costruire e abitare sul lago: un`architettura residenziale tra

P OLITECNICO DI M ILANO
FACOLTÀ DI ARCHITETTURA E SOCIETÀ
MILANO LEONARDO
CORSO DI LAUREA IN ARCHITETTURA
BEST - Building Environment Science & Technology
Dipartimento di Scienza e Tecnologie dell’Ambiente Costruito
COSTRUIRE E ABITARE SUL LAGO:
UN’ARCHITETTURA RESIDENZIALE TRA NATURA,
ECOCOMPATIBILITÀ
E TECNOLOGIE CONSAPEVOLI
Tesi di Laurea di
Giovanna Guizzetti
Relatore
Prof. Arch. Emilio Faroldi
Correlatore
Arch. Mauro Trapani
Anno Accademico 2003/2004
INDICE
Indice
3
Contenuti della tesi
9
Obbiettivi, strumenti e metodo
15
1 Clima e benessere ambientale
13
1.1 Il clima
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
14
14
14
14
15
15
15
Temperatura
Precipitazioni
Umidità
Stato del cielo
Radiazione solare
Vento
1.2 Il microclima
1.2.1 Morfologia del territorio
1.2.2 Suolo
1.2.3 Masse d’acqua
1.2.3 Vegetazione
15
16
16
17
17
1.3 Il benessere termoigrometrico
1.3.1 Le interazioni termiche tra uomo e ambiente
1.3.2 Il comfort adattativo
17
18
18
2 L’aria: la ventilazione naturale negli edifici
21
2.1 La ventilazione naturale: principi base
22
2.2 Sistemi archetipici di ventilazione naturale
2.2.1 Il tepee
22
22
2.3 La ventilazione naturale nell’architettura tradizionale:
le torri del vento in Medioriente
2.3.1 Il malqaf
2.3.2 Il qà’a
2.3.3 Il bad-ghir
23
23
24
25
2.4 La ventilazione naturale nell’architettura
contemporanea
25
2.5 Paradigmi
2.5.1 Manifesto dell’architettura naturale:
Arup Associates, Solihull Campus, Solihull,
2001
2.5.2 La funzione definisce la forma:
R. Rogers Partnership, Lloyd’s Register
of Shipping, Liphook, 2000
2.5.3 Il primo grattacielo ecologico :
N. Foster & Partners, Commerzbank,
Francoforte, 1996
4
27
28
34
39
2.5.4
2.5.5
L’importanza dell’involucro:
M. Hopkins & Partners, New Parliamentary
Building, Londra, 2000
L’università sostenibile:
M. Hopkins & Partners, Jubilee Campus,
Università di Nottingham,
Nottingham, 1999
3 L’acqua: il raffrescamento evaporativo
3.1 Il raffrescamento evaporativo nell’architettura
tradizionale
3.1.1
La tradizione islamica
3.2 Il raffrescamento evaporativo associato alla
ventilazione nell’architettura tradizionale: il palazzo
della Zisa di Palermo
45
38
43
51
59
49
60
56
60
63
61
3.3 Il raffrescamento evaporativo associato alla
ventilazione nell’architettura contemporanea:
principi e tecnologie
3.3.1
Sistemi diretti
3.3.2
Sistemi indiretti
3.4 Paradigmi
3.4.1
Gli uffici sull’acqua:
Kiessler & Partners, Science & Technology
Park, Gelsenkirchen, 1995
3.4.2
Torri del vento contemporanee:
M. Cucinella, Edificio per uffici,
Catania, 1998
64
64
63
4 La terra: il raffrescamento per scambio termico
con il terreno
4.1 Lo scambio termico con il terreno nell’architettura
tradizionale
4.1.1
L’edificio ipogeo
4.1.2
I “Sassi” di Matera
4.1.3
La camera dello Scirocco in Sicilia
4.1.4
Le torri del vento in Iran
4.1.5
I “Covoli” di Custozza
77
70
4.2 Lo scambio termico edificio- terreno: principi e
tecnologie
4.2.1
Contatto diretto
4.2.2
Accoppiamento indiretto
82
82
81
82
81
83
82
83
4.3 Il raffrescamento per scambio termico con il terreno
nell’architettura contemporanea: potenzialità e
applicazioni
5
63
64
65
65
66
67
67
68
71
69
78
75
78
78
78
81
79
79
82
85
85
86
4.4 Paradigmi
4.4.1
L’ “Air Lake”:
M. Cucinella, Università di Cipro, Nicosia,
1992
4.4.2
La “memoria termica” del sottosuolo:
M. Nodari, M. Gasparotti, Edificio per
ergoterapia, Darfo Boario Terme, 2000
85
5 Il sole: il controllo della radiazione solare
99
5.1 Il controllo solare nell’architettura tradizionale
5.1.1
La tipologia a patio nell’area del
Mediterraneo
5.1.2
La mashrabìya nella tradizione mediorientale
100
86
92
100
100
5.2 Il controllo della radiazione solare per il
raffrescamento passivo
101
5.3 Sistemi di schermatura
5.3.1
Frangisole
5.3.2
Schermi integrati nell’infisso
102
103
105
5.4 Il controllo solare nell’architettura contemporanea
107
5.5 Paradigmi
5.5.1
Elogio della leggerezza:
N. Foster & Partners, Liceo A. Camus,
Frejus, 1993
5.5.2
La tecnologia al servizio dell’ambiente:
M. Cucinella, Sede centrale IGuzzini
Illuminazione, Recanati, 1998
5.5.3
Il sole in casa:
T. Herzog, Residenza privata, Regensburg,
1979
5.5.4
Una corte per il controllo ambientale:
R. Rogers Partnership, Edificio DaimlerChrysler, Potsdamer Platz, Berlino, 1999
108
109
6 Il ruolo della massa termica dell’edificio
133
6.1 Il ruolo della massa termica nell’architettura
tradizionale
6.1.1
Il trullo
6.1.2
Il dammuso
134
134
134
6.2 Il controllo dell’inerzia termica di un edificio
135
6.3 Il raffreddamento convettivo notturno: principi e
tecnologie
135
6
115
121
127
6.4 Il raffreddamento convettivo notturno
nell’architettura contemporanea: potenzialità e
applicazioni
6.5 Paradigmi
6.5.1
I caratteri ambientali dell’architettura:
M. Hopkins & Partners, Inland Revenue
Center, Nottingham, 1995
6.5.2
Lo sfruttamento dell’escursione termica:
A. Tombazis & Associates, Edificio per uffici
Meletitiki LTD, Atene, 2000
137
139
140
147
7 Progettare con la ventilazione naturale
153
7.1 Progettazione della ventilazione
7.1.1
Strategie di ventilazione
7.1.1.1 Ventilazione naturale
7.1.1.2 Ventilazione meccanica
7.1.1.3 Ventilazione ibrida
7.1.2
Strategie di controllo
7.1.3
Criticità nei confronti della ventilazione
naturale
154
154
154
154
154
154
7.2 Progettazione del sito
7.2.1 Esposizione al vento
7.2.2
Disposizione della vegetazione
157
157
158
7.3 Progettazione dell’edificio
7.3.1 Forma dell’edificio ed orientamento rispetto
al vento
7.3.2 Forma del tetto
7.3.3 Articolazione dell’involucro edilizio
7.3.4 Distribuzione degli spazi interni
159
7.4 Progettazione dei componenti dell’involucro edilizio
per la ventilazione
7.4.1 Aperture esterne trasparenti
7.4.1.1 Posizione delle aperture
7.4.1.2 Area di apertura
7.4.1.3 Tipologia e geometria delle
aperture
7.4.2
7.4.3
7.4.4
7.4.5
Trickle ventilators
Aperture automatiche
Aeratori o bocchette di ventilazione
Altri componenti
7.4.5.1 Condotti
7.4.5.2 Ventilatori
7.4.5.3 Depuratori elettrostatici
7.4.5.4 Recuperatori di calore
7
155
159
160
160
161
161
161
162
163
164
164
165
165
166
166
166
167
167
7.5 Supporti per la progettazione
7.5.1 Metodi per il calcolo dei flussi d’aria
7.5.1.1 Metodi empirici
7.5.1.2 Modelli a rete
7.5.1.3 CFD (Computational fluid
dynamics)
7.5.2 La normativa
7.5.2.1 Qualità dell’aria
7.5.2.2 Comfort termico
167
167
168
168
169
8 Tavole sinottiche riassuntive
173
9 Il progetto
179
9.1 Il luogo di progetto
180
9.2 Aspetti morfologici
181
9.3 Aspetti tipologici-distributivi
181
9.4 Strategie ambientali e aspetti tecnologici
182
9.5 Allegati
9.5.1 “2003 Design Competition for an Ecohouse”:
bando di concorso
9.5.2 Dati climatici dell’area di progetto
9.5.3 Intervista a Mario Cucinella
185
10 Bibliografia ragionata
195
10.1 Progetto e ambiente
195
10.2 Ventilazione naturale e raffrescamento passivo
195
10.3 Paradigmi
196
8
169
170
170
185
186
189
Contenuti della tesi
L’oggetto della tesi è la progettazione di una residenza
monofamiliare ecosostenibile, situata sulle pendici dei rilievi
prealpini che circondano il lago d’Iseo.
Il tema progettuale nasce dalla partecipazione a un concorso
internazionale per studenti, il “2003 Design Competition for an
Ecohouse”, promosso dalla Oxford Brookes University. Il bando
di concorso specificava che il contesto dovesse essere la città o
il paese di appartenenza dello studente, auspicando che la
conoscenza del contesto ambientale e climatico diventasse un
elemento indispensabile per una corretta progettazione
nell’ottica dell’ eco-sostenibilità.
Il progetto, affrontato in fase preliminare per l’esito
concorsuale, è stato approfondito durante il corso della tesi
affrontando in particolare il tema del comfort estivo attraverso
l’utilizzo della ventilazione naturale.
Il tema del raffrescamento passivo, apparentemente di
competenza tecnico-impiantistica, sta riscontrando un crescente
interesse da parte di molti progettisti a livello internazionale, nel
clima più generale di crescente sensibilità nei confronti del
rispetto dell’ambiente e dell’efficienza energetica, aspetti
strettamente legati all’architettura.
La ventilazione naturale, così come tutti i sistemi di
climatizzazione passiva, implica una nuova concezione
dell’edificio, “aperto” verso l’esterno, come organismo in grado
di riconoscere e metabolizzare le risorse del suo ambiente
utilizzandole al meglio per contribuire in modo significativo al
controllo naturale degli spazi interni. Si determina così un
rapporto intenso tra architettura e ambiente, contrariamente a
quanto è avvenuto negli anni ’60 e ’70, che hanno avuto come
esito un’architettura dissipativa delle risorse, con microclima
controllato mediante il ricorso alla componente impiantistica e un
conseguente elevato flusso di inquinamento.
L’ apertura dell’edificio nei confronti dell’ambiente rende
l’architettura più simile ad un organismo naturale, capace di
reagire alle condizioni climatiche esterne, e capace di mettere in
atto strategie diverse a seconda delle esigenze e delle situazioni:
in quest’ottica il ruolo della tecnologia non è più quello di una
sorta di “risolutore universale”, un valore aggiunto
all’architettura ma uno strumento flessibile integrato
nell’architettura che si evolve verso la complessità della natura.1
La progettazione dell’edificio è la chiave per far fronte a questa
complessità, integrando le diverse strategie ambientali nel
disegno dell’architettura, dalla scelta dell’esposizione e della
forma, allo studio dell’involucro, dei sistemi di schermatura, delle
parti trasparenti,ecc.
Nella presente tesi, la progettazione di una residenza
ecosostenibile si confronta con questi temi, con l’obbiettivo di
sfruttare gli elementi naturali del sito, il sole, il terreno, e in
1
Dall’intervista a Mario Cucinella, vedi allegato.
9
particolar modo l’aria, per
migliorare il comportamento
dell’edificio, garantire un buon livello di comfort degli ambienti
interni all’insegna di una maggiore interazione tra edificio e
ambiente.
10
Obiettivi, strumenti e metodo
La tesi si apre con un capitolo su clima e benessere ambientale,
in cui vengono richiamati i fattori ambientali che rappresentano
gli elementi contestuali tipici della progettazione architettonica, e
l’azione che essi hanno sul microclima, ambito che influisce sulle
condizioni di benessere termico dell’uomo.
Il tema della ventilazione naturale come strategia ambientale è
legata ad altre strategie progettuali che migliorano il
comportamento energetico dell’edificio. In relazione a ciò la tesi
si struttura in quattro capitoli, ognuno dedicato a un elemento
naturale: aria, acqua, sole e terra, affrontati per quegli aspetti
che più direttamente si legano alla ventilazione. Il capitolo sulla
massa termica, aspetto che invece è relativo all’edificio, è
strutturato in maniera analoga a quelli sugli elementi naturali.
Per ogni tema sono stati analizzati le caratteristiche principali,
per esempio le potenzialità di raffrescamento dell’acqua o
l’effetto di smorzamento delle temperature del terreno, i sistemi
di applicazione di tipo passivo, ed esempi di componenti edilizi o
architetture tradizionali del passato di particolare interesse.
La fase di ricerca è stata rivolta poi al contesto architettonico
contemporaneo, riferimento indispensabile per la progettazione:
sono state selezionate esperienze progettuali significative a
livello internazionale, per la maggior parte realizzate negli ultimi
10 anni. I casi studio sono stati analizzati in base alle strategie
ambientali adottate in relazione al contesto, dalla ventilazione
naturale all’ uso di luce naturale, dal tipo di involucro alla
presenza di sistemi di controllo solare; all’utilizzo di sistemi
passivi o ibridi per la movimentazione e il raffrescamento
dell’aria; alla presenza di sistemi solari passivi o attivi.
Il capitolo dedicato alla progettazione riassume le informazioni
raccolte durante la ricerca svolta in parallelo alla fase
progettuale vera e propria della tesi: si tratta di una serie di
indicazioni, che riguardano sia la fase preliminare che quella
esecutiva, dalla progettazione del sito a quella dell’edificio (
esposizione e forma), fino alla scelta della strategia di
ventilazione e dei relativi componenti dell’involucro.
La tesi si conclude con un’intervista, realizzata in occasione del
presente lavoro, a Mario Cucinella, un giovane progettista
italiano che pone concretamente la sostenibilità come elemento
di base del proprio progettare e costruire, mantenendo il fermo
obbiettivo del raggiungimento delle migliori condizioni di
comfort per chi vive negli edifici. Il colloquio, a partire dall’uso
degli elementi naturali integrati nel progetto fino ad arrivare al
tema della ventilazione naturale, fa emergere riflessioni
interessanti sul rapporto sempre più stretto tra architettura e
ambiente.
11
CAPITOLO I
CLIMA E BENESSERE AMBIENTALE
1.1
Il clima
I principali parametri climatici che influenzano la progettazione
architettonica sono:
- la temperatura dell'aria;
- le precipitazioni;
- l'umidità relativa;
- lo stato del cielo;
- la radiazione solare;
- il regime dei venti.
Per temperatura dell'aria s'intende lo stato termico
dell'atmosfera esistente in un punto ed in un determinato
momento temporale. I valori più frequentemente utilizzati sono
quelli della temperatura media giornaliera o quelli della
temperatura media mensile.
L'aria viene scaldata per reirraggiamento e convezione dalla
superficie terrestre, e solo in minima parte direttamente dai
raggi solari. La temperatura della superficie terrestre dipende
dal bilancio energetico tra la radiazione solare assorbita dalla
crosta terrestre e quella emessa sotto forma di energia
infrarossa nell'atmosfera.
La temperatura dell'aria di un microclima è condizionata
fortemente da fattori di tipo meteorologico e topografico. In
particolare, i principali fattori condizionanti sono lo stato del
cielo, il vento, l'altitudine ed i rilievi, la natura del suolo, i corpi
d'acqua, l'orientamento dei pendii e la vegetazione presente. La
temperatura inoltre varia con la latitudine. Infatti la
temperatura del suolo, che determina poi la temperatura
dell'aria,
diminuisce
proporzionalmente
dalla
distanza
dell'equatore.
Le aree urbane hanno un effetto rilevante sul clima: d'inverno la
temperatura è mediamente superiore di circa 2°C rispetto alla
campagna circostante, mentre d’estate la differenza può essere
ancora più accentuata. Questo effetto è dovuto sia all'esistenza
di fonti di calore, che alla capacità di assorbimento ed accumulo
termico da parte dei materiali edilizi.
Temperatura dell'aria
Per precipitazione s'intende qualunque stato fisico dell'acqua
che raggiunge la superficie terreste; i parametri principali di
misurazione sono la quantità e la frequenza.
La quantità si valuta calcolando lo spessore dello strato di acqua
che si formerebbe su un terreno perfettamente piano, senza
assorbimento ne’ evaporazione.
Per frequenza s'intende il numero di giorni in cui si verifica la
precipitazione all’interno di un certo intervallo temporale.
Precipitazioni
Per umidità s'intende la quantità di vapore acqueo contenuto
nell'atmosfera; viene generalmente espressa come umidità
relativa.
L’umidità relativa rappresenta il rapporto tra la quantità di
acqua presente nell’aria e la quantità massima che essa
Umidità
14
potrebbe contenere in condizioni di saturazione alla medesima
temperatura.
L'umidità riveste particolare importanza nel condizionamento
estivo degli ambienti e, insieme alla temperatura dell'aria, è uno
dei parametri che influiscono maggiormente sul comfort delle
persone.
Si definisce stato del cielo la quantità di cielo coperto da nubi in
un dato istante ed in un determinato punto di rilevazione. In
base alla quantità media di cielo coperto rilevato, i giorni si
classificano in sereni, misti e coperti.
Lo stato del cielo è uno dei fattori meteorologici principali che
modificano la temperatura dell'aria di un luogo. Infatti uno stato
del cielo sereno produce l'effetto di forti escursioni termiche nel
corso della giornata in quanto consente il passaggio di una
grande quantità di radiazione solare incidente ed un facile
reirraggiamento verso lo spazio dell’energia assorbita dalla
crosta terreste.
Stato del cielo
Per radiazione solare s'intende il flusso di energia emesso dal
sole. La radiazione solare attraversando gli strati atmosferici
subisce diversi effetti: una quota viene riflessa verso lo spazio,
una diffusa in tutte le direzioni, una assorbita ed infine, una
parte, denominata radiazione solare diretta, raggiunge
direttamente la superficie terrestre.
Secondo valutazioni teoriche, ponendo uguale a 100 il valore
della costante solare, la radiazione totale sulla terra, in
condizioni di cielo sereno, è pari a 68. Tale percentuale viene in
parte riflessa (albedo) ed in parte assorbita.
La parte assorbita, che si trasforma in calore, fa aumentare la
temperatura dell'aria, del suolo, e degli oggetti circostanti.
Radiazione solare
Il vento è costituito da spostamenti di masse d'aria causati dalle
differenti pressioni atmosferiche di due zone limitrofe, dovute
all'ineguale riscaldamento della crosta terreste ad opera della
radiazione solare incidente. Tanto maggiore è tale differenza,
tanto più veloce è lo spostamento delle masse d'aria.
Il vento è caratterizzato da tre parametri: la velocità, la
direzione e la frequenza.
A livello di microclima, rivestono particolare importanza le
brezze costiere e quelle montane. Le brezze costiere sono
generate dal diverso riscaldamento della terra e della massa
d’acqua. Il riscaldamento delle masse d’aria che sovrastano la
terra durante la giornata, e la conseguente diminuzione di
densità, determinano un moto convettivo verticale che richiama
l’aria più fredda che si trova sopra le masse d’acqua.
Vento
1.2
Microclima
Ai fini della progettazione edilizia-urbanistica il sistema climatico
di interesse specifico è il microclima, le cui caratteristiche
15
condizionano fortemente le scelte progettuali finalizzate al
comfort e al benessere ambientale. Il microclima dell’intorno
costruito è 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.
Il microclima è fortemente condizionato da fattori geografici
locali quali:
• la morfologia del territorio
• il suolo
• le masse d’acqua
• la vegetazione
Le componenti principali che costituiscono la morfologia di un
territorio sono: l'altitudine, l'orientamento dei pendii e i rilievi.
L'altitudine è l'altezza di un punto nello spazio rispetto al livello
del mare; tale grandezza influenza il valore della temperatura
dell'aria. In estate, la temperatura varia di circa 1°C ogni 180 m
di dislivello; mentre in inverno ogni 220m. Le variazioni di
temperatura sono inversamente proporzionali al variare
dell'altitudine.
I rilievi, agendo come dighe, impediscono, nelle ore notturne,
che flussi d'aria calda possano lambire il terreno; ciò provoca la
formazione di laghi di aria fredda. Inoltre i rilievi influenzano i
microclimi modificando la velocità e la direzione dei venti.
L'orientamento dei pendii condiziona la temperatura dell'aria; i
pendii orientati a sud ricevono una maggiore quantità di
radiazione solare e quindi determinano una temperatura locale
più elevata. In un territorio dove due luoghi relativamente vicini
sono situati su pendii aventi diverse esposizioni, sono
caratterizzati da notevoli differenze microclimatiche.
Morfologia del territorio
Il suolo riveste particolare importanza ai fini del microclima, in
quanto la temperatura dell'aria di un luogo è determinata dallo
scambio di calore con il terreno. I terreni aridi determinano
temperature più elevate e minore umidità; al contrario dei
terreni umidi dove si hanno temperature più basse ed umidità
elevata.
Il microclima presente al di sopra di un terreno spoglio è
caratterizzato da notevoli escursioni termiche giornaliere;
mentre, se il suolo è erboso, la superficie d'erba in estate
assorbe la radiazione solare ed i processi di evaporazione
abbassano la temperatura dell'aria.
Ogni tipo di suolo o vegetazione ha dei valori di riflessione e di
assorbimento della radiazione solare caratteristici (Tab.1). Per
effetto albedo s'intende la quota della radiazione solare diretta
e diffusa che viene riflessa dal terreno e dagli oggetti
circostanti.
Suolo
16
Superficie
Albedo
Neve
Specchio d’acqua
Terreni di varia natura, argilla
Boschi in autunno
Campi con messi, piante
Asfalto
Cemento
Tetti con bitume e pietrisco
Superficie in pietra
Mattoni, intonaci scuri
Mattoni chiari, intonaci chiari
0,75
0,1
0,14
0,26
0,26
0,1
0,22
0,13
0,2
0,27
0,6
Tabella 1
Albedo di diverse superfici naturali ed architettoniche
Gli effetti della presenza di masse d’acqua sul microclima sono
connessi alle differenti proprietà termiche dell’acqua e del
terreno: l’acqua ha capacità termica superiore; se irraggiata,
tende a riscaldarsi più lentamente del terreno, ma rilascia più
lentamente il calore accumulato. Ciò produce un’attenuazione
delle escursioni termiche, sia giornaliere che stagionali,
innescando inoltre un regime di brezze locali.
Masse d'acqua
Per quanto riguarda l'influenza sul microclima la vegetazione
assume una notevole importanza per i seguenti aspetti:
• l'ombreggiamento di percorsi e degli edifici;
• l'effetto frangivento;
• l’azione di raffrescamento naturale.
L'effetto di ombreggiamento sul suolo è modesto per le chiome
a forma fusiforme ed ovoidale, mentre è sensibile per quelle
sferoidale, conica e emisferica. Le alberature a foglia caduca
hanno il vantaggio di permettere l’irraggiamento invernale e
l’ombreggiamento estivo.
Gli effetti positivi di una barriera frangivento costituita da alberi
opposti alla direzione del vento freddo dominante (riduzione del
carico termico dell'edificio, riduzione della pressione sugli infissi
esterni) dipendono dall'altezza della barriera, dalla densità degli
alberi e dalla configurazione della specie arborea utilizzata.
Vegetazione
1.3
Il benessere termoigrometrico
L’uomo ha la capacità di mantenere la temperatura interna del
corpo pressoché costante, attraverso un meccanismo di
termoregolazione che garantisce l’equilibrio tra l’energia
generata dal metabolismo e quella dissipata. La sensazione di
benessere degli individui è una diretta conseguenza delle
sollecitazioni alle quali viene sottoposto il meccanismo di
termoregolazione. Il corpo umano può essere visto come un
sistema termodinamico: al fine di mantenere le condizioni di
17
comfort termico, il corpo deve bilanciare il calore prodotto con
quello ceduto all’ambiente, mentre reagisce alle condizioni
ambientali a cui è sottoposto. L’equazione del bilancio termico
del corpo umano soggetto ad una lunga esposizione in un
ambiente in condizioni stazionarie, può essere così descritta:
M-Edif-Eevap-Eresp-Er-Ec=0
M = calore prodotto dal corpo umano per effetto del
metabolismo
Edif = calore ceduto per effetto della traspirazione della pelle
Eevap = calore ceduto per effetto della evaporazione
Eresp = calore ceduto per effetto della respirazione
Er = calore ceduto per effetto della radiazione (infrarosso) dalla
superficie esterna del corpo vestito
Ec = calore ceduto per convezione dalla superficie esterna del
corpo
I fattori esterni che determinano condizioni di comfort sono:
• la temperatura dell’aria
• l’umidità relativa
• la velocità del aria
La temperatura dell’aria è l’elemento più importante ed
immediato nella determinazione del benessere termico. Diversi
fattori hanno incidenza sui meccanismi di scambio termico,
alcuni di tipo ambientale (temperatura interna delle superfici,
temperatura interna radiante), altri di tipo fisico (forma e
dimensione degli ambienti), altri di tipo tecnologico (sistemi di
riscaldamento), e altri ancora comportamentali (abbigliamento,
tipo di attività svolta). L’effetto combinato di questi parametri è
un ulteriore elemento che determina la sensazione di benessere
o disagio.
L’umidità relativa è legata alla temperatura dell’aria e alla
regolazione evaporativa del corpo umano; al crescere della
temperatura ambiente aumenta la perdita di vapore acqueo da
parte del corpo umano. Ad alte temperature il raffrescamento
evaporativo è lo strumento più importante che il nostro corpo
attiva per equilibrare lo scambio termico.
La ventilazione è un parametro importante perché agisce
direttamente sul comfort degli individui. Il movimento d’aria
intorno ad un corpo di un individuo ne influenza il comfort
termico, agendo sugli scambi di calore per convenzione tra
corpo ed aria, nel processo di traspirazione della pelle. Gli
scambi convettivi sono direttamente proporzionali alla velocità
dell’aria e alla differenza di temperatura tra le pelle e la
temperatura dell’aria stessa.
Le norme sul comfort termico, quali la norma americana
ASHRAE 55-1996 "Thermal environment conditions for human
occupancy" e la norma italiana UNI EN ISO 7730-1997
"Ambienti termici moderati - Determinazione degli indici PMV e
PPD e specifiche per le condizioni di benessere termico" si
basano su un modello "statico" di comfort termico che vede
l'occupante come un passivo contenitore di stimoli termici e il cui
18
Le interazioni termiche tra uomo
ed ambiente
Comfort “adattativo”
giudizio soggettivo è considerato unicamente come espressione
del bilancio termico corpo-ambiente circostante e valido quindi
in qualsiasi tipo di edificio, in tutti i climi, per tutte le
popolazioni.
Questo approccio è fortemente messo in discussione da vari
ricercatori che evidenziano come il comfort termico debba
essere considerato nella sua dimensione sociale, culturale e
climatica.
La ventilazione naturale fornisce delle condizioni ambientali più
variabili rispetto ad un impianto di climatizzazione; ai fini
dell’applicazione dei sistemi di climatizazione passiva, è quindi
necessario che l'intero approccio al comfort termico attualmente
utilizzato nelle norme nazionali ed internazionali venga rivisitato.
Recenti ricerche hanno messo in luce come gli occupanti di
edifici ventilati naturalmente mostrano una maggiore tolleranza
alle fluttuazioni dei parametri ambientali. Tale comportamento
sembra attribuibile ad un fenomeno di adattamento di tipo
fisiologico, comportamentale e psicologico che si verifica quando
l'occupante ha una maggiore interazione con l'ambiente. Questi
risultati, che hanno confermato la validità di un approccio al
comfort di tipo adattativo, ha dato origine a nuovi valori di
riferimento e a nuovi indici di comfort che dovrebbero essere
recepiti prossimamente a livello normativo.
Se, infatti, nelle norme attuali sul comfort termico la
temperatura operativa interna estiva, in ventilazione naturale
ma con velocità dell'aria inferiore a 0.2 m/s, limite previsto dalle
norme, e in condizioni di attività sedentaria e abbigliamento
tipico estivo, deve essere mantenuta sui 26°C, nell'approccio
adattativo la temperatura operativa interna ottimale non è un
valore unico ma dipende dalle condizioni ambientali esterne, per
cui ad esempio in zone climatiche calde (temperatura dell'aria
esterna media superiore a 30°C) risulta accettabile una temperatura operativa interna maggiore (pari a 28°C).
È inoltre evidente che, in ventilazione naturale, la velocità
dell'aria è un parametro fondamentale al fine del controllo del
comfort termico nel periodo estivo e che a velocità dell'aria
maggiori corrispondono temperature operative interne
accettabili maggiori e che, quindi, il limite di 0.2 m/s è valido per
ambienti ventilati meccanicamente ma risulta fortemente
penalizzante per ambienti che si vogliano ventilare
naturalmente.
19
CAPITOLO II
L’ARIA: LA VENTILAZIONE NATURALE
DEGLI EDIFICI
2.1
La ventilazione naturale: principi
Le forze naturali che possono creare flussi d’aria negli edifici
sono:
• di tipo dinamico ( vento)
• di tipo termico ( differenza di temperatura)
Il vento induce sulle pareti esterne degli edifici una pressione
che aumenta con la sua velocità; l’effetto del vento si traduce
in una pressione positiva sul lato dell’edificio colpito dalla
corrente, e in una pressione negativa sul lato opposto. Tali
differenze di pressione determinano il passaggio dell’aria da
una facciata all’altra attraverso le aperture.
La differenza di temperatura tra due ambienti genera un moto
d’aria convettivo, dovuto alla differenza di densità dell’aria:
l’aria calda meno densa si sposta verso l’alto richiamando aria
più fresca dal basso e provocando così l’effetto-camino.
2.2
Sistemi archetipici di ventilazione naturale
L’esempio
più
paradigmatico
è
rappresentato
da
un’architettura del mondo animale: il termitaio, una complessa
costruzione in sabbia, lavorata dalle termiti operaie, all’interno
del quale la temperatura è pressochè costante per tutto
l’anno, grazie al metabolismo delle termiti e ad una rete di
condotti di ventilazione, che sono aperti o chiusi per regolare i
flussi d’aria. La cresta, la parte più esposta all’irraggiamento
solare, è massiva e priva d’abitacoli, in modo tale da attenuare
le oscillazioni termiche interne. Essa è attraversata, inoltre, da
un condotto in grado di favorire la fuoriuscita dell’aria viziata.
Esempi d’applicazione antropica dei meccanismi di ventilazione
naturale sono, invece, i rifugi “leggeri” dei popoli indigeni di
diversi continenti, costruiti per adattarsi ai climi caldo umido
oppure per esigenze di mobilità dei popoli nomadi. Tra questi,
il più rappresentativo è il tepee (la classica tenda degli indiani
d’America delle grandi pianure), costituita da una struttura
portante conica di pali d’abete, sormontata da pelli di bufalo
conciate con misture oleose e preparati tannici, tali da rendere
le pelli impermeabili alla pioggia.
Quest’involucro ha due falde riportate, che restano sporgenti
in alto e possono essere tenute aperte, per l’uscita del fumo e
per l’aerazione, o chiuse, spostando i due pali ai quali sono
appese, per riparare dalla pioggia e dal freddo. I pali possono
essere spostati anche per posizionare l’apertura sottovento, in
modo tale da favorire la fuoriuscita del fumo. In inverno,
attorno alla tenda si colloca una barriera circolare fatta di
sterpaglia, per protezione contro i venti freddi. D’estate, le
pelli sono sollevate nella parte inferiore, per ventilare lo spazio
interno. All’interno la capanna è foderata, fino a un terzo
dell’altezza utile, da uno strato di pelle conciata, fissata in
modo da creare un’intercapedine d’aria verso la pelle esterna.
22
Il tepee
I diversi meccanismi di controllo
microclimatico del tepee
Quest’ultima ha la funzione di mantenere asciutto l’ambiente
interno, anche in caso di pioggia, e di aumentare il tiraggio
termico per l’uscita del fumo.
2.3
La ventilazione naturale nell’architettura
tradizionale: le torri del vento in Medioriente
L’ area, geografica e culturale insieme, del Medio-Oriente
Islamico, si trova tra i 15° e i 30° di latitudine nord ed è
caratterizzata da un clima caldo-secco (in Iran e Afghanistan,
nell’interno dell’ Arabia saudita e Yemen), con temperature
medie giornaliere estive che variano dai 40°C ai 50°; le
condizioni sopraccennate hanno determinato l’adozione di
particolari strategie di controllo microclimatico, dal controllo
della radiazione solare all’utilizzo della ventilazione, allo
sfruttamento dell’acqua per l’azione raffrescante.
Di particolare interesse sono alcuni sistemi edilizi costruiti per
il controllo e l’incremento della ventilazione naturale, diversi a
seconda delle singole situazioni climatiche, delle condizioni
socio-economiche delle popolazioni, del tipo e della funzione
degli edifici. Le torri del vento, “oggetti architettonici” di
grande rilevanza plastica, caratterizzano in modo emblematico
l’ aspetto di queste cittadine o villaggi.
Nel contesto delle città tradizionali mediorientali, il cui assetto
urbano è generalmente di forma molto compatta per
difendersi dalla radiazione solare diretta, la velocità dell’aria al
livello delle finestre è notevolmente ridotta: le torri del vento
captano quindi i flussi d’aria fresca al di sopra degli edifici.
Il malqaf è una torre di captazione dell’aria posta sulla
sommità di locali, realizzata con un’apertura rivolta verso i
venti dominanti ad una certa altezza dall’edificio.
Il malqaf ha il pregio di funzionare anche in assenza di vento:
durante la notte la massa che lo costituisce si raffresca, per
irraggiamento e convezione asporta calore dall’aria presente al
suo interno che, aumentando di densità, scende nei locali
dell’edificio; durante il giorno, quando la temperatura esterna
aumenta, la massa muraria costituente la torre mantiene una
temperatura minore, per cui può continuare a raffrescare l’aria
al suo interno, che penetra negli ambienti. In presenza di
vento questo fenomeno viene accelerato.
Il malqaf si trova in varie forme e dimensioni, dal Nord Africa,
attraverso il Medio Oriente, sino alle regioni del Pakistan.
In Iraq, dove la temperatura esterna estiva è di circa 45°C, i
malqaf sono di dimensioni ridotte ed hanno uno sbocco in ogni
stanza, sino a quella più interna detta serdab, un locale
interrato, in grado di raffrescare ulteriormente l’aria in arrivo
dal malqaf, in cui la famiglia si rifugia nelle ore più calde della
giornata.
I malqaf iraniani sono in muratura, hanno pianta rettangolare
e sono alti dagli 8 ai 15 metri; l’apertura di captazione è
23
Il malqaf
Sezione del malqaf in una casa a corte
realizzata con un colonnato aperto nella direzione dei venti
dominanti. Anche in Egitto il malqaf è stato usato fin
dall’antichità nelle abitazioni tradizionali; ha una forma diversa
dalle torri del vento mediorientali, infatti è costituito da una
copertura in legno inclinata tra i 30° e i 45° posta sul tetto
degli edifici.
In Pakistan, e in particolare nella città di Hyderabad, l’alta
temperatura e la scarsa umidità vengono combattute
mediante centinaia di torri del vento di tipo unilaterale ma
orientate in modo da poter gestire due differenti angolazioni di
vento dominante. La necessaria regolazione dell’immissione
d’aria avviene attraverso una piastra metallica cernierata,
manovrabile dall’interno dell’abitazione.
Il sistema di estrazione dell’aria più comune, il wind-escape, è
un’apertura posta sottovento che permette all’aria più calda
dell’ambiente confinato di fuoriuscire, grazie alla depressione
che si crea presso l’apertura che ha l’effetto di smuovere i
flussi d’aria.
Dalla tradizione turca deriva il qà’a, un ambiente ventilato
naturalmente, utilizzato secondo la tradizione per ricevere gli
ospiti. Il qà’a è composto da tre ambienti: il dur-qà’a, un locale
centrale a tutta altezza, con pavimento in marmo usato per la
circolazione delle persone, coperto con un lanternino in legno
che fornisce illuminazione; gli iwanat, due ambienti annessi,
chiusi, sollevati e con tappeti, dove avvengono le pubbliche
relazioni. Il principio su cui si basa il qà’a è molto semplice: in
estate l’aria calda dell’ambiente tende a salire verso l’alto, e
fuoriesce dalle aperture del lanternino; tale flusso richiama
aria fresca dagli ambienti circostanti. In inverno, invece, le
aperture vengono chiuse con del vetro e l’effetto serra che si
crea riscalda l’ambiente, reso freddo dall’aria invernale.
Un esempio emblematico derivante dalla tradizione araba è il
qà’a associato al malqaf (torre di captazione del vento, vedi
cap….) nell’edificio Muhib Al Din Eshafei al Cairo, risalente al
1350 d.C. Il sistema funziona grazie alla differenza di
pressione tra le parti in gioco: il malqaf, posto sopravento,
cattura l’aria dei venti dominanti, la incanala entro l’iwan e poi
nel dur-qà’a, che ha un soffitto molto più alto degli ambienti
circostanti, a forma di lanternino. Al centro della stanza è
posta una fontana che aumenta l’umidità relativa dell’ambiente
e diminuisce la temperatura dell’aria. Il flusso d’aria esce per
effetto camino all’esterno, attraverso le grate di legno poste
sulle pareti del lanternino, che, surriscaldandosi per i raggi
solari, favorisce ulteriormente il meccanismo. Questo
surriscaldamento non influenza il microclima interno poiché la
sommità del lanternino del qà’a si trova molto in alto rispetto
alla parte destinata all’uomo. Tale sistema permette di avere
un buon movimento dell’aria anche quando all’esterno non vi
siano brezze.
In Iran, tradizionalmente, il qà’a è realizzato con una
copertura a cupola, che evita eccessivi surriscaldamenti, alla
24
Il qà’a
Funzionamento bioclimatico del qà’a
Lanternino per l’uscita dell’aria calda in
un qà’a iraniano
cui sommità vengono realizzate delle aperture per l’uscita
dell’aria calda.
In altri casi, come per la ventilazione di grandi ambienti
pubblici come moschee, scuole, bagni o depositi commerciali,
è più diffuso l’impiego di prese d’aria unidirezionali, molto
simili alle “maniche a vento” usate sulle navi, orientate
controvento, per l’ estrazione dell’aria calda.
Il sistema più noto ed efficace è quello dei bad-ghir,
letteralmente in persiano significa “prendi vento”, diffusi in
Iran e nelle aree del Golfo. Il sistema è basato sul principio
della ventilazione termica o “dei moti convettivi”, ed è
costituito essenzialmente da una canna in muratura leggera
(generalmente a pianta quadrilatera ma anche ottagonale o
circolare), a sua volta suddivisa nel senso dell’altezza in
quattro o più settori, quadrati o triangolari. Qualunque sia la
giacitura dell’edificio, la stagione e l’ora, almeno due settori
contigui saranno in ombra e all’interno della canna si
determinerà un doppio flusso parallelo, tale da estrarre aria
calda e immettere aria fresca.
Inoltre la massa del bad-ghir funziona 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; durante il giorno accumula calore
che restituisce di notte all’aria che tende a salire, innescando
così un ciclo di ventilazione inverso.
Se canna, altezza e orientamento saranno ben dimensionati,
negli ambienti in cui termina il bad-ghir (spesso è la sala
comune o di rappresentanza della famiglia) si avvierà una
sensibile circolazione d’aria, ma soprattutto si otterrà un
abbassamento di temperatura, valutabile tra i 6 e i 10 gradi.
In alcuni casi le torri del vento sono costruite ad una certa
distanza dall’edificio e collegate ad essi tramite condotti
sotterranei; il funzionamento della torre è analogo a quello del
bad-ghir, ma il condotto induce un ulteriore raffrescamento
dell’aria captata per l’elevata inerzia termica del terreno.
2.4
Il bad-ghir
Un bad-ghir iraniano
La ventilazione nell’architettura
contemporanea
Oggi le richieste di comfort più elevato e condizioni ambientali
più controllate rispetto al passato, rendono decisamente più
complesso utilizzare l’aria come elemento di modulazione e
controllo del microclima interno.
Ma la maggiore sensibilità verso le tematiche ambientali e la
progettazione sostenibile, insieme al riconoscimento degli
effetti che l’uso della ventilazione ha sul benessere degli
utenti, ha accresciuto l’interesse nell’uso di sistemi e impianti a
ventilazione naturale.
Esistono interessanti soluzioni contemporanee che utilizzano
l’aria per il controllo delle condizioni ambientali, secondo varie
strategie, da quelle totalmente naturali a quelle definite ibride,
25
Schema di funzionamento del bad-ghir
cioè che utilizzano energia esogena per la movimentazione
dell’aria, fino a soluzioni più complesse dal punto di vista
impiantistico.
Nei progetti analizzati di seguito il meccanismo di innesco dei
flussi d’aria è principalmente l’effetto-camino, che svolge la
funzione di estrazione dell’aria.
Nel Solihull Campus la ventilazione è completamente naturale:
l’effetto-camino permette di instaurare un flusso d’aria
incrociato, con l’ entrata dell’aria posta sulle facciate e l’uscita
posta in copertura. Questa configurazione è utile sia per la
ventilazione diurna da comfort che per quella notturna delle
strutture; infatti la posizione delle bocche d’uscita non
influenza la velocità e la forma del flusso, che invece sono
influenzate dalle aperture di entrata. Pertanto attraverso la
progettazione di aperture di facciata di dimensione e tipologia
diversificate,( in questo caso finestre scorrevoli posizionate in
modo tradizionale e bocchette al livello dei solai), si possono
garantire separatamente o contemporaneamente diverse
strategie di ventilazione a seconda delle esigenze e della
stagione.
Nel progetto dei Lloyd’s Register of Shipping la forma
dell’involucro favorisce sia l’accumulo dell’aria calda alla
sommità grazie all’andamento della copertura che l’estrazione
di quest’aria grazie alla zona sottovento in corrispondenza
dell’aggetto della copertura. Il funzionamento estivo
dell’edificio è totalmente naturale, mentre d’inverno l’aria viene
catturata dalla torre,riscaldata dal recuperatore di calore e
immessa egli ambienti, processo che richiede un minimo
apporto d’energia.
Nel grattacielo della Commerzbank l’estrazione dell’aria è
favorita dal grande atrio centrale, che, data l’altezza del
camino, è opportunamente regolamentato da dispositivi
regolabili del flusso posti all’imbocco dei giardini d’inverno ogni
quattro piani.
In entrambi i progetti di Hopkins la strategia di ventilazione
prevede l’integrazione di sistemi naturali e meccanici;
quest’esigenza è giustificata dalla complessità e dalla
dimensione degli edifici, e dalla necessità di garantire un
funzionamento efficiente e costante durante tutto l’arco
dell’anno. L’ integrazione garantisce inoltre la ventilazione
negli ambienti dove non è possibile realizzare aperture
direttamente sull’esterno, in contesti urbani fortemente
inquinati e rumorosi, come, nel caso del palazzo del
Parlamento, la città di Londra.
L’adozione di impianti come lo scambiatore di calore e l’uso di
un sistema ibrido per la movimentazione dell’aria, se affiancate
ad una corretta progettazione che sfrutti effetti naturali come
l’effetto camino, o l’accumulo di radiazione solare, possono
permettere un notevole risparmio energetico, come hanno
dimostrato, nel caso specifico del Jubilee Campus, i risultati
della campagna di monitoraggio.
26
2.5 Paradigmi
2.5.1
Manifesto dell’architettura naturale:
Arup associates
Solihull campus, Solihull, 2001
Vista di un edificio del complesso
Il campus, che ospita la struttura multidisciplinare di
progettazione e servizio OVE ARUP & Partners, da loro
progettata, è immersa nel verde del Birmingham Business Park
a Solihull, in Inghilterra.
Uno degli obbiettivi esplicitamente perseguiti nella progettazione
è la realizzazione di un ambiente confortevole ed
energeticamente efficiente, che prevede la sostenibilità
ambientale, la fattibilità economica e la commerciabilità
dell’edificio, la riduzione delle emissioni di CO2, la riciclabilità dei
materiali, il collegamento visivo e diretto con il paesaggio
naturale circostante, la ventilazione naturale e buoni livelli di
luce naturale.
Il complesso è composto da due padiglioni di pianta rettangolare
adibiti ad uffici, organizzati su due livelli open-space, collegati
dal blocco della reception e dei servizi comuni.
L’intero edificio è stato progettato in rapporto alle esigenze della
ventilazione naturale, che si basa sull’effetto-camino favorito dal
disegno della copertura: le falde inclinate culminano con i
lucernai apribili che garantiscono il passaggio di un flusso d’aria
costante verso l’alto, attraverso gli uffici, diffondendo inoltre la
luce naturale proveniente da nord. L’introduzione dei lucernari
ha permesso di ottenere una profondità del blocco uffici di circa
24 metri, di gran lunga maggiore rispetto ai 15 metri
solitamente considerati come il limite massimo per una efficiente
ventilazione naturale incrociata.
La ventilazione è stata combinata alla massa termica per
garantire
una
buona
qualità
dell’aria
ed
ottenere
contemporaneamente la dispersione del calore prodotto dalle
28
I lucernari del Solihull Campus
Planimetria generale dell’area
persone e dalle attrezzature informatiche; non vi sono sistemi di
condizionamento artificiale.
Per favorire anche la ventilazione da un solo lato, numerosi
infissi sono tripartiti, con una parte fissa al centro e, al di sotto e
al di sopra di questa, una parte apribile.
La scelta dei materiali si è basata sull’utilizzo di materiali e
componenti con una ridotta embodied energy, o riciclabili, o che
contengono un alto contenuto di materiali riciclati e una
controllabile provenienza dei materiali.
Pianta del piano terra
Pianta del piano primo
Sezione
29
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: l’apertura delle finestre e dei lucernai innesca un
flusso d’aria che espelle l’aria calda dall’alto ventilando gli
ambienti di lavoro: il deflusso dell’aria è controllato da apposite
lamelle, realizzate nella parte sinistra del lucernario, comandate
dal sistema di automazione.
La parte destra dei lucernari è costituita da un infisso con
veneziane incorporate per il controllo automatizzato del comfort
luminoso; l’apertura delle finestre e la regolazione degli schermi
solari delle facciate è invece affidato agli occupanti, per
garantire il miglior controllo localizzato del microclima.
La massa termica dei solai, in cemento lasciato a vista, assorbe
il calore in eccesso.
Estate notte: durante la notte, mentre i serramenti sono chiusi,
l’aria fresca notturna entra dalle griglie sopra gli infissi e
contribuisce a disperdere il calore prodotto dalle persone e dalle
attrezzature informatiche. La massa dei solai si raffredda
preparandosi ad assorbire il calore diurno.
Inverno giorno: le vetrate raccolgono l’energia solare incidente
accumulandola negli spazi interni.
Il ricambio d’aria viene garantito con l’immissione dalle griglie,
dotate di apposite persiane di miscelazione dell’aria,
controllate dal sistema di automazione.
Inverno notte: la massa termica, costituita dai solai in pannelli
prefabbricati di cemento, rilascia lentamente il calore attivando
una naturale termoregolazione degli ambienti di lavoro.
Schema dell’andamento dei flussi d’aria
Particolare degli infissi
Schizzo di studio dei lucernai
30
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
Solihull Campus
Solihull, Inghilterra
Arup associates
2001
uffici
52 27 N
001 44 O
99 m s.l.m.
CLIMA
5

temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 20°C
Temperatura min.: 11°C
Temperatura media: 16°C
Inverno Temperatura max.: 6°C
Temperatura min.: 1°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): 670
N. giorni di pioggia all’anno: dato non disponibile
Velocità media del vento( Km/h): 16
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

5
CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord-ovest/sud-est
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 2
Superficie totale edificio: 4800 mq
Volume totale edificio: 19000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in acciaio lasciata a vista
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: in mattoni con rivestimento in legno
di cedro rosso canadese
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in pannelli prefabbricati di cemento
a vista
COPERTURA: in pannelli prefabbricati di cemento a vista con
rivestimento in lamiera grecata
31
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida):
serra
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
note
estate
estate notte
inverno
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escape
serra
5 camino solare (lucernario)
facciata ventilata
ventilatori
controllo
note
manuale
5 automatico
32
tutto l’anno
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
5 veneziane interne (lucernari)
5 veneziane esterne (finestre)
veneziane nell’intercapedine
5 tende interne (finestre)
tende esterne
5 persiane/ imposte (finestre)
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

Lloyd’s Register of Shipping
Liphook, Inghilterra
R. Rogers Partnership
(non è stato realizzato) progetto:2000
uffici
51 09 N
001 34 O
90 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 21°C
Temperatura min.: 11°C
Temperatura media: 16°C
Inverno Temperatura max.: 6°C
Temperatura min.: 1°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): 820
N. giorni di pioggia all’anno: 85
Velocità media del vento(Km/h): dato non disponibile
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: i sei edifici sono disposti secondo uno schema a spirale
DATI DIMENSIONALI (si considera un edificio di lunghezza media)
N. piani fuori terra: 3
Superficie totale edificio:2500 mq
Volume totale edificio: 8000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in acciaio
PARTIZIONI VERTICALI
soleil in alluminio
ESTERNE: le facciate sono vetrate con brise
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: in metallo e vetro
36
VENTILAZIONE:
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
5 integrata (ibrida): alternanza di naturale ( in estate) e
meccanica (in inverno)
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
5 nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind catcher
estate
estate
inverno
inverno
serra
camino solare
facciata ventilata
5 ventilatori
inverno
5 manuale
5 automatico
estate
inverno
ESTRAZIONE DELL’ARIA
note
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
5 in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind escape
estate
inverno
serra
camino solare
facciata ventilata
5 ventilatori
controllo
note
inverno
manuale
5 automatico
37
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
5 recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi
5
orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
5 tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

Commerzbank
Francoforte, Germania
N. Foster & Partners
1992-1996
uffici
50 03 N
008 36 E
113 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 23°C
Temperatura min.: 13°C
Temperatura media: 18°C
Inverno Temperatura max.: 3°C
Temperatura min.: -1°C
Temperatura media: 1°C
Precipitazione media annuale (mm): 730
N. giorni di pioggia all’anno: 83
Velocità media del vento(Km/h): dato non disponibile
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
5 centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: sud, nord-est, nord-ovest
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 53
Superficie totale edificio:100000 mq
Volume totale edificio: 500000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: pilastri in cemento armato e travi
Vierendeel
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: doppia facciata vetrata (vetro esterno
singolo fisso, intercapedine di 20 cm, vetro esterno doppio bassoemissivo con pannelli apribili)
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: rivestimento in alluminio
42
VENTILAZIONE:
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
5 integrata (ibrida): alternanza di naturale ( per la maggior parte
dell’anno) e meccanica (in condizioni estreme)
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
note
vetro interno
vetro esterno
serra
camino solare
doppia facciata
vetrata
5 facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
5 in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind escape
uffici e giardini pensili
atrio
atrio
serra
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
controllo
note
manuale
5 automatico
43
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
5 veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → vegetazione nei giardini pensili
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- Office buildings, in Thomas Herzog Solar energy in architecture and urban
planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael Volz., Munich ; New
York : Prestel, 1996
- Towards the Modern Vernacular , in Detail n. 6/1993, pag. 669
- Norman Foster : Works, editor David Jenkins, vol. 1, fa parte di: Norman
Foster : Works ,Munich ; London ; New York : Prestel, 2002
- L’arcaplus n. 15/1997, pag. 101-105
- Carlo Monti (a cura di), Costruire sostenibile: 2000, Alinea, Firenze, 2000,
pag. 248-250
44
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
2.5.4
L’importanza dell’involucro:
M.Hopkins & Partners, New Parliamentary
Building, Londra, 2000
Vista dal Tamigi
Descrizione
L’edificio per il nuovo “campus” ministeriale a Westminster
dialoga con il contesto storico e nello stesso tempo promuove l’
innovazione soprattutto dal punto di vista della sostenibilità
ambientale. L’impianto planimetrico essenziale e schematico
sfrutta al massimo il perimetro del lotto e l’illuminazione
naturale, disponendo sette piani di uffici attorno ad una corte
vetrata su cui si affacciano ristoranti e negozi.
Il linguaggio formale ha riferimenti storici negli alti comignoli che
proseguono lo skyline del palazzo di Westminster, e anche le
scelte materiche, pietra e alluminio anodizzato color bronzo,
rievocano l’effetto piuttosto scuro dello stile perpendicular.
Gli uffici sono disposti su doppio affaccio, accessibili da un
corridoio centrale; quelli affacciati sull’esterno hanno bow
windows con pannelli non apribili per una maggiore
insonorizzazione e sicurezza; quelli sulla corte hanno finestre
apribili e balconi, per una migliore regolazione del microclima
interno da parte degli occupanti nella stagione estiva.
L’ elemento di innovazione che caratterizza questo progetto è
l’involucro vetrato, costituito da una tripla facciata vetrata
ventilata che funziona da camino solare; d’estate l’intercapedine
ventilata, insieme all’azione schermante delle veneziane,
contribuisce a smaltire il calore della radiazione solare; d’inverno
l’intercapedine, che si sviluppa sia in facciata che lungo i bowwindow, raccoglie e scalda ulteriormente l’aria calda viziata
proveniente dagli ambienti, prima di essere convogliata nello
scambiatore di calore contribuendo ad aumentare la quota totale
di calore recuperato.
Grande attenzione è stata dedicata allo studio dell’illuminazione
naturale, che viene diffusa in ogni ufficio attraverso delle
45
Vista del prospetto sulla corte
La corte interna
mensole riflettenti e raggiunge il corridoio centrale attraverso la
parte superiore vetrata degli arredi fissi che fungono da divisori.
Pianta piano terra
Pianta piano tipo
Sezione longitudinale
46
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: il vento viene catturato in copertura, tramite
aperture lungo tutto il diametro del comignolo, climatizzato se
necessario nello scambiatore di calore e mandato ai vari piani
attraverso le tubature verticali alloggiate nelle intercapedini
rivestite in bronzo della facciata, ai lati dei pilastri in pietra;
l’aria passa poi nei solai ed è introdotta negli ambienti in
corrispondenza della parte inferiore degli arredi fissi che
separano gli uffici dai corridoi.
L’aria viziata viene estratta dagli ambienti attraverso una
mensola interna nella parte superiore della stanza, riportata in
copertura attraverso i condotti di facciata, ed espulsa dai camini
dopo il passaggio nello scambiatore di calore.
Tutti gli uffici dispongono di veneziane e tende interne per
schermare i raggi del sole; gli uffici verso la corte sono
ventilati naturalmente attraverso serramenti apribili.
Il calore della radiazione solare viene intercettato dalle
veneziane e smaltito dall’intercapedine ventilata.
Estate notte: la massa termica delle solette in cemento,
raffreddate durante il giorno, contribuisce a raffreddare gli
ambienti.
Inverno giorno: nel periodo invernale l’aria segue un percorso
uguale a quello estivo, riscaldandosi attraverso la ruota termica.
Il camino solare in facciata raccoglie e scalda ulteriormente l’aria
calda viziata proveniente dagli ambienti, prima di essere
convogliata nello scambiatore di calore contribuendo ad
aumentare la quota totale di calore recuperato.
Inverno notte: la massa termica rilascia il calore che ha
accumulato durante il giorno.
Vista del bow-window : ai lati dei
pilastri in pietra corrono i condotti di
ventilazione
Camino solare in facciata: sezione
dell’intercapedine vetrata in
corrispondenza del bow window
Strategie bioclimatiche:
(dall’alto in senso orario)
Triplo involucro vetrato che funziona da
camino solare
Sistema di schermatura solare: tende e
veneziane inserite nell’intercapedine
Andamento della ventilazione attraverso i
solai e i condotti di facciata
Illuminazione naturale: mensole riflettenti e
divisori parzialmente trasparenti
47
Schema della circolazione dell’aria
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Strategia dell’intero edificio
Strategia di un ufficio
48
andamento della ventilazione
uscita dell’aria
tenda avvolgibile
mensola riflettente
veneziane inserite nel serramento
soletta in C.A. come massa
termica
plenum a pavimento
griglia per l’immissione dell’aria
aria viziata
ventilatori per l’aria viziata
aria fresca
ruota termica
circuito di distribuzione dei servizi
condotti per l’aria in facciata
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA
5

New Parlamentary Building
Londra, Inghilterra
M.Hopkins & Partners
1992-2000
uffici
51 09 N
000 11 O
61 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 21°C
Temperatura min.: 11°C
Temperatura media: 16°C
Inverno Temperatura max.: 6°C
Temperatura min.: 1°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): 750
Velocità media del vento( Km/h): 16
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
5 centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 7
Superficie totale edificio: 24000 mq
Volume totale edificio: 90000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in cemento armato; quella della corte
interna è in travi lamellari con giunti in acciaio e pilastri in C.A.
ESTERNE: le facciate sono caratterizzate da
partizioni verticali rivestite in pietra alternate a fasce realizzate in
alluminio anodizzato color bronzo e vetro
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato prefabbricato
COPERTURA: ha struttura in legno e rivestimento in alluminio
anodizzato color bronzo; la corte interna ha una copertura vetrata
PARTIZIONI VERTICALI
49
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
5 integrata (ibrida)
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
5 a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
5 nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
5 in facciata
5 nelle solette
5 wind catcher
note
solo per gli uffici
affacciati sulla corte
tutto l’anno
tutto l’anno
tutto l’anno
serra
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
5 ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
5 in facciata
nelle solette
5 wind escapes
tutto l’anno
tutto l’anno
tutto l’anno
serra
5 camino solare (facciata)
facciata ventilata
5 ventilatori
controllo
note
manuale
5 automatico
50
tutto l’anno
COMPONENTI IMPIANTISTICI
5 scambiatori di calore (ruota termica)
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
5 veneziane nell’intercapedine
5 tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE
5
5

5
mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
raffrescamento evaporativo
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- Carlo Monti (a cura di), Costruire sostenibile: 2000, Alinea, Firenze, 2000,
pag. 212-215
- Low-energy office buildings, in Detail n. 6/1993, pag. 688-689
- Davies Colin, Hopkins2 : the work of Michael Hopkins and Partners; with
essays by Charles Jencks and Patrick Hodgkinson ; interview by Paul Finch.,
London, Phaidon, 2001. pag. 136-156
- Samantha Hardingham, London, a guide to recent architecture, Batsford,
London, 2002, pag. 70-73
51
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
5.5
L’università sostenibile:
M.Hopkins & Partners
Jubilee Campus, Nottingham, 1999:
Vista della facciata sud
Descrizione
Il campus dell’università di Nottingham riqualifica un’ area
altamente degradata alla periferia della città e si sviluppa lungo
un lago artificiale che, allungato e irregolare, fiancheggia tutti i
padiglioni, disposti secondo uno schema planimetrico semplice
ed essenziale.
Il programma dell’edificio auspicava la sostenibilità ambientale,
sia nella scelta dei materiali che nel consumo di energia.
Ciò è reso possibile grazie a un’attenta progettazione della
planimetria e dell’involucro dell’edificio, finalizzata al
funzionamento del complesso sistema di ventilazione,
riscaldamento e raffrescamento a basso consumo energetico
sviluppato dallo studio Arup; l’edificio è stato inserito nella
ricerca Termie sovvenzionata dalla Comunità Europea, cosa che
ha permesso di monitorarlo per i primi anni di funzionamento
per valutarne l’effettivo risparmio energetico.
L’involucro dell’edificio è costituito da pannelli prefabbricati
modulari in legno e acciaio, appesi al reticolo portante in
cemento armato; il cedro rosso proviene da foreste canadesi a
sviluppo sostenibile certificato e l’isolamento è in carta riciclata.
Il consumo totale dell’edificio per gas e elettricità è di 83.6 kWh
al mq all’anno, contro i 191.1 kWh al mq di un edificio simile
costruito a regola d’arte; inoltre l’emissione di Co2 risulta ridotta
del 75%.1
Il sistema di ventilazione ad alta efficienza si basa su:
- lo sfruttamento di atrii, corridoi, corpi scale e soprattutto della
struttura di C.A. come condutture di circolazione a bassa
pressione dell’aria; la struttura portante in cemento armato
dell’edificio funziona anche come elemento di inerzia termica;
1
Dati disponibili su The Arup Journal n. 2/2001, pag. 5
52
Atrio della Facoltà di economia
Consumo di energia ed emissione di Co2:
a sinistra un edificio tradizionale, a destra
il Jubilee Campus
- l’utilizzo di uno scambiatore di calore (ruota termica);
- la circolazione meccanica dell’aria, con ventilatori alimentati da
energia fotovoltaica: l’aria proveniente dal lago viene catturata
in copertura sfruttando la pressione del vento, e immessa
nell’unità di trattamento dell’aria che si trova alla sommità delle
torri; qui viene raffreddata o riscaldata nella ruota termica
dall’aria viziata, mandata in modo meccanico negli ambienti
tramite condotti verticali e le intercapedini nei solai in cemento
armato; l’aria viziata viene espulsa dai camini che, ruotando
naturalmente grazie al vento, permettono alle aperture di essere
sempre in depressione.
Planimetria del complesso
Facoltà di economia:
pianta piano terra
Facoltà di economia:
pianta piano primo
53
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: gli atri vetrati sono ventilati in modo naturale
attraverso aperture sul lato sud e nella parte superiore della
facciata nord: il surriscaldamento dell’aria viene evitato grazie
alla vegetazione e alla schermatura prodotta dalle cellule
fotovoltaiche inserite nella copertura vetrata.
L’aria prelevata in copertura viene raffreddata nella ruota
termica, mandata tramite condotti verticali a tutti i piani e
immessa negli ambienti attraverso delle intercapedini nei solai in
cemento armato; l’aria viziata viene raccolta tramite i corridoi e i
corpi scala, e espulsa dai camini che, ruotando naturalmente
grazie al vento, permettono alle aperture di essere sempre in
depressione.
Se necessario viene attivato un sistema di raffreddamento
evaporativo dell’aria per abbassarne ulteriormente la
temperatura: tale sistema raffredda l’aria viziata prima di entrare
nella ruota termica, evitando così di aumentare l’umidità dell’aria
in entrata negli ambienti.
Estate notte: l’aria fredda viene immessa nella struttura portante
in cemento armato dell’edificio, che funziona come radiatore
freddo in modo da moderare i picchi di temperatura durante il
giorno.
Inverno giorno: il sistema di circolazione dell’aria è analogo a
quello estivo; l’aria viene riscaldata nella ruota termica e in caso
di necessità da una caldaia a gas.
Inverno notte: la massa termica dell’edificio rilascia il calore che
ha immagazzinato durante il giorno.
Vista delle torri sulla facciata est
Particolare della parte rotante del
camino
Spaccato assonometrico con schema della
circolazione dell’aria
1 bosco
2 flusso d’aria raffrescato dal lago
3 aperture: regolano il flusso d’aria
4 vegetazione: fornisce ombra e raffresca
l’aria per evaporazione
5 cellule fotovoltaiche: forniscono energia
e ombra
6 tetto verde: impedisce il
surriscaldamento estivo
7 ruota termica e ventilatori per il prelievo
dell’aria
8 wind-escapes rotanti
54
Denominazione:
Facoltà di economia- Jubilee
Campus
Nottingham, Inghilterra
M.Hopkins & Partners
1996-1999
campus universitario
52 44 N
001 11 O
78 m s.l.m.
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA
5

temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 20°C
Temperatura min.: 11°C
Temperatura media: 16°C
Inverno Temperatura max.: 6°C
Temperatura min.: 1°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): 670
Velocità media del vento( Km/h): 16
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: est/ovest
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 3
Superficie totale edificio: 3900 mq
Volume totale edificio: 20000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in cemento armato
PARTIZIONI VERTICALI
ESTERNE: pannelli prefabbricati modulari in
legno e acciaio
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: tetto verde; l’atrio ha una copertura vetrata con cellule
fotovoltaiche
55
VENTILAZIONE:
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
5 integrata (ibrida): naturale negli atri; ibrida negli uffici e aule
serra
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
5 nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
5 in facciata
5 nelle solette
5 wind catcher
note
uffici
atrio e uffici
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
5 ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
5 in facciata
nelle solette
5 wind escape
atrio
serra
camino solare
facciata ventilata
5 ventilatori
controllo
note
manuale
5 automatico
56
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
5 scambiatori di calore (ruota termica)
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
5 veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
5 tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

5
5
5
mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → lago artificiale; vegetazione
nell’atrio vetrato
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
5 pannelli fotovoltaici
collettori solari
5 serre
Bibliografia
- L’uso del vento come materiale per il progetto di architettura, in M. Buono,
Architettura del vento : design e tecnologia per il raffrescamento passivo,
Napoli, CLEAN, 1998, pag. 68-70
- Office buildings, in Thomas Herzog Solar energy in architecture and urban
planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael Volz., Munich ; New
York : Prestel, 1996
- Carlo Monti (a cura di), Costruire sostenibile: 2000, Alinea, Firenze, 2000,
pag. 206-212
- M. Santamouris, Natural ventilation in buildings, a design handbook,
James&James, London, 1998, pag. 245-246
- Low-energy office buildings, in Detail n. 6/1993, pag. 686-687
- Davies Colin, Hopkins2 : the work of Michael Hopkins and Partners; with
essays by Charles Jencks and Patrick Hodgkinson ; interview by Paul Finch.,
London, Phaidon, 2001. pag. 36-45
57
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
CAPITOLO III
L’ACQUA:
IL RAFFRESCAMENTO EVAPORATIVO
3.1
Il raffrescamento evaporativo
nell’architettura tradizionale
Il raffrescamento evaporativo è un processo in cui l’effetto
dell’evaporazione del contenuto d’acqua dell’aria viene utilizzato
come pozzo termico naturale; il calore sensibile dell’aria viene
ceduto alle molecole d’acqua sotto forma di calore latente, al
fine di consentirne l’evaporazione. La quantità di calore sensibile
assorbito dipende dall’ammontare di acqua che può essere
evaporata. 1
Le tecniche di raffrescamento evaporativo hanno radici antiche
di migliaia di anni e si sono sviluppate in particolare nei Paesi
con climi caldi e secchi, come in alcuni paesi islamici, nei quali
l’acqua ha assunto anche un forte significato simbolico e
religioso.
La fontana, posta generalmente nel mezzo del cortile o del
patio, spesso ha una forma simbolica che rievoca la volta
celeste: è esternamente quadrata con il bacino centrale
ottagonale o a più facce, e dei semicerchi negli spigoli dei
quadrati.
L’acqua in movimento nelle fontane è efficace nel raffreddare
l’aria, e spesso infatti viene collocata al centro dei locali forniti
di torri del vento, che convogliano l’aria esterna verso l’acqua
della fontana, diminuendo la temperatura dell’aria ed
incrementandone il contenuto di umidità.
Spesso associato alla fontana è il salsabil, una lastra di marmo
obliqua lavorato con disegni minuti, che grazie all'irregolarità
della superficie movimenta l'acqua aumentando la superficie di
scambio per l'umidificazione dell'aria; esso è generalmente
posto in una nicchia di fronte all’iwàn, il luogo adibito alle
relazioni sociali ed è collegato ad una fontana posta poco
lontano.
Nella tradizione mediorientale e araba alcuni elementi
dell’involucro edilizio tipici hanno la funzione di controllo del
microclima interno, come ad esempio la mashrabìya, uno
schermo di legno dalle geometrie molto decorative, applicato
sulle aperture di facciata. Secondo quanto afferma Hassan
Fathy2, la mashrabìya ha la funzione di controllare il passaggio
della luce e assicurare la privacy, ma anche di ridurre la
temperatura dell’aria e aumentarne l’umidità, grazie al materiale
usato, il legno. Esso infatti assorbe l’umidità del vento durante
la notte e, quando è colpita dai raggi del sole di giorno, rilascia
l’umidità all’aria nell’ambiente. Questo effetto poteva essere
aumentato costruendo un ambiente apposito a sbalzo( tipo
bow-window), chiuso da pannelli in legno, nel quale venivano
collocate delle giare di terracotta porose piene d’acqua.
1
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici : concetti, precedenti
architettonici, criteri progettuali, metodi di calcolo e casi studio, Rimini,
Maggioli, 1997, pag. 374
2
H. Fathy, Natural energy and vernacular architecture, University of
Chicago Press, USA, 1986
60
La tradizione islamica
Fontana nella Moschea di Siviglia
3.2
Il raffrescamento evaporativo associato alla
ventilazione nell’architettura tradizionale: il
palazzo della Zisa di Palermo
La realizzazione del palazzo della Zisa di Palermo risale all'epoca
di dominazione normanna in Sicilia, seguita all'egemonia islamica
dell'isola durata per due secoli.
Il palazzo venne ultimato intorno al 1166 dal re Guglielmo II,
con la duplice finalità di realizzare una dimora in cui trascorrere
le calde giornate estive e la volontà di lasciare un segno tangibile
del suo potere e della grandezza della dominazione normanna in
Sicilia.
L’edificio venne progettato in un unico contesto con il giardino
circostante, il parco reale Genoard, arricchito da una vasca, la
“peschiera”, in asse all’ingresso: la presenza del giardino
progettato alla maniera araba testimonia la forte influenza
islamica subita dai Normanni, che furono fortemente attratti
dalla cultura dei loro predecessori.
Il massiccio involucro del palazzo è costituito da un
parallelepipedo orientato nella direzione est-ovest, con due corpi
sporgenti che rompono la linearità dei fronti sui due prospetti
laterali.
Tutto il palazzo è realizzato intorno ad un vano quadrato posto
al centro che costituisce il fulcro dell'edificio ai cui lati sorgono
simmetricamente gli ambienti residenziali.
Al piano terra si trova la sala di rappresentanza, che con la sua
doppia altezza, le ricche decorazioni murarie e la presenza
dell’acqua, che simboleggia una delle sorgenti del paradiso
coranico, costituisce un elemento caratteristico dell’edilizia
palazziale islamica.
Il secondo piano si sviluppava originariamente attorno a un
grande atrio scoperto, con loggette ai quattro angoli,
sovrastante il salone della fontana; anche gli ambienti adiacenti
erano scoperti.
Così come era tradizione nel mondo islamico, nell'ideazione e
nella realizzazione della Zisa è stata posta molta attenzione al
rapporto tra la natura e il costruito al fine di sfruttare al meglio
tutti quegli elementi che potevano influire sul microclima interno
al palazzo.
Il massiccio involucro in pietra costituisce una frontiera per
proteggere gli ambienti interni dalla forte radiazione solare. Sul
prospetto posteriore, rivolto ad ovest, un corridoio non ha solo
funzione distributiva ma è utile come ostacolo per il
surriscaldamento degli ambienti; le aperture su questo fronte
sono di dimensioni molto ridotte per impedire che durante le
lunghe ore di insolazione nelle giornate estive la temperatura
degli ambienti salga.
Tra i diversi accorgimenti progettuali, quello che più di ogni altro
caratterizza la Zisa è il sistema di ventilazione naturale interna
che, prima delle numerose trasformazioni a cui il palazzo è stato
soggetto nel corso dei secoli, riusciva a garantire una costante
circolazione di aria fresca e l'espulsione di quella calda.
61
Vista del palazzo della Zisa: fronte
principale
La Zisa
Configurazione originaria dell’edificio
L'attenzione per il movimento dell'aria all'interno degli edifici,
originaria del mondo islamico, è stata ripresa alla Zisa ma
adattata alla realtà del sito e dell'edificio.
Il fronte principale dell'edificio è rivolto verso il mare, per godere
del refrigerio portato dalle brezze più fresche; le brezze
lambivano l'acqua della peschiera antistante l'edificio, entravano
dai fornici del prospetto principale e raggiungevano la sala della
fontana.
La presenza dell'acqua che scorreva all'interno del vano
permetteva di aumentare la percentuale di umidità dell'aria
prima che questa cominciasse il suo naturale moto ascendente
verso i piani superiori. Nella sala della fontana è infatti presente
un tipico elemento della tradizione islamica costituito dal
salsabil, una lastra marmorea obliqua lavorata a rilievo, che
grazie all'irregolarità della superficie movimentava l'acqua
aumentando la superficie di scambio per l'umidificazione
dell'aria. L'acqua veniva convogliata alla fontana attraverso
un'apertura sul muro e da li scorrendo sul salsabil raggiungeva
le vasche e poi la peschiera.
Il sistema di ventilazione era reso possibile dalla presenza di
condotti verticali di ventilazione posti all'interno dei corpi
sporgenti sui lati corti del palazzo, che comunicavano con
aperture ai diversi piani del palazzo; sfruttando l'effetto camino,
determinato dal moto ascendente dell'aria calda, le brezze che
venivano introdotte all'interno del palazzo andavano a sostituire
l'aria calda presente negli ambienti che trovava uno sfogo
naturale attraverso le torri. La scoperta delle canne di
ventilazione è avvenuta durante i recenti lavori di
consolidamento e restauro; infatti le fenditure ( lunghe 120 cm e
larghe 25 cm) nelle volte erano state otturate nei secoli scorsi,
così come nelle stesse pareti erano state aperte finestre che
annullavano il tiraggio e il ricambio dell’aria.
La sala centrale del secondo piano e gli atri adiacenti venivano
ventilati direttamente dalle ampie aperture presenti nella
copertura del palazzo, che garantivano la circolazione dell’aria
per l’effetto camino.
Le aperture contrapposte sui due prospetti est ed ovest
rendevano possibile, oltre alla mobilitazione dell'aria in senso
verticale dovuta all'effetto camino, anche la ventilazione
orizzontale; questa era incrementata inoltre dalla presenza di
aperture al di sopra delle porte interne, che mettevano in
comunicazione i diversi ambienti. Queste piccole finestrelle,
ancora oggi visibili, permettevano all'aria di muoversi
costantemente tra gli ambienti ad una quota superiore a quella
abitata, evitando fastidiose correnti.
Agli elementi già descritti per il controllo del microclima interno
se ne aggiungono altri, come per esempio le muscarabie, grate
di legno finemente lavorate presenti alla quota della doppia
altezza della sala della fontana: altro elemento della tradizione
costruttiva islamica, assolvevano a diverse funzioni in quanto,
oltre a proteggere la privacy degli occupanti, secondo la
tradizione musulmana, e a decorare con la loro bellezza,
62
La sala principale della fontana
Il salsabil nella sala della fontana
Il portico
permettevano un'ulteriore regolazione delle caratteristiche
termoigrometriche dell'aria che le attraversava, grazie alla
capacità del legno di assorbire e rilasciare umidità.
Il palazzo della Zisa ha subito nel corso dei secoli pesanti
trasformazioni che hanno inciso su questo affascinante sistema
di controllo del microclima interno.
Nel tempo sono state ostruite molte delle aperture che
permettevano all'aria di circolare all'interno degli ambienti, le
canne di ventilazione sono state chiuse in più punti e,
soprattutto, è stata creata una copertura degli ambienti del
secondo piano; tutti questi interventi hanno eliminato l'effetto
camino grazie a cui si aveva la mobilitazione dell'aria negli
ambienti del palazzo.
Inoltre i violenti interventi secenteschi hanno distrutto tutte le
bifore del prospetto principale sostituendole con finestre
rettangolari di larghezza maggiore della luce complessiva delle
finestre originarie, cosa che ha incrementato la superficie di
accesso
dell'irraggiamento
solare
determinando
il
surriscaldamento degli ambienti esposti ad est.
Il recente restauro ha permesso di riportare il palazzo alla sua
imponenza e bellezza ed oggi la Zisa ospita il museo dell’Islam;
alcuni elementi originari sono stati parzialmente ripristinati, ma il
raffinato sistema di controllo microclimatico risulta notevolmente
ridotto.
3.3
Il raffrescamento evaporativo associato alla
ventilazione nell’architettura
contemporanea: principi e tecnologie di
controllo
Il limite principale dei sistemi che sfruttano l’evaporazione è dato
dal fatto che sono efficaci solo in climi caldo-secchi, perché se
l’umidità relativa dell’ambiente è alta, l’effetto dell’evaporazione
si riduce di molto.
Spesso però proprio nei climi caldi e secchi dove sarebbe più
utile, la carenza di acqua limita l’utilizzo di questi sistemi.
I sistemi moderni di raffrescamento sono basati su prototipi
sviluppati in U.S.A. nei primi anni del ‘900.
Come gli altri sistemi di raffrescamento per dissipazione, i
sistemi di raffrescamento evaporativo si distinguono in: ibridi o
naturali, in relazione all’utilizzo, o meno, di energia esogena per
la movimentazione dell’aria; diretti o indiretti, in relazione al
meccanismo di scambio termico.
I sistemi per il raffrescamento evaporativo diretto sono tutti
riconducibili al sistema di base, rappresentato dalla torre di
raffreddamento evaporativo diretto, basata sull’immissione di
acqua, generalmente spruzzata, nel condotto di ingresso
dell’aria. L’aria, raffreddata dal meccanismo evaporativo e quindi
resa più pesante, scende lungo la cavità della torre aiutata
63
Sistemi diretti
generalmente dal vento o da un ventilatore ed entra
nell’ambiente dalla parte inferiore della torre.
L’effetto della spinta verso l’interno è molto piccolo, per questo il
sistema è utile solo se la torre è progettata anche come torre del
vento, o è accostato ad altri sistemi di estrazione dell’aria che
forzino il passaggio attraverso la torre. A prescindere quindi
dall’efficienza del sistema di spruzzamento, la potenza di
raffreddamento è altamente dipendente dalla portata d’aria, il
che implica una particolare cura nella progettazione delle bocche
di ingresso dell’aria, che devono catturare il vento nel modo più
efficiente.Questo sistema è utile per il trattamento di ambienti di
piccole dimensioni, in quanto in ambienti grandi il rapporto tra la
superficie umida di contatto e il volume d’aria da trattare
sarebbe troppo piccolo e quindi l’effetto sull’ambiente interno
non sarebbe apprezzabile.3
I sistemi per il raffrescamento evaporativo indiretto sono tutti
applicati sul tetto dell’edificio e comprendono:
- il sistema a spruzzo d’acqua
- il roof pound
- le pellicole d’acqua corrente
Il sistema a spruzzo produce sulla superficie del tetto uno strato
di minuscole gocce sospese che, evaporando, assorbono una
quantità significativa del calore accumulato (per irraggiamento
solare e per apporti dall’interno) nel tetto. Utilizzando
meccanismi di regolazione della portata e della direzione del
getto d’acqua in funzione della temperatura del tetto, di quella
dell’aria interna e del tasso di evaporazione richiesto, è possibile
raggiungere un’efficienza di raffrescamento ottimale con il
minimo consumo d’acqua.
Il roof pound come sistema di raffrescamento evaporativo
funziona in modo diverso rispetto a quando opera come
radiatore notturno: il contenitore d’acqua posto sul tetto deve
essere schermato per un eccessivo riscaldamento dell’acqua, ma
non isolato, affinché l’acqua possa evaporare. Perché il sistema
sia efficace, la temperatura del tetto deve essere superiore alla
temperatura dell’aria a bulbo umido, che a sua volta non deve
superare i 20°C.
Il sistema a pellicola d’acqua corrente è costituito dal flusso di
un sottile strato d’acqua sulla superficie del tetto, il tasso di
evaporazione è incrementato da un aumento della velocità
relativa tra strato d’acqua e l’aria che lo lambisce. L’acqua
raffrescata viene accumulata nello scantinato dell’edificio e fatta
circolare in radiatori che raffrescano l’aria degli ambienti interni.
La condizione limite per il funzionamento del sistema è che la
temperatura del tetto sia superiore alla temperatura a bulbo
umido dell’aria esterna.4
3
R. Serra Florensa, H. Coch Roura, L’energia nel progetto d’architettura,
Città Studi Edizioni, pag. 306
4
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici : concetti, precedenti
architettonici, criteri progettuali, metodi di calcolo e casi studio, Rimini,
Maggioli, 1997, pag. 374
64
Stratificazione della temperatura
dell’aria in una torre di raffrescamento,
costruita sperimentalmente in Israele
Sistemi indiretti
3.4 Paradigmi
3.4.1
Gli uffici sull’acqua:
Kiessler & Partners
Science & Technology Park
Gelsenkirchen, 1995
Vista dell’edificio affacciato sul lago
Descrizione
Il progetto del Parco della Scienza offre un valido esempio
dell’applicazione del raffrescamento di tipo evaporativo anche in
climi non particolarmente caldi, come quello del nord della
Germania.
Il Parco della Scienza ospita il centro tecnologico per la ricerca e
lo sviluppo nel campo delle tecnologie innovative e fa parte di
un vasto programma di riqualificazione ambientale del Emscher
Park.
Il complesso consiste di una galleria vetrata lunga 300 m,
orientata ad est, che si affaccia su di un lago artificiale, con
nove padiglioni aggregati a pettine sul lato ovest.
La strategia di raffrescamento estivo è molto semplice e si basa
sulla presenza del lago artificiale: attraverso un sistema
elettronico di aperture l’intera superficie vetrata si riduce di un
terzo su tutta la parte bassa, in coincidenza con l’apertura in
alto della serra; l’aria che arriva dal parco lambisce il lago
raffrescandosi ulteriormente e giunge nella galleria innescando
una forma di ventilazione che consente di annullare
completamente l’effetto-serra.
La facciata vetrata inclinata viene protetta dal guadagno solare
attraverso un semplice sistema di tende a rullo.
La galleria diventa una sorta di percorso pubblico: il confine fra
interno ed esterno è rimosso e il parco, la galleria e l’intera
estensione dell’istituto si fondono in un unico spazio.
Il principio base che garantisce il raffrescamento della struttura
durante i mesi estivi è la ventilazione notturna, attuata
attraverso un’ opportuna disposizione delle aperture.
66
Vista del complesso affacciato sul lago
Veduta dall’interno della hall
verso il lago artificiale
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: Attraverso un sistema elettronico di aperture
l’intera superficie vetrata si riduce di un terzo su tutta la parte
bassa, in coincidenza con l’apertura in alto della serra; si
innesca così una forma di ventilazione che consente di annullare
completamente l’effetto-serra.
La facciata vetrata inclinata viene protetta dal guadagni solare
attraverso un semplice sistema di tende a rullo.
Sul prospetto ovest un sistema di tende distanziate dal
paramento esterno evita i guadagni termici creando una doppia
facciata che favorisce la ventilazione.
Estate notte: la parete vetrata della serra viene chiusa
parzialmente lasciando una piccola apertura in basso lungo
tutta la galleria, in coincidenza con l’apertura in alto della serra,
in modo da consentire all’aria fresca notturna di dissipare il
calore assorbito dalla massa termica durante il giorno.
Sul lato ovest un sistema di persiane favorisce la ventilazione
notturna evitando l’intrusione dall’esterno.
Inverno giorno: la lunga facciata vetrata esposta a est capta i
raggi solari, creando uno spazio-galleria che raggiunge una
temperatura di 18°C. Anche la facciata ad ovest, quasi
interamente vetrata, accumula radiazione solare che scalda gli
uffici.
Inverno notte: i solai in C.A. rilasciano il calore che hanno
accumulato durante il giorno.
Inverno - giorno
Estate - giorno
Estate - notte
67
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA
5

Science & Technology Park
Gelsenkirchen, Germania
Kiessler + Partners
1988-1995
centro di ricerca
51 45 N
007 23 E
54 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 21°C
Temperatura min.: 13°C
Temperatura media: 17°C
Inverno Temperatura max.: 3°C
Temperatura min.: 2°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): 910
N. giorni di pioggia all’anno: dato non disponibile
Velocità media del vento( Km/h): 12
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: est/ovest
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 3
Superficie totale edificio: 8400 mq (galleria)+9000 mq
(padiglioni)
Volume totale edificio: 35000 mc (galleria)+27000 mq (padiglioni)
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: a travi e pilastri in cemento armato
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: la facciata est è interamente vetrata
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: dato non disponibile
68
VENTILAZIONE:
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
5 integrata (ibrida): naturale in estate, meccanica in inverno
5 serra
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
note
estate giorno
estate notte
estate
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
serra
5 camino solare
estate
facciata ventilata
ventilatori
controllo
note
manuale
5 automatico
69
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
5 tende esterne
5 persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → lago artificiale
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
5 serre
Bibliografia
- L’uso del vento come materiale per il progetto di architettura, in M. Buono,
Architettura del vento : design e tecnologia per il raffrescamento passivo,
Napoli, CLEAN, 1998, pag. 63-66
- Office buildings, in Thomas Herzog, Solar energy in architecture and urban
planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael Volz., Munich ; New
York : Prestel, 1996
70
3.4.2
Torri del vento contemporanee:
M. Cucinella, Edificio per uffici,
Catania, 1998
Sezione dell’edificio
Descrizione
Il progetto è il risultato di uno studio, finanziato dalla
Commissione Europea, di un sistema evaporativo passivo di
raffrescamento per edifici non-residenziali, che si colloca
all’interno del programma di ricerca Joule III sul tema del
risparmio energetico negli edifici.
L’obbiettivo della ricerca PDEC (Passive Downdraught
Evaporative Cooling) è quello di sviluppare un sistema di
raffrescamento a basso consumo energetico che possa essere
una realistica alternativa ai sistemi di aria condizionata in climi
caldi, con l’obbiettivo di contrastare il continuo aumento dei
consumi energetici degli edifici per uffici e alla conseguente
crescita dell’inquinamento atmosferico urbano e della produzione
di CO2.
Oltre allo studio MCA (Mario Cucinella Architects), la ricerca ha
coinvolto cinque partners: lo studio di architettura Short, Ford &
Associates (UK), due istituti universitari, De Monfort University
(UK) e Universidad de Malaga (E), due società per la simulazione
delle performances ambientali e l’analisi dei costi, la Conphoebus
(I) e la Microlide (F).
L’edificio è un parallelepipedo attraversato verticalmente da una
serie di torri di raffreddamento evaporativo, gli elementi chiave
del progetto, che hanno la doppia funzione di captare l’aria
esterna e di raffrescarla.
La forma più efficiente delle aperture sulla sommità è stata
messa a punto attraverso prove su un modello in plexiglas 1:20
studiato nella galleria del vento.
Inoltre, per analizzare il comportamento dell’edificio, è stato
realizzato un prototipo sperimentale in scala reale: sottoposto a
una campagna di monitoraggio, ha dimostrato che anche una
leggera brezza esterna produce un moto d’aria dentro la torre e
lo dirige uniformemente verso gli uffici.
71
Modello dell’edificio
Schema del funzionamento delle torri
di raffrescamento evaporativo
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: Le torri hanno due aperture opposte a est e a
ovest con sezione curva per captare meglio i venti; l’aria passa
in un tubo verticale per la riduzione delle turbolenze, viene
raffreddata dal sistema di nebulizzazione dell’acqua, aumenta di
peso e scende diffondendosi negli ambienti attraverso delle
aperture presenti a diverse altezze in corrispondenza dei piani.
Queste aperture sono state studiate in base ai flussi che
generano all’interno degli ambienti, attraverso i modelli nella
galleria del vento.
Le torri di raffrescamento fungono anche da lucernario, per
illuminare naturalmente l’atrio a piano terra.
Una copertura frangisole ripara l’edificio dalla radiazione solare.
Estate notte: le torri vengono usate per la ventilazione notturna
dell’edificio, in modo da preparare gli ambienti al funzionamento
diurno. L’aria entra dalle aperture in facciata e viene espulsa
attraverso le torri, sfruttando l’effetto Bernoulli- Venturi.
Sezione di studio del wind catcher
Foto del modello in plexiglas per lo studio
aerodinamico dei flussi d’aria all’ingresso
della torre
Schizzi di studio delle strategie ambientali
72
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA

Edificio per uffici
Catania, Italia
M. Cucinella
1998
uffici
37.5 N
15.1 E
7 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 34°C
Temperatura min.: 20°C
Temperatura media: 27°C
N. giorni con t⟩ 32°C: 91
Inverno Temperatura max.: 13°C
Temperatura min.: 4°C
Temperatura media: 9°C
Precipitazione media annuale (mm): 390
N. giorni di pioggia all’anno: 31
Velocità media del vento( Km/h): dato non disponibile
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO

5
pianura
collina
montagna
fascia costiera
5 centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA
5

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: est/ovest
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 5
Superficie totale edificio: 8400 mq
Volume totale edificio: 35000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: dato non disponibile
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: dato non disponibile
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: dato non disponibile
COPERTURA: dato non disponibile
73
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida)
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
5 a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind catcher
note
notte
giorno
serra
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind escapes
giorno
notte
serra
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
controllo
note
manuale
automatico
74
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → torri di raffrescamento
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
S. Agabio, E. Badano, Mario Cucinella, Maggioli editore, 1999, pag.
143-150
Sito internet www. MCArchitects.it
"Cooling Tower", in The Architectural Review, gennaio 2000, n° 1235
(p. 63-65)
75
CAPITOLO IV
LA TERRA: IL RAFFRESCAMENTO PER
SCAMBIO TERMICO CON IL TERRENO
4.1
Lo scambio termico con il terreno
nell’architettura “tradizionale”
L’uso del terreno come mezzo di controllo climatico risale ai
tempi più antichi e fa parte del repertorio dell’architettura
tradizionale di diverse popolazioni.
Nell’area del Mediterraneo, dove la difesa dal caldo ha sempre
rappresentato un’esigenza primaria, si sono sviluppati molti tipi
architettonici che utilizzano lo scambio termo-igrometrico diretto
con il terreno per stabilizzare la temperatura al loro interno.
Dalla città sotterranea in Cappadocia (Turchia), agli
insediamenti scavati nel terreno a patio centrale in Tunisia, alle
abitazioni rupestri molto diffuse dalla Spagna al Sud Italia, gli
insediamenti ipogei costituiscono un esempio dello sfruttamento
delle risorse naturali da parte delle culture premoderne.
L'insediamento totalmente ipogeo è nato per ragioni complesse
che sono sia ambientali che socio-storiche (protezione dai
nemici e dal clima in Cappadocia, protezione prevalentemente
dal clima nelle ragioni a clima caldo arido del Sud della Tunisia).
In Italia le abitazioni rupestri sono diffuse in Basilicata, dove i
Sassi di Matera sono stati abitati fino all'inizio degli anni '50.
E' difficile parlare di caratteri ambientali degli insediamenti
rupestri, perché il loro funzionamento ambientale dipende da un
equilibrio difficilmente descrivibile tra le caratteristiche
geomorfologiche del sito (tipo di roccia, permeabilità all'aria
ecc.) e quelle dagli elementi specifici dell'architettura rupestre.
Ad esempio, nei Sassi di Matera i caratteri possono essere
definiti da:
- grande diversità di forma (quadrata, rettangolare, ecc.), e di
fronte di chiusura verso l'esterno e variabilità di orientamento
dell'affaccio; unità abitative contigue, poca presenza di acqua e
di verde;
- grande varietà di tipologia d'uso di spazi interni legata spesso
ad esigenze di coabitazione uomini animali;
- grande capacità termica che attenua sia il caldo estivo che il
freddo invernale, mantenendo una temperatura interna che si
scosta di poco da quella delle medie stagionali.
- la presenza della porta come unica apertura verso l'esterno,
che implica condizioni di poca illuminazione naturale, bassa
ventilazione ed elevata umidità interna.
L'abitare nel sottosuolo, sia pure temporaneamente, è stato
ripreso alcuni secoli fa in Sicilia, dove sia nelle ville intorno a
Palermo e Catania sia nell'architettura spontanea di altri siti (ad
esempio nelle isole Eolie) costruite le famose camere dello
scirocco. Si tratta di locali di diversa dimensione costruiti quasi
completamente sotto terra, con un affaccio verso l'alto per l’
illuminazione naturale, destinati ad essere abitati nel periodo
caldo dello scirocco; nelle grandi ville essi erano staccati dall’
edificio principale e collegati attraverso gallerie sotterranee
spesso percorse da canalette di acqua che contribuivano
all'effetto di raffrescamento attraverso l'evaporazione.
78
L’edificio ipogeo
Tipologia a patio a Matmatà,
Tunisia
I “Sassi” di Matera
La camera dello scirocco in Sicilia
La camera dello scirocco nella villa
Amblesi Naselli, Palermo
Il rapporto con il contesto può essere ipogeo (il tipo più
comune), semiipogeo o sovrasuolo ma comunicante con grotte
naturali che costituiscono la sorgente fredda dell'aria.
La forma della stanza è circolare, con copertura a volta in pietra
ricoperta di terreno piantumato e garantisce una massa termica
elevata, che dipende dalla dimensione della camera e dallo
spessore della terra sovrastante( mai inferiore di due metri);
tale massa garantisce un’inerzia termica di parecchi giorni,
superiore alla durata dei periodi di scirocco (10-12 giorni).
Misure termiche fatte in una camera dello Scirocco mostrano
una differenza tra temperatura interna ed esterna di 7-8°C (da
33°C a 25°C). 1
Tra i molti sistemi di raffrescamento passivi adottati
nell’architettura iraniana tradizionale2, c’è un interessante
esempio di torre del vento, ben documentata3, che sfrutta lo
scambio termico aria-terreno di tipo indiretto. Tale sistema è
costituito da una torre del vento, detta badgir, costruita ad una
certa distanza dall’edificio da raffrescare, e collegata ad esso
tramite un ampio condotto sotterraneo.
Al mattino, l’aria viene a contatto con la massa della torre, che
si è raffreddata durante la notte, e raffreddandosi scende lungo
il vano interno della torre entrando nel condotto sotterraneo;
tale condotto induce un ulteriore raffrescamento dell’aria
captata che viene immessa negli spazi abitati in modo naturale
grazie alla differenza di temperatura. Il ciclo di ventilazione
viene infatti garantito durante il giorno per effetto BernoulliVenturi e per effetto-camino, tramite le aperture poste sul lato
sottovento degli ambienti, più in alto rispetto a quelle per
l’ingresso dell’aria raffreddata. In presenza di vento il
meccanismo risulta accelerato.
Di notte l’aria all’interno della torre si riscalda e tende a salire,
innescando un ciclo di ventilazione inverso a quello diurno.
Un altro esempio di raffreddamento tramite sfruttamento del
terreno in modo indiretto è fornito dal complesso delle ville di
Custozza; tale sistema, famosissimo per secoli e attualmente
quasi sconosciuto, merita attenzione per l’originalità e l’efficacia.
Le sei ville sorgono a Custozza, sulle pendici dei Colli Berici, sono
state costruite in periodi diversi, dal ‘500 al ‘700, e hanno subito
interventi di ristrutturazione anche radicali in epoche successive.
Il sistema si basa sulla presenza, nelle colline ai cui piedi sono
costruite le ville, di grandi cavità sotterranee, dette “covoli”, che
sono il risultato di attività estrattiva di pietra da costruzione fin
dall’epoca romana; tali cavità, la cui temperatura resta
pressoché costante nel corso dell’anno, collegate con l’esterno a
quote maggiori di quelle delle costruzioni, rendono possibile, nei
1
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
pag. 390
2
cfr. cap. sulla ventilazione naturale nell’arch. mediorientale
3
M. Grosso, Principi e tecniche di controllo dello scambio termico edificioterreno, in Ambiente costruito n. 1/1997, pag. 55
79
Le torri del vento in Iran
Funzionamento del bad-ghir associato
ad un condotto sotterraneo
I “Covoli” di Custozza
periodi in cui la temperatura esterna è superiore a quella nelle
cavità, una circolazione naturale di aria fresca. Le sei ville sono
tutte collegate ai covoli, o mediante cunicoli sotterranei artificiali,
detti “ventidotti”, o direttamente.
Il principio su cui si basa il sistema di raffrescamento delle ville
di Custozza è dunque il seguente: se una cavità comunica con
l’aria esterna attraverso aperture poste a quote diverse, e se la
temperatura delle pareti della cavità, e quindi dell’aria al suo
interno, è stabile a causa della grande capacità termica delle
masse di terreno, ed inferiore alla temperatura dell’aria esterna,
a causa della diversa densità delle due colonne di aria si innesca
un moto convettivo naturale che fa sì che l’aria fredda esca dalla
cavità verso l’esterno attraverso le aperture poste in basso,
mentre aria calda entra nella cavità attraverso le aperture poste
in alto.
I condotti giungono negli scantinati delle ville, i quali
comunicano con gli ambienti del piano sovrastante attraverso
rosoni in marmo o pietra, forati, posti sul pavimento. La
regolazione veniva effettuata mediante l’apertura e chiusura di
porte e sportelli; attualmente il sistema è largamente degradato
fino ad essere stato reso inoperante in taluni casi, così che non
si può più parlare di regolazione, se non per piccole parti.
Nell’ambito della preparazione di una tesi di laurea
sull’argomento, è stata effettuata una raccolta di dati
sperimentali per verificare l’efficacia del sistema. La temperatura
dell’aria nel covolo è risultata molto stabile, con valori compresi
tra 10 e 11,5°C, mentre la temperatura media dell’aria esterna
mostrava oscillazioni tra 25 e 4°C, con escursioni giornaliere di
8-12°, tanto da registrare valori massimi di 34°C (inizio di
agosto) e minimi inferiori allo zero.
Nel suo tragitto dal covolo a una delle ville l’aria aumenta di
temperatura, passando da 11,5°C nel covolo, a 12-13°C nel
ventidotto, a valori di 13-14°C in corrispondenza del flusso
attraverso il rosone. La velocità dell’aria varia, ovviamente, a
seconda della sezione, ma anche in dipendenza della differenza
di temperatura tra aria esterna ed aria nel covolo, essendo
proprio questa differenza la causa del moto, con un legame di
proporzionalità diretta.
Per valutare gli effetti di questa circolazione di aria fresca sulle
condizioni all’interno degli edifici prendiamo in considerazione
alcuni giorni di agosto, in cui la temperatura esterna era
compresa tra 23,5 35°C; la temperatura del locale superiore al
covolo si manteneva intorno ai 22°C quando la porta tra gli
ambienti era chiusa, per scendere e stabilizzarsi a valori attorno
ai 16°C, mantenendo la porta aperta. 4
Allorché l’aria esterna assume valori di temperatura inferiori a
quelli nel covolo, la circolazione dell’aria cambia di verso: in
queste condizioni i rosoni e le porte vengono chiusi per evitare
che l’aria calda venga aspirata dagli edifici verso il covolo.
4
A. Fanchiotti, I “covoli”, in Spazio e società, n. 19,1982
80
Sezione del sistema di circolazione
dell’aria nei Covoli
Il rosone di Villa Trento
4.2
Lo scambio termico edificio-terreno: principi
e tecnologie
La valutazione quantitativa dello scambio termico tra edificio e
terreno è stata oggetto, nelle zone a clima temperato e
freddo, di minore attenzione rispetto allo scambio tra edificio e
ambiente ( aria), per due ordini di ragioni: la scarsa incidenza
delle dispersioni termiche verso il terreno rispetto a quelle
verso l’ambiente, durante la stagione di riscaldamento; la
scarsità di dati sperimentali sulla temperatura del terreno, a
differenza della sistematicità del rilevamento di dati sulla
temperatura dell’aria esterna.5
Negli ultimi anni, una crescente consapevolezza della necessità
di considerare gli scambi termici nell’arco dell’intero anno, al
fine di utilizzare al meglio gli apporti energetici naturali per la
riduzione del carico termico complessivo, ha indotto una
maggiore attenzione nella valutazione sia delle dispersioni
invernali tra edificio e terreno, sia delle possibilità di utilizzare
il terreno come pozzo termico per il raffrescamento estivo.
Al contrario di quanto comunemente si pensa, infatti, la terra
non è un buon materiale isolante; essa rappresenta però un
eccellente moderatore delle fluttuazioni termiche6; da ciò
risulta che il contatto di un edificio con il terreno può essere, a
certe condizioni, sia fonte di calore nel periodo invernale che
di raffrescamento in estate.
Le tecnologie di controllo dello scambio termico edificioterreno , a fini di climatizzazione, si caratterizzano in relazione
a due modalità di rapporto:
- contatto diretto
- accoppiamento indiretto tramite scambiatori di calore
terreno-aria o terreno-acqua
Al di là del semplice appoggio, in cui lo scambio edificioterreno viene ridotto al minimo, il contatto diretto edificio
terreno può assumere varie configurazioni, legate al tipo dell’
edificio ipogeo o semi-ipogeo.
L’efficacia relativa delle varie configurazioni, in termini di
conservazione energetica e di controllo delle condizioni
climatiche interne, dipende dall’estensione della superficie di
contatto: obiettivo primario delle tecniche di raffrescamento
per contatto diretto con il terreno è l'incremento della quota di
scambio conduttivo, che produce, d'estate, un abbassamento
della temperatura interna, in quanto viene aumentata la parte
di involucro che scambia calore con un medium (il terreno) a
temperatura più bassa dell'aria esterna.
5
M. Grosso, Principi e tecniche di controllo dello scambio termico edificioterreno, in Ambiente costruito n. 1/1997
6
M. Bottero, G. Rossi, G. Scudo, G. Silvestrini, Architettura solare:
tecnologie passive e analisi costi-benefici, CLUP, pag. 272
81
Tecnologie di controllo dello scambio
termico:contatto diretto e accoppiamento
indiretto
Contatto diretto
L’intento, nella scelta di una configurazione ascrivibile al tipo
ipogeo, è quello di massimizzare lo sfruttamento dell’inerzia
termica e della protezione fornita dal terreno, attuando nello
stesso tempo una scelta di mimesi nei confronti del contesto
ambientale e paesaggistico. Logica che è all’opposto nella
realizzazione di un edificio fuori terra, nel quale si cerca di
separare lo spazio abitato dal terreno con vani di servizio, allo
scopo di limitare alcuni inconvenienti tipici del contatto diretto,
soprattutto in climi freddo-umidi, quali le infiltrazioni di
umidità.
Il dibattito sulla scelta del tipo ipogeo coinvolge un campo
problematico ben più ampio di quello energetico, toccando
argomenti di natura tipologico-architettonica, psicologicoambientale e anche di organizzazione territoriale.
Schematizzando, i principali vantaggi dell'edificio ipogeo sono:
a) minore consumo energetico per la diminuzione degli apporti
solari, assorbiti dalla massa del terreno (e ancor di più, dalla
vegetazione sovrastante)
b) basso impatto visuale ed integrazione paesaggistica naturale;
c) preservazione degli spazi all'aperto e del verde, dovuta
all'incremento della superficie piantumata (tetti-giardino);
d) controllo dell'inquinamento acustico e delle vibrazioni;
e) esigenze di manutenzione ridotte, per minore esposizione
delle strutture edilizie agli agenti atmosferici;
I principali svantaggi, invece, sono:
a) i costi di costruzione, che possono essere più elevati di quelli
degli edifici convenzionali, in relazione al carico strutturale delle
pareti contro terra e del tetto vegetale;
b) la riduzione dell'illuminamento naturale, con conseguente
incremento del fabbisogno di energia elettrica per
l'illuminazione;
c) problemi di innalzamento dell’umidità relativa e potenziale
bassa qualità dell'aria interna, connessa con le caratteristiche di
alta tenuta all'aria dell'edificio ipogeo e di minore possibilità di
ventilazione naturale; (svantaggi che possono essere evitati
adottando opportune tecniche di ventilazione, come vedremo).
d) problemi di tipo psicologico-percettivo7
Nei sistemi a scambio termico indiretto tra edificio e terreno il
trasferimento del calore tra ambiente interno e terreno avviene
per mezzo di un fluido, generalmente aria o acqua.
L’accoppiamento indiretto tramite condotte interrate, che
agiscono come scambiatori di calore terreno-aria, avviene
facendo circolare aria all’interno di tali condotti tramite un
ventilatore o sistemi passivi operanti per effetto BernoulliVenturi o effetto camino. D’estate l’aria si raffredda per contatto
con la superficie interna delle condutture stesse, che a loro
volta cedono calore al terreno, e viene poi immessa negli
ambienti interni dell’edificio.
7
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
pag. 387
82
Matmatà, Tunisia
Accoppiamento indiretto
Come descritto nel capitolo precedente, tale tecnologia ha
precedenti storici interessanti nell’architettura tradizionale
iraniana.
Esistono due varianti del sistema di raffrescamento a scambio
termico indiretto edificio-terreno:
- ciclo chiuso: il sistema raffresca l’aria interna all’edificio
tramite le condotte interrate; il fabbisogno di
ventilazione deve essere soddisfatto separatamente.
- ciclo aperto si unisce la funzione di raffrescamento a
quella di ventilazione, immettendo nell’ambiente aria
esterna dopo averla raffrescata tramite il passaggio nel
terreno.
La possibilità di integrazione del sistema a ciclo aperto con altri
sistemi di raffrescamento passivo e ventilazione, quali per
esempio le torri di captazione e estrazione dell’aria, rende tali
sistemi un’alternativa praticabile al condizionamento artificiale.
4.3
Il raffrescamento per scambio termico con il
terreno nell’architettura contemporanea:
potenzialità e applicazioni
Come abbiamo visto precedentemente, lo sfruttamento dello
scambio termico edificio-terreno di tipo indiretto non implica le
scelte tipologico-architettoniche del tipo diretto, e risulta più
facilmente applicabile ai fini di climatizzazione.
L’applicazione di sistemi di raffrescamento passivo tramite
scambiatori di calore suolo-aria, ovvero condotti sotterranei con
circolazione d’aria, è ancora piuttosto occasionale in Europa, pur
rappresentando in alcune zone climatiche un potenziale efficace
mezzo di raffrescamento a costo energetico minimo.8
L’efficacia energetica dipende dalle condizioni climatiche, come
per tutti i sistemi di climatizzazione passiva.
Nelle aree caldo-secche e temperato-calde, come per esempio
l’area del Mediterraneo, tale strategia, se associata allo
sfruttamento solare e alla ventilazione, può garantire condizioni
di comfort termico interno senza necessità di integrazione
energetica esogena. Nei climi temperato-freddi e freddi, tipici
delle zone interne e settentrionali dell’Italia, l’apporto termico
determinato dallo scambio edificio-terreno non è sufficiente a
garantire condizioni di comfort invernali, mentre rappresenta un
sistema efficace per il raffrescamento estivo.
Una caratteristica che pone il sistema di raffrescamento tramite
condotti
sotterranei
un’interessante
alternativa
al
condizionamento artificiale è la sua possibilità di integrazione
con la ventilazione, sfruttando forze naturali quali l’effettocamino e l’effetto Bernoulli-Venturi. L’associazione di tali sistemi
consente di eliminare, o diminuire considerevolmente, l’ utilizzo
di energia esogena per il raffrescamento estivo.
8
M. Grosso, Principi e tecniche di controllo dello scambio termico edificioterreno, in Ambiente costruito n. 1/1997
83
4.4 Paradigmi
4.4.1
L’”Air lake”:
M. Cucinella
Universita’ di Cipro, Nicosia, 1992
Planimetria del progetto
Descrizione
L’obbiettivo dei progettisti nell’affrontare il concorso per il
Master Plan dell’Università di Cipro era quello di creare un
edificio che si adattasse alla topologia e al paesaggio, e che
utilizzasse al massimo le forze naturali come il sole e il vento al
fine di ridurre il consumo delle energie non rinnovabili.
Il progetto può essere letto secondo due dimensioni: quella
orizzontale e quella verticale. Lo sviluppo orizzontale determina
la morfologia dell’edificio nel territorio e la distribuzione degli
spazi, che avviene attraverso una galleria che percorre l’edificio
in tutta la sua lunghezza. La dimensione verticale è definibile
come una serie di “strati” sovrapposti, ognuno con un preciso
ruolo funzionale relazionato al controllo microclimatico interno.
Lo strato superiore è un sistema di copertura modulare con
funzione di “moderatore climatico”: essa è costituita da
elementi l’accumulo di calore all’interno dell’edificio grazie alla
loro massa termica e all’ombreggiamento che forniscono; la
parte inferiore degli elementi mobili contribuisce inoltre a
diffondere la luce naturale negli ambienti.
Lo strato inferiore è costituito dall’”Air Lake”1, un’ intercapedine
d’aria posta nelle fondazioni dell’edificio a contatto con il
terreno, il cardine della strategia di climatizzazione, che prevede
la ventilazione associata allo scambio termico edificio-terreno.
Sfruttando la capacità del terreno di mantenere una
temperatura pressoché costante, l’aria nell’intercapedine viene
raffrescata in estate e riscaldata d’inverno, garantendo
1
cfr S. Agabio, E. Badano, Mario Cucinella, Maggioli editore, Rimini,1999,
pag. 78
86
Schizzo di studio dell’”Air Lake”
Sezione sull’atrio a doppia altezza
condizioni di comfort per buona parte dell’anno, se si considera
il clima caldo dell’isola.
La strategia dell’Air Lake è stata sviluppata assieme allo studio
Ove Arup & Partners con l’utilizzo di software in grado di
simulare in modo dinamico i movimenti dell’aria all’interno dello
spazio, tenendo conto delle caratteristiche termiche dei
materiali e delle fonti di calore interne ed esterne. La
simulazione delle temperature ha permesso di prevedere che le
temperature interne possono restare attorno ai 27°C, con valori
esterni superiori ai 35°C senza alcun utilizzo di energia, ma solo
grazie alla forma dell’edificio.2
Plastico del progetto
Planimetria dell’area
2
cfr S. Agabio, E. Badano, Mario Cucinella, Maggioli editore, Rimini,1999,
pag. 79
87
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: l’aria fresca esterna, a 40°C circa, viene
prelevata
dalle torri di captazione del vento dominante
proveniente da nord e convogliata nell’intercapedine a contatto
con il terreno; la temperatura costante del suolo, tra i 15° e i
18°C, permette l’abbassamento della temperatura dell’aria che
viene mandata negli ambienti tramite delle griglie nei solai.
L’immissione d’aria viene attivata in modo naturale dall’effettocamino che si instaura aprendo i lucernari in copertura, dai
quali esce l’aria viziata.
In assenza di vento vengono azionati dei ventilatori per
catturare aria, alimentati dall’energia prodotta da celle
fotovoltaiche sulla copertura di ciascuna delle torri del vento.
Questi garantiscono la massima potenza nei momenti in cui
l’irraggiamento solare è più forte, proprio quando è maggiore il
fabbisogno di raffrescamento
Estate notte: l’andamento della ventilazione è analogo a quello
diurno.
Inverno giorno: il sistema è analogo, garantendo un ricambio
d’aria senza eccessivi sprechi di energia, e in modo naturale:
l’aria fresca esterna, a 10°C circa, viene prelevata dalle torri di
captazione del vento dominante proveniente da nord e
convogliata nell’intercapedine a contatto con il terreno; la
temperatura costante del suolo, tra i 15° e i 18°C, permette
l’innalzamento della temperatura dell’aria che viene mandata
negli ambienti tramite delle griglie nei solai.
Il carico di riscaldamento viene diminuito dall’apporto solare
passivo attraverso gli elementi vetrati della copertura.
Inverno notte: l’andamento della ventilazione è analogo a quello
diurno.
Estate
Inverno
88
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA

Università di Cipro
Nicosia, Cipro
M. Cucinella
1992
campus universitario
35 09 N
033 16 E
233 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 36°C
Temperatura min.: 20°C
Temperatura media: 28°C
N. giorni con t⟩ 32°C: 100
Inverno Temperatura max.: 14°C
Temperatura min.: 5°C
Temperatura media: 9°C
Precipitazione media annuale (mm): 360
N. giorni di pioggia all’anno: 29
Velocità media del vento( Km/h): dato non disponibile
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord-ovest/sud-est
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 2
Superficie totale edificio: 100000 mq
Volume totale edificio:330000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: a travi e pilastri in cemento armato
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: dato non disponibile
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: alcune parti in tegole di cemento armato precompresso su
struttura in cemento armato; altre in vetro su struttura in acciaio con
elementi ombreggianti in cemento
89
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
altri
tecnologie componenti dell’involucro per la
controllo compone
edilizie
ventilazione
nti
altri
tecnologie
controllo compone
edilizie
nti
componenti dell’involucro per la
ventilazione
naturale (passiva)
5 naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida),
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
5 nelle solette
5 intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
tetto ventilato
5 wind catcher
periodo
estate+inverno
estate+inverno
estate+inverno
camino solare
facciata ventilata
5 ventilatori
in assenza di vento
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
5 lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
periodo
estate+inverno
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
manuale
5 automatico
90
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
5 fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE
5

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → piante nell’atrio
5 raffrescamento per scambio termico con il terreno →
intercapedine a contatto con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
5 pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- S. Agabio, E. Badano, Mario Cucinella, Maggioli editore, 1999, pag. 75-89
- M. Santamouris, Natural ventilation in buildings, a design handbook,
James&James, London, 1998, pag. 250-251
- M. Vitta, Space and Light, L’arca edizioni.
- C. Maranzana, Cronache di gioie e dolori, in Costruire n. 179/1998, pag. 3639
91
4.4.2
La “memoria termica” del sottosuolo:
M. Nodari, M. Gasparotti , Edificio per
ergoterapia
Darfo Boario Terme, 2000
Vista dell’edificio da sud
Descrizione del progetto
L’edificio si trova alle pendici delle montagne che costituiscono
l’arco prealpino, su una piccola increspatura al centro della Valle
Canonica; il clima è decisamente favorevole, con temperature
invernali fredde ma non rigide e con giornate calde, ma
raramente afose.
L’obiettivo di questo centro curativo è quello di aiutare i degenti
a rimettersi in equilibrio con i ritmi della natura, con le sue
variazioni quotidiane e stagionali, per garantire il terreno
migliore sul quale le terapie mediche possano costruire i propri
risultati. Quest’ idea, che ispirò architetture famose come il
sanatorio finlandese di Paimio progettato da Aalto, porta
l’edificio a recuperare il rapporto con la natura e con l’esterno.
L’intervento è costituito da un volume di nuova edificazione,
caratterizzato da una chiara vocazione bioclimatica, collegato a
un edificio esistente, ristrutturato, attraverso un corpo con
servizi in comune.
L’edificio è orientato con l’asse maggiore nella direzione estovest, esposto in modo ottimale alla radiazione solare, senza
ostruzioni all’orizzonte; presenta ampie superfici trasparenti
verso sud, opportunamente schermate da aggetti fissi; i
materiali di facciata, legno, pietra, metallo e intonaco, sono
accostati sui vari prospetti in modo da realizzare un involucro
completamente ventilato, sia lungo le pareti che sulla copertura.
Il sistema di controllo delle condizioni termiche in estate è molto
interessante e si basa su un sistema di scambio termico
indiretto edificio-terreno, in cui l’aria è il mezzo di trasferimento
del calore. La strategia sfrutta l’aria proveniente da una cavità
92
esistente del terreno poco distante, che fa parte di un sistema
di polveriere risalente alla seconda guerra mondiale; la cavità
rocciosa è stata collegata all’edificio con un canale artificiale di
circa 35 m di lunghezza e 18 cm di diametro attraverso il quale
l’aria viene aspirata alla velocità di circa 7 m/s per essere quindi
rallentata e immessa negli spazi del piano superiore attraverso
una bocchetta su una parete.
In questo contesto climatico, l’utilizzo di un sistema di
raffrescamento che sfrutta il terreno, associato alla ventilazione
, al controllo della radiazione solare e ad un dimensionamento
della massa termica di accumulo, risulta efficace nel garantire
condizioni di comfort estivo, senza ricorrere ad un sistema di
condizionamento tradizionale, che comporta un notevole
consumo di energia.
Pianta del piano terra
Sezione: schema del funzionamento
invernale
93
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: i sistemi di schermatura fissa e i sistemi di
ombreggiamento mobili regolabili intercettano la radiazione
solare diretta; le pareti esterne della serra vengono aperte
realizzando una loggia ombreggiante.
Nelle ore più calde della giornata viene attivato il sistema di
ventilazione naturale, che sfrutta l’aria fredda proveniente dalla
cavità nel terreno immessa negli ambienti tramite una
bocchetta; l’aria viene espulsa dai serramenti apribili a vasistas
della parte superiore della serra.
Estate notte: utilizzando lo stesso canale artificiale, l’aria
esterna viene immessa negli ambienti in modo da raffreddare
e preparare le strutture dell’edificio al funzionamento diurno.
Inverno giorno: il sistema di scambio termico con il terreno non
viene usato, perché le temperature dell’aria esterna sono troppo
basse per produrre un innalzamento necessario di temperatura
dell’aria immessa nei locali, tale da garantire il comfort interno
degli occupanti.
L’energia solare incidente viene raccolta attraverso le ampie
vetrate a sud, accumulandola in particolare nella serra e nei due
pilastri in calcestruzzo che la delimitano: questo permette
inoltre di preriscaldare l’aria per il ricambio in modo naturale.
La riduzione dei consumi energetici invernali è attuata
attraverso la modulazione delle condizioni termiche negli spazi
ad uso discontinuo: la temperatura del vano-scala viene
mantenuta mediamente a valori inferiori di 2° C rispetto a
quella degli ambienti utilizzati con continuità, e durante la notte
c’è un’attenuazione delle temperature maggiore che in un
edificio convenzionale.
Inverno notte: le masse murarie interne rilasciano lentamente il
calore e vi è un’attenuazione delle temperature interne sia negli
spazi principali che negli spazi tampone (scale) per ridurre i
consumi energetici.
Particolare delle vetrate del prospetto
sud
Sezione: schema del funzionamento
estivo
94
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
Edificio per ergoterapia
Darfo Boario Terme, Italia
M. Nodari, M. Gasparotti
1998-2000
centro di cura
46 45 N
010 10 E
300 m s.l.m.
CLIMA

5
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 27°C
Temperatura min.: 17°C
Temperatura media: 22°C
N. giorni con t⟩ 32°C:
Inverno Temperatura max.: 7°C
Temperatura min.: -2°C
Temperatura media: 3°C
Precipitazione media annuale (mm): dato non disponibile
N. giorni di pioggia all’anno: dato non disponibile
Velocità media del vento( Km/h): dato non disponibile
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA
5

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 3
Superficie totale edificio: 700 mq
Volume totale edificio:2100 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in cemento armato
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: in muratura di laterizi con facciata
ventilata; i rivestimenti sono in pietra, metalli, legno e intonaco.
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in latero-cemento
COPERTURA: ventilata con struttura in legno e rivestimento in metallo
95
VENTILAZIONE:
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
naturale (passiva)
5 naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida), cioè alternanza di due strategie autonome a
seconda della zona dell’edificio e/o del periodo
5 serra
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
controllo
componenti dell’involucro per la
ventilazione
tecnologie
edilizie
tutto l’anno
tutto l’anno
per il raffrescamento
estivo dalla cavità
naturale nel terreno
inverno
camino solare
facciata ventilata
per il raffrescamento
estivo dalla cavità
naturale nel terreno
5 ventilatori
5 manuale
automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
periodo
inverno
5 serra
estate
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
controllo
note
5 manuale
automatico
96
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
5 fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
5 tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
raffrescamento evaporativo
5 raffrescamento per scambio termico con il terreno → cavità
naturale a contatto con il terreno
5 facciata ventilata
5 tetto ventilato
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
5 collettori solari
5 serre
Bibliografia
- A. Rogora, Edificio per ergoterapia a Darfo, in Ambiente costruito, n.2/2000,
pag. 32-37
- A. Rogora, Sul raffrescamento naturale, in L’architettura naturale n.15/2002,
pag. 32-33
97
CAPITOLO V
IL SOLE: IL CONTROLLO DELLA
RADIAZIONE SOLARE
5.1
Il controllo solare nell’architettura
tradizionale
Nei paesi a clima caldo il controllo della radiazione solare
costituisce una necessità di primaria importanza al fine di
garantire delle buone condizioni di benessere interno.
La tipologia a patio e/o a corte costituisce una strategia di
adattamento degli edifici ai climi caldo-secchi e da origine al
caratteristico tessuto urbano compatto, adatto a difendersi dal
sole, diffuso in tutta l’area del Mediterraneo.
La casa a corte si basa sull’organizzazione degli ambienti interni
attorno ad uno spazio aperto (detto patio nel caso sia coperto),
che funziona come elemento di regolazione termica,
minimizzando il guadagno solare.
L’effetto ambientale del patio è quello di creare un microclima
relativamente controllato che ha la funzione di filtro tra le
condizioni esterne e quelle interne, dal punto di vista
termoigrometrico, acustico e luminoso.
Per difendersi dal sole il carattere principale è il rapporto tra
forma e dimensioni, in pianta e in sezione, della corte, che
normalmente non varia più del 50-60%; questo significa, per
edifici a due piani di altezza media (7-8 m), una forma
rettangolare (con il lato maggiore orientato in asse NE-SO) e
una dimensione media di 30-40 mq. Un rapporto superficie
corte/altezza piani maggiore di 4-5 risulta al di fuori dei
caratteri ambientali di un clima caldo, e più adatto a climi
temperati, nei quali è prevalente la soluzione di esporsi al sole.
Un altro carattere importante è l’apertura della corte a livello
della copertura, che ha sempre una superficie inferiore rispetto
a quella del piano terra.
Spesso nel patio c’è una fontana, o uno specchio d’acqua, e
della vegetazione, elementi che modificano la temperatura e
l’umidità dell’aria, migliorando il microclima dell’edificio. L’azione
di raffrescamento evaporativo di questi elementi naturali, unita
all’effetto ombreggiante caratteristico della corte, contribuiscono
a diminuire la temperatura di quest’ ultima favorendo la
ventilazione tra le zone dell’edificio a temperature diverse.
In particolare il sistema a patio produce di notte un flusso d’aria
che si instaura per effetto camino tra la strada adiacente
all’edificio, più fresca, e la struttura muraria della parte alta del
patio, che è più calda.
Alla tradizione mediorientale appartengono alcuni elementi
dell’involucro edilizio, che hanno la principale funzione di
controllo della radiazione solare, e quindi del microclima interno
in generale.
La mashrabìya è un elemento di facciata che sembra essere
stato introdotto nell’area mediorientale con la dominazione dei
Turchi all’inizio del XVI secolo. Questi giungevano da terre con
un clima caldo-umido dove, per avere locali confortevoli,
venivano realizzate ampie aperture verso l’esterno. Ma nei paesi
dominati il caldo era secco e lo stesso stile di vita musulmano
100
La tipologia a patio nell’area
del Mediterraneo
La mashrabìya nella tradizione
mediorientale
non permetteva questa apertura verso l’esterno, poiché veniva
a mancare la privacy. Tale situazione fu ovviata realizzando
ampie aperture ma proteggendole con degli schermi lignei, in
grado di ostacolare la vista dall’esterno verso l’interno, e di
filtrare il passaggio della luce.1
Fino al secolo scorso, veniva definito mashrabìya un ambiente
creato a sbalzo collocato ai piani superiori degli edifici, chiuso
da pannelli di legno grigliati, dove venivano generalmente poste
delle giare piene d’acqua, con la funzione di raffrescare per
evaporazione l’aria passante attraverso le aperture del pannello.
Oggi il termine mashrabìya è attribuito a qualsiasi apertura
dotata di schermo costituito da listelli di legno a sezione
circolare, disposti a intervalli regolari in modo da creare pannelli
geometrici estremamente decorativi. Le caratteristiche di
raffrescamento e umidificazione dipendono dal materiale usato,
il legno: durante la notte il vento che passa attraverso gli
interstizi rilascia parte della sua umidità ai listelli di legno;
quando la mashrabìya è colpita dai raggi solari, rilascia l’umidità
all’aria all’interno degli ambienti.
Un elemento di schermatura simile alla mashrabìya è il
claustrum, che però ha origini più antiche. A seconda delle
popolazioni e dei luoghi, è realizzato in diversi materiali, dalla
terra intonacata alla ceramica, dalla pietra al ferro lavorato. Un
esempio di claustrum molto elaborato è quello della Moschea di
Al-Rifa’i al Cairo, risalente alla fine del XIX secolo, realizzato con
elementi in ferro battuto di forme simmetriche variabili,
costituenti
una
trama
complessa,
caratteristica
del
decorativismo arabo.
5.2
Mashrabìya al Cairo
Il controllo della radiazione solare per il
raffrescamento passivo
La presenza di elementi trasparenti nell’involucro di un edificio
rende necessario un sistema di protezione per regolare il
passaggio della luce e del calore dall’esterno all’interno.
Ai fini del raffrescamento, la creazione di spazi d’ombra a
ridosso dell’edificio è molto importante, non solo per proteggere
le aperture, ma le parti di involucro, che, se esposte
all’irraggiamento diretto, trasferirebbero il guadagno termico
all’ambiente interno. Inoltre questi spazi in ombra sono soggetti
ad un abbassamento della temperatura, innescando così dei
flussi d’aria attraverso le zone dell’edificio a temperature diverse
(es. tra quelle esposte alla radiazione solare diretta e quelle
protette). In assenza di vento un sistema di controllo della
radiazione solare può quindi favorire in modo efficace la
ventilazione naturale degli ambienti, contribuendo a migliorare
1
M. Grosso, M. Perin-Bert, Il raffrescamento passivo nell’architettura
mediorientale tradizionale, pag. 162, in M. Grosso, Il raffrescamento passivo
degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
101
Spazio esterno ombreggiato
la sensazione di confort degli occupanti e a dissipare il calore
all’interno di un edificio.
Un sistema di controllo deve però favorire il passaggio della
radiazione in inverno, periodo in cui l’edificio trae un notevole
guadagno termico dall’irraggiamento diretto, soprattutto
attraverso le parti trasparenti.
Altro compito delle schermature è quello di modulare l’ingresso
della luce all’interno degli ambienti, a seconda delle esigenze
degli utenti, delle stagioni e dei momenti della giornata; tale
funzione è fondamentale se determinata dalla volontà di
sfruttare il più possibile la luce naturale, scelta che contribuisce
a ridurre il carico termico interno di un edificio e quindi la
necessità di raffrescamento estivo.
5.3
Sistemi di schermatura
Una schermatura solare può essere definita come un sistema
progettato per controllare il passaggio della radiazione solare
attraverso una superficie edilizia, in determinati periodi del
giorno o dell’anno.
A questa categoria appartengono dunque sia gli elementi che
fanno parte della chiusura esterna trasparente, detti schermi
integrati nell’infisso, che elementi dell’involucro adiacenti
all’apertura stessa, detti frangisole.
La scelta del tipo di schermo deve essere effettuata in base alle
proprietà termofisiche dei materiali (particolarmente, i
coefficienti di assorbimento e di emissività), alle esigenze di
illuminazione naturale dell’ambiente in esame, e alla valutazione
dei periodi, a seconda della stagione, in cui l’apertura deve
essere ombreggiata o non.
All’interno di ogni tipologia, gli schermi possono essere suddivisi
dal punto di vista della geometria, della posizione e della
gestione.
Dal punto di vista della geometria le schermature si dividono in
orizzontali e verticali.
La geometria della schermatura, oltre naturalmente
all’orientamento della parete su cui viene posto lo schermo,
influisce sulla determinazione dei periodi in cui l’apertura deve
essere ombreggiata: a seconda delle esigenze, dunque, si deve
scegliere la geometria dello schermo avvalendosi delle
maschere d’ombra relative a ciascun tipo.
Dal punto di vista della posizione le schermature si dividono in
esterne e interne. Gli elementi esterni sono più efficaci ai fini
del controllo termico; quelli interni, più facilmente operabili e
meno costosi dei precedenti, possono essere usati in zone dove
il controllo solare non è un fattore prioritario, in ambienti con
una finestratura ridotta, oppure associati a quelli esterni per
una migliore regolazione dell’intero sistema.
Dal punto di vista della gestione le schermature si dividono in
fisse e operabili.
102
Tipi di schermature e relative
maschere di ombreggiamento: da
sinistra, orizzontale, verticale, a
carabottino
Il frangisole è il dispositivo architettonico per eccellenza
destinato a controllare gli effetti del soleggiamento, in
particolare quelli termici.
La collocazione del frangisole, all’esterno della parete, a una
certa distanza dalle superfici vetrate, fa sì che i raggi solari
vengano intercettati prima che raggiungano l’edificio,
provocandone il riscaldamento: la maggior parte della
radiazione solare viene direttamente riflessa dallo schermo,
mentre una quota è assorbita e si trasforma in calore. Dato che
lo schermo è all'esterno, il calore si disperde nell'atmosfera ed è
trasmesso alle strutture murarie solo attraverso i punti di
fissaggio dello schermo, quindi per una quota minima.
Il frangisole, se accuratamente progettato, è in grado di fornire
un comportamento differenziato nell'arco dell'anno, escludendo
la radiazione solare in estate e consentendone, invece, l'accesso in inverno.
I frangisole possiedono forti valenze espressive e sono in grado
di caratterizzare fortemente l'immagine esterna di un edificio.
Sono classificati 2secondo:
- la collocazione del piano formato dai vari elementi, che può
essere ortogonale alla parete o parallelo alla parete;
- la disposizione dei singoli elementi nel piano formato dagli
stessi, che può essere orizzontale, verticale, inclinata, o loro
varie combinazioni;
- la possibilità o meno di orientare i singoli elementi con
comando a distanza.
Il frangisole orizzontale ortogonale alla parete, è un elemento
fissato all'esterno della parete, in prossimità dell'architrave del
vano finestra. La collocazione, in adiacenza al margine
superiore dell'apertura, in una posizione al di fuori del campo
visivo dell'utente, non modifica ne disturba la visione
dell'esterno offerta dall’apertura.
Il tipo orizzontale parallelo alla parete, costituito da lamelle
orizzontali, collocate frontalmente alle superfici vetrate e
contenute in un telaio perimetrale fissato alla parete, ostacola
maggiormente la visione verso l’esterno.
Per quanto riguarda il controllo solare, l'uso dei frangisole
orizzontali nelle esposizioni a sud, o prossime al sud, rende
possibile escludere la radiazione solare nel periodo estivo e
consentire, invece, al sole, di raggiungere le superfici vetrate
nel periodo invernale. L’efficacia di tale dispositivo, valutabile
mediante la maschera di ombreggiamento, dipende dalla sua
profondità in rapporto all’altezza della finestra e da quella del
relativo sopraluce opaco.3
Per evitare aggetti molto profondi spesso si colloca il frangisole
in posizione inclinata, in modo da avere la medesima capacità
schermante con una minore sporgenza in facciata.
2
Le chiusure verticali, serie Quaderni del manuale di progettazione edilizia,
Hoepli, Milano, 2002
3
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
pag. 327
103
Frangisole
Frangisole orizzontali
Valenza espressiva dei
frangisole: il Museo di arte
contemporanea di R. Meier a
Barcellona, vista dell’interno
Il frangisole verticale può essere un elemento fisso all’esterno
della parete (tipo ortogonale) o può essere costituito da lamelle
verticali contenute in un telaio fissato alla parete (tipo
parallelo).
Tale dispositivo scherma efficacemente i raggi solari che
provengono lateralmente rispetto al piano della facciata, ed è
dunque utile per esposizioni est e ovest; se il dispositivo è fisso
la radiazione solare viene schermata nelle ore centrali della
giornata sia in estate che in inverno, diminuendo l’apporto
termico passivo.
Gli schermi a carabottino sono una combinazione dei tipi
verticali e orizzontali, e sono quindi indicati per esposizioni sudest e sud-ovest, nelle quali realizzano un buon controllo solare
estivo consentendo un certo grado di soleggiamento invernale,
a questo proposito, al solo fine del controllo solare, il frangisole
dovrebbe assumere una geometria asimmetrica, con la parte
verticale su un solo lato della finestra.
Il tipo a carabottino parallelo alla parete è costituito da una
maglia di lamelle che possono essere mobili in un senso e fisse
(di supporto) nell’altro: per le esposizioni più vicine a sud, sono
preferibili i carabottini con lamelle orizzontali orientabili, per le
esposizioni più vicine ad est e ovest, è meglio adottare il tipo
con lamelle verticali orientabili.
Nelle tabelle qui sotto sono schematizzati i principali tipi di
schermature orizzontali, verticali e a carabottino, con le relative
maschere d’ombra e caratteristiche.
104
Frangisole verticali
Frangisole a carabottino
I principali tipi di schermi integrati nell’infisso sono:4
- imposte: sono formati da una o più ante mobili collocate
all’esterno, che possono essere a superficie continua (antoni) o
formate da un telaio e da elementi laminari inclinati, anche
orientabili (persiane). Tali dispositivi, visto il tipo di maschera di
ombreggiamento, hanno efficacia massima nelle esposizioni est
e ovest.
Le imposte con ante a rotazione, dotati di dispositivi di
bloccaggio dell’anta in posizione intermedia, consentono di
escludere la radiazione solare diretta conservando una buona
illuminazione naturale degli ambienti.
Le persiane consentono di regolare il passaggio della luce fino
ad azzerarlo completamente; inoltre la presenza di un imposta
migliora le prestazioni di isolamento termico notturno, limitando
le dispersioni dovute all’irraggiamento attraverso il vetro.
- persiane avvolgibili: al fine del controllo solare per il
raffrescamento estivo, le persiane presentano uno svantaggio,
cioè non consentono di evitare la penetrazione del sole diretto
conservando un buon livello di illuminazione all’interno; l’unico
tipo che garantisce questa funzione è l’avvolgibile con telaio a
sporgere, attualmente poco utilizzato.
Le persiane avvolgibili, a differenza delle imposte, sono però
facilmente manovrabili dall’interno a serramento chiuso.
- veneziane: possono essere posizionate all’esterno, all’interno o
nell’intercapedine di vetrate isolanti.
Il tipo esterno consente un’ottima regolazione della luminosità e
un validissimo controllo solare: i raggi solari vengono
intercettati prima che raggiungano la superficie vetrata,
innescando i conseguenti effetti termici; la regolazione delle
lamelle permette di escludere la radiazione nel periodo estivo,
4
Le chiusure verticali, serie Quaderni del manuale di progettazione edilizia,
Hoepli, Milano, 2002, pag.114
105
Schermi integrati nell’infisso
mentre in inverno lo schermo viene riavvolto completamente
lasciando la superficie vetrata interamente esposta al sole.
Le veneziane inserite nell’intercapedine comportano alcuni
problemi di tenuta e di manutenzione. Infatti, dato che la
camera interna della vetrata isolante deve essere
accuratamente sigillata, per evitare il deposito di polvere o la
formazione di condensa, l’uso di questo tipo di schermi è
ostacolato dalle difficoltà di realizzazione dei rimandi per le
manovre: i fori per il passaggio dei cavi di comando creano
infatti problemi di tenuta. Buone garanzie di funzionamento nel
tempo si hanno con i tipi fissi, che non possono essere raccolti
superiormente, nei quali l’inclinazione delle lamelle è regolabile
con un magnete.5
Dal punto di vista termico, non è del tutto evitato l’aumento di
temperatura dovuto alla radiazione solare: i raggi infatti
surriscaldano la veneziana e il calore che si accumula
nell’intercapedine viene in parte ceduto all’interno.
Un simile comportamento subisce la veneziana collocata
all’interno, che cede direttamente all’ambiente il calore
accumulato.
- tende: i tipi esterni più semplici sono quelli avvolgibili che si
abbassano rimanendo paralleli al serramento: il grado di
protezione solare dipende dalle caratteristiche del tessuto
impiegato. I tessuti in filo di vetro rivestito in PVC consentono
un fattore solare (rapporto tra l’energia totale trasmessa verso
l’interno ed energia incidente) di 0.2, con fattori di trasmissione
luminosa del 10%.6
I tipi più complessi sono quelli a sporgere, che proteggono in
modo molto efficace dalla radiazione solare garantendo una
buona immissione di luce e di aria per la ventilazione.
Le tende interne non sostituiscono gli schermi esterni, ma
regolano la luminosità degli ambienti e proteggono dalla vista
dall’esterno.
5
Le chiusure verticali, serie Quaderni del manuale di progettazione edilizia,
Hoepli, Milano, 2002, pag. 117
6
Le chiusure verticali, serie Quaderni del manuale di progettazione edilizia,
Hoepli, Milano, 2002, pag. 117
106
5.4
Il controllo della radiazione solare
nell’architettura contemporanea
La progressiva importanza assunta dagli elementi trasparenti
nell’architettura contemporanea ha di pari passo contribuito al
diffondersi di sistemi di controllo della radiazione solare, e di
materiali e tecnologie espressamente orientate a questo scopo.
Tali dispositivi, progettati al fine di evitare il surriscaldamento
estivo delle strutture e degli ambienti interni, con le implicazioni
energetiche e microclimatiche che ne seguono, sono ormai
diventati veri e propri elementi del linguaggio dell’architettura,
ad alta valenza espressiva.
Un esempio emblematico è rappresentato dall’ Istituto del
Mondo Arabo a Parigi, progettato da J. Nouvel.
Presentiamo qui di seguito due edifici che affrontano il tema del
controllo solare dal punto di vista delle implicazioni termiche e
microclimatiche, ovvero come strategia associata a quella della
ventilazione naturale, finalizzata al raffrescamento estivo.
107
L’istituto del Mondo Arabo a
Parigi, progettato da J.
Nouvel
5.5 Paradigmi
108
5.5.1
Elogio della leggerezza:
Liceo A. Camus
N. Foster & Partners
Fréjus, 1993
La facciata sud caratterizzata dal brise-soleil
Descrizione del progetto
L’edificio, destinato ad accogliere un Liceo per 900 studenti, è
posizionato sulla sommità di un’altura da cui si gode di una
incantevole vista sul mare e sul paesaggio collinare circostante.
Il layout planimetrico è molto semplice, governato da uno
schema modulare all’interno del quale la cellula-base, l’aula, si
ripete lungo l’asse longitudinale dell’impianto. Tutti questi
ambienti si aprono, all’interno, su una sorta di strada interna a
doppia altezza che coincide con il fulcro attorno cui si svolge la
vita sociale del Liceo.
Poiché ci troviamo nel sud della Francia, l’edificio è stato
pensato in maniera da ottenere un sistema di ventilazione che
consente una fruizione confortevole degli spazi durante la
stagione calda: il raffrescamento è realizzato attraverso la
tecnica del camino solare, sfruttando non tecnologie ed
impiantistiche d’appendice all’architettura ma l’architettura
stessa, le cui forme, proporzioni e sviluppo consentono e
facilitano i meccanismi fisici su cui il raffrescamento si basa.
La protezione dalla radiazione solare è garantita da un sistema
di brise-soleil posizionato sul lato sud dell’edificio che sovverte
la composizione quasi del tutto simmetrica dell’insieme; esso si
sviluppa secondo una direttrice inclinata che consente
l’ombreggiamento durante l’estate e il passaggio dei raggi del
sole durante l’inverno.
Nonostante l’edificio sia stato progettato con struttura in
cemento armato per ottenere una massa termica in grado di
assorbire le variazioni di temperatura, la forma e il linguaggio
del progetto richiama alla mente il tema della leggerezza, caro a
109
Vista del complesso dal lato sud
Particolare della copertura
Foster, trascrizione architettonica di una funzionalità precisa,
quella di proteggere l’edificio ed i suoi utenti.
Planimetria
Pianta del piano terra
Prospetto sud
Sezione trasversale
110
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: la ventilazione è garantita dal flusso d’aria che
entra dalle finestre sui lati nord e sud, viene richiamata
attraverso aperture a vasistas nel corridoio dove, scaldandosi,
sale naturalmente per l’effetto-camino e viene espulsa dalle
aperture poste alla sommità. Le aule orientate a nord hanno
una profondità maggiore di quelle esposte a sud, poiché per
ottenere livelli uniformi di confort è necessario asportare una
minore quantità d’aria.
Il brise-soleil esterno protegge la facciata dalla radiazione solare
incidente evitando che questa penetri all’interno degli ambienti
provocando un surriscaldamento.
E’ possibile ventilare anche la copertura, lasciando aperta
l’intercapedine appositamente progettata.
Estate notte: per ragioni di sicurezza l’entrata dell’aria viene
limitata alle aperture a vasistas nella parte superiore delle aule,
in modo da rimuovere il calore accumulato dalle strutture
durante il giorno.
Inverno giorno: lo schema della ventilazione è analogo a quello
estivo, ma il flusso d’aria entrante viene limitato alle sole
aperture a vasistas nella parte superiore delle aule, in modo da
garantire il ricambio d’aria minimo necessario.
I brise-soleil lasciano penetrare i bassi raggi del sole che
apportano il loro contributo al riscaldamento dell’edificio.
Inverno notte: la massa termica, costituita dalla struttura in
cemento armato, rilascia il calore che ha immagazzinato
durante il giorno.
Prospettiva del brise-soleil
Dettaglio del brise soleil
Schema dell’andamento della ventilazione
111
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA

Liceo A. Camus
Fréjus, Francia
N. Foster & Partners
1992-1993
edificio scolastico
43 32 N
006 28 E
350 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 26°C
Temperatura min.: 24°C
Temperatura media: 22°C
N. giorni con t⟩ 18°C: 166
Inverno Temperatura max.: 11°C
Temperatura min.: 8°C
Temperatura media: 10°C
Precipitazione media annuale (mm): dato non disp.
N. giorni di pioggia all’anno: 106
Velocità media del vento( Km/h): 28
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO

5
pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 2
Superficie totale edificio: 14500 mq
Volume totale edificio:45000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in C.A. a vista
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: in vetro e metallo
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in C.A. a vista
COPERTURA: ha struttura in lastre prefabbricate in C.A. e rivestimento
metallico.
112
VENTILAZIONE:
altri
tecnologie componenti dell’involucro per la
controllo compone
edilizie
ventilazione
nti
altri
tecnologie
controllo compone
edilizie
nti
componenti dell’involucro per la
ventilazione
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida), cioè alternanza di due strategie autonome a
seconda della zona dell’edificio e/o del periodo
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
5 tetto ventilato
wind catcher
note
estate giorno
estate notte +inverno
estate+inverno
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
5 manuale
automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
5 lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
5 camino solare
note
estate+inverno
estate+inverno
facciata ventilata
ventilatori
5 manuale
automatico
113
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi
5
orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

5
5

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI→SOLUZIONI EDILIZIE
raffrescamento evaporativo
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- Education & Research buildings, in Thomas Herzog Solar energy in
architecture and urban planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael
Volz., Munich ; New York : Prestel, 1996, pag. 82-83
- L’uso del vento come materiale per il progetto di architettura, in M. Buono,
Architettura del vento : design e tecnologia per il raffrescamento passivo,
Napoli, CLEAN, 1998, pag. 60-63
- L. Greco, I. Savino, Variazioni sulla leggerezza. Un liceo di Norman Foster, in
Controspazio n. 5/1996, pag. 16-18
- Lycée polyvalent à Fréjus, in L’architecture d’aujourd’hui n. /1993
- Technical college in Fréjus, in Detail n. 6/1993, pag. 705-710
- Lycée polyvalent à Fréjus, in Le moniteur architecture n. 46/1993, pag. 1314
- Norman Foster : Works, editor David Jenkins, vol. 1, fa parte di: Norman
Foster : Works ,Munich ; London ; New York : Prestel, 2002
- Monografia su Foster BC N 3389, Taschen, pag. 109-112
114
5.5.2
La tecnologia al servizio dell’ambiente:
Sede centrale IGuzzini Illuminazione
M. Cucinella, Recanati, 1998
La facciata sud caratterizzata dal brise-soleil
Descrizione del progetto
Il progetto esprime chiaramente la poetica dello Studio MCA,
incentrata sull’idea di edificio aperto e “sensibile” all’ambiente
esterno, attraverso il massimo utilizzo della ventilazione e della
luce naturali.
L’edificio è un semplice parallelepipedo di quattro piani,
disposto attorno ad un atrio centrale vetrato che contiene i
collegamenti verticali sul lato nord; l’atrio è coperto da lucernari
che favoriscono la ventilazione naturale attraverso l’effettocamino, mantenendo allo stesso tempo una notevole
trasparenza per consentire la diffusione della luce naturale.
L’involucro edilizio è una “pelle attiva” che risponde alle
esigenze di climatizzazione e illuminazione interna: le facciate
nord e sud sono vetrate, con infissi apribili; quelle est e ovest,
più sensibili ai bassi raggi del sole del mattino e del pomeriggio,
sono quasi interamente opache, forate solo dai passaggi che
danno sulle scale esterne d’emergenza. Un telaio metallico con
lamelle frangisole in alluminio copre tutto lo stabile (ad
eccezione della zona centrale con i lucernari), si estende a sud
con quasi 7 metri di aggetto e svolta infine verso il basso per
altri 3,7 m.
La climatizzazione degli spazi interni è gestita da un apposito
sistema di controllo delle variabili ambientali che, quando
necessario, regola le aperture in facciata e in copertura e mette
in azione i fan-coil.
Le simulazioni di progetto prevedono, sulla base delle condizioni
climatiche locali, un utilizzo della ventilazione naturale per il
55% delle ore di occupazione dell’edificio mentre il
riscaldamento a fan-coil sarà garantito per il 35% delle ore e il
raffrescamento solo per il 10%. Questo consente un risparmio
115
Prospetto est
La corte interna
energetico annuo di 77.000 kWh in energia elettrica fornita
rispetto a una soluzione interamente meccanica.
Planimetria generale
Pianta piano terra
Pianta piano terra
Pianta piano tipo
Sezione longitudinale
116
2.2.1 Strategia di raffrescamento
Estate giorno: la radiazione solare viene intercettata dalla
schermatura esterna e, all’interno, dalle tende. La ventilazione
naturale si esercita attraverso l’apertura di parte delle finestre a
sud, delle finestre che si affacciano sul patio e degli estrattori
posti in copertura. Quando la temperatura interna supera una
determinata soglia, i ventilconvettori intervengono per garantire
un adeguato raffrescamento degli ambienti.
Estate notte: l’aria esterna più fresca viene richiamata
all’interno degli ambienti dalle aperture sui lati nord e sud,
mentre l’aria interna più calda viene mandata nell’atrio e da qui
espulsa attraverso gli estrattori in copertura.
Inverno giorno: la radiazione solare penetra attraverso le
vetrate poste a sud, riscaldando la struttura. In caso di eccesso
di accumulo termico, si aprono i moduli superiori delle finestre
in affaccio sul giardino interno determinando un flusso d’aria
che fuoriesce dalle torri di ventilazione poste in copertura.
Inverno notte: la massa dell’edificio,in cemento armato.,
restituisce lentamente il calore all’esterno.
Schema del controllo solare
Schema del principio di distribuzione
della massa termica
Schema della ventilazione naturale
dell’edificio: estate giorno
Schema della ventilazione naturale di
un ufficio: estate notte
Schema della ventilazione naturale
dell’edificio
117
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
progetto/ costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
Sede centrale IGuzzini
Recanati, Italia
M. Cucinella
1993- 1998
uffici
43 30 N
013 30 E
300 m s.l.m.
CLIMA

temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: °C
Temperatura min.: °C
Temperatura media: °C
Inverno Temperatura max.: °C
Temperatura min.: °C
Temperatura media: °C
Precipitazione media annuale (mm):
N. giorni di pioggia all’anno:
Velocità media del vento( Km/h):
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 4
Superficie totale edificio: 2700 mq
Volume totale edificio:9200 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: a travi e pilastri in C.A.
PARTIZIONI VERTICALI
ESTERNE: le facciate nord e sud sono
interamente vetrate; le facciate est e ovest sono prevalentemente
opache, rivestite con pannelli di materiale inerte, e forate solo dai
passaggi che danno sulle scale d’emergenza.
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in C.A.
COPERTURA: in alluminio, con soprastante telaio metallico con lamelle
frangisole anch’esse in alluminio
118
VENTILAZIONE:
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida), cioè alternanza di due strategie autonome a
seconda della zona dell’edificio e/o del periodo
controllo altri
tecnologie componenti dell’involucro per la
compone
edilizie
ventilazione
nti
altri
tecnologie componenti dell’involucro per la
controllo compone
edilizie
ventilazione
nti
IMMISSIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
tetto ventilato
wind catcher
note
estate+inverno
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
5 lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
camino solare
facciata ventilata
ventilatori
manuale
5 automatico
119
note
estate+inverno
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
scambiatori di calore
recuperatori di calore
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
5 fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
5 veneziane interne
veneziane esterne
veneziane inserite nel serramento
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE
5
5
5
5
mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
raffrescamento evaporativo
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- S. Agabio, E. Badano, Mario Cucinella, Maggioli editore, 1999, pag. 75-89
- M. Santamouris, Natural ventilation in buildings, a design handbook,
James&James, London, 1998, pag. 250-251
- M. Galletta, Sede centrale de Iguzzini a Recanati, in L’industria delle
costruzioni n. 340/2000, pag. 46-53
- G. Simonelli, Edifici di nuova generazione, in Modulo n. 239/1998, pag. 130137
- M. Vitta, Space and Light, L’arca edizioni
- M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici : concetti, precedenti
architettonici, criteri progettuali, metodi di calcolo e casi studio, Rimini,
Maggioli, 1997, pag. 507-520
120
5.5.3
Il sole in casa:
Thomas Herzog
Residenza privata, Regensburg, 1979
Vista del prospetto sud
Descrizione
L’edificio è circondato da alti alberi e da un corso d’acqua, e
giace due metri sotto il livello stradale; per questo l’edificio è
orientato verso il giardino e aperto quasi unicamente sul lato
sud.
Elemento principale del progetto è la copertura inclinata, che
continua fino a terra creando una serra nella parte anteriore,
in modo che questa non sia un’aggiunta all’abitazione ma ne
costituisca una parte fondamentale. Il progetto si propone
dunque lo sfruttamento dell’energia solare, e crea nello stesso
tempo uno spazio completamente vetrato che porta l’ambiente
esterno, con il variare delle stagioni e delle condizioni
atmosferiche, all’interno dell’abitazione.
La pianta è suddivisa in una serie di zone parallele: sul lato
nord sono collocati gli ambienti di servizio e l’accesso
principale dalla strada; sul lato sud si affaccia la zona giorno,
attigua alla serra che a sua volta si affaccia su giardino. In
questa successione, le zone più utilizzate della casa si trovano
tra la fascia a nord, ben isolata, e lo spazio-cuscinetto della
serra, dove viene sfruttata l’energia solare. La zona giorno è
dotata di serramenti scorrevoli che permettono di creare uno
spazio unico con il giardino d’inverno.
Interessante è il sistema di ventilazione che richiama aria
fresca nella parte bassa della facciata inclinata e la espelle alla
sommità, sfruttando il naturale flusso ascendente dell’aria.
121
La serra
Il volume dell’edificio
Planimetria
Pianta piano terra
Pianta piano primo
Assonometria
122
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: gli alberi e il sistema di schermatura interno
intercettano la radiazione solare diretta evitando un eccessivo
innalzamento della temperatura della serra.
Un flusso d’aria lungo la facciata inclinata, favorito inoltre dal
prelievo di aria fresca da un’intercapedine a contatto con il
terreno (ricavata rialzando la soletta sul lato nord), dissipa il
calore della serra e lo espelle alla sommità della facciata.
Estate notte: l’aria fresca notturna entra dalle aperture alla base
della serra, raffredda gli ambienti,e viene espulsa alla sommità
della facciata inclinata, trasportando il calore accumulato
durante la giornata all’esterno dell’edificio.
Inverno giorno: la serra sfrutta l’energia solare accumulando il
calore nella pavimentazione di ghiaia e nella massa inerziale
della soletta interna.
Inverno notte: la massa termica rilascia lentamente il calore
accumulato durante il giorno.
Estate giorno
Estate notte
Inverno giorno
Inverno notte
123
Vista del lato nord
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA

Residenza privata
Regensburg, Germania
T. Herzog
1977-1999
residenza
49 13 N
011 50 E
440 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 22°C
Temperatura min.: 12°C
Temperatura media: 17°C
Inverno Temperatura max.:1 6°C
Temperatura min.: -3°C
Temperatura media: -1°C
Precipitazione media annuale (mm): dato non disponibile
Velocità media del vento( Km/h): 27
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
5 contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 2
Superficie totale edificio: 370 mq
Volume totale edificio: 1200 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in legno
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: in pannelli di legno isolati e ventilati
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: la parte inferiore è vetrata e la parte superiore è rivestita
in metallo
124
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida)
5 serra
note
finestre
5 a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
5 intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
5 manuale
automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
5 in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escape
serra
camino solare
facciata ventilata
controllo
ventilatori
5 manuale
automatico
125
note
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
5 tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 22°C
Temperatura min.: 13°C
Temperatura media: 18°C
Inverno Temperatura max.: 1°C
Temperatura min.: -3°C
Temperatura media: -1°C
Precipitazione media annuale (mm): dato non disponibile
Velocità media del vento( Km/h): 16
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
5 centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/ovest-sud/est
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 9
Superficie totale edificio: 20.000 mq
Volume totale edificio: 100.000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in acciaio
PARTIZIONI VERTICALI
ESTERNE: facciata ventilata con struttura in
metallo e rivestimento in cotto
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato
COPERTURA: le ali degli uffici hanno una copertura metallica; la corte
centrale è sormontata da una cupola vetrata.
129
VENTILAZIONE:
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
5 naturale (passiva)
naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida): naturale negli atri; ibrida negli uffici e aule
5 serra
caratteristiche
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
5 in facciata
nelle solette
5 intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
5 a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escape
serra
5 camino solare
facciata ventilata
controllo
ventilatori
manuale
5 automatico
130
periodo
atrio
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore (ruota termica)
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
5 fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
veneziane nell’intercapedine
tende interne
5 tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE

5
mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
5 raffrescamento evaporativo → presenza di piante nella corte
vetrata
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
5 serre
Bibliografia
- L’uso del vento come materiale per il progetto di architettura, in M. Buono,
Architettura del vento : design e tecnologia per il raffrescamento passivo,
Napoli, CLEAN, 1998, pag. 71-73
- Office buildings, in Thomas Herzog Solar energy in architecture and urban
planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael Volz., Munich ; New
York : Prestel, 1996
- Carlo Monti (a cura di), Costruire sostenibile: 2000, Alinea, Firenze, 2000,
pag. 354-355
- Kenneth Powell,Team 4, Richard + Su Rogers, Piano + Rogers, R.R.
Partnership, London, Phaidon, 1999, pag. 240, 212-226
131
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
CAPITOLO VI
IL RUOLO DELLA MASSA TERMICA
DELL’EDIFICIO
6.1
Il ruolo della massa termica nell’architettura
tradizionale
Nelle costruzioni tradizionali realizzate nei climi caldo-secchi è
comune trovare murature molto spesse, dotate quindi di
capacità termica elevata. Tale caratteristica è un elemento
essenziale nel controllo del microclima interno in climi caldi.
Nelle aree mediorientali materiali ad alta inerzia termica
facilmente reperibili sono i blocchi di roccia e i mattoni, sia cotti
che crudi. I mattoni di terra cruda sono stati sfruttati sin dai
tempi più antichi per realizzare solide costruzioni in muratura,
talvolta persistenti per millenni come quelle del villaggio
faraonico a Luxor, in Egitto.
Un altro materiale da costruzione molto interessante, dal punto
di vista del raffrescamento, è il marmo, che unisce ad un’alta
inerzia termica una bassa emissività superficiale. Con lastre e
schegge di marmo venivano realizzate pavimentazioni che
davano una confortevole sensazione di fresco alla persona che
vi era seduta, poiché il calore è trasmesso per conduzione,
molto lenta nelle rocce.
Anche nell’ambito del Mediterraneo si sono sviluppate delle
tipologie abitative tradizionali che si basano sullo sfruttamento
dell’inerzia termica della muratura: il trullo e il dammuso.
Il trullo è diffuso in una parte dell’altipiano delle Murge,
caratterizzato da un clima mediterraneo temperato (temperature
medie: gennaio 6.5°C, agosto 24°C; escursione estiva media 1012°C; bassa umidità relativa.
Il comportamento ambientale del trullo è molto simile a quello
del tipo ipogeo. Infatti la grande massa di pietra associata
spesso alla vasca d’acqua di accumulo sottostante, attenua, in
estate, la temperatura interna, rispetto a quella esterna, di circa
6-7°C; di notte il calore accumulato nella struttura è dissipato
dalla ventilazione trasversale che richiama aria fresca esterna da
apposite fessure nella parte bassa della porta e la espelle
attraverso le forature della cupola. La struttura è in muratura a
secco di grande spessore nei muri (1-2 metri), mentre la
copertura a pseudo cupola è più leggera e di spessore
decrescente verso la cuspide, rivestita di calce sulla superficie
esterna per favorire il reirraggiamento notturno verso il cielo.
Il trullo aveva originariamente un uso residenziale-agricolo e
serviva come struttura stagionale a carattere precario; in seguito
si è trasformato in residenza stabile, mantenendo la forma, ma
cambiando le tecniche costruttive (muratura e, recentemente,
calcestruzzo).
Il dammuso è una tipologia caratteristica dell’isola di Pantelleria,
che ha un clima confrontabile a quello delle Murge, ma molto
più ventoso. La forma è compatta rettangolare, con possibilità di
aggregazione di più moduli; l’orientamento è tale da offrire la
minor superficie al vento dominante (nord-est). La struttura è
costituita da una doppia parete in muratura di pietre a secco con
l’intercapedine riempita da pietrame minuto e da una volta a
134
Il trullo
Funzionamento ambientale del trullo
Il dammuso
botte in pietra, impermeabilizzata con intonaco di calce. Le
uniche aperture sono la porta e piccoli fori rotondi (detti “occhi
di pietra”) che permettono una debole illuminazione diurna.
Le strategie di raffrescamento sono basate:
- sul ruolo di sfasamento e di smorzamento dei flussi di calore
da parte della massa muraria;
- sulla dissipazione di calore per reirraggiamento notturno
attraverso la volta che, dal punto di vista degli scambi
energetici, può essere assimilata ad un tetto piano;
- sulla ventilazione notturna che dissipa il calore accumulato
durante il giorno.
Le misure effettuate mostrano che la temperatura in agosto si
mantiene giorno e notte quasi costante intorno ai 26°C.1
6.2
Il controllo dell’inerzia termica di un edificio
L’inerzia termica di un edificio è definita come la capacità
dell’edificio stesso di accumulare e rilasciare calore.
Maggiore è tale inerzia termica, minore sarà la velocità a cui la
temperatura interna dell’aria sale, o scende, in risposta ad un
incremento, o decremento, della temperatura esterna.2
In una giornata estiva le temperatura si registrano verso
mezzogiorno e nelle prime ore del pomeriggio. La massa
dell’edificio immagazzina energia termica durante il giorno e la
rilascia successivamente in un arco di tempo variabile a seconda
delle caratteristiche della struttura (spessore, materiale,..)
In un edificio ad alta inerzia termica, o “pesante”, il calore
accumulato viene trasferito negli ambienti verso le ore tardopomeridiane o notturne; in inverno, questo evita il
surriscaldamento nelle ore di maggior radiazione solare e
fornisce l’ apporto termico quando è più necessario; in estate
l’accumulo di energia termica nella massa diminuisce il carico di
raffrescamento necessario nelle ore più calde, ma viene
rilasciato successivamente, risultando comunque indesiderabile.
E’ quindi possibile, in edifici con strutture “pesanti”, dissipare il
calore accumulato attraverso la ventilazione nelle ore serali e
notturne, sfruttando la naturale escursione termica diurna
estiva.
6.3
Il raffreddamento convettivo notturno:
principi e tecnologie
Il raffreddamento convettivo notturno consiste nel rimuovere il
calore accumulato nelle strutture di un edificio attraverso la
ventilazione durante la notte, al fine di incrementare gli scambi
1
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli Editore, pag.
144
2
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli Editore, pag.
353
135
Pianta, sezione e prospetto del
dammuso
termici tra la massa dell’edificio e l’aria esterna a temperatura
inferiore. “Durante il giorno, la struttura raffreddata serve da
pozzo di calore, se ha una massa e una superficie sufficiente ed
è adeguatamente isolata all’esterno; essa assorbe sia il calore
penetrato dall’esterno dell’edificio che quello prodotto al suo
interno, per radiazione e per convezione naturale, e ciò riduce la
velocità dell’aumento di temperatura interna”.3
Il raffreddamento convettivo notturno quindi può essere
applicato a qualunque tipo di edificio che sia generalmente ben
isolato e la cui massa interna permetta un efficace accumulo del
“freddo” notturno; edifici di massa leggera, anche se ventilati
durante la notte, non sono in grado di trattenere una riserva di
freddo sufficiente per ridurre significativamente l’innalzamento
della temperatura durante il giorno.
Nel grafico a lato si rappresenta l’andamento della temperatura
dell’aria all’interno di un ambiente, in due ipotesi di inerzia
termica, senza e con ventilazione notturna delle superfici
esposte, e con tassi di ventilazione, rispettivamente, diurno e
notturno, di 4 ac/h e 10 ac/h. Si può osservare come, nella
struttura leggera, non si abbiano variazioni di temperatura
notturna, mentre l’abbattimento della temperatura diurna
supera i 2°C; nella struttura pesante, si ha invece un
abbassamento della temperatura notturna quasi analogo a
quello diurno.
Condizione indispensabile è che ci sia una buona escursione
termica giornaliera, aspetto che rende particolarmente efficace
tale strategia di raffrescamento nelle regioni aride, dove le
temperature diurne oscillano fra i 30°C e i 36°C e quelle
notturne estive sono inferiori o uguali ai 20°C : in queste
condizioni l’adozione di tale strategia esclude la ventilazione
diurna, che causerebbe un accumulo di calore addizionale nella
massa strutturale, con un conseguente innalzamento delle
temperature interne notturne.4 Secondo M. Grosso, “il
raffrescamento convettivo della massa muraria esposta agli
ambienti interni è una tecnica efficace di raffrescamento passivo
nei luoghi in cui l’escursione termica diurna estiva non è
inferiore a 6°C”.5
Il climi meno estremi, e negli edifici dove il carico termico
dipende molto anche dall’apporto interno, come ad esempio
negli edifici a destinazione terziaria (per la presenza di
computer,…) il raffreddamento convettivo notturno è efficace
anche se affiancato alla ventilazione diurna; questo aspetto,
associato al fatto che questi edifici non sono generalmente
occupati di notte, rende tale strategia facilmente applicabile
negli edifici per uffici.
3
B. Givoni, Climate considerations in building and urban design, Van
Nostrand Reinhold, New York, pag. 189 (traduz. Giovanna Guizzetti!!)
4
La ventilazione degli edifici, in HTE-Energie Alternative, n. 90/1994, pag.
223
5
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli Editore, pag.
368
136
Massa inerziale
Escursione termica giornaliera
I parametri, relativi alla progettazione dell’involucro
architettonico, che influenzano l’efficacia del raffrescamento
convettivo della massa sono:
- l’efficacia degli elementi di accumulo: dipende dalla
percentuale di calore assorbito e poi riceduto all’aria ambiente,
la quale a sua volta dipende dalla superficie della massa
esposta nello spazio interno e dalla conduttività termica del
materiale. La scelta e il dimensionamento (spessore) degli
elementi di accumulo va fatta tenendo conto del ciclo diurno di
accumulo e rilascio di calore da parte della massa;
“L’effettiva capacità globale di uno spazio di immagazzinare
energia durante il giorno e di rilasciarla durante la notte può
essere denominata “capacità termica diurna”. Questo concetto,
in primo luogo definito da Balcomb per il guadagno solare
diretto, può essere applicato anche al raffreddamento
convettivo notturno; è definito come l’energia accumulata nel
materiale e restituita allo spazio interno durante il ciclo
giornaliero per unità di superficie, per 1 K dell’oscillazione
giornaliera della temperatura superficiale dell’elemento di
accumulo (KWh/m2 K). ”6
- il posizionamento delle aperture di entrata e di uscita dell’aria
e le caratteristiche costruttive delle aperture di immissione, che
influenzano la distribuzione delle velocità dell’aria all’interno
dello spazio; la velocità dell’aria interna aumenta lo scambio
convettivo e di conseguenza l’efficienza dell’accumulo
dell’energia refrigerante nella massa.
6.4
Il raffreddamento convettivo notturno
nell’architettura contemporanea: potenzialità
e applicazioni
Un recente studio condotto in Grecia (Santamouris e altri, 1992)
ha contribuito a creare un quadro del livello di consumo di
energia per il condizionamento, per gli edifici a destinazione
terziaria in tutto il Paese.7 L’analisi identifica il consumo medio
annuale di energia per le cinque categorie censite e la
percentuale rispetto al consumo totale del paese per ogni
categoria; i dati dimostrano che gli uffici e gli edifici commerciali
sono le tipologie che consumano più energia per il
raffrescamento.
Per far fronte a questa situazione, molti architetti contemporanei
hanno affrontato il tema della progettazione di edifici per uffici
sfruttando tecniche di raffrescamento naturale a basso consumo
energetico: vediamo in particolare alcuni progetti che hanno
utilizzato la strategia del raffrescamento convettivo della massa,
6
La ventilazione degli edifici, in HTE-Energie Alternative, n. 90/1994, pag.
225
7
Natural cooling & ventilation, in Solar energy in european office buildings,
CIENE, pubblicazione del programma Altener
137
Caratteristiche degli elementi di
accumulo
Caratteristiche delle aperture
che, come già affermato nel precedente paragrafo, è
particolarmente adatta a questa tipologia di edifici.
La struttura interna di un edificio più idonea a questo scopo è il
solaio e, più precisamente, lo strato all’intradosso, purchè
esposto; l’aria, riscaldata dalle attrezzature e dalle persone a
livelli più vicini al pavimento, sale, infatti, per differenza di
densità, trasportando il calore accumulato e trasferendolo per
convezione alla superficie del soffitto. Lo strato superficiale del
solaio deve avere, quindi, caratteristiche di inerzia termica tali
da consentire l’accumulo del calore prodotto durante il giorno e
la sua dissipazione notturna.
La progettazione delle aperture diventa fondamentale per
direzionare il flusso d’aria verso i solai e per regolarne la
velocità, che influisce sugli scambi convettivi tra la struttura e
l’aria.
Nella sede centrale della IGuzzini Illuminazione progettata da M.
Cucinella, la strategia di ventilazione naturale prevede, per il
periodo notturno, il raffrescamento della massa dei solai in
cemento armato degli uffici (non ci sono controsoffitti); a
questo scopo, nell’ involucro vetrato continuo di facciata, è
stata progettata un’apertura nella parte superiore a contatto
con il soffitto per direzionare il flusso in corrispondenza del
solaio.
La stessa tecnica è adottata nel liceo Camus di Foster a Frejus
nel quale, inoltre, è stata realizzata un’intercapedine tra il solaio
e la copertura metallica, che garantisce la ventilazione notturna,
ma anche diurna, dell’estradosso del solaio; il flusso costante è
assicurato dal lucernario centrale che funge da camino di
estrazione.
Anche nel progetto degli uffici a Solihull, di Arup Associates, la
ventilazione notturna viene regolamentata dalle bocchette che
fanno entrare aria all’altezza dei solai in cemento armato e la
estraggono per effetto-camino in corrispondenza dei lucernai.
Nei progetti di Hopkins del Parlamento e del Jubilee Campus, i
solai in cemento armato hanno la funzione di condotti per l’aria,
che, scaldata o raffreddata a seconda della stagione, viene da
qui immessa negli ambienti; questo sistema fa in modo che
d’estate la struttura durante la notte agisca da vero e proprio
radiatore freddo, continuando a svolgere la sua azione
raffreddante.
Di seguito sono presentati due progetti che affrontano con
particolare interesse il tema della ventilazione notturna.
M. Cucinella, Sede centrale della
IGuzzini Illuminazione: schema del
raffrescamento convettivo notturno
Arup Associates, Solihull Campus:
bocchette di ventilazione in facciata
138
6.5 Paradigmi
6.5.1
I caratteri ambientali dell’architettura:
Inland Revenue Center
M. Hopkins & Partners
Nottingham, 1995
Vista del complesso: in primo piano
una torre d’angolo
Descrizione
Il progetto di Hopkins trasforma un programma con forti
restrizioni di tempi e di costi in occasione di sperimentazione di
tecniche costruttive innovative e di strategie bioclimatiche di
grande efficacia. Punto di forza del progetto è la leggibilità e la
sintesi dello schema strutturale, che diventa anche linguaggio
estetico ed espressivo, reinterpretando i materiali della
tradizione con tecniche innovative: lo scheletro, completamente
prefabbricato per garantire tempi rapidi e costi competitivi, è
composto da pilastri di mattoni pieni, sui quali si impostano le
solette in cemento a vista.
Il prospetto è quindi scandito dalla struttura portante “pilastro
in laterizio-arco in cemento” che individua nicchie modulari in
cui si inserisce la componente “leggera”, in vetro e metallo, con
finestrature apribili.
Come richiede l’ essenzialità del linguaggio di Hopkins, tutti gli
elementi assolvono precisi scopi funzionali legati alla
climatizzazione dell’edificio: pilastri e solai rappresentano la
componente massiva, il vetro e l’acciaio gli elementi operativi
del sistema di climatizzazione; le torrette in vetro-cemento,
oltre a risolvere i nodi d’angolo e a ospitare i collegamenti
verticali, agiscono da comignoli solari espellendo l’aria viziata.
La strategia di raffrescamento si basa sull’utilizzo di ventilazione
diurna e notturna; come in tutti i progetti di Hopkins, la
struttura dell’edificio in cemento armato, in particolar modo i
solai, svolge un ruolo fondamentale per il funzionamento del
sistema.
140
Plastico dell’intervento
Un modulo di facciata
Sezione trasversale
Sezione dell’involucro del piano tipo
1.
2.
pilastri prefabbricati in mattoni
triplo vetro: argon nell’ intercapedine
interna e veneziane
nell’intercapedine esterna
3. capitello di cemento
4. elemento d’appoggio delle volte
prefabbricate di cemento
5. catena in acciaio
6. volta prefabbricata di cemento
7. mensola per riflettere la luce in vetro
8. apparecchio illuminante a luce
indiretta
9. parapetto in acciaio
10. ventilatore per l’immissione dell’aria
11. griglia a pavimento
12. pavimento galleggiante
141
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: l’immissione dell’aria avviene tramite delle
bocchette realizzate in corrispondenza del nodo solaiotamponamento esterno: durante le giornate estive tali
bocchette
vengono
completamente
aperte
e
l’aria,
regolamentata da ventilatori nell’ intercapedine dei solai, è
immessa negli ambienti attraverso griglie lungo il perimetro
delle stanze; la ventilazione naturale è garantita anche dalle
finestre scorrevoli in facciata.
L’aria viziata viene raccolta nei corridoi e mandata verso le torri
dei corpi-scala dove, ulteriormente surriscaldata dai blocchi in
vetro-cemento, sale e viene smaltita tramite un meccanismo
che, raggiunta una certa temperatura, fa sollevare
automaticamente le coperture in fibra; quando è necessario
vengono azionate delle ventole per favorire l’uscita dell’aria.
Il controllo della radiazione solare avviene attraverso delle
mensole vetrate aggettanti poste sopra i serramenti, che sono
dotati di veneziane nell’intercapedine; queste permettono
inoltre di riflettere i raggi del sole a 45° sul soffitto diffondendo
la luce naturale all’interno dell’ufficio.
Estate notte: durante la notte, mentre i serramenti sono chiusi,
l’aria fresca notturna entra dalle bocchette nei solai e viene
fatta circolare in modo meccanico senza essere immessa negli
ambienti (le griglie vengono chiuse): in questo modo la massa
dei solai si raffredda e si prepara ad assorbire il calore diurno.
Inverno giorno: l’aria esterna viene riscaldata dalle resistenze
poste lungo il perimetro delle solette prima di essere mandata
negli ambienti.
Inverno notte: le solette in C.A. e i pilastri in facciata rilasciano
il calore che hanno accumulato durante il giorno attraverso
l’apporto solare.
Assonometria con schema dei
flussi d’aria
1.
2.
3.
4.
5.
6.
142
immissione dell’aria esterna
sotto pavimento, assistita
individualmente da un
ventilatore
immissione dell’aria negli
ambienti tramite griglie nel
pavimento
immissione dell’aria dalle
finestre
l’aria viziata si dirige verso le
torri attraverso i corridoi
la torre del corpo scale agisce
da camino solare
la copertura della torre si
alza per espellere l’aria viziata
Schizzi del funzionamento energetico
dell’edificio
1.
2.
3.
4.
5.
Estate giorno
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Estate notte
15.
16.
17.
18.
Inverno giorno
143
circolazione dell’aria
soffitto che riflette la luce
immissione di aria fresca: bocchette
completamente aperte; circolazione
assistita da ventilatori
luce naturale: schermatura in lamelle
vetrate
mensole che riflettono la luce sul
soffitto all’interno
portefinestre trasparenti
ventilatori nel pavimento
galleggiante
solette in lastre di cemento: agisce
da massa termica che rilascia calore
o frigorie
aria viziata che esce dalle torri per
effetto camino
bocchette per la risalita dell’aria che
migliorano l’effetto camino naturale
ventilatori per l’estrazione: sono
attivati solo in mancanza di vento e
in caso di differenza di temperatura
insufficiente
l’aria è richiamata attraverso le porte
degli uffici dalle bocchette delle torri
luce artificiale: si accende solo
quando il livello di luce naturale è
insufficiente
immissione di aria fresca: le griglie
sul pavimento sono parzialmente
chiuse
sistema di riscaldamento radiante
perimetrale, alloggiato nel
pavimento, scalda l’aria
aria fresca riscaldata: viene
distribuita nel pavimento
galleggiante con immissione negli
ambienti assistita da un ventilatore
sicurezza: le finestre vengono chiuse
ma la ventilazione è attiva
aria fresca fredda: le bocchette
perimetrali sono completamente
aperte per raffreddare la massa delle
solette in cemento
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
Inland Revenue Center
Nottingham, Inghilterra
M. Hopkins & Partners
1992-1995
uffici
52 44 N
001 11 O
78 m s.l.m.
CLIMA
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: nord/sud
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 3
Superficie totale edificio: 50000 mq
Volume totale edificio: 170000 mc
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: pilastri prefabbricati in mattoni faccia a
vista; solette portanti prefabbricate in cemento faccia a vista; l’ultimo
piano ha struttura in acciaio
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: le facciate sono caratterizzate da
pilastri a tutta altezza di mattoni pieni, archi in cemento faccia a
vista e parti in alluminio e vetro.
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: in cemento armato prefabbricato
COPERTURA: ha struttura in metallo e rivestimento in lastre di piombo.
144
VENTILAZIONE:
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
naturale (passiva)
5 naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida)
serra
finestre
5 a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
5 nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
5 nelle solette
wind catcher
note
estate
tutto l’anno
tutto l’anno
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
5 ventilatori
manuale
5 automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
periodo
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
5 wind escapes (vano scale)
tutto l’anno
serra
5 camino solare (vano scale)
facciata ventilata
controllo
5 ventilatori
manuale
5 automatico
145
tutto l’anno
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
recuperatori di calore
5 elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
5 fissi

orientabili
5 orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
veneziane interne
veneziane esterne
5 veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE
5
5

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
raffrescamento evaporativo → lago artificiale
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
- L’uso del vento come materiale per il progetto di architettura, in M. Buono,
Architettura del vento : design e tecnologia per il raffrescamento passivo,
Napoli, CLEAN, 1998, pag. 68-70
- Office buildings, in Thomas Herzog Solar energy in architecture and urban
planning, with contributions by Norbert Kaiser, Michael Volz., Munich ; New
York : Prestel, 1996
- Carlo Monti (a cura di), Costruire sostenibile: 2000, Alinea, Firenze, 2000,
pag. 206-212
- M. Santamouris, Natural ventilation in buildings, a design handbook,
James&James, London, 1998, pag. 245-246
- Low-energy office buildings, in Detail n. 6/1993, pag. 686-687
- Davies Colin, Hopkins2 : the work of Michael Hopkins and Partners; with
essays by Charles Jencks and Patrick Hodgkinson ; interview by Paul Finch.,
London, Phaidon, 2001. pag. 36-45
146
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
6.5.2
Lo sfruttamento dell’escursione termica:
Edificio per uffici Meletitiki LTD
A. Tombazis & Associates,
Atene, 1995
Vista del complesso
Descrizione
L’edificio per uffici dello studio di architettura Meletitiki LTD, ad
Atene si colloca all’interno del progetto Termie promosso dalla
Comunità Europea, l’ EC2000 (Energy Comfort 2000), un
progetto dimostrativo che ha visto la progettazione, la
costruzione e il monitoraggio di 7 edifici per uffici, i quali
provvedono al raffrescamento attraverso diverse strategie
ibride a basso consumo energetico.
Il clima della zona è caratterizzato da una buona escursione
termica giornaliera; l’edificio è situato in un sobborgo
residenziale a nord della città, meno inquinato e rumoroso
rispetto al centro città, cosa che ha reso possibile l’utilizzo della
ventilazione naturale come strategia di progetto.
L’edificio ha forma rettangolare e si sviluppa in lunghezza lungo
l’asse nord-sud; gli uffici sono disposti su vari livelli open space,
cosa che permette la circolazione dell’aria all’interno dell’edificio
e verso l’alto.
Questo progetto prevede una strategia di raffrescamento
basata principalmente sul raffrescamento convettivo notturno,
sfruttando la massa pesante dell’edificio.
Il raffrescamento convettivo notturno è realizzato con un
sistema di ventilazione ibrido: il sistema meccanico incrementa
notevolmente l’efficacia del raffrescamento convettivo notturno;
dai dati ottenuti durante il monitoraggio dell’edificio risulta che
con i ventilatori in funzione il numero dei ricambi d’aria orari
aumenta da una media di 3 a 24.2 (Figura 1).
147
Prospetto
Sezione longitudinale
Pianta
Figura 1
Il consumo di energia per il loro funzionamento è compensato
dall’efficacia del sistema e non incide sul consumo totale di
energia; questo infatti risulta minore nel caso di utilizzo
combinato del sistema di condizionamento + ventilazione
notturna meccanica, rispetto al solo utilizzo di aria condizionata
(Figura 2).
Figura 2
Per valutare l’efficienza della ventilazione notturna, sono state
fatte delle simulazioni attraverso l’uso di software (AIOLOS),
per due condizioni dell’edificio, con condizionamento acceso o
spento durante il giorno e con ventilazione notturna dalle 10 di
sera alle 6 del mattino: il grafico riportato nella figura 3 mostra
l’andamento delle temperature interne dell’aria nel caso con
impianto di condizionamento spento.
I dati ricavati dalle simulazioni sono stati confermati da quelli
raccolti durante il monitoraggio delle temperature a cui l’edificio
è stato sottoposto per due settimane nell’estate del 1995, in un
periodo in cui l’impianto di condizionamento era spento;
durante il giorno le aperture sono state mantenute chiuse;
durante la notte l’edificio è stato sottoposto a ventilazione dalle
10 di sera alle 6 del mattino, con quattro finestre aperte e i
ventilatori in funzione.
148
Figura 3
I risultati indicano che il raffrescamento convettivo della massa
riduce la temperatura massima interna di almeno 2°C;
sfruttando la “pesante” massa dell’edificio, questa strategia
contribuisce a ritardare l’ orario di carico di raffrescamento
massimo di 4-5 ore.
Strategia di raffrescamento
Estate giorno: la strategia diurna prevede la ventilazione
attraverso le aperture sui lati est e ovest, apribili da parte degli
occupanti; il posizionamento sul soffitto di ogni livello di
ventilatori per la movimentazione dell’aria; la presenza di due
ventilatori sulla copertura dell’edificio che, in caso di necessità,
estraggono l’aria viziata che sale da tutti gli uffici open space
per effetto camino. Quando la temperatura interna supera i
29°C, entra in funzione l’impianto di condizionamento.
Estate notte: il raffrescamento convettivo notturno è realizzato
con un sistema di ventilazione ibrido, che prevede l’entrata
dell’aria in modo naturale dalle aperture in facciata e
l’estrazione in copertura attraverso due ventilatori.
Inverno giorno: l’andamento della ventilazione è analogo a
quello estivo.
Inverno notte: la massa termica dell’edificio rilascia il calore
accumulato durante il giorno.
149
Denominazione:
Localizzazione:
Progettista:
Anni di costruzione:
Destinazione d’uso:
latitudine:
longitudine:
altitudine:
CLIMA

Edificio per uffici Meletitiki LTD
Atene, Grecia
A. Tombazis & Associates
1995
uffici
37,9 N
23.9 E
21 m s.l.m.
temperato fresco oceanico
temperato fresco suboceanico
temperato caldo mediterraneo
di montagna
CONTESTO
CLIMATICO
DATI CLIMATICI
Estate Temperatura max.: 35 °C
Temperatura min.: 19 °C
Temperatura media: 27°C
Inverno Temperatura max.: 13°C
Temperatura min.: 5°C
Temperatura media: 8°C
Precipitazione media annuale (mm): 370 mm
N. giorni di pioggia all’anno: 28
Velocità media del vento(m/s): 2,7
CONTESTO
GEOMORFOLOGICO
CARATTERISTICHE DEL SITO
5

pianura
collina
montagna
fascia costiera
5 centro urbano
contesto extraurbano
TIPOLOGIA
5

CARATTERISTICHE
DELL’EDIFICIO
monoblocco
a corte
a galleria
a padiglioni
ESPOSIZIONE: est/ovest
DATI DIMENSIONALI
N. piani fuori terra: 5
Superficie totale edificio:
Volume totale edificio:
STRUTTURA DI ELEVAZIONE: in cemento armato.
PARTIZIONI VERTICALI ESTERNE: muri in doppio paramento di mattoni
(spessore 20 cm), ben isolati (spessore 10 cm), con finitura esterna in
mattoni faccia a vista.
PARTIZIONI INTERNE ORIZZONTALI: i solai sono in cemento, con
pavimento in rovere e soffitto intonacato.
COPERTURA: piana in cemento.
150
VENTILAZIONE:
componenti dell’involucro per la
ventilazione
IMMISSIONE DELL’ARIA
tecnologie
edilizie
naturale (passiva)
5 naturale assistita da ventilatori
integrata (ibrida): alternanza di naturale e meccanica
serra
note
finestre
5 a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
intercapedini a contatto con il
terreno
condotti
in facciata
nelle solette
wind catcher
camino solare
facciata ventilata
tecnologie
edilizie
componenti dell’involucro per la
ventilazione
controllo
ventilatori
5 manuale
automatico
ESTRAZIONE DELL’ARIA
finestre
a battente/ scorrevoli
a vasistas/ a visiera
bocchette di ventilazione
in facciata
nelle solette
5 in copertura
lucernari apribili
condotti
in facciata
nelle solette
wind escapes
serra
camino solare
facciata ventilata
controllo
5 ventilatori
manuale
5 automatico
151
note
STRATEGIA DI
VENTILAZIONE
COMPONENTI IMPIANTISTICI
scambiatori di calore
recuperatori di calore
elementi radianti per scaldare l’aria di ricambio
SISTEMI PER IL CONTROLLO SOLARE
frangisole
fissi

orientabili
orizzontali

verticali
schermature integrate negli infissi
5 veneziane interne (lucernari)
5 veneziane esterne(finestre)
veneziane nell’intercapedine
tende interne
tende esterne
persiane/ imposte
SISTEMI PER L’ILLUMINAZIONE NATURALE
5
5
5

mensole riflettenti
grandi superfici vetrate
lucernari
presenza di corte interna
SISTEMI DI DISSIPAZIONE DEL CALORE INTEGRATI
raffrescamento evaporativo
raffrescamento per scambio termico con il terreno
SISTEMI SOLARI ATTIVI/PASSIVI
pannelli fotovoltaici
collettori solari
serre
Bibliografia
Meletitiki Ltd- Athens, GR, in Solar energy in european office
-
buildings, CIENE, pubblicazione del programma Altener
Natural ventilation and cooling strategies in new office
designs, Information Dossier n.2, march 1998, ENERGY
COMFORT 2000
152
STRATEGIE PER IL
RAFFRESCAMENTO PASSIVO
CAPITOLO VII
PROGETTARE CON LA VENTILAZIONE
NATURALE
7.1
Progettazione della ventilazione
7.1.1 Strategie di ventilazione
La ventilazione può essere considerata naturale quando il flusso
d’aria è innescato dalle sole forze naturali, di tipo dinamico
come il vento, o di tipo termico, come l’effetto camino, senza
l’uso di mezzi meccanici.
L’efficacia è determinata dalle condizioni climatiche e
microclimatiche dominanti e dalle caratteristiche dell’edificio.
Ventilazione naturale
La ventilazione meccanica è il sistema più diffuso oggi negli
edifici non residenziali: consiste nell’asportare aria viziata
dall’interno e fornire aria fresca dall’esterno attraverso condotti e
ventilatori elettrici. Tale sistema prevede anche l’uso di filtri,
silenziatori e scambiatori di calore consentendo una qualità
dell’aria interna indipendente dall’ambiente esterno.
Se tutto ciò si accoppia a gruppi frigoriferi, pompe di calore e ad
un sistema di controllo, si ottiene un sistema di aria condizionata
che fornisce anche un controllo costante della temperatura
interna.
Ventilazione meccanica
La ventilazione ibrida è un sistema in cui convivono la
ventilazione naturale e quella meccanica, alternandole a seconda
delle esigenze.
L’integrazione tra i due sistemi può essere realizzata in molti
modi, che schematicamente possono essere distinti in due
categorie.
La prima prevede l’esistenza di due sistemi di ventilazione
naturale e meccanica completamente autonomi, da alternare
nelle diverse ore, giorni e stagioni, o da usare separatamente
per assolvere a esigenze diverse (per esempio ricambio d’aria e
raffrescamento). Per fare un esempio, la strategia potrebbe
adottare il regime naturale durante le medie stagioni e quello
meccanico durante l’estate e/o l’inverno; oppure ventilare in
modo meccanico durante il giorno e in modo naturale per il
raffrescamento notturno.
La seconda categoria si può definire ventilazione naturale
assistita da ventilatori, e prevede l’aiuto di mezzi meccanici solo
nel caso in cui le forze naturali non riescano a garantire
un’efficienza adeguata del sistema. In questo caso l’edificio è
generalmente dotato di un sistema di controllo intelligente che
reagisce in ogni istante alle informazioni fornite dai rilevatori
dislocati lungo l’edificio, azionando prima le aperture per la
ventilazione naturale e, dove questa risultasse insufficiente,
attivando ventilatori di supporto.
Ventilazione ibrida
7.1.2 Strategie di controllo
La ventilazione, naturale o ibrida, necessita di un sistema di
controllo, che opera sulle aperture in modo appropriato
finalizzato a garantire un efficace funzionamento.
154
Nel controllo manuale gli occupanti decidono quale soluzione
adottare, in base alle proprie sensazioni; dal punto di vista
psicologico inoltre gli occupanti accettano meglio le condizioni
interne se possono agire in maniera diretta su di esse. E’ più
adatto per abitazioni private, dove pochi individui prendono le
decisioni; per i grossi edifici questo modo manuale può essere
addirittura controproducente, cioè causare discomfort o spreco
di energia.
Nel controllo automatico il progettista imposta i parametri
relativi all’edificio da monitorare e le operazioni sulle aperture
vengono eseguite meccanicamente. Il sistema è composto da
uno o più sensori adibiti alla misurazione dei parametri, da
attuatori che servono ad azionare le aperture, e da un
controllore, il cuore del sistema, che istruisce gli attuatori
rispetto alla sua programmazione e in risposta ai dati rilevati dai
sensori.
Il tipo di sensore è diverso a seconda del parametro al quale si
vuole dare precedenza, ovvero la qualità dell’aria interna o il
comfort termico, o entrambi; nel primo caso si usano in genere
sensori che misurano la concentrazione di CO2 , nel secondo
caso si utilizzano sensori di temperatura; per la ventilazione
naturale possono essere utili anche sensori di pioggia e vento da
posizionare sulle facciate esterne.
Gli attuatori sono elementi motorizzati che comandano gli
spostamenti delle parti meccaniche delle aperture (sia finestre
che bocchette di aerazione).
Le centraline di controllo disponibili oggi usano processori
elettronici tipo PC e possono effettuare programmazioni
temporali
complesse
e
controllare
più
parametri
contemporaneamente: combinando tutte le funzioni disponibili si
può creare un efficace programma di controllo per la
ventilazione naturale.
7.1.3 Criticità nei confronti della ventilazione naturale
Un’efficace applicazione delle strategie di ventilazione naturale
comporta alcune esigenze che concernono vari aspetti, dalla
fase di progettazione, a quella operativa che coinvolge gli
occupanti dell’edificio.
Le principali criticità che riguardano la progettazione dell’edificio
sono:
- la ventilazione naturale non è in grado di garantire le
condizioni di benessere di un impianto ad aria
condizionata, cioè temperature costanti lungo tutto l’arco
dell’anno, ma prevede una certa variazione dei parametri
in relazione alle condizioni esterne, come l’andamento delle
stagioni, o delle condizioni atmosferiche. Questo, se non
costituisce una consapevolezza condivisa da committente e
progettista, può generare problemi di insoddisfazione da
parte degli occupanti, che devono essere a conoscenza dei
155
vantaggi e degli eventuali limiti del sistema di ventilazione
naturale adottato.
- questo aspetto è strettamente legato a quello del controllo
del sistema, che, se manuale, prevede l’intervento diretto
degli occupanti nell’attivazione delle strategie di
ventilazione (apertura e chiusura di finestre e bocchette,
regolazione di schermi, griglie e direzionatori di flusso). Ne
deriva la necessità di informare gli utenti sulle strategie più
appropriate da adottare, a seconda delle condizioni
climatiche e metereologiche esterne, ai fini del
ragiungimento del loro benessere. Non bisogna
dimenticare inoltre che dal punto di vista psicologico gli
occupanti accettano meglio le condizioni interne se
possono agire in maniera diretta su di esse.
- un elemento che oggi costituisce un ostacolo alla scelta di
un sistema di ventilazione naturale è la difficoltà di
controllo, da parte del progettista, dei parametri termici e
fisici in gioco. Questo è dovuto alla natura mutevole dei
flussi d’aria e alla loro correlazione con l’andamento delle
temperature esterne ed
interne, dell’umidità, con la
presenza di vento, tutte condizioni che variano
continuamente nel tempo e che sono difficilmente
prevedibili. La messa a punto di software dedicati è
relativamente recente anche se in continua evoluzione
(vedi paragrafo 7.5), ma la maggior parte di essi affronta
solo un aspetto specifico, come ad esempio l’andamento
dei flussi d’aria, o la simulazione delle temperature,
rendendo
difficile
una
valutazione
globale
del
comportamento dell’edificio, utile per l’architetto in fase di
progettazione e verifica. I modelli che affrontano tutti
questi aspetti contemporaneamente sono molto complessi
da utilizzare da parte del progettista e richiedono
conoscenze specifiche di fluidodinamica.
- nelle aree urbane l’inquinamento acustico e dell’aria
possono essere considerati un ostacolo all’applicazione
della ventilazione naturale. In questi casi si può ricorrere a
un sistema di ventilazione ibrido, che preveda l’utilizzo di
ventilazione naturale solo quando le condizioni esterne lo
permettano, per esempio di notte, quando la
concentrazione di inquinanti e di rumore è minore, e un
sistema meccanico di immissione dell’aria (per esempio
tramite condotti dotati di filtri) da attivare di giorno. Il
problema può essere migliorato se l’edificio ha una corte
interna, meglio se piantumata; in questo caso le due
strategie possono essere alternate a seconda delle zone,
prevedendo la ventilazione naturale per i locali con affaccio
sulla corte, più riparata da rumori e inquinanti, e quella
meccanica per gli ambienti esposti alle vie di traffico. A
seconda delle situazioni la progettazione architettonica
dell’edificio, affiancata all’adozione di una strategia di
ventilazione appositamente pensata in relazione al
contesto, può risolvere questi problemi.
156
- il problema del rumore si presenta anche in relazione
all’uso di condotti di ventilazione, che si comportano da
conduttori sonori con il rischio di trasmettere i disturbi
acustici all’interno degli ambienti. Questo inconveniente si
presenta tuttavia anche nei tradizionali impianti che
prevedono la circolazione forzata dell’aria, e può essere
risolto
con accorgimenti già disponibili sul mercato
appartenenti a questo settore.
7.2
Progettazione del sito
Nella scelta e nella progettazione del sito sul quale si debba
realizzare un edificio ventilato naturalmente si devono cercare
di raggiungere i seguenti obbiettivi:
- il miglior sfruttamento dei flussi d’aria, in relazione alle
caratteristiche topografiche e microclimatiche del luogo e alla
presenza di edifici circostanti, in modo da aumentare il
potenziale di ventilazione all’interno dell’edificio;
- il miglior compromesso tra condizioni di comfort estivo e
invernale;
- evitare condizioni di discomfort dovute alle condizioni esterne
o causate da eccessive velocità del vento.
I principali fattori da considerare sono l’esposizione dell’edificio
al vento e la progettazione dell’ambiente circostante, in
particolare la disposizione della vegetazione.
La localizzazione di un edificio isolato in contesti non urbani
dovrebbe essere tale da consentirne l’esposizione ai venti locali
a regime di brezza di origine termica, i più adatti al
raffrescamento degli edifici in relazione alla loro ciclicità
giornaliera. In zone collinari o montane la migliore
localizzazione è a mezza costa, lungo le curve di livello, in modo
da sfruttare le brezze temperate di pendio. I siti di fondovalle
beneficiano anch’essi, anche se in misura minore, delle brezze
di versante; la posizione più esposta ai venti è quella in cresta,
che implica però un’eccessiva esposizione ai venti freddi
invernali.
In siti costieri, marini o lacustri, l’edificio dovrebbe essere
posizionato con l’asse longitudinale parallelo al litorale, in modo
da sfruttare le brezze di mare, o di lago, e di terra.
Se l‘edificio deve inserirsi in un ambito già edificato la
localizzazione ottimale è quella che espone l’edificio stesso ai
venti dominanti estivi proteggendolo da quelli invernali.
La distribuzione planimetrica di un insieme di edifici deve essere
tale, dal punto di vista del raffrescamento ventilativo, da evitare
i regimi di flusso a scia interferente o pseudo-laminare, che
inducono una riduzione significativa della velocità del vento a
valle della fila di edifici che incontra per prima il vento. Ciò
implica una distanza tra gli edifici considerevole che, soprattutto
in aree urbane, può essere eccessivamente penalizzante
157
Esposizione al vento
Brezze di pendio
rispetto al volume costruibile. In alternativa, si può ottenere un
risultato soddisfacente per la ventilazione, a parità di densità
volumetrica, collocando gli edifici a scacchiera o in diagonale
rispetto alla direzione del vento.
Un’altra soluzione possibile per garantire un’ efficace
raffrescamento ventilativo è lo sviluppo in verticale della
volumetria, con altezze diversificate tra gli edifici. In ogni caso
sono da evitare situazioni che potrebbero causare condizioni di
discomfort ai pedoni, quali l’eccessiva vicinanza degli edifici a
livello di testata, che provoca una brusca accelerazione del
flusso del vento per effetto Venturi.
La vegetazione può proteggere dal vento, deviare e accelerare i
flussi d’aria, nonché raffrescarli.
La funzione frangi-vento viene adeguatamente svolta se la
barriera vegetale ha una porosità superiore al 35%, e deve
essere distante dall’edificio da 1,5 a 5 volte l’altezza della
barriera stessa. In caso di alberi con alto fusto e ampia chioma,
si ha un effetto di riduzione della velocità dell’aria in
corrispondenza della chioma, affiancato ad una accelerazione
dell’aria vicino al terreno: attraverso un’opportuna distanza
dall’edificio si può sfruttare quindi l’azione deviante a seconda
delle esigenze specifiche di progetto.
La disposizione di barriere vegetali, come una siepe, vicino a un
edificio, può creare inoltre delle zone di depressione e
sovrapressione che favoriscono la creazione di flussi d’aria, con
una funzione simile a quella degli schermi verticali, anche se
meno efficace.
La presenza di verde nell’intorno dell’edificio fornisce ombra nel
periodo estivo, svolgendo un’azione di raffrescamento dell’aria
per effetto dell’evaporazione dell’umidità prodotta dalle piante;
inoltre l’effetto ombreggiante della vegetazione innesca flussi
d’aria attraverso l’edificio generati dal differenziale di
temperatura tra la zona in ombra più fresca e le altre esposte al
sole.
Gli effetti positivi della vegetazione comprendono infine la
capacità di assorbire i rumori, diminuire le polveri, e ossigenare
l’aria.
158
Disposizione della vegetazione
7.3
Progettazione dell’edificio
7.3.1 Forma dell’edificio e orientamento rispetto al vento
La forma dell’edificio e l’orientamento rispetto al vento
rappresentano le scelte determinanti nella fase di progettazione
preliminare di un edificio ventilato naturalmente.
L’efficacia della ventilazione in relazione ad una data
distribuzione planimetrica dipende infatti principalmente
dall’angolo di incidenza del vento rispetto alla parete in cui è
posizionata l’apertura di ingresso dell’aria.
La dimensione della scia di flusso, che è direttamente
proporzionale al flusso d’aria che raffresca un edificio, dipende
dalle dimensioni relative dell’edificio, più che dalle dimensioni
effettive.
Si considerano alcune forme volumetriche modulari
caratterizzate da altezza e profondità invariate e si analizzano
gli effetti prodotti sui flussi d’aria dalla variazione della forma
planimetrica dell’edificio in relazione all’orientamento del vento:
- il solido cubico o, comunque, a pianta quadrata, produce una
scia di profondità pari a circa due volte il lato del cubo, e pari a
due volte e tre quarti, se il vento soffia lungo la diagonale.
- nei parallelepipedi, a pianta rettangolare allungata, l’ingombro
della scia è maggiore che nel cubo, e la sua profondità aumenta
con la lunghezza, a parità di larghezza, del solido stesso.
L’altezza della scia rimane invece pressoché invariata. L’
orientamento ottimale, per il raffrescamento ventilativo
dell’edificio, rispetto alla direzione del vento si ottiene quando
l’asse longitudinale del solido parallelepipedo è inclinato 30°
rispetto al flusso.
- i solidi a forma di L producono modelli di flusso simili a quelli
dei parallelepipedi e le dimensioni della scia dipendono da quale
lato della L incontri perpendicolarmente il flusso: il più alto
potenziale di raffrescamento si ha quando il vento soffia con
direzione a 45° rispetto alle facciate del solido.
- nei solidi a forma di U l’area di ingombro rimane relativamente
invariata al variare dell’orientamento. Negli edifici con tale
forma il potenziale di raffrescamento ventilativo dipende
dunque, più che dall’orientamento specifico, dal modo in cui
l’edificio è esposto al vento stesso. Quando è esposto il lato
chiuso della U, l’edificio si comporta come se avesse pianta
quadrata; se il lato esposto al vento è quello aperto, l’aria
penetra all’interno dell’incavo e, deviando lungo i lati, accelera.
L’orientamento dell’edificio, invece, determina la condizione di
protezione o esposizione dell’area compresa tra le ali della U e
quindi dei locali affacciantisi su di essa. Anche nel caso
dell’edificio a U, dunque, l’orientamento specifico preferibile dal
punto di vista del raffrescamento è quello a 45°.
L’aumento della larghezza, o profondità di manica di un solido,
comporta una riduzione della profondità della scia, per effetto
dell’aumentato attrito del flusso d’aria sulla superficie del tetto.
159
Scie di flusso in un edificio di forma
cubica, con vento perpendicolare alle
facciate e lungo la diagonale.
Scie di flusso in edifici parallelepipedi
diversamente orientati rispetto al
vento.
Scie di flusso in edifici parallelepipedi al
variare della profondità dell’edificio
(vento perpendicolare).
L’ aumento dell’altezza del solido, produce, invece, un
incremento della profondità della scia, che mantiene pressoché
immutata la sua sagoma. Sulla parte alta della facciata
sopravento si ha un aumento della velocità dell’aria che si
accompagna ad una aumentata depressione sulle pareti laterali.
In un edificio, ciò determina un considerevole aumento di
portata d’aria attraverso i locali posti ai piani superiori,
soprattutto quelli d’angolo.
7.3.2 Forma del tetto
La forma del tetto influenza la distribuzione della pressione sulla
copertura e quindi il potenziale di raffrescamento degli ambienti
nel sottotetto dell’edificio.
Un tetto piano o ad una falda con inclinazione minore di 15°
sono completamente in depressione, qualunque sia la direzione
del vento; in un tetto a due falde con inclinazione minore di
21°, nelle stesse condizioni, entrambe le falde sono sottoposte
ad una pressione negativa.
Tutte le aperture collocate su queste falde avranno quindi la
funzione di regolare i flussi in uscita dall’edificio, anche se il tipo
di apertura a ribalta, che solitamente caratterizza tali lucernari,
consente l’immissione del flusso laminare che sale lungo la
falda.
Se la falda ha un’inclinazione superiore a 22° è parzialmente in
sovrapressione, fino a raggiungere la completa sovrapressione
con pendenza di circa 30-35°. In questo caso è possibile
realizzare una ventilazione passante a livello del sottotetto tra
due o più lucernari collocati sulla falda sopravento e sottovento
del tetto.
Nel caso di abbaini, la regolazione dei flussi d’aria dipende
principalmente dall’orientamento dell’apertura rispetto alla
direzione del vento; nel caso di vento non parallelo alle linee di
gronda, la presenza della falda inclinata ha un effetto di
deviazione del flusso d’aria laminare lungo la pendenza e,
quindi, verso l’apertura del lucernario.
Flussi d’aria attraverso aperture
esterne poste su un tetto a falde
7.3.3 Articolazione dell’involucro edilizio
L’articolazione dell’involucro edilizio ha un significativo potere
nel favorire la ventilazione naturale, soprattutto nei casi in cui le
caratteristiche del sito non consentono di scegliere l’esposizione
al vento e al sole ottimale e per determinate configurazioni degli
ambienti con affacci penalizzanti.
Sporgenze o aggetti orizzontali, come verande o balconi,
possono significativamente incrementare la velocità dell’aria
all’interno degli spazi perché generano regioni di alta e bassa
pressione.
Una corretta progettazione di schermi verticali, o frangivento,
può generare delle differenze di pressione che favoriscono
160
l’instaurarsi di flussi d’aria, soprattutto nel caso in cui la
ventilazione trasversale sia impossibile, e si ricorra alla
realizzazione di aperture sulla stessa parete o su pareti
adiacenti.
7.3.4 Distribuzione degli spazi interni
Un’opportuna distribuzione degli spazi interni, in relazione alla
direzione del vento e all’esposizione e alla forma dell’edificio,
può aiutare la ventilazione incrociata. Negli edifici residenziali
cucine e servizi igienici andrebbero collocati sul lato sottovento,
per evitare che l’aria viziata raggiunga le altre stanze prima di
essere espulsa.
Le partizioni perpendicolari al flusso d’aria prevalente
dovrebbero essere progettate in modo da non ostacolare
completamente il flusso, ad esempio limitandole ad una certa
altezza lasciando delle aperture nella parte alta a contatto con il
soffitto.
La suddivisione planimetrica riduce moderatamente la velocità
media totale (dal 44,5% al 30,5%) e le condizioni migliori si
ottengono quando il tramezzo è più vicino all’apertura di uscita
del flusso.1
Per quanto riguarda invece la distribuzione verticale degli spazi,
essa è influenzata dai movimenti d’aria per effetto camino.
7.4
Progettazione dei componenti dell’involucro
edilizio per la ventilazione
7.4.1 Aperture esterne trasparenti (finestre)
Nella maggior parte degli edifici le finestre apribili costituiscono
la principale componente della ventilazione naturale. Permettono
il passaggio di grandi flussi d'aria per il ricircolo in inverno e per
il raffrescamento in estate, ed a seconda del tipo di sistema di
controllo scelto possono essere operabili manualmente o
automaticamente.
La progettazione deve tener conto del fatto che le grandi
aperture progettate per il raffrescamento estivo possono
causare in inverno un elevato livello di discomfort e sprechi di
energia. Tali sprechi aumentano se il sistema di riscaldamento
risulta sovradimensionato o difficilmente regolabile secondo le
esigenze, in quanto l'apertura delle finestre viene in questo caso
usata per moderare l'effetto del riscaldamento.
In questa categoria possiamo includere anche i lucernai o
finestre poste in alto, ad esempio alla sommità della copertura
degli atri interni: generalmente tali aperture risultano molto più
efficaci nel controllo della ventilazione di quanto lo siano larghe
1
La ventilazione degli edifici, in HTE-Energie Alternative, n. 90/1994, pag.
222
161
finestre poste sui lati e sono inoltre le uniche che permettono di
sfruttare al meglio le potenzialità dell’effetto camino.
Il tasso di flusso d’aria che entra ed esce da un ambiente
confinato e, quindi, il potenziale di raffrescamento, dipendono
principalmente dai seguenti fattori connessi con le aperture:
- posizione
- area di apertura
- tipo e geometria
Per ottenere in un ambiente un flusso d’aria significativo per il
raffrescamento è necessario che vi siano almeno due aperture
esterne permeabili e che non siano collocate sulla stessa parete,
in quanto non si produrrebbe, in tal caso, il differenziale di
pressione necessario a innescare il movimento dell’aria.
La variazione della collocazione delle aperture in senso
orizzontale, lungo il perimetro dell’edificio, influenza la
ventilazione passante generata dal vento o dalla differenza di
temperatura tra le pareti e dipende dalla direzione del vento e
dall’esposizione dell’edificio; la variazione in senso verticale (in
sezione) influenza sia la ventilazione passante, che il movimento
d’aria per effetto camino.
Si possono delineare alcune regole fondamentali per il
posizionamento orizzontale delle aperture:
- disporre le aperture sia sul lato sopravento che su quelli
sottovento; aperture disposte unicamente sui lati sottovento
determinerebbero una condizione di ventilazione insufficiente;
- nel caso di vento perpendicolare alle facciate in cui sono
collocate le aperture, evitare di disporle su pareti opposte
direttamente confrontatisi, ma sfalsarle;
- se non si dispone di due pareti opposte bensì di pareti
perimetrali contigue la distribuzione delle aperture su queste
ultime produce una ventilazione efficace, anche in caso di vento
perpendicolare alla apertura sopravento, purchè le aperture
stesse siano sufficientemente distanziate;
- un vento con direzione obliqua rispetto alle facciate
dell’edificio (con angolo di incidenza non superiore a 45°)
genera una ventilazione passante più efficace di quella prodotta
dal vento perpendicolare. 2
- in assenza di vento il flusso d’aria è innescato dalla differenza
di temperatura tra le pareti, quindi è necessario collocare le
aperture in modo che, ad esempio, si trovino sia sulla facciata
in ombra, più fresca, che sul lato esposto al sole, più caldo.
Il posizionamento verticale delle aperture influisce sulla
ventilazione passante, modificandone sia la direzione di flusso,
quando esso è generato prevalentemente dal vento, che la
portata, quando il flusso è innescato dall’effetto camino.
Nel primo caso la collocazione reciproca delle aperture di
ingresso e uscita dell’aria è determinante in relazione allo scopo
2
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
pag. 334
162
Posizione delle aperture
Posizionamento orizzontale delle
aperture in funzione della ventilazione
passante.
Posizionamento verticale delle aperture
in funzione della ventilazione passante.
specifico cui è finalizzato il movimento d’aria: se l’obbiettivo è il
raffrescamento corporeo le aperture devono essere collocate ad
altezza d’uomo; se lo scopo è il raffreddamento della massa
muraria, l‘ingresso dell’aria (non è necessario che lo sia anche
l’uscita) deve essere previsto vicino alla struttura da raffrescare,
ovvero vicino al soffitto o al pavimento.
Nella maggior parte dei casi, tranne nei momenti di calma più
assoluta o di parità di temperatura tra interno ed esterno, si ha
sempre l’effetto combinato dei due fattori, che non devono
entrare in conflitto tra loro, ovvero che l’aria uscente per effetto
del gradiente di densità si contrapponga ad un flusso in entrata
prodotto dal vento; ciò si evita collocando la chiusura più alta,
di uscita del flusso, in posizione sottovento rispetto alla
direzione prevalente.
Il flusso d’aria che attraversa un’apertura è direttamente
proporzionale all’area dell’apertura stessa, mentre il rapporto tra
l’area dell’apertura di ingresso e quella di uscita influisce sul
differenziale di pressione interna e quindi sulla velocità del
flusso stesso.
In particolare, tale rapporto influenza, più che la velocità media
dell’aria all’interno di un ambiente, la velocità massima di flusso,
in modo inversamente proporzionale.
Con aperture disuguali di immissione più piccole rispetto a
quelle di emissione, il flusso d’aria è concentrato e limitato ad
una piccola parte della stanza; la velocità massima interna
aumenta soprattutto vicino ad esse al di sopra della traiettoria
fra entrata e uscita, mentre la velocità media subisce una
minima variazione. (Questa situazione può essere desiderabile
quando lo “spazio occupato” si trova di fronte alle aperture di
entrata, ad esempio in stanze da letto con i letti vicino alla
finestra.)
D’altra parte, aperture di immissione più grandi rispetto a quelle
di emissione producono una velocità minore vicino all’entrata,
ma una distribuzione più equa della velocità dell’aria all’interno
dello spazio3.
Il rapporto deve essere dunque determinato in base alle
condizioni specifiche di utilizzo della ventilazione naturale:
quando sono prevalenti esigenze di raffrescamento, sia
corporeo (considerando i limiti di sopportabilità della velocità
dell’aria) che convettivo strutturale, è opportuno che l’area di
ingresso sia minore dell’area di uscita dell’aria; quando sono
prevalenti esigenze di ricambio dell’aria, l’area di ingresso
dell’aria può essere superiore a quella di uscita, prevedendo la
possibilità di controllo delle aperture di uscita per la
sovrapressione del locale.
La scelta di mantenere un’area di ingresso uguale a quella di
uscita garantisce il minore scostamento tra velocità dell’aria
interna ed esterna e anche la minore differenza tra velocità
3
La ventilazione degli edifici, in HTE-Energie Alternative, n. 90/1994, pag.
221
163
Area di apertura
Effetto, sulla velocità dell’aria interna,
del rapporto tra le aree di apertura per
l’ingresso e l’uscita dell’aria in un locale
con ventilazione passante.
massima e media interne. Concludendo si può affermare che il
criterio progettuale più coerente è quello di prevedere tipi di
apertura con il massimo grado di variabilità (controllabile)
dell’area di apertura.4
La scelta del tipo di apertura è di fondamentale importanza per
la ventilazione naturale, in quanto determina la possibilità di
controllo dell’area di apertura e della direzione del flusso.
In linea generale, forma e caratteristiche delle aperture di
entrata possono influire sulla direzione del flusso all’interno
degli ambienti, mentre le aperture di uscita non hanno un
effetto significativo sul modello di flusso.
Le finestre a rotazione su asse verticale, comprendenti la
finestra a battente e il bilico verticale, hanno la caratteristica di
offrire la massima area di apertura (pari al 90% di quella della
chiusura nella finestra a battente e al 70% nel bilico) e di
regolare la direzione del flusso in senso orizzontale.
D’altra parte però l’anta a rotazione è il sistema meno
controllabile: se non è dotato di dispositivi di fissaggio tende a
spalancarsi e in caso di cambiamento di vento tende a
chiudersi. Nel bilico verticale tutto il volume del vano è
interessato dalla circolazione di aria, in quanto innesca
fenomeni di depressione localizzati in presenza di vento
tangenziale alla facciata.
Le finestre a rotazione su asse orizzontale regolano la direzione
del flusso in senso verticale: il sistema a vasistas offre un’area
di apertura ridotta (1/3 dell’area), non consente una buona
movimentazione dell’aria nella zona bassa degli ambienti e
svolge una funzione aspirante, quindi è adatta per ambienti di
servizio; il bilico orizzontale innesca una buona circolazione
dell’aria in tutto il volume del vano.
Le finestre scorrevoli orizzontali hanno un massimo del 50% di
area apribile ma garantiscono una ventilazione distribuita in
tutto l’ambiente: quelle scorrevoli verticali, dette anche a
saliscendi, costituiscono il sistema migliore, in quanto
consentono un’apertura in basso e una in alto, innescando un
tiraggio naturale e sono sensibili anche alla dinamica di
ventilazione creata dal vento.
7.4.2 Trickle ventilators
Sono piccole aperture ventilate poste generalmente sopra le
finestre. Sono pensate per garantire una ventilazione continua
ma incontrollata dell’ambiente, soprattutto nel periodo invernale
quando il flusso richiesto è minimo.
Tipicamente hanno un area effettiva compresa tra i 4000 e gli
8000 mmq e dovrebbero essere aperture fisse, anche se alcuni
modelli sono operabili.
4
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici, Maggioli editore, Rimini,
pag. 339
164
Tipologia e geometria delle aperture
Influenza sulla direzione del flusso
delle diverse tipologie di aperture
Un trickle ventilator deve essere posizionato in modo corretto
per evitare zone concentrate di aria troppo fredda in inverno o
troppo calda in estate. Per prevenire il discomfort è consigliabile
posizionare i trikle nella parte alta della finestra oppure dietro i
termosifoni a muro per consentire un preriscaldamento dell’aria
prima che raggiunga la zona occupata. I modelli comuni sono
dotati di griglie contro gli insetti e sono predisposti per
l'installazione sia su serramento sia a muro; in alcuni casi è
possibile trovarli anche inglobati nelle aperture interne come le
porte.
7.4.3 Aperture automatiche
Sono aperture che variano automaticamente (senza l'ausilio di
attuatori elettrici esterni) le dimensioni dell’area di passaggio
del flusso reagendo a parametri ambientali specifici.
Sono componenti relativamente nuovi sul mercato e quindi non
si conoscono ancora bene le loro prestazioni sia qualitative che
di durata nel tempo. Sembrano comunque costituire una valida
alternativa per gli impieghi nel campo residenziale dove
l'installazione di un sistema di controllo complesso risulta
economicamente non realizzabile. Il loro principio di
funzionamento si basa sulle proprietà fisiche di speciali materiali
che reagiscono alla variazione di determinati parametri
ambientali con un aumento o una diminuzione del loro volume.
Tale variazione viene sfruttata per gestire l'apertura e la
chiusura del condotto di aerazione, purtroppo per le loro
caratteristiche l'area di passaggio del flusso non può essere
molto grande e le dimensioni delle aperture automatiche si
avvicinano a quelle dei trikle ventilators. Sul mercato sono
attualmente disponibili:
- aperture sensibili alla temperatura;
- aperture sensibili all’umidità: sono strumenti adatti alla
gestione della qualità dell’aria interna, soprattutto in singoli
ambienti dove c’è un'elevata produzione di vapore (come nei
bagni, nel caso di edilizia residenziale);
- aperture sensibili alla pressione: sono le più recenti, grazie ad
un sistema di molle consentono di mantenere il flusso
relativamente costante al variare della differenza di pressione.
Purtroppo i modelli attuali sono ancora troppo poco sensibili per
essere adatti alle basse
differenze
di pressione
della
ventilazione naturale. Al contrario i modelli più sofisticati hanno
un costo svantaggioso. Questo tipo di aperture sono autoregolanti solo per una direzione del flusso e impediscono il
passaggio dell'aria nella direzione inversa. Di conseguenza
devono essere montati verso l'interno o verso l'esterno a
seconda se si vogliano usare per l’immissione o per l’estrazione
dell’aria.
7.4.4 Aeratori o bocchette di ventilazione
Possiamo definire un'aeratore come un'apertura per la
ventilazione dotata di un regolatore e direzionatore di flusso che
165
collega due ambienti differenti. Generalmente vengono usati
per regolare il passaggio dell’aria tra l'interno e le condutture di
ventilazione o tra queste e l'esterno. Possono essere utilizzati
anche al posto dei serramenti orizzontali sulle coperture o negli
atri per la gestione dell'effetto camino, in quanto sono più adatti
in caso di pioggia.
E' importante che l'apertura sia regolabile, automaticamente o
manualmente, per evitare che la velocità dell'aria superi i limiti
consentiti e, soprattutto, per poter essere completamente
chiusa durante la stagione invernale o nei casi in cui il flusso di
ventilazione si inverta. Altro fattore importante nella scelta di un
aeratore consiste nel valutare il suo coefficiente di perdita di
carico per attrito, ovvero quanto riduce la velocità dell'aria. Ciò
risulta fondamentale nella ventilazione naturale in quanto tali
perdite non possono essere compensate dall'aumento di
potenza del ventilatore come avviene nei sistemi ibridi o
meccanici. In commercio sono disponibili molti modelli adatti
alle diverse esigenze di progetto: isolati acusticamente e
termicamente, in alluminio o PVC, con ventole ausiliarie.
7.4.5 Altri componenti
La ventilazione naturale non viene garantita solo da aperture
come finestre o lucernai: l’aria può passare attraverso dei
condotti, come avviene nella ventilazione meccanica. Le
caratteristiche del condotto, come il tipo di materiale e il
percorso, influiscono sulla portata dell'aria. Nel caso di
ventilazione naturale le velocità dell'aria sono basse e, di
conseguenza, lo è anche la resistenza, che ha poca influenza sul
flusso. Sarebbe comunque bene scegliere materiali lisci come il
PVC o l'alluminio per contenere le perdite di carico. I tubi sono
gli stessi usati per altri tipi di ventilazione a sezione circolare,
rettangolare o variabile. E' necessario inoltre che le curve del
percorso siano raccordate e non a spigolo vivo e che il condotto
sia ben isolato termicamente per evitare aumenti di
temperatura.
In alcune situazioni, per esempio di notte o in caso di assenza di
vento, la ventilazione naturale non risulta sufficiente a garantire
un flusso d'aria adeguato: in questi casi può essere integrata
con l'utilizzo di ventilatori a potenza variabile che compensino la
forza motrice naturale (vento o effetto camino). (In questo caso
la ventilazione si definisce ibrida).
Le tipologie di ventilatori sono molteplici: in base al tipo di pale
che usano e alla direzione del flusso in uscita, si distinguono in
assiali e centrifughi.
Se devono servire un singolo ambiente, sono di dimensioni
ridotte e sono provvisti di proprie griglie di protezione e
supporti per l’ancoraggio; possono essere posizionati nella
muratura, nei serramenti o nelle bocchette di aerazione.
166
Condotti
Ventilatori
I ventilatori che si inseriscono nelle condutture necessitano di
dimensioni e potenza maggiori poiché devono servire più
ambienti contemporaneamente e vincere le forze di attrito
distribuite lungo l'intero circuito. La procedura per il
dimensionamento è analoga a quella che si usa nel
condizionamento meccanico.
In ambiente urbano la ventilazione naturale deve affrontare il
problema della qualità dell’aria esterna, che spesso contiene
polveri o inquinanti. I normali filtri a tampone utilizzati nei
sistemi meccanici sono molto efficienti ma creano elevate cadute
di pressione e ostacolerebbero la ventilazione naturale.
I depuratori elettrostatici sono invece costituiti da due grandi
piastre caricate con una elevata differenza di potenziale elettrico
(in modo simile ai condensatori); tale carica attira le particelle di
polvere verso le piastre senza intralciare in alcun modo il flusso
d'aria. A fronte di un'ottima efficienza vi sono i costi elevati
d'acquisto, di installazione e soprattutto di manutenzione.
Il recuperatore è costituito da una serie di lamelle sottili tra le
quali passano, senza miscelarsi, il flusso d'aria in entrata e
quello in uscita, i quali si scambiano calore per conduzione
attraverso le lamelle stesse. Con questo sistema è possibile,
nella stagione invernale, pre-riscaldare l'aria in ingresso
sfruttando il calore di quella in uscita. Allo stesso modo, in
estate, secondo un processo inverso, l’aria può venire preraffrescata.
Una tale tecnologia costituisce una perdita di carico notevole e
si deve spesso ricorrere a delle ventole. Per questo i
recuperatori sono in genere utilizzati nei sistemi di ventilazione
meccanica o ibrida.
7.5
Supporti per la progettazione
7.5.1 Metodi per il calcolo dei flussi d’aria
La conoscenza dei modelli di flussi d’aria in un edificio è
particolarmente importante sia per valutare la qualità dell’aria
negli ambienti interni sia per calcolare l’energia necessaria per
ventilare, riscaldare, o raffrescare gli ambienti.
Mentre la ricerca nel settore delle dispersioni termiche da
infiltrazioni d’aria data dagli anni venti, lo sviluppo di programmi
di simulazione dei flussi d’aria è relativamente recente.5
In relazione alla complessità del modello possiamo distinguere
tre differenti approcci per la descrizione ed il calcolo dei
parametri relativi alla ventilazione naturale:
- metodi empirici
- modelli a rete
5
M. Grosso, G. Peretti, Flussi d’aria e ventilazione naturale negli edifici,
Politecnico di Torino, pag. 1
167
Depuratori elettrostatici
Recuperatori di calore
- modelli CFD
Bisogna osservare che i metodi usati sino ad oggi sono quasi
tutti deterministici, ovvero non considerano le possibili
fluttuazioni dei parametro in ingresso (velocità e direzione del
vento, temperatura esterna). Per questo motivo a volte i risultati
ottenibili non hanno una precisione sufficiente se comparati con
quelli realmente misurati. Per ovviare a questo sistema si sta
lavorando a modelli stocastici, cioè che considerino i parametri
climatici variabili in funzione delle probabilità che questi si
presentino: tali sistemi promettono di essere una valida
alternativa ai metodi ora in uso per la valutazione della
ventilazione naturale.6
I metodi empirici sono metodi semplificati che si basano su
relazioni generali, dedotte da teorie fisiche, o da dati
sperimentali ricavati dall’analisi di modelli reali o modelli in scala
nel tunnel del vento.
Si riferiscono a un edificio mono-zona dove non vengono prese
in considerazione le partizioni interne; sono usati per calcolare il
tasso di ventilazione e la velocità dell’aria all’interno di un
ambiente, e per dimensionare le aperture.
Questi metodi, per la loro semplicità, richiedono poche risorse di
calcolo e sono molto veloci da usare, ma forniscono una
valutazione di massima dei flussi d’aria adatta alla fase
preliminare del progetto e devono essere utilizzati nei limiti della
loro applicabilità. Generalmente non sono metodi commerciali e
sono stati sviluppati da grandi istituti di ricerca o di normativa
(es. ASHRAE).7
I modelli multi-zona considerano la struttura da analizzare come
composta da più zone, ciascuna omogenea al suo interno e
divise tra do loro da partizioni non permeabili all’aria. Un
modello a rete è in grado sia di simulare le infiltrazioni d’aria
attraverso l’involucro in un edificio complesso, sia di calcolare le
interazioni tra le diverse zone in termini di trasporto di masse
gassose.
In tale modello il flusso di masse d’aria in un edificio viene
descritto da un sistema a rete in cui i nodi rappresentano i
percorsi di flusso tra i vani stessi. Tali connessioni includono le
resistenze al flusso causate sia dall’apertura e chiusura di porte
e finestre sia dalla permeabilità all’aria delle partizioni verticali e
orizzontali. 8
I nodi perimetrali della rete rappresentano le condizioni di
pressione sulla superficie esterna dell’involucro edilizio, cioè la
6
E. Vian, Tesi di laurea in architettura, Metodi di valutazione e tecnologie
per la ventilazione naturale degli edifici, rel. M. Grosso, P. Oliaro,
Politecnico di Torino, 2002, pag. 164
7
E. Vian, Tesi di laurea in architettura, Metodi di valutazione e tecnologie
per la ventilazione naturale degli edifici, rel. M. Grosso, P. Oliaro,
Politecnico di Torino, 2002, pag.165
8
M. Grosso, G. Peretti, Flussi d’aria e ventilazione naturale negli edifici,
Politecnico di Torino, pag.3
168
Metodi empirici
Modelli a rete (o multi-zona)
distribuzione delle pressioni dovute al carico del vento, a partire
dai dati climatici relativi al contesto di progetto (è necessario
conoscere velocità e direzione del vento, coefficienti di
pressione, temperatura dell’aria).
Una volta inseriti i dati relativi alla geometria e all’orientamento
delle zone, quelli relativi alle aperture e quelli relativi ad
eventuali ventilatori e condotti, il modello calcola i flussi in ogni
nodo della rete fornendo un risultato numerico o grafico di
grande utilità per il progettista. Il flusso che attraversa ogni
singola apertura viene espresso in funzione della differenza di
pressione e della legge di bilanciamento della massa. La
differenza di pressione può derivare dalla forza del vento, dalla
differenza di temperatura, da ventilatori ( l’azione di un
ventilatore può essere descritta come una sorgente di differenze
di pressione in relazione alla curva caratteristica di
funzionamento del ventilatore stesso) o dall’interazione di più
fattori.9
I modelli a rete sono tutti computerizzati e la maggior parte è
disponibile in versione commerciale.
Nei modelli CFD l’edificio è rappresentato da una griglia di nodi
bi- o tri- dimensionali (non coincidenti con elementi edilizi, ma
dettagliata a piacere) e vengono calcolati in ogni nodo i flussi,
le velocità e le direzioni di flusso, tramite le equazioni di NavierStokes (conservazione di massa, del momento d’inerzia, di
energia).10
I CFD sono integrati con modelli di trasferimento del calore che
calcolano l’equilibrio termico dei vari elementi dell’edificio.
Questi strumenti sono molto potenti e offrono un’analisi molto
dettagliata dell’andamento dei flussi d’aria e delle temperature
all’interno di un edificio; gli svantaggi principali sono la difficoltà
di utilizzo, solo per esperti, e il loro costo elevato.
7.5.2
La normativa 11
Al crescente interesse nell'uso di sistemi a ventilazione naturale,
non è seguito l'aggiornamento degli strumenti di progetto, quali,
fra gli altri, le normative tecniche.
L’applicazione alla ventilazione naturale dei parametri e dei
valori di riferimento nati per la ventilazione meccanica
costituisce, di fatto, un limite alla diffusione di questa strategia
di controllo ed è quindi urgente un processo di messa a punto e
ridefinizione dei criteri normativi.
9
E. Vian, Tesi di laurea in architettura, Metodi di valutazione e tecnologie
per la ventilazione naturale degli edifici, rel. M. Grosso, P. Oliaro,
Politecnico di Torino, 2002, pag. 168
10
M. Grosso, Il raffrescamento passivo degli edifici : concetti, precedenti
architettonici, criteri progettuali, metodi di calcolo e casi studio, Rimini,
Maggioli, 1997, pag. 423
11
V. Serra, La ventilazione naturale e le norme sulla qualità dell’aria, in
L’architettura naturale n. 15/2002
169
CFD (Computational fluid dynamics)
Nonostante l'importanza del tema la normativa esistente relativa
al controllo della qualità dell'aria attraverso la ventilazione
naturale è ancora abbastanza limitata.
Una norma importante in materia, anche se generale e valida
per qualunque tipo di ventilazione, è la norma americana
ASHRAE Standard 62-1999 "Ventilation for accettable indoor air
quality".
Attualmente, invece, in Italia l'unica norma che stabilisce dei
valori di portata d'aria da immettere nell'ambiente al fine di
mantenere accettabile la qualità dell'aria è la UNI 10339-1995
“Impianti aeraulici a fini di benessere. Generalità, classificazione
e requisiti. Regole per la richiesta d'offerta, l'offerta, l'ordine, la
fornitura", che vale unicamente per la ventilazione meccanica.
La portata necessaria per il controllo della qualità dell'aria può
essere stabilita seguendo due approcci differenti: l'approccio
prescrittivo e l'approccio prestazionale.
Nell'approccio prescrittivo si stabilisce la portata volumica di aria
esterna, per persona o in funzione della superficie di pavimento,
oppure il numero di ricambi orari, in base alla categoria
dell'edificio e alla specifica destinazione del locale. Per la
determinazione dei ricambi d'aria nel periodo invernale (a
finestre chiuse) si può fare riferimento alle norme relative alla
permeabilità all'aria dei serramenti.
Nell'approccio prestazionale non viene stabilita la portata
volumica di aria esterna ma la concentrazione accettabile di
alcuni contaminanti principali. L'applicazione di questa procedura
è attuabile solamente se è possibile identificare a priori i contaminanti, se si conoscono i tassi di emissione delle diverse
sorgenti inquinanti e se si è in grado di individuare il limite
massimo di concentrazione. I valori di soglia possono essere
definiti attraverso valutazioni quantitative oppure, in particolare
per i contaminanti che producono odore o irritazione di occhi e
mucose, attraverso valutazioni soggettive compiute su un
campione di persone imparziali e non addestrate, chiamate ad
esprimere un giudizio sulla qualità dell'aria di un ambiente
controllato. Il contaminante principale viene scelto soprattutto in
base alla destinazione d'uso dell'ambiente; ad esempio per i
garage si assume l'ossido di carbonio, per le sale conferenze
l'anidride carbonica, per le abitazioni il vapore acqueo o
l'anidride carbonica. L'incremento della portata di ventilazione
porta ad una riduzione della concentrazione dei contaminanti,
ammesso ovviamente che la qualità dell'aria esterna sia
accettabile.
Per quanto riguarda la ventilazione ai fini del raffrescamento
estivo, non esistono attualmente normative specifiche che
definiscano degli indici e dei valori di riferimento per il comfort
termico. E poiché la ventilazione naturale fornisce delle
condizioni ambientali più variabili rispetto ad un impianto di
climatizzazione, che se ben progettato è in grado di garantire le
condizioni ambientali volute in qualsiasi situazione, è necessario
170
Qualità dell’aria
Comfort termico
che l'intero approccio al comfort termico attualmente utilizzato
nelle norme nazionali ed internazionali venga rivisitato.
Le norme sul comfort termico, quali la norma americana
ASHRAE 55-1996 "Thermal environment conditions for human
occupancy" e la norma ita-liana UNI EN ISO 7730-1997
"Ambienti termici moderati - Determinazione degli indici PMV e
PPD e specifiche per le condizioni di benessere termico" si
basano infatti su un modello "statico" di comfort termico che
vede l'occupante come un passivo contenitore di stimoli termici
e il cui giudizio soggettivo è considerato unicamente come
espressione del bilancio termico corpo-ambiente circostante e
valido quindi in qualsiasi tipo di edificio, in tutti i climi, per tutte
le popolazioni.
Questo approccio è fortemente messo in discussione da vari
ricercatori che evidenziano come il comfort termico debba
essere considerato nella sua dimensione sociale, culturale e
climatica.
Inoltre, l'approccio utilizzato in questi standards mira a
minimizzare il numero di occupanti insoddisfatti individuando un
set di condizioni termiche che devono essere mantenute
uniformemente nello spazio e nel tempo. Questo porta il
progettista ad optare per soluzioni impiantistiche, dato che difficilmente attraverso soluzioni "naturali" si riuscirebbero a
rispettare le condizioni volute.
Nel tentativo di colmare questa lacuna normativa, nel 2000
l'ASHRAE ha promosso un progetto di ricerca in cui sono stati
raccolti ed analizzati un larghissimo numero di dati di comfort,
ottenuti da misure in campo su 160 edifici, collocati in quattro
continenti, in diverse condizioni climatiche. I risultati hanno
evidenziato un'ottima rispondenza con la teoria di Fanger, che
sottende le norme citate precedentemente, nel caso di edifici
con impianto centralizzato e nulla o minima interazione dell'occupante con le condizioni ambientali, mentre sono stati rilevate
differenze significative nel caso di edifici ventilati naturalmente e
con possibilità da parte dell'occupante di modificare il proprio
microclima.
In questo secondo caso, infatti, gli occupanti hanno dimostrato
una maggiore tolleranza alle fluttuazioni dei parametri
ambientali rispetto alle previsioni della teoria citata,
comportamento che sembra attribuibile ad un fenomeno di
adattamento di tipo fisiologico, comportamentale e psicologico
che si verifica quando l'occupante ha una maggiore interazione
con l'ambiente. Questi risultati, che hanno confermato la validità
di un approccio al comfort di tipo adattativo, ha dato origine a
nuovi valori di riferimento e a nuovi indici di comfort che dovrebbero essere recepiti prossimamente a livello normativo.
Se, infatti, nelle norme attuali sul comfort termico la
temperatura operativa interna estiva, in ventilazione naturale
ma con velocità dell'aria inferiore a 0.2 m/s, limite previsto dalle
norme, e in condizioni di attività sedentaria e abbigliamento
tipico estivo, deve essere mantenuta sui 26°C, nell'approccio
adattativo la temperatura operativa interna ottimale non è un
171
valore unico ma dipende dalle condizioni ambientali esterne, per
cui ad esempio in zone climatiche calde (temperatura dell'aria
esterna media superiore a 30°C) risulta accettabile una temperatura operativa interna maggiore (pari a 28°C).
È inoltre evidente che, in ventilazione naturale, la velocità
dell'aria è un parametro fondamentale al fine del controllo del
comfort termico nel periodo estivo e che a velocità dell'aria
maggiori corrispondono temperature operative interne
accettabili maggiori e che, quindi, il limite di 0.2 m/s è valido per
ambienti ventilati meccanicamente ma risulta fortemente
penalizzante per ambienti che si vogliano ventilare
naturalmente.
Quando le normative recepiranno questi risultati si apriranno
senza dubbio maggiori possibilità di diffusione della ventilazione
naturale in ambiti meno tradizionali, come appunto il terziario.
Un ulteriore impulso può venire dall'ampia attività di ricerca che
si sta svolgendo a livello internazionale sulla ventilazione ibrida.
Anche in questo caso sarà però fondamentale la messa a punto
di norme tecniche specifiche che permettano ai progettisti di
adottare soluzioni più "naturali" e di verificarne l'effettiva
capacità di creare condizioni confortevoli.
172
TAVOLE SINOTTICHE
RIASSUNTIVE
Manifesto dell’architettura
naturale
Arup associates, 2001
Solihull Campus
La funzione definisce la
forma
R. Rogers Partnership,2000
Lloyd’s Register of Shipping
Il primo grattacielo
“ecologico”
N. Foster & Partners, 1996
Commerzbank
L’importanza dell’involucro
Hopkins & Partners, 2000
New Parliamentary Building
174
L’università sostenibile
Hopkins & Partners, 1999
Jubilee Campus
Gli uffici sull’acqua
Kiessler & Partners, 1995
Science & Technology Park
Torri del vento contemporanee
M. Cucinella, 1998
Edificio per uffici
L’“Air Lake”
M. Cucinella, 1992
Università di Cipro
175
La “memoria termica” del
sottosuolo
M. Gasparotti, M. Nodari, 2000
Edificio per ergoterapia
Elogio della leggerezza
N. Foster & Partners, 1993
Liceo A. Camus
La tecnologia al servizio
dell’ambiente
M. Cucinella,1998
Sede centrale IGuzzini Illuminazione
Il sole in casa
Thomas Herzog , 1979
Residenza privata
176
Una corte per il controllo
ambientale
R. Rogers Partnership, 1999
Edificio Daimler Chrysler
I caratteri ambientali
dell’architettura
Hopkins & Partners, 1995
Inland Revenue Center
Lo sfruttamento
dell’escursione termica
A. Tombazis & Associates, 2000
Uffici Meletitiki ltd
177
CAPITOLO IX
IL PROGETTO
9.1
Il luogo di progetto
L’area di progetto è situata nel Comune di Solto Collina, un
paese che sorge sulle pendici dei rilievi che si affacciano sulla
sponda ovest del lago d’Iseo, a 435 m di altitudine sul livello del
mare.
L’area appartiene all’ambito del Sebino, interposto fra la Val
Camonica e la pianura, diviso fra le province di Bergamo e di
Brescia, che si qualifica come territorio omogeneo per la
presenza unificante del lago d’Iseo.
Il lago, racchiuso dalle dorsale prealpina, occupa la sezione
inferiore del bacino vallivo della Val Camonica, il cui invaso,
come per gli altri laghi della fascia prealpina, è il risultato di
fratture antiche e di modellamenti glaciali pleistocenici.
Sulla sponda bergamasca gli scenari lacustri, severamente
circoscritti da pareti calcaree e dolomitiche (i celebri orridi,
come il Bögn di Zorzino e di Castro; le emergenze rocciose del
Corno di Predore, di Zorzino) si alternano a versanti collinari
degradanti verso il lago, caratterizzati dalla puntuale
distribuzione di mezzacosta degli insediamenti (Solto Collina,
Vigolo, Parzanica).
La presenza del lago denota il caratteristico paesaggio, detto
insubrico, che è uno dei più peculiari della fascia prealpina, ma
anche uno dei più significativi e celebrati della Lombardia e
d’Italia. Alla presenza delle acque lacustri si devono numerosi
elementi di singolarità riguardanti l’organizzazione degli spazi
(tipo di colture, di insediamento, attività tradizionali come la
pesca, interrelazioni per via d’acqua…) e le testimonianze
storiche, la percezione e la fruizione del paesaggio come
scenario di soggiorno e turismo.
La rilevante funzione termoregolatrice del lago esercita benefici
influssi sul clima, anche per la presenza di un vento costante
che soffia di giorno dal basso lago verso nord, detto “l’Ora”, e di
notte in senso contrario, dalle montagne verso sud, detto “Vet”.
Questo influsso si manifesta anche nella vegetazione,
caratterizzata da lecci, ulivi, cipressi, unici a queste latitudini e a
così prossima vicinanza con gli ambienti freddi degli orizzonti
alpini. Colture tipiche di questi ambienti sono i frutteti, i vigneti,
gli uliveti, coltivati sulle tradizionali sistemazioni agrarie
terrazzate, oggi rimaste tracce di un paesaggio agrario esteso e
regolare del passato. Un gradino più in su gli uliveti lasciano il
posto ai castagneti, e alla fascia di vegetazione del bosco ceduo
di versante, costituita da faggi, noccioli, carpini, frassini e
rovere, con macchie di conifere a quota maggiore.
180
Il lago d’Iseo visto da nord
Il versante collinare con i paesi di Solto
Collina e Riva di Solto
Uliveti
9.2
Aspetti morfologici
Il concept design del progetto nasce dalla disposizione di due
volumi a pianta quadrata, che si “trasformano” e si definiscono
nel rapporto con il pendio, elemento che connota fortemente il
contesto progettuale.
Il volume più basso è orientato secondo l’andamento naturale
del terreno, quello più alto è orientato a sud, per sfruttare
l’apporto solare: l’intersezione dei due elementi genera
l’architettura.
Elemento che connota il progetto è la copertura inclinata, una
“pelle” tecnologicamente avanzata in grado di sfruttare
l’apporto solare, sia passivo che attivo.
Il criterio insediativo delle unità residenziali sul lotto rispecchia
la caratteristica sistemazione edilizia a ripiani sovrapposti e
degradanti verso il lago: il progetto propone la realizzazione di
un accesso carrabile e un parcheggio nell’area a sud, a ridosso
della sede stradale, dalla quale le unità sono accessibili tramite
un percorso pedonale e un elevatore elettrico, alimentato da
energia fotovoltaica.
Le unità residenziali sono disposte sul lotto in modo da
garantire a ognuna una buona esposizione alla radiazione solare
e la vista sul lago; sono collegate tra loro da percorsi pedonali
nel verde, che si snodano seguendo l’andamento naturale del
terreno, ricavati nel pendio, come i tradizionali sentieri collinari
o mulattiere, definiti da muri a secco in pietra.
9.3
Aspetti tipologici-distributivi
Il progetto risponde alle richieste di tipo funzionale espresse nel
bando di concorso, cioè un’abitazione per un' utenza
caratterizzata da una famiglia composta da due adulti, due
bambini e un’anziana.
L’assetto planimetrico è determinato secondo regole aggregative
e organizzative che vanno al di là della tradizionale suddivisione
in vani, privilegiando lo spazio di relazione, che nasce dalle
esigenze di socializzazione della famiglia. Nello stesso tempo,
progettare una casa per il XXI secolo, come citato
espressamente nel bando di concorso, significa considerare il
mutamento del modo di vivere, che spesso riunisce due attività
da sempre considerate separate, cioè casa e lavoro, e comporta
degli spazi flessibili, autonomi.
Il concept dell’intersezione dei volumi definisce il soggiorno a
doppia altezza, fulcro dell’intera abitazione, attorno al quale si
snoda una rampa, elemento funzionale e architettonico nello
stesso tempo, che distribuisce gli ambienti realizzati su più livelli.
L’ingresso è situato sul lato ovest dell’edificio a quota + 0.50; a
questo livello si trovano una camera da letto con un bagno e
una zona di servizio, con un guardaroba e un bagno per gli
ospiti.
181
Dal soggiorno, scendendo una breve rampa si accede alla cucina
e alla zona pranzo, al livello 0.00, affacciate sulla terrazza a
sud, verso il lago, illuminate naturalmente da ampie vetrate e
protette da un frangisole orizzontale aggettante.
Percorrendo la rampa si accede alle camere da letto, ognuna
con proprio bagno, situate rispettivamente ai livelli + 1.50,
+2.00 e + 3.55, accessibili anche da una scala dal soggiorno.
Alla quota + 3.10 si trova la terrazza, esposta a sud. Nell’ottica
della flessibilità e nella previsione della possibilità di realizzare
un accesso carrabile al lotto, al livello + 1.50 è stato previsto un
ingresso secondario di servizio, collegato ad un garage interrato
sul lato nord dell’abitazione: da qui si accede allo spazio adibito
allo studio, al livello + 5.00. All’ultimo piano, a quota + 6.80, è
stato ricavato un vano tecnico, dove collocare gli impianti
necessari per il sistema solare attivo.
9.4
Strategie ambientali e aspetti tecnologici
Le strategie ambientali sono mirate al miglioramento del
comfort termoigrometrico all’interno dell’edificio, facendo
particolare attenzione al tema del raffrescamento estivo.
Le condizioni microclimatiche e ambientali e l’esposizione del
sito hanno reso possibile una climatizzazione passiva basata
sulla ventilazione naturale e sullo sfruttamento degli elementi
naturali quali il sole e il terreno.
Il sistema di ventilazione naturale si basa:
- sulla progettazione delle aperture
- sullo sfruttamento del terreno come pozzo termico per la
climatizzazione dell’aria
- sull’attivazione di un effetto camino naturale all’interno
degli ambienti che inneschi una ventilazione naturale
Il sistema di climatizzazione dell’aria si basa sull’utilizzo di
condotti interrati che agiscono come scambiatori di calore
terreno-aria; considerando che il terreno è un eccellente
moderatore delle fluttuazioni termiche, questo permette di
raffrescare l’aria in estate e preriscaldarla in inverno (per il
ricambio d’aria). L’aria viene immessa in ogni ambiente
attraverso una bocchetta, situata a circa 10 cm dal pavimento:
l’estrazione naturale viene garantita da una bocchetta
posizionata sulla parete, a livello del soffitto, collegata con
l’intercapedine della parete ventilata: l’effetto camino che si
crea nell’intercapedine contribuisce a estrarre l’aria.
Nel soggiorno a doppia altezza un’intercapedine a contatto con
l’intradosso della copertura, e collegata con la facciata a nord,
garantisce l’estrazione dell’aria calda che si accumula nella parte
alta dell’ambiente: questo effetto è migliorato dalla radiazione
solare che penetra attraverso i moduli vetrati della copertura in
corrispondenza dell’intercapedine (camino solare).
Le soluzioni tecnologiche sono strettamente correlate alle
strategie ambientali adottate.
182
La ventilazione naturale
L’involucro
La facciata sud è maggiormente vetrata rispetto agli altri
affacci, per poter sfruttare l’apporto solare invernale, che viene
accumulato nella struttura. La struttura di elevazione è in
cemento armato e i solai sono in laterocemento. La scelta di
utilizzare questi materiali è connessa ai vantaggi termici di una
struttura “pesante”, ad alta inerzia termica: in estate il calore
accumulato nelle ore di maggior radiazione solare viene
trasferito negli ambienti nelle ore tardo pomeridiane, quando
l’apporto termico è più necessario.
D’estate la radiazione solare viene schermata attraverso due
frangisole a lamelle orizzontali in acciaio e legno, disposti sulla
facciata sud.
La facciata a sud-ovest presenta un muro ad accumulo termico
indiretto, tipo “Muro di Trombe”, che riscalda la cucina. E’
composto da una parete pesante, che costituisce la massa di
accumulo, in laterizio pieno (spessore 25 cm), con una
superficie esterna di colore scuro, e una superficie vetrata
all’esterno (doppio vetro), con interposta un’intercapedine
d’aria. Il calore ottenuto dalla radiazione solare viene in parte
trasmesso verso l’interno per conduzione attraverso la parete, e
in parte ceduto all’aria che, scaldandosi, tende a salire entrando
nell’ambiente attraverso apposite aperture poste sulla parte
superiore della parete, mentre aria più fredda viene richiamata
nell’intercapedine attraverso aperture nella parte inferiore.
Il muro è stato concepito per il riscaldamento passivo; tuttavia
d’estate può innescare un ricircolo dell’aria molto efficiente se
vengono aperte le bocchette verso l’interno: questo effetto di
estrazione può essere utile sia d’estate per il raffrescamento,
che d’inverno per smaltire l’aria viziata.
Durante l’estate il “Muro di Trombe” funziona da camino solare,
evitando fenomeni di surriscaldamento; d’inverno e durante la
notte il muro viene protetto da una tenda avvolgibile, in modo
da non disperdere per reirraggiamento il calore accumulato.
L’involucro di facciata è costituito da una parete in
termolaterizio da 25 cm, con un isolamento da 10 cm; il
rivestimento è costituito da fasce alternate in pietra e in legno,
materiali naturali tipici della tradizione costruttiva locale.
Le parti in pietra sono realizzate secondo la tecnologia della
parete ventilata, che permette l’estrazione dell’aria dagli
ambienti, come spiegato sopra. Inoltre la facciata ventilata
facilita lo smaltimento del contenuto di umidità proveniente
dall’interno, fornisce una buona protezione della struttura
muraria dagli agenti atmosferici, garantisce l’eliminazione dei
ponti termici grazie allo strato continuo di isolante, e lo
smaltimento della radiazione solare incidente sul paramento
esterno nel periodo estivo, evitando che il calore si trasmetta
alla muratura.
Il solaio a contatto con il terreno è stato realizzato con un
vespaio areato, su muricci e tavelloni, collegato a intercapedini
verticali controterra dotate di griglie di areazione.
183
L’esposizione dell’edificio a sud, in un’area con pochissime
ostruzioni, ha determinato la scelta di utilizzare tecnologie solari
di tipo attivo; la scelta è stata orientata verso l’integrazione,
ovvero applicando il sistema solare come elemento
dell’involucro edilizio stesso, in questo caso la copertura,
inclinata per ottimizzare le prestazioni dell’impianto .
Il sistema è costituito da moduli fotovoltaici, moduli fototermici,
e moduli trasparenti apribili, su un tetto in legno isolato, con
struttura in legno lamellare. I moduli fototermici sono destinati
alla produzione di acqua calda sanitaria e all’integrazione
dell’impianto di riscaldamento a pavimento. I moduli fotovoltaici
producono energia per soddisfare il fabbisogno energetico
dell’utenza, e il surplus può essere immesso in rete e venduto.
184
La copertura
9.5
Allegati
9.5.1 “2003 Design Competition for an Ecohouse”:
Bando di concorso
185
9.5.2 Dati climatici dell’area di progetto
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
Rilevamento decennale 1991-2000
M
ed
ia
An
n
ua
le
G
en
Fe
b
M
ar
Ap
r
M
ag
G
iu
Lu
g
Ag
o
Se
t
O
tt
N
ov
D
ic
kWh/m2/giorno
Radiazione solare media mensile incidente sulla
superfice terrestre
Nuvolosità media mensile
% di cielo coperto
80
75
70
65
60
55
50
45
40
Gen Feb Mar
Apr Mag Giu
Lug Ago Set
Ott
Nov
Dic
Altitudine solare media mensile
80
70
Gradi
60
50
40
30
20
10
0
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Media 23,7 32,1 42,7 54,2 63,3 67,6 65,7 58,3 47,6 36 26,3 21,6
186
Andamento Giornaliero dell'Altitudine Solare
80
70
Gen
60
Feb
50
Mar
40
Ott
30
Nov
20
Dic
10
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 23 24
Ore
Andam ento Giornaliero dell'Altitudine Solare
Gradi
80
70
Apr
60
Mag
50
Giu
40
Lug
30
20
Ago
10
Set
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Ore
Umidità relativa media mensile
80
%
75
70
65
60
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set
Ott Nov Dic
Rilevamento trentennale 1961-1990
187
Temperature medie mensili
30
minime
25
massime
Gradi C°
20
15
10
5
0
-5
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set Ott Nov Dic
Rilevamento trentennale 1961-1990
Precipitazioni medie mensili
140
120
mm3
100
80
60
40
20
0
Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago Set
Ott Nov Dic
Rilevamento trentennale 1961-1990
Velocità media mensile del vento a 10 m
an
nu
al
e
M
ed
ia
b
ar
Ap
r
M
ag
G
iu
Lu
g
Ag
o
Se
t
O
tt
N
ov
D
ic
M
Fe
G
en
3,4
3,2
3
2,8
m/s
2,6
2,4
2,2
2
Rilevamento deccenale 1991-2000
188
9.5.3 Intervista a Mario Cucinella
“…Con il superamento della concezione strettamente
funzionalistica del Movimento Moderno abbiamo capito che,
nonostante l’aspetto funzionale sia importante, soprattutto per
alcune tipologie di edifici, non può essere quello che guida il
progetto di architettura. Se pensiamo ad esempio a un
ospedale, il progetto di architettura deve aggiungere una
complessità formale che trasformi una struttura ospedaliera in
un luogo. Penso che nell’architettura contemporanea si stia
assistendo a una sorta di fusione tra i due aspetti, in cui la
forma è qualcosa di più complesso, che tiene conto dell’aspetto
climatico e ambientale. Il rapporto tra strategie ambientali e
soluzioni tecnologiche è però molto delicato perché l’ambiente si
muove su caratteristiche di tipo variabili, mentre la tecnologia si
muove su parametri rigidi.Per molto tempo abbiamo trattato la
tecnologia come una sorta di risolutore universale, ma oggi io
credo che l’architettura abbia una matrice molto più ambientale
che tecnologica; la tecnologia non è mai l’inizio ma è un
elemento che si aggiunge per terminare un processo.
La tecnologia deve evolversi verso la complessità degli
organismi naturali, che si adattano alle condizioni climatiche;
deve diventare sempre meno “tecnologica” e sempre più
flessibile.
Non dovrà più essere un valore aggiunto esterno al progetto,
legato all’energia o all’aspetto impiantistico, ma sarà legata alle
caratteristiche quasi genetiche delle materie, raggiungendo un
livello di perfezione tale da non essere visibile, ma contenuta
intrinsecamente nei materiali dell’architettura.
Se consideriamo ad esempio la tecnologia del vetro, mi sembra
importante investire sulla sperimentazione di caratteristiche
come la temperatura, la densità, la selettività o la fotocromia,
che permettono all’ involucro di reagire alle condizioni esterne.
Questa ricerca, che è molto complessa ed energeticamente
costosa, permette però di costruire edifici che si adattano alle
condizioni esterne (luminosità, radiazione solare,..) e questa mi
sembra una frontiera estremamente interessante per
l’architettura.
Nella progettazione di un edificio ecosostenibile entrano in gioco
molti aspetti tecnico-scientifici, che l’architetto deve considerare
sin dalla fase preliminare; per questo noi architetti dovremmo
farci un bagaglio di conoscenze che ci permettano di disegnare
degli edifici che contengano intrinsecamente le caratteristiche
ambientali.
Nel passato questa sintesi tra disegno e strategia ambientale ha
sempre connotato l’architettura; nel nostro tempo,
caratterizzato da una sfida tecnologica, di linguaggio, e legata a
un nuovo uso dello spazio, questa sintesi deve essere
recuperata nella progettazione di edifici dove l’aspetto
ambientale non sia un accessorio da aggiungere ma la matrice
dell’architettura stessa.
189
Fondamentale è quindi la fase più creativo- artistica del
progetto, detta euristica, in cui nasce l’idea dell’edificio.
Spesso ci sono dei siti che contengono già delle caratteristiche
intrinseche, dei temi da sviluppare che guidano il processo
progettuale, mentre altre volte è il processo stesso di fare,
buttare e rifare, che fa nascere il concept di un edificio; quando
è il progetto stesso che guida le scelte, io mi faccio portare,
senza pregiudizi, o idee troppo rigide, e senza determinare un
dizionario linguistico a priori, perché credo che non si possa
progettare lo stesso edificio a Roma o a Calcutta.
Il processo di progettazione è un lavoro collegiale caratterizzato
da una profonda contaminazione, poiché nel processo
intervengono tante figure, dall’architetto, all’ingegnere,
all’impiantista, al committente, e ognuno porta per competenze
e per necessità tanti apporti.
Questa contaminazione è fondamentale, perché aiuta a dare
complessità al progetto; personalmente, io lavoro sempre molto
bene con l’ingegneria, perché è un mondo dove prendere tanti
spunti di carattere tecnico, che possono svelare delle soluzioni
formali assolutamente straordinarie.
L’aspetto più difficile è però il governo di questo processo di
confronto, vera e propria “battaglia” che vede l’architetto come
una pedina fondamentale, con il compito di guidare l’evoluzione
del progetto.
Ma veniamo al tema del risparmio energetico: prima di
affrontare questo argomento vorrei fare una premessa: a mio
parere l’ architettura, per sua stessa natura, è un’attività che
consuma risorse, costruendo edifici che a loro volta consumano
energia; per questo motivo io preferisco sempre parlare di
“efficienza dei sistemi” piuttosto che di risparmio energetico.
In quest’ottica, il tema del raffrescamento e della ventilazione
naturale assume grande importanza, se consideriamo il
differente costo energetico di frigorie e calorie (per produrre
una frigoria ci vogliono 5 calorie!).
In alcuni tipologie di edifici, come quelli commerciali o per uffici,
l’aumento delle tecnologie (computer, attrezzature elettriche,..)
rende spesso necessario il raffrescamento anche in inverno,
aumentando molto i consumi; se inoltre consideriamo che
questi edifici sono in continuo aumento, dato che la nostra
società è sempre meno industrializzata e sempre più terziaria, si
spiega perché
il principale oggetto di ricerca in questo campo è stato
sicuramente l’ edificio per uffici.
In realtà questo tema coinvolge anche gli edifici residenziali,
grandi consumatori di energia.
Per costruire un’ appartamento di 80 mq, che possiamo
considerare una media delle case italiane, ci vogliono 5
tonnellate di petrolio di materie (mattoni, intonaco, ecc...); per
l’utilizzo, cioè per le esigenze di riscaldamento, raffrescamento,
produzione di acqua calda, ecc…, ogni casa consuma ogni anno
una tonnellata di petrolio. Questo evidenzia che il vero
190
problema non è costruire, ma mantenere nel tempo gli edifici
residenziali.
Nella residenza il tema del raffrescamento però è stato
affrontato con più difficoltà, perché si tratta di un ambito meno
normato , che viene “personalizzato” a seconda delle esigenze.
Il problema del raffrescamento va visto in termini più generali,
e coinvolge molti altri temi.
Prima di tutto il tema dell’efficienza dell’involucro: il parco
immobiliare italiano è uno dei più inefficienti del mondo, le case
consumano molta energia primaria e, essendo poco isolate,
disperdono energia. Questo rende inefficace qualsiasi sistema di
raffrescamento, sia di tipo tradizionale, come l’uso di
condizionatori, che di tipo naturale passivo.
Stiamo progettando un quartiere residenziale a Piacenza (…) nel
quale, così come negli esempi oltralpe, realizzati a Friburgo e a
Francoforte in questi ultimi anni, il tema dell’efficienza
energetica viene affrontato attraverso una serie di scelte
progettuali, che riguardano l’esposizione degli edifici, la capacità
di raccogliere radiazione solare e di accumularla nella massa
termica, la scelta dei materiali, l’uso di grandi superfici vetrate,
un uso dello spazio senza vincolarlo in modo eccessivo ai fini
della ventilazione naturale, l’utilizzo della luce naturale.
Un altro aspetto fondamentale, che in Italia è stato poco
oggetto di ricerca, nella progettazione di un edificio
residenziale, è la qualità dello spazio: spesso purtroppo le
tipologie più diffuse rispondono a logiche speculative, come ad
esempio la concezione della casa come successione di vani, che
contrasta con la necessità di avere degli spazi comuni più
grandi, per un modo di abitare che è ormai cambiato. Sempre
nel progetto di Piacenza, abbiamo proposto case a schiera con
corti d’accesso che sono anche spazi di incontro e di
socializzazione, perché crediamo che progettare una tipologia
residenziale significhi proporre un modello di socialità, un nuovo
modo di abitare, e in Italia da questo punto di vista c’è ancora
molto da fare!
Veniamo in particolare al tema della ventilazione naturale.
Come ho affermato precedentemente, la ventilazione come
strategia ambientale è strettamente legata al tema più generale
della progettazione dell’involucro, dell’esposizione dell’edificio,
quindi dell’architettura stessa.
Una frontiera interessante è quella della temperatura dell’aria:
nei sistemi tradizionali a fan-coil o ad aria condizionata l’aria
viene raffreddata a 8° C, immessa negli ambienti e miscelata
con dell’aria molto calda per raggiungere le condizioni di
comfort; in questo modo viene sprecata molta energia. Io
penso che il processo dovrebbe avvenire in modo opposto, cioè
immettendo in un ambiente dell’aria neutra a 20°-22°,
temperature abbastanza basse, vicine a quelle di comfort, e
lasciando che si scaldi da sola attraverso il contatto con le
persone a 38°C o con i computer: il fenomeno naturale di
risalita fa in modo che l’aria in cima alla stanza sia al di sopra
191
delle temperature di comfort, ma ha ormai svolto la sua azione
raffrescante.
Un altro tema fondamentale connesso all’utilizzo della
ventilazione naturale è quello della definizione dei parametri
stessi di comfort: fino ad oggi il comfort è stato definito come
un numero, per ragioni di tipo speculativo. E’ necessario un
cambiamento di filosofia, che tenga conto della naturale
capacità dell’uomo di adattarsi alle variazioni di temperatura: il
passaggio da un numero a un intervallo di valori, ad esempio da
22°C a 22°- 26°C, potrebbe influire profondamente sul
dimensionamento degli impianti, e quindi sul consumo di
energia, e potrebbe favorire l’adozione di sistemi naturali che,
per loro stessa natura, sono variabili in relazione alle condizioni
climatiche.
La ventilazione naturale porta con sè il tema dell’analisi: il
campo dell’aria è uno dei più complicati perché gli spostamenti
dei flussi sono condizionati da fattori impercettibili.
La luce è un fattore di scala, quindi l’utilizzo di modelli in scala
può essere utile per misurare l’illuminamento; l’aria al contrario
non è un fattore di scala; per studiare il comportamento dei
flussi d’aria in un edificio e trarne indicazione utili in fase
progettuale può essere comunque interessante realizzare un
modello in scala 1:20, e portarlo in una galleria del vento (a
Cardiff, in Inghilterra, c’è una galleria del vento con una sezione
specifica di architettura che si occupa di prove sugli edifici).
Nel campo degli strumenti informatici, attualmente sono
disponibili vari programmi, ma quelli che permettono di
avvicinarsi meglio alle condizioni reali sono i CFD,
Computational Fluid Dynamics. Questi strumenti sono molto
complessi e possono essere utilizzati solo da personale
appositamente formato; inoltre non sono finalizzati alla
progettazione ma alla conferma numerica di una strategia che il
progettista deve già conoscere qualitativamente.
In un ambito urbano, specialmente se c’è molto inquinamento,
una strategia basata sulla ventilazione naturale rischia di dover
ricorrere a sistemi troppo meccanici.
Si può progettare un sistema di doppia pelle con effetto camino
che estrae l’aria in modo naturale,
ma l’aria deve essere filtrata prima di essere immessa negli
ambienti, ad esempio attraverso un sistema a basso consumo,
o a bassa velocità, che produca aria neutra a 20-22°C.
Per essere sinceri, in questi casi il parametro che guida queste
scelte è il comfort, non il risparmio energetico: pensiamo ad
esempio all’edificio del Parlamento di Hopkins a Londra, che ha
reso necessario un apparato tecnologico molto costoso,
risultando poco efficiente in termini di risparmio energetico
effettivo.
Io non condivido questo approccio troppo tecnologico; credo
che la vera sfida non sia quella di costruire macchine, ma degli
edifici che siano sempre meno tecnologici, ma sempre più in
grado di aprirsi, di reagire alle condizioni esterne, in cui
192
l’apporto architettonico diventa fondamentale nel bilancio
globale di efficienza energetica. Sempre più spazio, sempre più
luce, sempre più aria.
Se consideriamo la situazione attuale e le prospettive future,
direi che dal punto di vista delle conoscenze, sia a livello italiano
che europeo, siamo a buon punto: il problema in questo
momento è la mancanza di applicazione dei sistemi , cioè la
parte attuativa, e questo è il grande lavoro che stanno facendo
la Comunità Europea e il Ministero dell’ambiente italiano.
Mancano, ad esempio, i professionisti informati: i nostri
impiantisti non sono in grado di stabilire quanto porta di
beneficio il contributo della massa termica, o della radiazione
solare in un edificio, non riuscendo di conseguenza a ridurre il
dimensionamento degli impianti in modo opportuno. Così
spesso succede che la percentuale di incidenza delle strategie
ambientali viene considerata nulla, e l’impianto viene
dimensionato per sopperire al 100% dei bisogni.
Il problema energetico non è un’opzione, non avremo scelta,
sarà così; la sensibilità c’è e sta aumentando sempre di più,
grazie anche all’aspetto commerciale, di marketing, che questo
tema dell’eco-sostenibilità porta con sé.
Ad esempio, stiamo progettando un edificio per uso misto a
Pechino (…) con il Ministero dell’Ambiente italiano, in cui il
problema energetico non viene risolto attraverso una soluzione
unica, ma solo addizionando tante strategie (illuminazione ,
ventilazione, esposizione, impianti,…): alla fine il bilancio è
veramente significativo e ancora una volta dunque la chiave di
tutta questa vicenda è proprio l’architettura.
Noi dovremmo riuscire a costruire in questi anni degli edifici
belli, che funzionano, e che contengano intrinsecamente questa
sovrapposizione di strategie ambientali dimostrando che in
realtà la sostenibilità non è un valore aggiunto ma fa parte
dell’architettura.
Il tema energetico ci dà una grande opportunità linguistica, di
disegnare gli edifici in maniera diversa: il risultato non sarà
un’architettura complicata ma un’architettura nuova!...”
193
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