Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE 10

annuncio pubblicitario
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria - Facoltà di Architettura
Corso di laurea in SCBAA
Problematiche energetiche e di sostenibilità:
sistemi per il guadagno di energia
11 novembre 2009
Corso di Tecnologie per il progetto sostenibile
Docente: Arch. A. Giordano
a.a. 2009-10
Architettura e sostenibilità
L’architettura deve confrontarsi con il mondo
naturale e questo confronto implica una
lettura dell’edificio che ne supera i confini di
oggetto a sé stante e lo dissolve nel
paesaggio che lo circonda:
-
2
Interazione tra edificio e luce,
luce clima,
clima aria,
aria
acqua,
acqua suolo,
suolo ambiente urbanizzato e
ambiente vegetale.
vegetale
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Casa sulla cascata (F.L. Wright)
3
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Casa sulla cascata (F.L. Wright)
4
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Il rapporto edificio/ambiente –il “sistema” edificio e il “sistema” ambiente
Il rapporto edificio/ambiente riguarda la complessità delle interazioni tra
oggetto edilizio e ambiente (nel caso specifico, contesto e clima)
Considerare tale rapporto nella progettazione significa considerare il
rapporto dell’edificio con il clima e il contesto di intervento
La costruzione viene considerata come un organismo “vivente” (non
una barriera ma un filtro) e le sue forme integrate con il sistema
ambientale in cui è collocata.
L’edificio viene considerato un sistema:
un insieme di parti interconnesse e finalizzate;
il cui fine è raggiungere il miglior livello di
comfort e di risparmio energetico globale.
L’edificio interagisce attraverso uno
scambio energetico (calore) con l’ambiente
esterno
obiettivo
Raggiungere elevati livelli di
qualità
ambientale utilizzando
fonti energetiche
Corso
di
TECNOLOGIE
PER
IL
PROGETTO
SOSTENIBILE
5
rinnovabili
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Il microclima
È il clima alla scala più piccola, quello
caratteristico dell’intorno costruito e l’unico che
può essere influenzato dall’intervento umano e
in qualche modo controllato al fine di creare
condizioni di benessere termoigrometrico
all’interno, o all’esterno, di un edificio.
6
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Il rapporto edificio/ambiente – Le componenti biofisiche e microclimatiche del contesto di
intervento: ricadute prestazionali sull’edificio
l'analisi dei dati climatici della zona:
- andamento delle temperature;
- umidità relativa;
- velocità media del vento;
- radiazione solare.
Le ricadute prestazionali sull’edificio
Miglioramento delle condizioni di:
BENESSERE
- microclimatico (comfort estivo/invernale,
controllo della ventilazione naturale)
Le caratteristiche specifiche del
sito:
•ombre proiettate dagli edifici
circostanti;
•tipo di vegetazione;
•vicinanza ad un bacino o ad un corso
d'acqua;
•caratteristiche della superfici intorno
all'edificio (asfalto, manto erboso, …).
7
- visivo (controllo illuminazione naturale:
flusso luminoso e trasparenza)
-Acustico
SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE
- Risparmio energetico e ritenzione del
calore
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Clima e microclima
Siamo portati a pensare il clima come una
condizione uniforme distribuita su una vasta
regione.
A livello del suolo esistono però, l’uno accanto
all’altro, molteplici microclimi che variano
notevolmente con differenze di quota d pochi
metri e all’interno di un Kmq.
8
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Clima e microclima
Le deviazioni del clima hanno un ruolo
importante nell’utilizzazione architettonica el
suolo:
„
In primo luogo nella scelta del sito si
dovrebbero prendere in considerazione le
località sfavorevoli;
„
In secondo luogo, un sito meno favorevole
può essere migliorato con frangivento e
superfici circostanti che inducono una
reazione vantaggiosa gli effetti della
temperatura e della radiazione.
9
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
MEDIE CLIMATICHE
10
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Diener & Diener – Novartis Campus a Basilea
11
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La radiazione solare
La radiazione emessa dal sole è di tipo
elettromagnetico ed ha natura sia ondulatoria
sia particellare (fotoni). La distribuzione
dell’intensità di radiazione solare è funzione
della lunghezza d’onda:
-radiazione ultravioletta (λ<0,4μ);
-radiazione luminosa 0,4≤ λ≤0,75μ
-radiazione infrarossa λ>0,75μ
12
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La radiazione solare
Nel percorso di attraversamento dell’atmosfera fino
alla superficie terrestre, subisce modifiche
distribuendosi in diverse componenti:
-
-
-
-
13
Riflessa all’esterno dell’atmosfera;
Assorbita dalle particelle di vapore acqueo sospese
nell’atmosfera;
Diffusa dalle particelle di vapore acqueo sospese
nell’atmosfera;
Diretta,
Diretta ossia la quota che raggiunge la superficie
terrestre;
Riflessa dal suolo e dalle superfici circostanti.
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
SOLE
14
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
R.Piano, Espansione Morgan Library
SOLE
15
Corso di
TECNOLOGIE
PER
Jourda
Perraudin, Accademia Mont
CenisIL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
SOLE
16
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La ventilazione naturale
I “motori” principali che inducono il movimento naturale
dell’aria sono:
•
La spinta prodotta dalla differenza tra la massa inerziale
dell’atmosfera e quella della crosta terrestre, nel
movimento di rotazione della terra attorno al suo asse
(forza di Coriolis);
•
La forza generata dalla differenza di densità e quindi di
pressione che si viene a creare tra masse d’aria diverse
per effetto dello scambio termico tra le masse stesse e
quelle – solide, liquide o gassose – a esse confinanti; le
masse d’aria meno dense e, quindi, più leggere, tendono
a salire e vengono sostituite da masse d’aria più dense
e, quindi, più pesanti.
17
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La ventilazione naturale
La forza generata dalla differenza di densita’ e di
pressione dell’aria da’ origine a moti di tipo circolare
con componenti verticali (ascensionale e
discensionale) e orizzontale (in quota e, di direzione
opposta, al suolo).
Tale componente orizzontale del movimento d’aria è
detto VENTO ed è caratterizzato da direzione e
velocità che variano per effetto dei seguenti fattori:
Î Rugosità del terreno;
18
Î
Presenza di barriere vegetali;
Î
Presenza di ostacoli solidi.
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
VENTO
19
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La ventilazione naturale
I movimenti d’aria desiderabili dovrebbero
essere sfruttati per il raffrescamento nei
periodi caldi e come sollievo dalla pressione
di vapore nei periodi di alta umidità assoluta.
I movimenti d’aria dovrebbero invece essere
bloccati ed evitati durante la stagione fredda.
20
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
A livello microclimatico, la
corrugazione del terreno e la
morfolofia e disposizione
dell’ambiente urbano hanno
influenza sui venti locali,
modificandone il flusso, la velocità e
la direzione.
ARIA
21
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Acqua
Avendo un calore specifico più alto di quello del
suolo è, rispetto ad esso, normalmente più
calda d’inverno e più fredda d’estate (e
usualmente più fredda durante il giorno e più
calda durante la notte).
Conseguentemente, la presenza o la vicinanza
di corpi d’acqua modera le variazioni di
temperatura, attenuando le minime invernali e
le massime estive.
22
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Acqua
L’uso di specchi d’acqua è legato alla capacità
che ha l’acqua (anche di specchi poco
profondi) di mantenere la temperatura
superficiale inferiore a quella dell’aria e degli
altri “materiali” ed alla sua bassa riflettanza
che non supera il 3% nelle ore di massima
radiazione quando il sole è alto sull’orizzonte.
23
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Acqua
In funzione dello spessore, uno specchio d’acqua
può assorbire fino all’80% della radiazione
senza aumentare sensibilmente la temperatura
superficiale perché la superficie si raffresca per
evaporazione e il calore viene accumulato nella
massa termica e dissipato di notte.
24
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Acqua
Il raffrescamento può essere incrementato con
l’utilizzo di zampilli (con fori di 1 cm) o meglio
ugelli per getti nebulizzanti (fori nell’ordine di
mm) che aumentano di circa 100 volte la
superficie di contatto aria/acqua quindi la
potenza di raffrescamento.
25
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Proprietà:
Se irraggiata, tende a riscaldarsi più
lentamente del terreno, ma rilascia
più lentamente il calore accumulato.
ACQUA
Fenomeni:
-Attenuazione delle escursioni
termiche dell’aria sovrastante la
massa d’acqua rispetto a quella del
terreno (ha come effetto la
mitigazione termica);
-Sfasamento temporale delle
dinamiche di scambio termico tra
acqua e atmosfera, e tra terreno e
atmosfera (provoca differenza di
temperatura)
26
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La vegetazione
Il manto naturale del terreno tende a moderare
le variazioni di temperatura ed a stabilizzare
le condizioni grazie alle proprietà riflettenti
delle proprie superfici.
La vegetazione ed i manti erbosi fanno
diminuire la temperatura assorbendo parte
della radiazione solare incidente e raffrescano
per evaporazione.
27
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La vegetazione
Si è sperimentato che la
temperatura sopra le
superfici erbose nelle
giornate estive di sole è
inferiore da 5,6 a 7,8°C
rispetto a quella del terreno
spoglio;
E’ stato osservato che la
temperatura sotto un albero
a mezzogiorno è di quasi
3°C più bassa di quella
dell’ambiente circostante.
28
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La vegetazione
Una copertura vegetale
può essere considerata
morfologicamente come
una combinazione di
coperture multiple nelle
quali le lame siano le
foglie; gli strati più bassi
risultano ombreggiati da
quelli soprastanti che sono
inoltre raffrescati anche dal
processo di
evapotraspirazione.
29
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
La vegetazione
Nei contesti a clima mediterraneo la vegetazione
più appropriata è quella a foglia caduca sia
nella tipologia 3d (alberi) che 2d (pergole)
perché in grado di erogare una prestazione
variabile a livello stagionale (estate/inverno).
La trasmissività della radiazione in estate per la
vegetazione a foglia caduca varia da quasi 0 al
10% mentre in inverno è nell’intervallo 50-80%.
30
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Proprietà:
-Capacità e conduttanza termica minori
di quelle delle superfici non vegetate;
-La radiazione solare è assorbita
principalmente dalle foglie, per cui è
molto ridotta la componente riflessa;
-Filtraggio della radiazione solare diretta
in funzione della copertura delle foglie;
-Capacità di filtraggio delle polveri e
degli inquinanti dell’aria;
-Capacità di assorbimento dell’energia
cinetica del vento, con modifica dei
relativi campi di velocità e pressione, più
graduale rispetto alle barriere solide.
VERDE
Effetto schermante
della vegetazione 1 Ombreggiamento
2 Riflessione
3 Convezione
4 Evapotraspirazione e
processi fotosintetici.
31
Corso di TECNOLOGIE PER IL PROGETTO SOSTENIBILE
Università degli studi “Mediterranea” di Reggio Calabria – Facoltà di Architettura – Corso di laurea in SCBAA - a.a. 2009-10
Scarica