comfort. I sistemi di ombreggiamento e le caratteristiche funzionali applicate sulla facciata hanno un ruolo estremamente importante. La facciata deve essere diversificata in base all’orientamento ed al contesto circostante. Gli edifici che propongano facciate omogenee per ciascun piano, rimangono solo per l’edilizia popolare. Inoltre c’è stata la resa di coscienza comune da parte dei progettisti che la scelta di facciate a tutto vetro ha un impatto enorme sul consumo di energia. Dopo alcuni anni di edifici completamente vetrati, vi è attualmente una tendenza a calibrare attentamente il rapporto finestra/facciata nell’involucro. Numerosi studi hanno dimostrato che non ci sono benefici in termini di luce naturale se ho un rapporto finestra/facciata oltre il 60 % e in molti casi il 30 o il 50 % sono ottimali. La sede della VKR holding e il Green Light house hanno una percentuale di finestrate relativamente bassa sulla superficie della parete circa il 40 %. Statisticamente, i casi studio mostrano che l’uso di facciate a doppia pelle è meno popolare rispetto alla soluzione che prevede un ombreggiatura per gli esterni. Oggi, gli esperti concordano sul fatto che sistemi di schermatura esterni sono più convenienti delle facciate a doppia pelle quando l’obiettivo principale è la riduzione del carico di raffreddamento. L’ombreggiatura esterna è raramente utilizzata in edifici alti, con l’eccezione della sede del New York Times, ciò a causa delle pressioni del vento e della difficoltà di manutenzione. Anche il San Francisco Federal Building è in grado di disporre di una varietà di sistemi di schermatura, schermi metallici, brise soleil di vetro verticali calibrati secondo l’orientamento della facciata. Le soluzioni più scolastiche con ombreggianti orizzontali sono state utilizzate per la Yale Kroon Hall, la Base Sostenibile della NASA, il BRE ed il Palazzo Wessex. L’ombreggiatura esterna è l’elemento distintivo del design del Census Bureau si SOM nel Maryland. In questo caso la facciata ad ovest è protetta da 16.000 alette verticali lamellari in quercia bianca. Il sistema di ombreggiatura insieme alle differenti facciate e due ampi tetti verdi spiegano 264
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO come l’edificio ottenga una riduzione del 15,8% dei consumi energetici se comparato ad edifici con simile destinazione. Negli edifici relativamente piccoli, la progettazione energetica della facciata è spesso espressa da distintivi elementi formali e funzionali. La facciata sud dell’edificio BRE include camini di ventilazione posizionati per aspirare l’aria attraverso i condotti nella struttura del pavimento. Il centro di ecologia globale a Stanford ha invece una torre di raffreddamento all’ingresso per migliorare la ventilazione, fornendo aria pulita e fresca. Guardando i casi studio, si può vedere come la “zona di comfort estesa” è una tecnica efficace per ridurre i carichi dell’edificio. Lo studio condotto dalla Berkeley University ha dimostrato che gli occupanti degli edifici naturalmente ventilati sono a proprio agio con una più ampia banda di temperature rispetto agli occupanti degli edifici artificialmente climatizzati. Gli edifici naturalmente ventilati consentono una più alta temperatura di comfort di 26 gradi Celsius in estate rispetto ai tipici 23 gradi Celsius utilizzati con sistemi impiantistici di raffrescamento negli USA. Gli spazi meno occupati, come le lobby dei corridoi di collegamento, sono autorizzati a raggiungere i 30 gradi. Se la zona di comfort si estende attraverso la ventilazione naturale, lo spostamento dell’aria e le tecnologie di riscaldamento/ raffreddamento per la distribuzione termica radiante, possono produrre un risparmio tra il 40 e il 70 %. Per la quasi totalità degli edifici situati nelle zone climatiche del Regno Unito, Danimarca e Nord America, una zona di comfort prolungato significa che la maggior parte della domanda di raffreddamento può essere soddisfatta tramite ventilazione naturale. Tale approccio contesta la pratica americana di progettare gli edifici per uffici con temperature a flussi d’aria controllati. Un tipico edificio statunitense con forme all’americana ASHRAE Standard 90,1‐1.989 potrebbe utilizzare 240 kWh/m² all’anno. L’obiettivo per molti edifici federali americani è di 160 kWh/m² per anno. Un edificio simile ad alta efficienza energetica e con un comfort convenzionale potrebbe consumare meno di 120 kWh/m² all’anno. In confronto, un edificio progettato e gestito con le strategie di comfort esteso potrebbe utilizzare solo 60 kWh/m² anno. Il Global Ecology Centre è un edificio che incorpora con successo questa strategia: gli uffici del secondo piano sono condizionati stagionalmente con raffreddamento passivo controllato, il primo piano, tuttavia, non può tollerare 265
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO oscillazioni estreme di temperatura e umidità relativa, così che si utilizzano sistemi di impianto più tradizionali e controllati meccanicamente. Un altro sistema per ridurre il consumo di energia è quello di soddisfare i carichi solo quando è obbligatorio. Un esperimento all’avanguardia nella base NASA utilizza un controllo integrato intelligente (IIBC) per tenere tracciati di luce, calore, umidità, clima esterno, stato di occupazione ed ottimizza le condizioni di comfort ambientale con prestazioni ambientali ed efficienza energetica. A seconda delle condizioni climatiche esterne e del numero di persone all’interno di ogni stanza, il computer può aprire o chiudere le finestre, regolare i livelli di illuminazione ambientale o sollevare ed abbassare le schermature delle finestre. Nei casi studio, i sensori di occupazione vengono usati in spazi come sale conferenze, servizi igienici, sale d’aspetto e aree di deposito. Un risparmio energetico per l’illuminazione dal 10 al 20 % viene spesso riportato quando le scuole sono dotate di questi dispositivi. Nel caso di uffici la maggior parte del lavoro è condotto sulla scrivania. Per esempio, la base sostenibile della NASA ha un sistema di illuminazione che offre 350 lux per l’ambiente e illuminazione a LED di 550 lux sul piano di lavoro. Il New York Time Building attiva una strategia di controllo per ridurre o spegnere luci artificiali e veneziane quando la luce naturale è disponibile. Il comfort visivo e termico viene mantenuto in ogni momento, riducendo la domanda di energia del 70 %. Nella sede della VKR in Danimarca, sensori di luce diurna assicurano che tende solari interne ed esterne funzionino in unione con la luce artificiale, con un risparmio di energia elettrica del 25‐
30%. Anche per edifici completamente vetrati come la Hearst Tower di Foster and Partners ed il Genzyme Building si usano veneziane automatizzate. Infine, è opportuno sottolineare che, in base ai casi studio, l’uso di apparecchiature impiantistiche ad alte prestazioni può tradursi in un risparmio di energia, emissioni e costi compreso tra 10‐40 %. Queste cifre si applicano agli edifici che offrono comfort convenzionale (ad esempio 20° C in inverno e 24° C in estate). Una progettazione integrata dell’edificio accoppiata all’uso della zona di comfort prolungato può produrre un risparmio del 40‐70 %. Ciascuna delle decisioni riguardo la progettazione architettonica impattano sia sulla qualità degli spazi sia sul riscaldamento sul 266
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO raffreddamento ed sui carichi di illuminazione. Ad esempio, la progettazione architettonica condiziona direttamente la dimensione dell’impianto. Migliore è il progetto architettonico in funzione di scelte passive, minore è il sistema impiantistico richiesto e quindi i costi iniziali ed operativi. Sistemi meccanici di limitate dimensioni possono essere visti come un indicatore del successo dell’architetto99. I sistemi impiantistici rappresentano una parte importante del consumo annuo di energia di un edificio tipico. Questi utilizzano anche gran parte del budget per la costruzione edilizia mentre caratteristiche architettoniche quali la costruzione dei volumi, l’orientamento ed il programma sono a costo neutro o quasi zero. La scelta di tetti ad alta efficienza energetica, pareti esterne, tipi di vetro, sistemi di ombreggiatura e appropriati rapporti delle aperture sulle pareti non sono un costo neutro, ma il loro periodo di pay‐back è molto inferiore a quello di un efficiente sistema impiantistico. Negli casi studio di edifici che consumano meno di 100 kWh/m² anno, l’efficienza energetica è stata ottimizzata e le dimensioni dei sistemi impiantistici ridotte attraverso l’uso di modelli energetici di simulazione a supporto del progetto architettonico. Il coinvolgimento di un ingegnere meccanico con spiccate capacità di comprensione dell’architettura è fondamentale per il successo degli edifici verdi ad alte prestazioni. Durante la programmazione e le fasi di progettazione iniziale, l’impiantista ha assistito il professionista nella progettazione architettonica per l’ottimizzazione dell’involucro e dell’orientamento dell’edificio. Ancor prima di selezionare il sistema impiantistico sono stati considerati anche impianti alternativi. Un modello di base è stato creato per confrontare i progetti proposti. I modelli sono basati sui minimi criteri costruttivi locali o dei riferimenti del protocollo suoi certificazione LEED. Molti impianti elettrici offrono prezzi di consumo dell’energia più bassi nelle ore di minor traffico, di solito durante la notte. Soprattutto negli Stati Uniti, la recente generazione di sistemi progettati trae vantaggio da questa situazione, spostando i carichi energetici a periodi specifici o investendo sulla riduzione degli stessi in momenti particolari. Si capisce quindi come una visione temporale dell’edificio in funzione del suo uso, della 99
Lechner N (2000), Heating, Cooling, Lighting: Design Methods for Architects, 2 edition Wiley. 267
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO situazione climatica e del prezzo dell’energia siano importanti. Possibili strategie applicate alla costruzione sono: Pre‐ventilazione dell’edificio per ridurre al minimo i carichi di ventilazione nelle ore di punta. La strategia più comune è espellere di notte con ventilazione naturale e meccanica. Può essere utilizzata in tutti i climi. Esempi sono il Green Light House, l’Università di Copenhagen, le torri Bishopsgate e Broadgate a Londra, La Base Sostenibile della NASA, la sede del BRE, il BDP Office, la sede della Wessex Water e della Woodland Trust di Feilden Clegg Bradley Studios. Raffreddare gli edifici durante la notte per ridurre il picco del carico di raffreddamento. Per esempio, presso il Global Ecology Building durante le notti estive un film sottile di acqua viene spruzzato sopra il tetto per implementare le perdite di calore dell’edificio verso il cielo della fredda notte attraverso lo scambio per radiazione. Esplorare sistemi di accumulo termico (per esempio, la conservazione termica del ghiaccio). La Bank of America utilizza un sistema termico di accumulo off‐peak del ghiaccio per far funzionare dei refrigeratori che producono ghiaccio durante la notte quando il costo dell’elettricità è minore. Lo stesso viene utilizzato per il raffreddamento dell’edificio nel pomeriggio successivo, quando i costi elettrici sono più alti. 5.3 L’uso delle fonti rinnovabili per soddisfare le esigenze energetiche Una volta che le misure di efficienza sono state integrate a livello architettonico, operativo e negli impianti, i fabbisogni energetici rimanenti possono essere soddisfatti utilizzando tecnologie energetiche alternative e rinnovabili. Comuni strategie di generazione on‐site di energia elettrica che si trovano nei casi studio sono fotovoltaico integrato, riscaldamento solare dell’acqua, turbine eoliche, produzione combinata di calore ed elettricità (ChP) e sistemi di geoscambio. Nella Kroon hall e nella Sidwell Friends School, tuttavia, la produzione off‐site da fonti rinnovabili si ottiene con l’acquisto di 268
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO energia rinnovabile in scala di grandi dimensioni. Ad ogni modo, l’energia rinnovabile è più costosa dell’ efficienza energetica ottenuta con adeguata progettazione architettonica e dei sistemi impiantistici. È meno costoso risparmiare energia che produrre energia rinnovabile. L’equazione dell’energia rinnovabile, scritta di seguito, dimostra che il modo più efficace per raggiungere gli obiettivi energetici si può ottener sia aumentando il numeratore (energie rinnovabili), sia riducendo il denominatore (energia totale): Energia Rinnovabili ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ = 5% al 100% Energia Totale Nei casi studio analizzati, l’energia fornita da fonti energetiche rinnovabili varia dal 5 % al 30 % dell’energia totale necessaria al funzionamento dell’edificio. In edifici net zero energy, i consumi di energia sono bassi in modo che, quando combinati con le fonti rinnovabili, l’edificio può raggiungere il 100 %. Il fotovoltaico integrato (BIPV) è l’integrazione del fotovoltaico nell’involucro edilizio, piuttosto che applicarlo come caratteristica in più. Ad esempio, i moduli fotovoltaici sulla Pearl River Tower a Guangzhou in Cina di SOM servono la duplice funzione di involucro dell’edificio (pannelli spandrel) e generatore di corrente. Evitando il costo dei pannelli spandrel convenzionali, il costo incrementale del fotovoltaico si riduce ed i costi del ciclo di vita sono migliorati. La Kroon hall a Yale è un esempio di design in cui vengono massimizzate le superfici per l’integrazione architettonica dei moduli fotovoltaici. La vasta gamma di pannelli fotovoltaici (PV) fornisce un quarto del fabbisogno elettrico dell’edificio. L’Accademia delle Scienze di San Francisco di Piano ha un copertura di pannelli fotovoltaici (PV) che eroga 213.000 kWh di elettricità all’anno. L’installazione sul tetto prevista per la Base Sostenibile della NASA comprende una gamma da 100 kW di pannelli fotovoltaici con una potenza di 122.000 kWh/anno ed una serie di pannelli solari termici che forniscono il 60 % del fabbisogno di acqua calda. Insieme, questi sistemi sono stimati per fornire il 30‐40 % dell’energia necessaria al funzionamento della struttura. 269
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO La geotermia e la produzione combinata di calore ed elettricità (ChP) sono sistemi molto diffusi tra i casi studio. Si tratta di una caratteristica ricorrente in tutti gli edifici che mirano ad un target Net Zero Energy. Nella sede della Ramboll a Copenaghen, l’uso di energia geotermica fornisce l’ 85 % delle esigenze di raffreddamento. La generazione del vento attraverso le turbine, che viene realizzata in un solo caso discusso: la Pearl River Tower, è ancora la fonte più controversa di energia rinnovabile. L’aspetto le rende difficili da integrare nel progetto architettonico ed il volume delle turbine le rende difficili da integrare in un sito urbano. L’energia operativa è una misura significativa della sostenibilità. Essa consente un confronto tra architetture e tecnologie costruttive alternative. Gli edifici consumano energia per riscaldamento, raffreddamento, ventilazione, illuminazione, apparecchiature ed elettrodomestici. Indipendentemente dalla posizione, i migliori edifici consumano meno di 100 kWh/m² all’anno mentre i laboratori di ricerca meno di 200 kWh/m². I casi studiati in Gran Bretagna sono stati progettati con particolare attenzione alla forma dell’edificio e all’involucro per ridurre l’energia operativa. In questi casi, il sistema HVAC interagisce dinamicamente con la struttura dell’edificio, il grado di occupazione ed la situazione climatica nel corso dell’anno. Ad esempio la sede della BDP non ha bisogno di sofisticati sistemi meccanici, dimostrando che attraverso scelte architettoniche è possibile raggiungere l’obiettivo di 100 kWh/m2 anno. Allo stesso modo, l’ufficio della BRE si basa su sistemi passivi e consuma circa 120 kWh/m²/ anno, la metà del consumo medio per uffici in Inghilterra. Come nel Regno Unito, la Danimarca ha la cultura di integrare strategie architettoniche e meccaniche quando si guarda all’efficienza energetica. Inoltre, vi è una forte attenzione alla qualità dell’involucro, definito “climate screen”. La Danimarca ha i maggiori produttori mondiali di isolamento e componenti vetrati. Pertanto, non sorprende che molti dei casi studio discussi abbiano obiettivi energetici molto bassi. La sede della VKR holding ha un consumo di energia previsto di 78 kWh/m² l’anno. La Direzione Tecnica del Comune di Århus, progettata da CF Møller, ha un consumo energetico totale di 50 kWh/ m² per 270
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO anno, ottenuto con una facciata a fotovoltaico integrato. Il nuovo edificio per uffici di Energinet.dk a Ballerup, progettati da Henning Larsen, ha un consumo energetico totale di soli 47,7 kWh/m²/anno fortemente focalizzata sul raggiungimento di questo obiettivo attraverso la progettazione architettonica. La scelta di integrare pannelli solari, raffreddamento ad acqua di falda e pompe di calore nel progetto ha ridotto il consumo annuo di energia per soli 35 kWh/m²/anno. La Green Light house ha un carico totale di energia primaria di 30kWh/m²/anno. Inoltre la struttura è in grado di generare 27kWh/m²/anno, risultando un edificio che in condizioni ideali richiede l’uso di soli 3kWh/m²/ anno. Negli Stati Uniti, gli edifici commerciali hanno, in media, un consumo di energia superiore a quella in Europa. Un tipico grande edificio per uffici del Nord America consuma una media di 400 kWh/m²/anno, ma è anche possibile trovare progetti rivolti a raggiungere meno di 100 kWh/m²/anno. Questo è uno sviluppo importante, soprattutto quando gli obiettivi a basso consumo si applicano ad edifici alti, come la Bank of America a New York e la Torre di Manitoba in Canada. Fino a poco tempo fa, i grattacieli sono stati visti come mega‐ consumatori di energia. Tra gli edifici‐
laboratorio, il Global Ecology Centre di Stanford prevede un consumo energetico di 157 kWh/m²/anno. Un vicino edificio a zero net energy è la Kroon hall allo Yale Campus. Mentre la Base Sostenibile della NASA implementa una serie di concetti architettonici ed energie rinnovabili e si prevede di far produrre più energia di quanta ne consuma. 5.4 Soluzioni operate nel Presente La progettazione architettonica (della forma, della facciata, del sistema di schermatura) è la più efficace strategia di riduzione del consumo energetico. L’ottimizzazione dei sistemi HVAC e d i sistemi attivi svolge un ruolo importante, ma meno efficace. Ma pur essendo ben noto negli ambienti di ricerca che la progettazione architettonica ha un maggiore impatto in materia di energia, è stato difficile trasferire ciò nella pratica. Casi studio dimostrano che gli architetti stanno finalmente prendendo coscienza di tale potenziale e si è aperta una fase di sperimentazione architettonica. In pochi casi vi è la tendenza ad 271
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO utilizzare soluzioni scolastiche e ripetitive o soluzioni passive (cioè grande facciata vetrata a sud, brise solei orizzontali a sud, ombreggiamento verticale a ovest, ecc…). In altri casi vi è una interessante ricerca condotta sulle potenzialità di nuove forme, sistemi di schermatura, materiali e modi di utilizzo degli edifici. Queste ricerche si basano implicitamente sul fatto che la fisica dell’edificio permette di ottenere risparmi energetici in molti modi e che le formule convenzionali, non sono adatti per ogni clima. Pochi studi di architettura, hanno dedicato team investigativi a tali argomenti e spesso sono in grado di conciliare la creatività architettonica con gli obiettivi di riduzione del consumo energetico. Questa visione sta cambiando la percezione abituale che gli ingegneri meccanici siano i principali attori per la riduzione del consumo energetico. Infatti, per gran parte del secolo scorso, gli standard di comfort descritti nei manuali di ingegneria di Europa e Nord America sono stati raggiunti attraverso sistemi meccanici alimentati da impianti basati su fonti energetiche non rinnovabili. I sistemi impiantistici sono tuttavia importanti e devono far parte della strategia architettonica. Si noti che le soluzioni più innovative e le poche NZEB (net zero Energy Building) al mondo sono il frutto della creatività e della stretta collaborazione di architetti, consulenti energetici ed ingegneri meccanici. Per esempio, il Design Group Performative nello studio SOM è composto sia da ingegneri meccanici che da architetti. Il loro sforzo congiunto ha sviluppato una metodologia per la riduzione di energia che può essere universalmente applicata. 272
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5 Evoluzione in prospettiva di un edificio alto Dopo aver più volte sottolineato l’importanza della progettazione architettonica combinata alla struttura e agli impianti, sono qui a presentare un progetto, a cui ho preso parte, di verifica della fattibilità di una operazione integrata di tutti gli elementi che compongono un progetto. Questo progetto è una sintesi della tesi che ripercorre attraverso le sue immagini evocative e le sue descrizioni tecniche, quanto è stato sostenuto sin ora. Vengono così verificate le potenzialità del trasferimento tecnologico delle tecniche antiche, nei principi di raffrescamento e ventilazione, di disposizione e organizzazione degli spazi, la relazione tra interno ed esterno, il ruolo della schermatura solare, il rapporto tra i materiali utilizzati e la loro reperibilità, l’adattamento e la relazione con il contesto. Trattandosi però, a differenza della tradizione antica, di un edificio alto vi è la necessità di confrontarlo con il contesto mondiale contemporaneo e soprattutto con le esigenze chiarite nei protocolli europei per l’ottenimento dei risultati di risparmio energetico e l’uso delle energie rinnovabili. La Torre quindi viene trasferita dall’antico al contemporaneo per poi diventare, tramite le linee guida proposte nel capitolo precedente, un esempio ripetibile. Per il suo sviluppo e progettazione sono state utilizzate le nuove tecnologie applicate all’architettura descritte nei capitoli precedenti. Il concept design, è stato realizzato dallo studio A&U Engineering Copy right , leader del progetto il Prof. Giampaolo Imbrighi con la partecipazione dell’Arch. Teresa Crescenzi e dell’Arch. Valentina Romano per l’architettura, dell’Ing. Eugenio Cimino per la parte impiantistica e dell’Ing. Gianluca Albera per la parte strutturale, per il concorso Taiwan Tower. Le descrizioni e le immagini di queste pagine sono state estrapolate e successivamente commentate tramite le tavole di progetto. L’elemento che ha permesso di realizzare la sintesi complessa di elementi naturali e tecnologici rispettosi dell’ambiente è stato quello di unire appunto innovazione dei materiali ed eco‐
tecnologie sostenibili. L’edificio a torre proposto rappresentava il risultato della relazione tra il costruito e la natura circostante, attraverso un’architettura mimetizzata nel contesto e anzi 273
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO diventandone il suo simbolo più alto e descrivendo tramite le sue forme un elemento naturale come quello della foglia. La stessa struttura si piega per la volontà stessa della forma che accompagna il vento nella sua azione e ne cattura la potenza per rendersi autosufficiente. L’uso dell’energia rinnovabile permette una riduzione del 25% di anidride carbonica, garantendo tramite sistemi passivi l’ auto‐alimentazione L’inserimento nel contesto, la nuova pianificazione urbana della città di Taichung, richiedeva un elemento distintivo, da immagine forte di un’identità urbana. La torre, il punto identificativo della città stessa e sorge strategicamente sui principali assi visivi in grado di rappresentare un punto fisso urbano. Dall’altra parte la sua forte valenza iconica, e il suo inserimento all’interno del parco, dovevano rimanere gli elementi fondamentali del suo sviluppo progettuale. Fig.222, Localizzazione progettuale della Torre 274
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5.1 Architettura e struttura: estetica e risparmio energetico si fondono in una unica forma continua. Fig.223, Localizzazione progettuale della Torre Nell’intento di creare una integrazione con un contesto dalla forte connotazione naturalistica come il parco “Taichung gate way park” si è pensato ad una torre dotata di un involucro cucito su misura in metallico opportunamente traforato che appaia come “chiazze di sole che filtra attraverso il fogliame”. Al di la della metafora, l’ involucro che lascia intravedere il volume sottostante della torre diviene particolarmente suggestivo, soprattutto la sera, quando le superfici dell’involucro murario, illuminate dall’interno, si percepiscono come se fossero filtrate attraverso il fogliame degli alberi. L’involucro non è solo una suggestiva metafora ma ha differenti funzioni: strutturale, estetica e di conferire un appropriato sistema di schermatura del sole durante il periodo estivo, con un conseguente notevole risparmio energetico. Infatti il rapporto tra parte trasparente e parte opaca struttura varia in relazione all’esposizione. La parte a sud, data la necessità di proteggersi dalla radiazione solare avrà una percentuale di superficie opaca maggiore mentre, per le parti a nord o per quelle a sud che per curvatura stessa non sono colpite dal sole, l’involucro sarà maggiormente trasparente. L’edificio è volutamente costituito da due parti nettamente distinte: 275
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.224, Il podio della torre Il podio in simbiosi con la natura circostante e la torre in acciaio. Il basamento dell’edificio, convenzionalmente massiccio, è occultato da una collina artificiale così da fondersi con l’ambiente circostante, diventando un proseguimento del parco. Visibili dall’esterno saranno i tagli vetrati che illumineranno gli ambienti interni. La stessa naturalità sarà richiamata nell’uso di materiali naturali al suo interno quali il legno, la pietra naturale, la pietra artificiale in assenza di sostanze nocive, ecc. Il podio accoglie tutte le attività strettamente correlate con il pubblico, il museo, visivamente e funzionalmente collegato al paesaggio naturale circostante e un auditorium. I primi piani Fig.225, Il podio della torre 276
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO della torre ospitano invece, attività commerciali (ristoranti, shops, biblioteca, ecc) correlate con il livello zero. Fig.226, sviluppo in altezza della torre Fig.227, Auditorium Fig.228, Museo Su questa sorta di collina naturale si slancia verticalmente la torre che formalmente evoca come detto la forma vegetale della foglia, alta circa 300 metri pari a 55 piani 277
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO I diversi livelli ospitano le differenti funzioni: 1. Dal piano 1 al 10 attività pubbliche correlate con le funzioni del podio 2. Dall’ 11 al 49 piano uffici 3. Al piano 50 stazione di monitoraggio 4. Dal 51 al 55 piano ristorante, osservatorio Fig.229, Incidenza solare Fig.230, distribuzione degli ingressi Il blocco centrale della torre, adibito ad uffici, è costituito dalla sovrapposizione di blocchi di 10 piani ogni blocco ed è dotato di un giardino pensile orientato a sud atto a ridurre la diretta esposizione del sole. 278
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.231, La torre si erge sopra al parco La scelta di creare degli spazi condivisi da più persone come i giardini pensili e il basamento sintetizzano la filosofia progettuale di una ricerca della dimensione umana che ricorda gli insediamenti tradizionali cinesi. L’intento di creare un rapporto armonico tra uomo e natura, spazi a dimensione umana dove relazionarsi. Fig.232, corridoi esterni 279
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.233, Sviluppo delle piante 280
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5.2 La struttura L’edificio è composto, come detto da un podio e da una struttura verticale. Il primo ha come caratteristica fondamentale il tetto verde coperto da un prato che segue un leggero movimento, evocando un paesaggio di colline erbose. Si tratta di una scelta progettuale che sembra voler trasmettere l’idea di una architettura concepita come organismo capace di respirare. Il tetto giardino permette di conservare una temperatura fresca all’interno, con conseguente rinuncia all’aria condizionata. Il tetto è interrotto nella fascia perimetrale da una copertura vetrata nella quale sono integrate celle fotovoltaiche. Sono presenti sulla “coperta verde” grandi tagli che fungono da lucernari che permettono alla luce di entrare, le funzioni ospitate al suo interno sono il parcheggio e la prima parte dedicata al pubblico. Il sistema BMS permette l’apertura delle componenti vetrate per la ventilazione naturale dell’area sottostante. Fig.234, l’ancoraggio tra il podio e la struttura verticale Per quanto concerne invece la struttura verticale, la sua caratteristica fondamentale è l’ invisibilità. Esiste ed è composta da tre strati che dialogando perfettamente con gli spazi e si mimetizzano prendendo le sembianze della forma organica a cui si riferiscono, ci troviamo di fronte a un mutamento della struttura che passa da un mantello continuo ad un armatura in acciaio ad una pelle organica. Questa pelle organica ha una maglia fitta ma permeabile alla luce che permette alla luce di penetrare al suo interno ma di non riscaldare gli ambienti che risultano ombreggiati. L’ altezza di 310 mt ha 55 piani di sviluppo, con tre piani riservati ai locali tecnici, dove sono inserite le turbine eoliche per l’accumulo di energia. L’anima in acciaio che si arrampica dal sottofondo fino alla cima, e che costituisce l’essenza stessa della torre per la sua conformità e il suo adagiarsi alle forme indotte dallo sviluppo naturale, sembra che si generi 281
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO naturalmente dal terreno fino a toccare il cielo, ed è composta da 4326 nodi, e 13216 travi. La sua concezione è nata dall’idea di essere una grande torre ventilata, che permetta al vento di penetrare e di passare senza essere ostacolato, incamerandone la potenza al fine di usarla come energia nuova, pulita e perfettamente integrata nei sistemi meccanici utilizzati al suo interno. La struttura ha una resistenza agli agenti esterni, quali l’azione del vento, fino a una pressione di 499.2 kg/m2, con una pressione positiva a 300m di 748 kg/m2 e una pressione negativa di 300 m. La sua oscillazione massima dovuta alla forza del vento è pari a 0.6m. La resistenza sismica è di 0.4m. Il peso della struttura è di 152221 KN. Fig.235, la trama dell’armatura 282
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.236, la struttura 283
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5.3 Soluzioni tecnologiche applicate all’architettura BMS – Building Management System. Il sistema BMS è rappresenta il 70% del consumo di energia del nostro edificio, in quanto gestisce anche il sistema di l'illuminazione. Inoltre, garantisce una riduzione del 25% di anidride carbonica. L’uso di questo sistema è fondamentale per la gestione dell’energia all’interno dell’edificio. Oltre a controllare l'ambiente interno dell'edificio, il sistema è legato al sistema di sicurezza, come la televisione a circuito chiuso (CCTV) e ai rilevatori di movimento di controllo e al sistemi di allarme antincendio nonché agli ascensori. Nel caso in cui venga rilevato un incendio questo sistema permette di spegnere i sistemi di ventilazione, riportare gli ascensori al piano terra e impedire alle persone di utilizzarli. Il sistema compie un operazione nei confronti delle apparecchiature meccaniche ed elettriche dell’edificio di controllo generale dell’edificio, monitorizza costantemente le attività di gestione, ottimizza le risorse e segnala i problemi. Il sistema BMS comprende gli impianti di alimentazione, il sistema di illuminazione interna ed esterna, il sistema di controllo Fig.237, BMS della potenza elettrica, il riscaldamento, la ventilazione e aria condizionata (sistema HVAC), il sistema di allarme antincendio, gli ascensori, l’impianto idrico l’allarme antifurto, TVCC e gestisce i sensori di allarme. Inoltre, gestisce l’impianto idrico‐sanitario, il funzionamento delle turbine eoliche, i pannelli solari, i serbatoi di accumulo dell’acqua e il loro sistema di filtraggio e sterilizzazione. Il sistema gestisce le condizioni di comfort interno, la possibilità di regolazione di ogni singolo ambiente, l’aumento della produttività del personale. Un controllo efficace e di consumi 284
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO energetici risolve eventuali problemi del condizionamento e fa risparmiare tempo e denaro della manutenzione. L’uso delle energie rinnovabili Per quanto riguarda il sistema di condizionamento (HVAC) dell’edificio, si fa uso dell’energia rinnovabile prodotta dal sistema geotermico a pompa di calore. Questo permette di sfruttare come sorgente fredda il terreno per riscaldare e raffrescare l’ edificio in maniera sostenibile. Per sfruttare il calore del sottosuolo, le pompe di calore geotermiche usano come fluido termovettore l'acqua oppure una soluzione di acqua e antigelo. Nell’edificio la capacità geotermica è di 150 KW. Viene combinato con l’uso di collettori solari termici con una capacità di 300Kw.Per il sistema elettrico vengono utilizzati i pannelli fotovoltaici con una capacità pari a 300Kw, due turbine eoliche da 150 Kw. Per il sistema idrosanitario vengono utilizzati i collettori solari termici per la produzione di acqua calda fino a 150Kw. Fig.238, l’uso delle energie rinnovabili I carichi elettrici all’interno dell’edificio sono dati per il 4% dal sistema di telecomunicazioni e sistemi data, per il 3% dal sistema di sicurezza, per il 43% dal condizionamento e dagli impianti, per 285
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO il 35% dal sistema elettrico, dagli ascensori per il 6%, e dall’impianto idrosanitario per il 4%. Questi dati mi consentono di definire quali sono le percentuali di energia elettriche dell’edificio: il fotovoltaico rappresenta l’11% , le turbine eoliche il 5% mentre l’84% deriva dalla distribuzione Fig.239, Carico elettrico Fig.240, fonti di energia ripartito elettrica dell’energia. L’impianto di riscaldamento è dato dal 28% per carichi indotti dalla ventilazione, come guadagno di calore pari al 2%, trasmissione del calore via pareti e tetto del 4%, trasmissioni componenti vetrate pari al 60% e dalla sicurezza per il 6%. Fig.241, riscaldamento L’impianto di raffrescamento è dato per il 5% da carichi di ventilazione indotti, 13% da carichi di ventilazione, ritorno di carico di ventilazione pari al 4%, fattore di sicurezza pari al 7%, 286
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dalle persone 11%, attrezzature elettriche 6%, illuminazione 2%, trasmissione dalle parti vetrate 4%, trasmissione dalle pareti e dal tetto 1%, radiazioni solari dalle componenti vetrate 45%, guadagno termico 2%. Fig.242, raffrescamento Il sistema di risparmio energetico si sviluppa secondo lo schema che segue. Il risparmio dell’acqua sanitaria tramite: miscelatori Fig.243, risparmio energetico d’aria, rubinetti d’acqua a regolazione di tempo, orinatoi con potenza di scarico ridotta a 3.8 litri, wc con doppio scarico a 3 litri, uso dell’acqua piovana, pompe elettriche per ridurre l’energia elettrica prodotta dai ventilatori, raccolta dell’umidità per serbatoio di accumulo dell’acqua anche per il sistema antincendio. Risparmio elettrico, tramite: l’illuminazione indiretta, sistema di illuminazione per uffici, sensori di movimento e di luce naturale, scensori gemelli a doppia cabina in un unico asse per ridurre i tempi di attesa del 30% e con recupero energetico del 20%, installazioni al LED, luce esterna tramite pannelli fotovoltaici. Per ricaricare gli scambiatori di calore si utilizza l’umidità, un serbatoio d’acqua refrigerata. Per 287
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO ridurre la potenza esterna dell’aria si utilizzano dei sensori di CO2 per l’aria interna e l’uso dell’acqua piovana per i serbatoi di accumulo degli scambiatori di calore. Viene quindi sintetizzato lo sviluppo tecnologico. Per quanto riguarda l’uso delle energie rinnovabili, partendo dal terreno , vi è l’uso delle pompe di calore geotermiche. Nel basamento della torre è previsto un deposito di energia, sul podio sono inseriti i collettori fotovoltaici. Continuando a salire sulla torre troviamo il sistema di controllo BMS, i collettori solari fotovoltaici e un serbatoio di accumulo per l’energia prodotta dal vento, sempre a distanza di 10 piani ci troviamo nuovamente di fronte ad un piano aperto e ventilato con l’inserimento di un altro serbatoio di energia eolica, l’ultimo piano presenta il piano di controllo tecnico della torre. L’energia salvata viene così sviluppata all’interno della torre, sempre dal basso verso l’alto. Abbiamo due serbatoi di accumulo di energia uno dato dall’enegia geotermica con i collettori solari, l’altro di acqua refrigerata, salendo c’è il sistema BMS. La torre è circondata da una pellicola di luce di LED che al suo interno ha il sensore di luce naturale, di movimento e di oscuramento. Proseguendo verso l’alto c’è il serbatoio di accumulo di acqua piovana, il sensore di controllo di anidride carbonica, il serbatoio di recupero dell’umidità, il serbatoio d’accu‐mulo l’acqua per il condi‐
zionamento e per il riscaldamento. Tutto questo è inserito nel nucleo centrale della torre dove è previsto l’inserimento del sistema degli ascensori doppi in un unico asse con risparmio di energia. 288
Fig.244, risparmio energetico BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.245, risparmio energetico Il progetto della torre contiene una serie di rilevanti elementi sostenibili inseriti nell’edificio, compresi una tripla struttura divisoria, i pannelli solari, la luce raccolta, l’ aria di ventilazione sotto pavimento, elementi tutti che contribuiscono all’efficienza energetica dell’edificio. I venti indirizzati nelle aperture meccaniche apposite mettono in moto le turbine che innestano la torre di riscaldamento, di raffreddamento e di ventilazione. I collettori solari trasformano l’energia solare in energia elettrica. Il consumo di energia è ridotto anche massimizzando l’illuminazione naturale giornaliera, riducendo il guadagno solare negli spazi trattati ad aria condizionata, mantenendo l’acqua piovana per il consumo da parte dei sistemi HVAC e utilizzando il calore solare per scaldare l’approvvigionamento di acqua calda. Il progetto utilizza le strategie mirate al risparmio energetico e alla produzione di energia. L’ esito oltre al grande valore architettonico, è un modello di struttura pensata, progettata e realizzata nel completo rispetto dell’uomo e dell’ambiente. 289
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Recupero dell’energia eolica Nella struttura della torre sono stati previsti gli andamenti delle correnti che sono presenti nel luogo di progettazione. Questo ha permesso di creare una forma che accompagni il movimento del vento e che grazie delle aperture nella sua struttura permetta un Fig.246,incidenza del vento sulla struttura passaggio e un accumulo di energia negli appositi serbatoi. Negli schemi sono evidenziate le pendenze di incidenza del vento sulla struttura. Questo studio ha permesso un calcolo ottimale per la Fig.247, incidenza del vento e realizzazione della struttura in acciaio. Inoltre la torre non del sole sulla struttura impedisce al vento di percorrerla ma anzi la torre facilita il suo passaggio. Le correnti vengono incanalate con flussi sia verticali che orizzontali come nel disegno. 290
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5.4 Gli Impianti Funzionamento del sistema idrosanitario Fig.248, Schema del sistema idrosanitario Il sistema idrico sanitario si basa soprattutto sull’utilizzo dei collettori solari per la produzione d’acqua calda, per l’uso dei sanitari, delle cucine. L’acqua residuale finisce nelle discariche. L’acqua fredda, invece, prodotta anche dall’umidità dell’aria viene utilizzata per uso esterno, per il sistema antincendio, per gli scarichi dei sanitari e per gli scambiatori di calore. L’acqua utilizzata viene successivamente purificata e, nel caso dell’acqua piovana, anche filtrata. Negli schemi si osserva il procedimento che avviene all’interno dela torre. Nel podio sono presenti le unità di stoccaggio dell’acqua, per il sistema antincendio, per l’innaffiamento e per la pulizia dell’esterno inoltre è presente il sistema per la sterilizzazione. Salendo, al primo livello tecnico troviamo la prima area di stoccaggio dell’acuque la pompa per la 291
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO sua risalita. Nella torre sono presenti 4 serbatoi di accumulo di acqua a diversi livelli e due pompe di risalita. L’acqua piovana viene accumulata nel podio in un serbatoio speciale. Le acque reflue defluiscono successivamente nella discarica. Tra due piani tecnici, come si vede nello schema, c’è la risalita dell’acqua tramite le pompe e i serbatoi di accumulo, le acque pulite sterilizzate vengono impiegate per i sanitari e la cucina. L’uso dell’acqua piovana sterilizzata viene utilizzata per il sistema antincendio. 292
Fig.249, Sezione distributiva delle funzioni dell’impianto idrico‐sanitario Fig.250, Sezione in pianta del sistema idrosanitario BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.251, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto Idro‐sanitario. 293
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema HAVC Fig.252, Sistema HAVC L’impianto per il condizionamento della torre raccoglie l’energia prodotta dalle pompe di calore geotermiche posizionate sotto il podio, combinate ai collettori solari posizionati al suo esterno. Questa energia viene accumulata in serbatoi (cooling towers – scambiatori di calore). Ci sono 5 piani tecnici dove sono previsti stoccaggi per l’acqua calda proveniente dai collettori solari, energia prodotta dai pannelli fotovoltaici, unità di condensazione dell’acqua e acqua refrigerata. Il processo ascendente delle 294
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO pompe di calore geotermiche permette il trasporto dell'energia termica che circola nello scambiatore posto nel terreno. Le pompe in fase di raffreddamento funzionano anche in modalità passiva: esse estraggono calore dall'edificio pompando nel sistema l'acqua fredda o il liquido antigelo, senza l'azione della pompa di calore vera e propria. Il sistema di tubazioni che percorre il terreno è aperto. Si estrae l'acqua da una falda sotterranea, la si porta fino allo scambiatore di calore e quindi la si scarica in un corso d'acqua, di nuovo nella medesima falda o in un bacino appositamente costruito (e che permetta la rifiltrazione verso il terreno). Fig.253,, Sistema HAVC Fig.254, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto HAVC 295
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema Elettrico Fig.255, Schema dell’impianto elettrico L’impianto elettrico parte dal livello del podio e si sviluppa in maniera ascendente nella torre. E’ presente un gruppo elettrogeno collegato ai pannelli fotovoltaici. Questo sistema produce una corrente alternata a bassa tensione, monofase o trifase, con tensioni di uscita di 220 Volt e 380 Volt (o 230 e 400 Volt rispettivamente secondo i nuovi standard europei). Il sistema è diviso con due trasformatori, connessi a due aree dell’edificio. Il primo prende energia dai pannelli solari, l’altro 296
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO dall’energia del vento. Sono presenti nei cinque piani tecnici dei serbatoi di accumulo dell’energia fotovoltaica, un quadro di distribuzione elettrica secondaria, un quadro di distribuzione elettrica le turbine eoliche. Le grandi fessure lungo tutta la superficie incanalano il vento e lo filtrano. Infatti, il vento prevalente che investe l’edificio, canalizzato all’ interno trova delle turbine eoliche particolari disposte in verticale in grado di sfruttare il vento proveniente da ogni direzione in tal modo si annulla l’effetto turbine che un edificio completamente chiuso genera al suo intorno, correnti che lo fanno oscillare. Fig.256, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto Elettrico 297
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema di Sicurezza Il sistema di sicurezza dell’edificio si basa soprattutto sulla localizzazione degli ambienti della torre. Questa è prevista di due accessi principali ed un accesso secondario. Negli accessi principali sono previsti controlli anti intrusione, sensori di volume e sensori magnetici. L’accesso secondario è previsto di un controllo di accesso primario, un lettore di badge e un controllo biometrico. Nel primo locale tecnico della torre è inserito il controllo delle telecamere esterne composto da telecamere fisse e mobili. In questo locale è previsto anche l’area di controllo e direzione delle operazioni di videosorveglianza interna, allarme, e video registrazione. Salendo è previsto il secondo sistema di anti intrusione con sensori di volume e magnetici, proseguendo c’è il locale dedicato alla sicurezza delle telecamere interne, fisse e mobili. 298
Fig.257, Schema del sistema di sicurezza BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.258, Sezione distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza Fig.259, Pianta distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza Fig.260, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto di sicurezza 299
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema di Sicurezza Antincendio Attivo Fig.261, Sistema di sicurezza antincendio ‐ attivo Il sistema di sicurezza antincendio attivo dell’edificio prevede l’ inserimento nel basamento dell’edificio due serbatoio di accumulo dell’acqua uno per gli sprinkler, mentre l’altro per gli idranti, di collegati ad un ulteriori due serbatoi distinti negli ulteriori due piani tecnici. Il sistema per i rilevatori fumo e gli allarmi antincendio sono presenti su ogni piano. La zona di controllo e gestione è inserita sopra il podio. 300
Fig.262, Sezione distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio‐ attivo BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.263, Pianta distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio‐attivo Fig.264, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio ‐ attivo 301
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema di Sicurezza Antincendio Passivo Il sistema di sicurezza passivo comprende la schematizzazione delle vie di fuga e le compartimentazioni della torre. I compartimenti verticali sono descritti dal nucleo centrale della torre con un proprio percorso d’emergenza tramite le scale. I compartimenti orizzontali racchiudono intervalli di due o tre piani della torre. E anche previsto un compartimento autonomo per piano tecnico e l’inserimento di scivoli esterni posizionati tra il decimo e trentesimo piano. Fig.265, Sistema di sicurezza antincendio ‐ passivo Fig.266, Sezione distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio 302
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.267, Pianta distributiva delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio‐ passivo Fig.268, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto di sicurezza antincendio‐ passivo 303
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Funzionamento del sistema per le telecomunicazioni La stessa struttura della torre permette di utilizzare la sua testa come ricezione di segnali. Come si può vedere nella sezione del locale tecnico dedicato alla gestione delle funzioni riguardanti le telecomunicazioni, l’area di controllo è collegata all’area di Back up e alla conversione dei segnali, nonché all’unità CED (l'unità organizzativa che coordina e mantiene le apparecchiature ed i servizi di gestione dei dati). I cavi derivano dal podio che raccolgono i segnali Broadcasting. Ogni piano è poi dotato di un proprio Rack system che permette la gestione locale delle apparecchiature informatiche quali televisione, parabola, radio e fax. Fig.269, Sistema per le telecomunicazioni 304
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.270, Sezione distributiva delle funzioni dell’impianto telecomunicazioni Fig.271, Pianta distributiva delle funzioni dell’impianto telecomunicazioni Fig.272, Schema distributivo delle funzioni dell’impianto di telecomunicazioni 305
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.5.4 I materiali L’acciaio La proprietà dell’acciaio lo rende un materiale riciclabile al 100% senza che le sue proprietà vengano alterate. Ciò permette il riutilizzo degli scarti di lavorazione generati dai processi all’interno degli impianti di produzione. Il cosiddetto rottame di nuova produzione, insieme a quello obsoleto derivante ad esempio dalla fine vita dei prodotti, costituisce una preziosa materia prima, particolarmente per la produzione dell’acciaio da forno elettrico e nel processo di conversione della ghisa in acciaio nel ciclo integrale. Quindi, attraverso il riciclo dell’acciaio, si ottiene una produzione sostenibile ed economicamente vantaggiosa che riduce il consumo di risorse naturali e di energia. È però noto che il riutilizzo dell’acciaio nella fusione comporta l’arricchimento di alcuni elementi chimici (rame, zinco, nichel, cromo ecc.) i quali oltre una certa soglia, possono risultare nocivi durante il processo stesso nonché ridurre considerevolmente le proprietà finali dei prodotti. Il recupero del rottame attraverso la fusione è quindi successivo a lavorazioni che comportano la separazione della parte ferrosa da tutte le altre che possono avere un notevole valore (il rame ad esempio nelle demolizioni delle auto) oppure da quelle che non sono assolutamente desiderate nella carica destinata alla fusione (ad esempio l' imbottitura dei sedili delle auto). Risulta dunque di notevole interesse lo sviluppo di nuovi processi per il pre‐
trattamento del rottame, i quali permettano da un lato, il recupero degli elementi di valore, quali il rame e lo zinco, che possono essere riutilizzati e/o rivenduti ad altre aziende con notevole beneficio sia in termini economici che di minore sfruttamento delle risorse ambientali, e dall’altro, l’eliminazione di componenti nocive che possono deteriorare la qualità del prodotto finito o richiedere trattamenti di purificazione successivi, con un miglioramento dell’efficienza complessiva del processo produttivo ed un conseguente vantaggio anche in termini ambientali. Inoltre, la ricerca di nuovi processi di pre‐trattamento del rottame, ovvero di produzione dell’acciaio (per esempio la colata continua o la laminazione a caldo) va incontro alla esigenza di riciclare tutto l’acciaio giunto a fine vita, con conseguente 306
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO beneficio in termini di riutilizzo e valorizzazione del materiale di scarto prodotto dalla moderna società.100 La struttura in acciaio è stata studiata secondo schemi non convenzionali, ispirata ad una struttura naturale in cui il contesto è integrato con un sistema di elementi esterni. E’ inclinata verso l'esterno, grazie al raggruppamento di "rami" all'interno del volume strutturale, libera così spazio interno dagli elementi verticali e garantire sono una grande flessibilità funzionale. La struttura è stata concepita in modo da avere importante risparmio energetico. Risulta più fitta nelle zone più esposta alla radiazione solare, evitando l'irraggiamento solare causa dell’aumento della temperatura negli spazi interni così da lavorare come "brise soleil", consente una riduzione della velocità del vento che viene canalizzato all’interno delle turbine eoliche presenti nei cinque piani tecnici dell’edificio. Vetri autopulenti Tutti i vetri esterni sono autopulenti. Questo materiale innovativo è fornito di un biossido di titanio altamente resistente di colore neutro che non necessita di frequenti operazioni di pulizia. Questa tecnologia elimina i depositi di tipo organici che si trovano sulla superficie del vetro, grazie ad un effetto foto catalizzatore dei raggi UV che catalizzano la decomposizione di particelle organiche, eliminano con acqua o detergente sul vetro. Inoltre, l’innovativa struttura esterna riduce notevolmente la manutenzione e le periodiche operazioni di pulizia. Lo speciale trattamento depositato sulla superficie del vetro consente una manutenzione facilitata e meno frequente rispetto ad un vetro tradizionale. É il vetro ideale tanto per il settore terziario quanto per il residenziale. Le proprietà meccaniche, termiche e acustiche del vetro autopulente sono identiche a quelle di un vetro classico. 100
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BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.273, Vista dall’osservatorio Materiali rinnovabili Con lo scopo di rispettare i criteri ambientali, per la maggior parte delle decorazioni interne sono usati legni locali, selezionati nelle specie ad alta riproduzione. Considerata la posizione della torre, nello scenario del parco Gateway, la scelta di un legno autoctono non è dettata o suggerita anche dalla volontà di creare spazi confortevoli dove soggiornare piacevolmente in simbiosi armoniosa con il la natura circostante. L'impiego di materie prime secondarie ottenute dai rifiuti di produzione alla fine del ciclo di vita del prodotto come il legno, l’ alluminio, i metalli, le pietre naturali ecc, consentono una riduzione di impiego di materie prime con vantaggi sostanziali sull'impatto ambientale. L'adozione del tetto giardino rappresenta un ulteriore componente importante del progetto. Il giardino pensile inserito al piano terra è utilizzato per ridurre il consumo di energia, per mantenere elevati standard di comfort negli spazi, e permette così una riduzione del 10% ‐20% del consumo di energia per il riscaldamento e una riduzione del 20% ‐50% per l’ aria condizionata in estate. Una superficie esposta al sole può raggiungere i 15‐20 ° C gradi in più di una superficie ombreggiata a giardino. 308
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Fig.274, Struttura del giardino pensile inserito al piano terra 101
La rete esterna strutturale, prevista per la torre, funziona come una struttura esterna di networking funzionale e, nello stesso tempo, come una protezione esterna "calza" (con grado di trasparenza diverso da zona a zona ), con una funzione di forte biocompatibilità. Questo porta la torre agli standard più avanzati di edilizia eco sostenibile. Il disegno che viene scelto è quello della ramificazione, la scomposizione dei filamenti della foglia stessa, permette da un lato di avere diverse intesità di scermatura solare, dall’altro consente viste uniche dall’altezza dell’osservatorio. Fig.275, Vista dall’osservatorio 101
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BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 5.4 Bibliografia/ Sitografia Concept design, studio A&U Engineering Copy right , leader del progetto il Prof. Giampaolo Imbrighi, per il concorso Taiwan Tower. Frechette R, Gilchrist R, (2008), Towards Zero Energy A Case Study: Pearl River Tower, Guangzhou, China. The Proceedings of the Council on Tall Buildings and Urban habitat’s 8th World Congress Lechner N (2000), Heating, Cooling, Lighting: Design Methods for Ar‐ chitects, 2 edition Wiley. “Tall & Green: Typology for a Sustainable Urban Future” Dubai, United Arab Emirates March 3‐5, 2008 Editor: Antony Wood (WBDG), Whole Building Design Guide, National Institute of Build‐ ing Sciences, Washington, DC www.wbdg.org/ccb/EPA/sbtm.pdf http://www.genitronsviluppo.com http://www.federacciai.it/ 310
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 6 Conclusioni
6.1 Obiettivi e risultati della Tesi Obiettivo principale della ricerca effettuata è stata da un lato, la descrizione e valutazione dei sistemi passivi tradizionali utilizzati nelle costruzioni del passato, con particolare riferimento alle costruzioni presenti sul territorio oggi iraniano, in un’ottica di una loro possibile riconversione e riutilizzazione attraverso le modalità offerte dalle tecnologie moderne e del loro inserimento sin dalla fase della progettazione di nuovi edifici e, dall’altro, la descrizione e valutazione dei sistemi di costruzione utilizzati nel contemporaneo. La metodologia di valutazione scelta è stata quella del “benchmarking” , ritenuta la più idonea per lo scopo prefissato e della quale, come ulteriore obiettivo di ricerca, si sono intese verificare le potenzialità applicative. I risultati più importanti conseguiti dalla tesi sono due: l’applicazione diretta del “benchmarking” confronto/raffronto nell’esecuzione di un progetto architettonico che ne enfatizzi l’utilizzo e l’elaborazione di un metodo semplificato del sistema costruttivo “ideale” proposto, a partire dalla sperimentazione effettuata con l’uso della progettazione integrata di architettura, struttura ed impianti, per lo sviluppo in altro suolo. Per quanto riguarda il primo punto, la ricerca ha prodotto la validazione di una realizzazione architettonica che sfrutta i sistemi passivi per la progettazione di un “Energy Building” di alte dimensioni. Il sistema descritto è suscettibile di essere trasferito e utilizzato in diversi contesti. Il progetto tiene conto delle normative vigenti in Europa in materia energetica e delle linee di indirizzo future come delineate dal Programma 2020 dell’Unione Europea. Il secondo risultato è rappresentato dalla elaborazione di un metodo di progettazione che permetta la riproducibilità del progetto. Il metodo consiste nell’identificazione delle 311
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO caratteristiche ambientali del luogo e nell’inserimento delle stesse nel progetto architettonico. L’utilizzo delle tecnologie passive riequilibra l’impatto sul contesto ambientale in cui l’edificio si inserisce e trasmette energia e stabilità. Letto in una ottica più ampia di distribuzione e diffusione di potenzialità sia progettuali che ambientali, il progetto si pone come elemento cardine di uno sviluppo futuro che potrebbe coinvolgere più situazioni urbane e metropolitane sia del panorama europeo che mondiale, sviluppando così una maggiore coesione e collaborazione tra paesi. Un ulteriore obiettivo di questa parte dello studio ha riguardato la verifica della linea di ricerca prospettata: l’edificio viene, infatti, spiegato in ogni sua componente meccanica, tecnologica e di recupero energetico. Questa ricerca necessita, però, di ulteriori approfondimenti per essere immediatamente operativa. 6.2 Possibili sviluppi futuri della metodologia e delle sue potenzialità operative I contributi offerti dalla tesi alle problematiche individuate nella prima parte della ricerca rappresentano un parziale punto di arrivo, ma ancor più possono essere una base di partenza per lo sviluppo di soluzioni più generali e affidabili. Inoltre, anche a prescindere da eventuali miglioramenti, dato il quadro di riferimento sia tecnologico che normativo in costante evoluzione, le soluzioni progettuali individuate, per rimanere operative, avranno bisogno di continuo monitoraggio, controllo e aggiornamento, anche con riferimento ai cambiamenti climatici e sociali. La progettazione non può quindi trascendere dall’essere parte di un organizzazione progettuale che consideri tutti i diversi fattori che possono andare ad incidere sul progetto finale. Il lavoro compiuto va quindi inteso come una sola sperimentazione a cui dovrà seguire una fase di verifica e validazione, non possibile in questa sede. Inoltre, il sistema potrebbe essere trasferito in altri siti progettuali che presentano complessità maggiori di quelli analizzati. Emerge, comunque, già da subito un buon margine di miglioramento dei sistemi costitutivi della progettazione avanzata sia nella fase progettuale che in quella di verifica sul suolo. 312
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 6.3 Revisione critica dei sistemi costruttivi tradizionali al fine di adoperarli nel contemporaneo Elemento fondamentale di questa tesi è incentivare una maggiore coesione tra paesi per realizzare una linea comune di intervento, sia nei confronti dell’aspetto umano che tecnologico. Le difficoltà relative all’utilizzo di tecniche tradizionali nell’architettura contemporanea potrebbe spiegarsi, come spiega Amos Rapoport102, riferendosi alla casa di abitazione: “la maggior parte delle persone nel costruire la propria casa fa riferimento ad una immagine che è identificativa della loro condizione socio‐culturale. A volte anche a scapito dei fattori relativi al comfort, alla durevolezza delle strutture oppure ai costi”. In effetti è difficile incontrare edifici residenziali con tipologie costruttive differenti nelle stesse aree metropolitane. La casa, spiega ancora Rapoport, é il simbolo di uno stile di vita, di una mentalità, dell'appartenenza ad una comunità e dello status economico e sociale della persona che la abita. Altri motivi potrebbe essere legato a fattori concreti che impediscono la diffusione più ampia delle tecniche costruttive tradizionali, quali la carenza di esperienze artigianali degli operatori del settore oppure la disponibilità o meno di risorse primarie. Sebbene le tecniche tradizionali vivono grazie al reperimento delle materie prime in loco, queste, a causa del continuo mutamento dell’ambiente, potrebbero non essere più così facili da reperire. Vedasi il caso specifico del legno, sovra utilizzato, per cui si è resa necessaria una campagna di rimboschimento. Ciò ha comportato, oltre ai danni ambientali, anche l’aumento del prezzo che ha causato al riduzione dell’offerta. Nel mondo occidentale questo materiale è stato sostituito, oppure viene riutilizzato, mentre nei paesi in via di sviluppo non è possibile. Programmi integrati di finanziamento, sia in ambito europeo che regionale, hanno permesso anche se in piccola scala, di ripristinare alcune tecniche tradizionali di produzione dei materiali. Ma una ulteriore difficoltà discende dal necessario adeguamento delle tecniche tradizionali alle normative edilizie. 102
Vedi A. Rapoport, House Form and Culture. Englewood Cliffs: Prentice‐Hall, 1969, specialmente il capitolo 3.
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BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Se si fa riferimento agli standard prestazionali che certificano la resistenza meccanica, la normativa antincendio, i parametri igienici, la qualità della finitura, le tecniche di origine tradizionale non rientrano nel processo di standardizzazione normativa, quindi sono escluse dalla catena industriale. Il processo di aggiornamento di tali tecniche richiederebbe ulteriori studi, nonché una costanza di esecuzione al di là delle condizioni locali. Dal punto di vista ideologico rimane comunque aperta una questione primaria: restano “sostenibili” le tecniche dell'esecuzione tradizionale che usano materie prime non locali per la riuscita dell’opera? E’ evidente che nei paesi con normative edilizie più flessibili, il problema è meno importante rispetto ai paesi più industrializzati e potrebbe essere risolto ricorrendo a delle prestazioni minime dei materiali e delle tecniche costruttive tali da non renderle nocive per la salute. Le tecniche tradizionali dovrebbero, inoltre, risultare attraenti dal punto di vista economico, solo a questo punto sarebbe possibile utilizzarle anche in occidente. In materia di tecnologie di origine ambientale, i benefit sono certamente le potenzialità dei materiali, questi infatti non essendo soggetti ad una standardizzazione manterrebbero intatte le loro caratteristiche naturali, anche se sotto il profilo normativo la difficoltà è data dall’impossibilità della standardizzazione da classificare. Ogni materiale che appartiene ad una specifica area geografica garantirebbe di per se la salvaguardia del costruito sull’ambiente. Inoltre, proprio per lo stato di adattamento della tecnica sul territorio, queste risultano già testate. Il dibattito sull'architettura solare passiva va avanti dalla seconda metà del XX secolo e concorda sulla necessità di riscoprire le antiche tecnicità. Il fattore economico gioca una posizione di rilievo in questo dibattito in quanto, rispetto al processo di standardizzazione, la mano d’opera specializzata risulta più costosa. Inoltre, i materiali da costruzione industriali sono disponibili a costi bassi e nessuna tecnica tradizionale può concorrere con essi sotto questo aspetto. Risulta quindi difficile proporre su larga scala il sistema tradizionale anche se si può ottenere un ammortamento grazie alla maggiore efficienza energetica. 314
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Nei paesi in via di sviluppo, invece, la situazione è inversa: mancando le fonti di industrializzazione la mano d’opera specializzata è presente come i materiali naturali e, risulta quindi vantaggioso operare in quest’ottica. Nel momento in cui si interviene industrialmente su questi territori si nega però "l'atto del costruire" nel senso tradizionale, si altera l’elemento di coesione sociale dell’identità culturale relativa all’abitare. Inoltre, l’uso dei macchinari crea un ulteriore aggravio sul bilancio energetico. Volendo ipotizzare di utilizzare l’enorme potenziale delle tecniche antiche, bisognerebbe creare un sistema di operai specializzati che possano insegnare e operare sul mercato perché quest’arte venga compresa ed assimilata e promuovere tale attitudine all’ecologia, inserendola nell’uso collettivo, come in parte sta già avvenendo. Un ulteriore approfondimento sarebbe da dedicarsi al cambiamento del paesaggio naturale, della sua fisicità. L’uso incontrollato delle risorse primarie potrebbe, infatti, causare danni ecologici importanti. In tal senso, andrebbero potenziate le funzioni di controllo della disponibilità delle materie prime. In conclusione, lo sviluppo di una ricerca mirata a migliorare il comfort abitativo interno e l’ambiente esterno permetterebbe di superare la problematica della standardizzazione, trasformando le esigenze umane in umano‐ambientali. 6.4 L’uso dell’edificio alto come soluzione progettuale, di un processo esplorativo tra le esigenze del presente e della prospettiva. Costruire l’altezza: i casi studio hanno dimostrato come sia possibile realizzare delle soluzioni ad impatto ambientale limitato sul territorio. Le linee guida individuate sono il motore di questa ricerca al fine di garantire la efficienza energetica del progetto. Esse rappresentano il fulcro della progettazione dell’edificio alto proposto, inteso quale esperimento di sintesi tra presente e prospettiva. Una sintesi necessaria per la definizione di un cambiamento globale del territorio che vede nelle costruzioni alte l’alternativa allo sviluppo in orizzontale di interi agglomerati urbani. 315
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Anche nell’edificio alto si sente oggi la necessità di un ritorno al naturale, o se non altro ad un’armonia di forme e funzioni che non contrastino o stravolgano l’ambiente. L’ambiente urbano è ormai carico di costruzioni di differenti tipologie e stili che hanno profondamente modificato l’aspetto originario dei luoghi. Appare giusta, quindi, la prospettiva intrapresa dagli studi di architettura contemporanea che, insieme a strutturisti ed ingegneri, condivide e persegue l’obiettivo di migliorare, in senso ecologico, la qualità della vita. Una qualità che è insita nella natura e che deve semplicemente essere riassorbita e riemergere nella progettazione. Una sorta di crescita che dal terreno prende la forma di case e complessi edilizi di ogni genere e che, una volta arrivata ad un altezza considerevole, abbracci il cielo e i suoi venti, prenda energia dagli elementi che costituiscono la terra. L’uso dei sistemi geotermici ed eolici ha segnato un cambiamento importante nella nuova progettazione, l’attenzione che si pone per il corretto benessere del fruitore passa dalla necessità di ritrovare, seppur in ambienti estranei, i materiali costituenti la natura. E’ subito comprensibile il ritorno nel contemporaneo dell’utilizzo dei materiali naturali quali il legno, la pietra e l’uso del verde in ogni sua forma, dalla terra, all’erba, ai fiori, alle piante autoctone. Assistiamo a un nuovo sviluppo della natura che entra nell’edificio e lo distingue: strutture che sembrano enormi rami che si intrecciano e sintetizzano volumi luminosi, protetti da barriere naturali, dove la forma è fluida e non delimitata, che abbracciano l’esterno in ogni sua parte così da consentire la relazione e lo scambio senza barriere. Gli esempi analizzati nel contemporaneo hanno permesso di comprendere per ogni paese in cui si inseriscono la vera natura del progetto. Ogni edificio nasce per adempiere e rappresentare la propria funzione: è il motivo delle scale del New York Times Building. Tutto è in relazione con il contesto, anche in una metropoli dinamica come NYC dove le persone corrono corre anche l’edificio che fa filtrare la città all’interno e genera luci che permettono a chi è all’interno di vivere la città e a chi è all’esterno di vedere e vivere l’interno. Il grattacielo rappresenta non solo la grandezza di una città o la fama di uno studio di progettazione, ma è soprattutto un elemento di riconoscibilità della città e deve essere strumento 316
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO del nuovo sviluppo sostenibile. Il perspective building cattura e interpreta le esigenze del contemporaneo. E’ alto perché è la natura che deve essere aiutata in maniera sostanziale, e la sua altezza, grazie all’uso delle tecnologie e al loro continuo sviluppo deve consentire anche al contesto di poter utilizzare l’energia da esso stesso prodotto. Le grandi superfici delle facciate dei grattacieli consentono di sfruttare con molto profitto l’energia solare, sono dotate di un maggior isolamento termico rispetto al passato, soprattutto sono costruite in modo da evitare i ponti termici. Non si tratta più di edifici mangia energia, gli edifici nuovi e quelli ristrutturati si avvantaggiano di soluzioni innovative. L’uso dell’energia solare avviene in maniera attiva o passiva: il primo caso si ha ad esempio con le facciate formate da celle solari che producono energia. Passivamente, invece, una facciata di vetro può sfruttare il calore del sole per il riscaldamento. Inoltre, i grattacieli hanno il vantaggio di sfruttare al meglio il suolo: su una base relativamente piccola si ottengono grosse superfici abitative e lavorative. Il tipo di utilizzo del grattacielo influisce notevolmente sul fabbisogno di energia. Nel caso di uso ufficio il consumo di acqua potabile, e quindi il relativo problema del pompare l’acqua verso l’alto, è ridotto rispetto alle abitazioni. Inoltre, le macchine per ufficio e i collaboratori creano molto calore che può essere sfruttato per riscaldare. Non è possibile determinare un’altezza o una grandezza critica per un grattacielo: ogni edificio ha un suo bilancio ecologico individuale. La differenza sostanziale rimane tra gli edifici piccoli che possono ottenere un’elevata efficienza energetica anche con meccanismi a scarsa tecnologia, mentre i grattaceli hanno necessariamente bisogno di alta tecnologia per il raggiungimento di un’ elevata efficienza energetica. 317
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO 6.5 Considerazioni Finali La Tesi ha voluto ripercorrere criticamente diverse fasi di progettazione eco‐sostenibile che hanno accompagnato il panorama architettonico sin dal suo inizio. Sono state illustrate e analizzate le caratteristiche fondamentali dell’architettura bioclimatica originaria dei territori islamici, in particolare nel contesto iraniano dove si è svolta parte della ricerca. Sono state descritte e spiegate le tecniche e le tecnologie legate alle fasi di costruzione dei più importanti complessi architettonici ancora presenti in loco. Sono stati analizzati e disegnati i principali metodi di costruzione ed è stato fornito un continuo confronto con il contemporaneo. Sono stati individuati i principi della costruzione relativa all’urbanistica, intendendo la pianificazione della città come l'opera di definizione e di determinazione del miglior metodo per raggiungere un determinato scopo. I criteri e le condizioni comuni alla maggior parte delle città islamiche sono risultati: la disponibilità dell'acqua potabile, la disponibilità delle risorse e dei mezzi di sostentamento, le condizioni climatiche, la vicinanza dei pascoli e della legna, la favorevole posizione strategica. Sono state spiegate le condizioni necessarie per la pianificazione urbana quali l’approvvigionamento di acqua potabile , le infrastrutture stradali, la grande moschea cattedrale, la divisione dei quartieri nel rispetto dell'ordine sociale, la fortificazione, la soddisfazione dei bisogni culturali e l'esistenza di maestri artigiani. Da quanto detto, risulta chiaro il processo di pianificazione territoriale che inizia con la scelta del luogo, per proseguire poi con una pianificazione in grado di soddisfare le esigenze individuali e collettive, fisiche e spirituali della società islamica. E’ stato definito il rapporto tra l’infrastruttura stradale e l’ambiente naturale così da individuare l'altezza degli edifici delle città islamiche in modo da avere quanta più ombra sulle strade. Il rapporto tra l'altezza dell'edificio e la larghezza della strada era di 1 a 2, ma arrivava anche a 1 a 3 ed addirittura 1 a 4 in certi casi. Dal punto di vista estetico, le strade della città islamica con le loro dimensioni e il loro rapporto con gli edifici circostanti hanno creato dei valori estetici tipici. Successivamente, ci si è confrontati con le esigenze climatiche della progettazione architettonica: Il clima infatti è molto 318
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO complesso poiché il paese si articola su un grande altopiano che viene influenzato dalle vaste aree climatiche del Nord Africa, del Medio Oriente e dell’Asia Centrale. Sebbene l’Iran sia considerato un Paese a clima secco, esso è caratterizzato da 4 diverse regioni climatiche: il clima mite e umido (costa meridionale del Mar Caspio), il clima freddo (montagne occidentali), il clima caldo e secco (deserti centrali) ed infine il clima caldo e umido (costa meridionale dell'Iran). Questo ha permesso la distribuzione in un territorio così vasto di quattro generi di architettura che, come filo conduttore, avevano l’adeguamento al territorio per la sopravvivenza. Nelle regioni più calde si ricorreva alle tecnologie di ventilazione che permettevano di apportare una circolazione costante dell’aria all’interno degli edifici. Mentre nelle regioni più fredde si ricorreva alla radiazione solare ed al riparo dai venti riducendo al minimo il trasferimento di calore attraverso l'involucro edilizio. Queste tecniche permettevano una facile edificazione che garantisse per ciascuno dei quattro climi di espandere il costruito e permettere la nascita delle città. Gli elementi comuni erano quindi l’adattamento all’ambiente e l’uso dello stesso per proteggersi: il vento e l’acqua nei climi più caldi, il mattone e l’adobe per quelli più freddi. L’architettura che nasce dall’esigenza fisiologica di abitare una determinata area ha permesso la nascita e lo sviluppo della bio‐
architettura. Inoltre, grazie agli esempi riproposti nei grandi complessi edilizi, sono state spiegate le tecnologie applicate alle costruzioni nei grandi spazi: le moschee e gli edifici per l’istruzione sono spesso raggruppati planimetricamente intorno a spazi aperti: “corti, “cortili” o “giardini” che, per “forma”, costituiscono il meccanismo di base del comfort termico e della ventilazione. A seconda dell’ottimizzazione del comfort, gli spazi per la preghiera e per le riunioni di studio nei piani interrati, nei locali porticati o nei giardini ombreggiati si spostano a turno in una sorta di “nomadismo” organizzato bioclimatico. Anche la straordinaria climatizzazione naturale dei maggiori “bazars” si basa sulla forma degli spazi, sulla grande massa termica degli involucri, sul sistema di ventilazione naturale della forma e degli 319
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO elementi delle coperture, dei volumi interrati e sul controllo dei flussi di immissione e di espulsione dell’aria. Nelle diverse regioni climatiche i grandi spazi collettivi presentano differenti altezze e sistemi bioclimatici. Nei caravanserragli la presenza di nicchie e volte permette ai viaggiatori, durante i freddi i inverni dell'altopiano, la sosta e il riposo al coperto. Negli hammam gli ambienti del bagno sono ricoperti da cupole o volte e la luce penetra in essi dall'alto attraverso fori rotondi o poligonali o a stella, chiusi da campane di vetro. Queste piccole aperture luminose disegnano a loro volta delle forme geometriche che rivestono un ruolo importante nella decorazione degli spazi. Nelle case private i cortili sono occupati al centro da un giardino ricco di alberi con al centro una fontana così che l'evaporazione dell'acqua e la presenza di piante mantengano costante la fre‐
scura. C’era poi l'usanza di dormire sui tetti. Ciò avveniva perchè le pareti irradiano di notte il calore assorbito durante il giorno, quindi i tetti vengono organizzati per accogliere gli ospiti nel riposo notturno. Sono state inoltre descritte le tecnologie ecosostenibili di origine tradizionale quali le “cupole” che, esposte alla radiazione solare, assorbono la stessa quantità dei tetti piani di energia radiante ma che, a parità di area coperta (non di volume racchiuso) dispongono di una superficie di scambio maggiore (copertura curva) per dissipare calore, principalmente per via convettiva. Si sono descritte le “torri del vento” il cui funzionamento è basato sull’inerzia termica delle murature costituenti la torre. Le murature della torre si scaldano al sole durante il giorno in assenza di vento e, quando la loro temperatura supera quella dell’aria interna, la torre inizia a funzionare come un camino: l’aria all’interno dei suoi condotti si scalda e sale. All’inizio della notte l’aria che sale attraverso la torre richiama l’aria fresca esterna che entra attraverso porte e finestre. Sono stati studiati i “quanat”: una serie di cunicoli verticali simili a pozzi, collegati da un canale sotterraneo in lieve pendenza, che si nascondono sotto tutto il territorio; gli “Jub”: canali di larghezza variabile da pochi centimetri fino a un metro e a volte oltre, in cui scorre continuamente acqua proveniente dai ghiacciai delle montagne che circondano la capitale, sulle quali 320
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO ancora in giugno è possibile scorgere i resti delle nevicate invernali. La ricerca parte da questi principi base dell’architettura bio‐
climatica per evidenziare in conclusione come in Medio Oriente, dove questa tecnologia è nata, essa sia andata successivamente perduta. Oggi, infatti, vengono costruiti, al fine di sostenere la crescita demografica in atto dovuta anche al boom petrolifero del 1974, palazzi in calcestruzzo armato con altezze fino ai 15 piani. Pur in presenza di una sismicità del territorio in continua attività, si assiste alla continua demolizione di aree verdi o destinate ad aree bio‐climatiche preesistenti, nonché alla distruzione di interi quartieri perfettamente conservati, per far spazio ai nuovi grandi edifici, così voluti forse anche a dimostrazione della velocità e ampiezza della crescita economica e dello sviluppo industriale che investono l’intera aria asiatica. La progettazione continua, purtroppo, a non interessarsi della storia, il sistema di ventilazione naturale o di raffrescamento è stato sostituito da grandi macchine per il condizionamento. La tesi è stata sviluppata direttamente all’interno del territorio iraniano attraverso lo studio in loco delle città e degli edifici descritti, nonché tramite l’approfondimento delle lezioni di architettura bioclimatica presso la facoltà di Architettura di Teheran. Gli stessi studenti iraniani si sono dimostrati molto interessati allo studio delle tecniche del passato, anche se in fase di progettazione ancora si basano su edifici non bioclimatici. Questa tesi vuole ricreare un legame tra il passato e il contemporaneo, cercando di recuperare l’esperienza, la tecnica, l’ingegnosità, l’intuizione e la naturalità che si stanno perdendo e presentare alla valutazione di chi legge ed anche ad una eventuale futura sperimentazione un esempio di progettazione bioclimatica in grado di offrire una soluzione costruttiva eco‐
compatibile che occupi uno spazio circoscritto, anche piccolo, ma capace di generare una energia tale da poter sostenere anche edifici circostanti. Poiché oggi risulta molto difficile modificare ciò che è stato costruito, si è scelto di presentare una ipotesi di lavoro, applicabile all’esistente ed alle nuove prospettive di 321
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO progettazione, che, grazie ad un rinnovato legame tra antico e moderno, si pone come obiettivo l’offerta di soluzioni progettuali e costruttive attente e rispettose dell’ambiente e della tradizione. Dopo aver illustrato il processo di trasformazione che ha interessato il suolo iraniano, la tesi esamina la possibilità di evidenziare su edifici del contemporaneo i legami tra l’antico e il presente. Lo fa attraverso dei grafici che evidenziano ciò che dalla tradizione si è riusciti a trasferire. Le caratteristiche tecniche degli edifici presi in esame vengono elogiate o criticate secondo i nuovi principi di ecosostenibilità e di sufficienza energetica. Il contemporaneo, infatti, presenta molti interessanti progetti che si integrano con la natura e l’ambiente circostante e che utilizzano tecniche che permettono all’edificio di autosostentarsi che hanno permesso negli ultimi decenni di ridurre l’impatto esercitato sull’ambiente. I risultati a cui si è giunti a seguito del confronto ragionato sulla classificazione degli edifici in termini di architettura, tecnologie e materiali sono stati ottenuti, come detto, tramite lo strumento del “benchmarking”. Gli edifici storici iraniani vengono così paragonati ad edifici del panorama contemporaneo. I mezzi del confronto sono insiti nelle categorie relative all’architettura, alla tecnologia ed ai materiali. La relazione tra esterno ed interno si differenzia tra l’uso pubblico e il privato. L’edificio pubblico ha una rilevanza e un impatto che permette immediatamente l’identificazione grazie alla sua dimensione in quanto si stacca dal contesto urbano, mentre nel privato la differenza tra le classi sociali non si percepisce mai dall’esterno, è solo all’interno che si ha uno sviluppo più o meno esteso. Nel contemporaneo, la distinzione tra il settore dei servizi e quello residenziale viene operata da diverse tipologie edilizie. Gli spazi sono ben distinti e l’uso di materiali differenti dipende soprattutto dal tipo di investimento o delle scelte architettoniche compiute. La distribuzione dello spazio che permette al fruitore un rapporto ottimale tra comfort e vivibilità vede contrapposte le due entità. L’edificio antico nasce per soddisfare le esigenze sia vitali che sociali del fruitore e, al suo interno, infatti, oltre alle funzioni ordinarie, si fa uso della 322
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO natura e del verde, facendo diventare l’edificio uno spazio verde attrezzato. Nel contemporaneo, invece, lo spazio viene utilizzato in toto al fine di poter utilizzare ogni possibilità di componibilità interna. La differenza sostanziale tra le due realtà è data soprattutto dalla necessità di spazio, mentre nel passato le costruzioni potevano espandersi sul territorio, oggi questo è diventato molto difficile, così gli spazi conquistati risultano sempre più importanti. Si tende, quindi, ad uno sviluppo in altezza in modo da consentire ad ogni fruitore un proprio spazio umano. Risulta poi difficile ricreare le stesse situazioni bioclimatiche delle costruzioni persiane ma, grazie all’uso di tecniche particolari messe a punto dalla moderna tecnologia che permettono di sfruttare l’altezza per creare energia, potrebbero ottenersi ottimi risultati che, una volta sviluppati, creino una concorrenza bioclimatica anche su questo aspetto. Il posizionamento in pianta dell’edificio risulta senza dubbio importantissimo, la dimensione dell’edificio e la sua ossatura sviluppate in longitudinale e in altezza devono garantire degli standard altissimi di vivibilità. E’ quindi importante far riferimento all’esposizione dell’edificio cercando di creare un sistema tipo, l’edifico dovrebbe diventare un’ ombra leggera che, a seconda dell’ora del giorno, fornisce protezione sia dai raggi solari che dai venti. Anche l’intervento in pianta è molto importante. Lo spazio generalmente risulta uno spazio che va costruito perché non ha dei confini ben delimitati. L’edificio antico si sviluppava sul territorio e nel contesto urbano, quello moderno in altezza: La necessità è dovuta allo sviluppo a volte incontrollato della città. Lo spazio comunque è ben delimitato: negli edifici del passato ad ogni piano corrisponde una funzione, nel presente invece si tende a creare una omogeneità di funzioni, creata anche dalle doppie altezze e dai ballatoi, presenti, peraltro, anche nel passato dove i corridoi perimetrali delle corti centrali in altezza mantengono comunque un affaccio sulla corte centrale. I risultati ottenuti da questo confronto mostrano una soluzione che conferma come il passato possa ancora essere un’ottima base per la progettazione dell’edificio in se, per la sua 323
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO distribuzione, per il reinserimento nell’urbanistica della città. Si illustrano, quindi, le potenzialità degli edifici che si sviluppano in altezza. Per quanto riguarda la tecnologia applicata alla costruzione nel passato, gli edifici antichi prevedono una climatizzazione e una ventilazione che non hanno bisogno di macchine. Grazie all’utilizzo delle torri del vento, delle vasche d’acqua e delle cupole, nonché delle numerose superfici aperte o vetrate l’edificio è auto sostenibile, nel contemporaneo si sta cercando di cambiare il sistema che da anni ha creato un sistema di consumo sempre crescente di energia. Il grado di innovazione del passato era rappresentato dalle tecniche di raffrescamento con le torri del vento, portali molto ampi, superfici perimetrali alte per creare numerose zone d’ombra, il presente si è affidato, molto all’uso di macchine. Quello che è migliorato sicuramente è l’uso degli isolanti, ritornati al naturale, che permettono un ottimo grado di isolamento sia termico che acustico. Per quanto concerne la complessità di esecuzione e la volontà di utilizzare nel contemporaneo le tecniche antiche, bisogna ricordare che da un lato, le nazioni industrializzate sembrano aver ritrovato nell’antico una nuova frontiera di sviluppo economico in cui l’elemento estetico svolge un ruolo importante e, dall’altro lato il “misticismo ecologico" della società odierna vede nelle tecniche tradizionali uno mezzo di liberazione dalle catene della produzione industriale. Ma la difficoltà principale per creare una sistema tecnologico come quello del passato sta sopratutto nel tempo e nei materiali. I costi di produzione e di importazione dei materiali che permetterebbero una miglioria nel quotidiano a volte e, soprattutto per gli edifici adibiti ad abitazioni e servizi nelle aree più povere, sono sempre più alti rispetto ai finanziamenti disponibili che quindi prediligono o impongono una urbanizzazione fatta di blocchi senza forma che affollano le periferie. Il trasferimento nel contemporaneo è stato verificato nel territorio iraniano tramite un caso studio organizzato presso l’Università Sooreh di Teheran: la riqualificazione dell’area Beryanak vicino al grande bazar di Teheran (il più grande in termini di estensione di tutto il medio oriente). 324
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Gli organizzatori sono stati: Lucio Barbera, Hassan Ossanloo, Anna Del Monaco, Reza Koshravi, Professori: Amir Momhammad Khani, Siavash Afshar, Madjid Resekhi, Handreza Baktash, Alessandra De Cesaris, Anna Del Monaco, Giorgio Di Giorgio, Ludovico Micara, Fabrizio Toppetti; Tutors: Meisam Mohammadi, Valentina Romano. Il progetto prevedeva la ricostruzione di parte del bazar, della Moschea, e delle aree limitrofe volte all’abitazione presentando tre tipi diversi di possibile intervento. Viene inoltre costruita una zona denominata Meidan/ CCBD (Central Cultural and Business District). Il workshop propone una soluzione costruttiva che utilizza le tecniche del passato per intervenire sul contemporaneo mantenendo l’immagine tipica dell’architettura bioclimatica storica. Per il trasferimento in ambito europeo, è necessario verificare in primo luogo, come ben spiegato nelle pubblicazioni della Commissione e dai numerosi incontri e convegni sul tema cui si è partecipato, la fattibilità del progetto, secondo le direttrici indicate appunto dalla Commissione UE in materia energetica. A tal fine, nella ricerca è stato inserito lo studio, pubblicato dal Joint Research Centre Institute for Energy, sui consumi di energia elettrica ed efficienza energetica nell’ Unione Europea. Lo studio citato ha evidenziato le problematiche relative ai consumi di energia ed elettricità e ha proposto un piano d’azione per il 2020. Il consumo di energia nei settori domestico e terziario può essere notevolmente ridotto migliorando l’intensità energetica in generale e utilizzando maggiormente nelle ristrutturazioni e nei nuovi edifici le fonti rinnovabili, come l’energia solare. Il piano strategico per le tecnologie energetiche (piano SET)103 presentato dalla Commissione si propone di coordinare le azioni nel settore della ricerca applicata alle energie sostenibili definendo obiettivi di breve e lungo termine. Nel breve termine si intende potenziare la ricerca, al fine di ridurre i costi e migliorare le prestazioni delle tecnologie esistenti, favorendo l'impiego commerciale di tali tecnologie. Le azioni a questo livello dovrebbero vertere in particolare sui biocarburanti di seconda generazione, la cattura, il trasporto e lo stoccaggio del carbonio, l'integrazione delle fonti di energia 103
Si veda COM(2007) 723 definitivo del 22.11.2007.
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BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO rinnovabili nella rete elettrica e l'efficacia energetica nell'edilizia, nei trasporti e nell'industria. A più a lungo termine si intende sostenere lo sviluppo di una nuova generazione di tecnologie a basse emissioni di carbonio. Le azioni da realizzare dovrebbero concentrarsi, fra l'altro, sulla competitività delle nuove tecnologie per le fonti di energia rinnovabili, lo stoccaggio dell'energia, la sostenibilità dell'energia di fissione, l'energia di fusione, nonché lo sviluppo delle reti trans‐europee dell'energia. Le tecnologie applicate al fine del recupero di energia rinnovabile hanno raggiunto una certo equilibrio ma gli impedimenti alla loro introduzione sul mercato sono numerosi. Per partecipare ad un effettivo avvio delle rinnovabili, nel senso di una espansione su grande scala, migliorare verso l’obiettivo imposto per il 2020 della quota di energia rinnovabile dell’UE e affermare un avvicinamento unito in tutta la comunità sono molte le azioni da intraprendere. Infatti, nonostante siano stati realizzati importanti progressi verso il completamento del mercato interno dell’energia, il contributo delle fonti energetiche rinnovabili al bilancio energetico della Comunità continua a rimanere modesto rispetto al potenziale tecnico disponibile. La situazione sta cambiando, pur se lentamente. L’importanza della realizzazione di progetti su grande scala in diversi settori dell’energia rinnovabile costituisce un segnale chiaro ai fini di un più intenso ricorso alle fonti energetiche rinnovabili. Il ruolo degli Stati membri è di notevole importanza in questa azione fissata per promuovere un’attuazione su vasta scala delle rinnovabili. Per l’esito è anche importante la partecipazione di tutte le parti e gli organismi interessati alla promozione delle rinnovabili secondo i mezzi a loro disposizione. La tesi continua sviluppando temi relativi alla pianificazione urbana, strategica e architettonica del territorio. Sono stati effettuati dei confronti e sono state proposte soluzioni di insediamento in territori già ad alta densità abitativa. E’ stato creato un modello su tre assi: architettura, tecnologia e materiali, al fine di mantenere per le tre situazioni sempre un collegamento per un reale confronto e per chiarire quali processi migliorare e quali sviluppare nella progettazione contemporanea. 326
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO Sono stati esaminati alcuni casi studio. In tutti chiara e netta appare la presa di coscienza del potenziale connesso all’utilizzo delle nuove tecnologie: si è aperta una fase straordinaria di sperimentazione architettonica. In pochi casi vi è la tendenza ad utilizzare soluzioni scolastiche e ripetitive e soluzioni passive (cioè grande facciata vetrata a sud, brise soleil orizzontali a sud, ombreggiamento verticale a ovest, ecc…). In molti casi, invece, vi è una interessante ricerca condotta sulle potenzialità di nuove forme, sistemi di schermatura, materiali e modi di utilizzo degli edifici. Le ricerche si basano implicitamente sul fatto che la fisica dell’edificio permette di ottenere risparmi energetici in molti modi e che le formule convenzionali non sono adatte per ogni clima. Questa visione sta cambiando la percezione abituale che gli ingegneri meccanici siano i principali attori per la riduzione del consumo energetico. Infatti, per gran parte del secolo scorso, gli standard di comfort descritti nei manuali di ingegneria di Europa e Nord America sono stati raggiunti attraverso sistemi meccanici alimentati da impianti basati su fonti energetiche non rinnovabili. I sistemi impiantistici restano tuttavia fondamentali e devono far parte della strategia. Si noti che le soluzioni più innovative e le poche NZEB (net zero Energy Building) al mondo sono il frutto della creatività e della stretta collaborazione di architetti, consulenti energetici ed ingegneri meccanici. Il loro sforzo congiunto ha sviluppato una metodologia per la riduzione di energia che può essere universalmente applicata. Il trasferimento tecnologico è stato schematizzato e riproposto in situazioni pratiche e di progetto. La volontà di creare un ponte tra il passato e la prospettiva ha attraversato il contemporaneo accentuandone le potenzialità, riprese in chiave di sviluppo tecnologico. L’ambiente e la tecnologia sono diventati alla fine della ricerca i veri protagonisti ed essi, insieme alle esigenze del fruitore, vengono finalmente resi parte integrante della progettazione. Dopo aver più volte ripetuto l’importanza della progettazione architettonica combinata alla struttura e agli impianti, è stato presentato il caso studio, al quale ho preso parte, per verificare la fattibilità di una operazione integrata di tutti gli elementi che compongono un progetto. 327
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO E’ stato così elaborato un “Perspective Building” , concept design del progetto di concorso dello studio di architettura A&U Engineering Copy right, leader del progetto il Prof. Giampaolo Imbrighi per la Taiwan Tower, che aiuta a mantenere il livello energetico basso e che non danneggia l’ambiente. E’ stato proposto un progetto che applica, secondo una propria soggettività, i canoni di un edificio eco‐sostenibile, diventando esso stesso parte del paesaggio. La sua presenza è individuabile solo in altezza, la sua base è radicata nel terreno e mascherata da un manto a giardino, il suo sviluppo è un intreccio di rami, più o meno fitti a seconda dell’esposizione, piegato in modo da creare zone d’ombra. Sono state verificate le potenzialità del trasferimento tecnologico delle tecniche antiche, dei principi di raffrescamento e ventilazione, di disposizione e organizzazione degli spazi, la relazione tra interno ed esterno, il ruolo della schermatura solare, il rapporto tra i materiali utilizzati e la loro reperibilità, l’adattamento e la relazione con il contesto. Trattandosi però, a differenza della tradizione antica, di un edificio alto c’è stata la necessità di confrontarlo con il contesto mondiale contemporaneo e, soprattutto, con le esigenze chiarite nei protocolli europei per i risultati di risparmio energetico e uso delle energie rinnovabili. La Torre, progettata per la città di Taichung, Taiwan è stata trasferita dall’antico al contemporaneo per poi diventare, tramite le linee guida, un esempio ripetibile. Per il suo sviluppo e progettazione sono state utilizzate le nuove tecnologie applicate all’architettura. Il progetto ha permesso di realizzare una sintesi complessa di elementi naturali e tecnologici, nel rispetto dell’ambiente unendo innovazione dei materiali ed eco‐tecnologie sostenibili per ottenere una nuova idea di edificio a torre. L’intento era rappresentare il connubio tra costruito e natura circostante, garantito nel momento in cui l’architettura decide di mimetizzarsi nel contesto, diventandone anzi il suo simbolo più alto descritto tramite la sua forma mutuata dall’elemento naturale foglia. La struttura si piega, si flette, come ad interpretare il ruolo stesso della foglia di cui ha preso le sembianze, per accompagnare il vento nella sua azione e per catturarne la potenza così da 328
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO rendersi autosufficiente. L’uso dell’energia rinnovabile permette una riduzione del 25% di anidride carbonica, garantendo tramite sistemi passivi di auto alimentarsi. L’inserimento nel contesto, quale la nuova pianificazione urbana della città di Taichung, serviva da elemento distintivo, da immagine forte di un’identità urbana. La Torre, infatti, serviva come punto identificativo della città stessa e sorgeva strategicamente sui principali assi visivi in grado di rappresentare un punto fisso urbano. Dall’altra parte la sua forte valenza iconica e il suo inserimento all’interno del parco dovevano rimanere gli elementi fondamentali dello sviluppo progettuale. Questo studio ha, in conclusione, individuato alcune linee guida per la progettazione futura, basandosi sullo studio del contesto contemporaneo, e le ha applicate al progetto sperimentale presentato che sintetizza le best practices operate nel trasferimento tecnologico tra il passato e il presente. Queste sono: 1. la riduzione dei carichi attraverso la progettazione architettonica, 2. la riduzione dei carichi attraverso altri mezzi quali: o
l’illuminazione efficiente o
gli elettrodomestici ad alta efficienza o
l’estensione della zona di comfort termico. o
i controlli (illuminazione, sensori di presenza, funzionamento delle aperture) 3. la progettazione di controlli, illuminazione e HVAC: o
o
o
o
o
con sistemi radianti
con la deumidificazione con il sistema di recupero calore con il sistema di riscaldamento efficiente con il sistema di raffreddamento efficiente 4. l’uso delle tecnologie ad energie alternative o
cogenerazione, celle a combustibile 5. l’uso delle energie rinnovabili e dell’Active System Design 329
BENCHMARKING DELLE TECNOLOGIE ECOSOSTENIBILI TRADIZIONALI PER UNA METODOLOGIA DI TRASFERIMENTO o
l’uso del fotovoltaico (anche integrato nel sistema di schermatura) o
l’uso del solare per l’acqua calda o
l’uso della geotermia o
l’uso delle turbine eoliche Questo metodo può essere identificativo al fine di creare un legame tra diversi contesti, uno studio esportabile in territori in maniera da stimolare la cooperazione tra territori per assicurare crescita, sostenere la coesione territoriale e contribuire attivamente alla protezione dell'ambiente in una logica di sviluppo sostenibile. 330
Ringraziamenti Alla Prof. Arch. Eliana Cangelli, al Prof. Arch. Giampaolo Imbrighi, a tutti i membri del Dipartimento di Pianificazione Design Tecnologia dell’Architettura. Al Prof. Arch. Hassan Osanloo e al Prof. Arch. Kamran Naderi, al Prof. Arch. Lucio Barbera e all’Arch. Anna Irene del Monaco. All’Arch. Teresa Crescenzi e agli ingg. Eugenio Cimino, studio Cimino srl e Gianluca Albera, studio Coding srl. Alla mia famiglia e a mio marito.
