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ISSN 2239-9445

29 Progetti educativi da Europa e Stati Uniti XIX Rapporto Legambiente - Ecosistema Scuola 2018 The passive igloo Trimestrale – anno 8 – n° 29 dicembre 2018 Registrazione Trib. Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Poste italiane S.p.A. Spedizione in a.p.

D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) art. 1, comma 1 NE/UD Euro 15,00

indice 04 10

04 argomenti PATRWM21: in Galles scuole passive standard pronte per il futuro a cura della redazione di azero in collaborazione con Jessica Taylor - Architype

progetti 10 “Scoprire” imparando Discovery Elementary School, Arlington – VA (USA) VMDO Architects, Charlottesville - VA (USA)

26 A scuola di Passivhaus Scuola elementare, Collecchio (PR) arch. Christian Ferrarini, Comune di Collecchio (PR)

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azero rivista trimestrale – anno VIII n. 29, dicembre 2018 Registrazione Tribunale Gorizia n. 03/2011 del 29.7.2011 Numero di iscrizione al ROC: 8147 ISSN 2239-9445 Direttore responsabile Ferdinando Gottard Redazione Lara Bassi, Lara Gariup, Gaia Bollini Editore EdicomEdizioni – Monfalcone (GO)

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88 40 Ricominciare da zero Filiale Ovest della Berkeley Public Library, Berkeley – CA (USA) Harley Ellis Devereaux, San Francisco - CA (USA)

54 Un edificio che fa scuola Scuola Louise-Otto-Peters, Hockenheim (D) Roth Architekten, Schwetzingen (D)

68 Un’opportunità per tutti Kindergarten Queen Astrid, Bruxelles (B)

80 focus Ecosistema Scuola 2018: una fotografia del patrimonio edilizio scolastico italiano Vanessa Pallucchi

88 innovazione Nanuq e l’igloo passivo a cura della redazione di azero e di Peter Gallinelli

96 back page Michele De Beni

AAC Architecture, Bruxelles (B)

Redazione e amministrazione via 1° Maggio 117 – 34074 Monfalcone (GO) tel. 0481.484488 – fax 0481.485721 redazione@edicomedizioni.com www.azeroweb.com Stampa Grafiche Manzanesi – Manzano (UD) Stampato su carta con alto contenuto di fibre riciclate selezionate Prezzo di copertina 15,00 euro Abbonamento Italia (4 numeri): 50,00 euro Estero (4 numeri): 100,00 euro Gli abbonamenti possono iniziare, salvo diversa indicazione, dal primo numero raggiungibile in qualsiasi periodo dell’anno

Distribuzione in libreria Joo Distribuzione via F. Argelati 35 – Milano È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore Copertina Discovery Elementary School, Arlington, foto: © Alan Karchmer

Photo: Phil Boorman

argomenti

PATRWM21: in Galles scuole passive standard pronte per il futuro Un approccio progettuale e metodologico sviluppato da specialisti nel settore delle costruzioni in Galles ha creato una procedura standardizzata con l’intento di semplificare la realizzazione di scuole di alta qualità .

Patrwm21 mira a ottimizzare gli investimenti di capitale, integrando nel contempo altri intenti del governo gallese, tra cui quelli descritti nel Well-being of Future Generations Act 2015.

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Photo: Phil Boorman

Patrwm in gallese significa “modello/esempio” mentre “21” è un riferimento al programma di finanziamento 21st Century Schools.

La prima scuola passiva del progetto gallese Patrwm21, “Ysgol Trimsaran” nel Carmanthenshire, su progetto dello studio Architype.

Un nome impronunciabile per un progetto auspicabile,

feriti dai committenti e dal gruppo di utenti finali. Ap-

Patrwm21 è un modello di azione sviluppato per la rea-

plicando lo stesso approccio a ogni progetto, è possi-

lizzazione di edifici scolastici del Galles, strettamente

bile prevedere e garantire alta qualità, risultati e costi

integrato a una legge locale, il Well-being of Future Gene-

sostenibili.

rations Act 2015, che ha come scopo quello di miglio-

In ogni ambito della vita, è noto che si ottiene quello

rare le condizioni di vita delle future generazioni,

per cui si paga, la qualità ha un prezzo ed è difficile

basandosi sostanzialmente su uno sviluppo sostenibile.

pensare anche a un solo esempio in cui si paga meno e

Il nome Patrwm deriva dalla parola gallese che sta per

si ottiene di più. Quando tale concetto viene applicato

pattern, ovvero “modello, esemplare, esempio” inteso

alle costruzioni, è questa la regola che dovrebbe preva-

nel senso e nelle declinazioni più vaste e che riflette

lere, forse anche in misura maggiore. I protagonisti

l’approccio alla progettazione e alla costruzione così

dell’industria edilizia si trovano, infatti, spesso alle

come definito nel programma di finanziamenti 21

prese con scappatoie, nelle fasi costruttive, per recupe-

Century Schools, ovvero “Scuole del 21° Secolo”. Il mo-

rare i profitti non raggiunti dai prezzi dell’offerta, ri-

dello si basa su un unico team integrato di professioni-

dotti all’osso per aggiudicarsi i contratti.

sti che collaborano con i clienti per sviluppare una

Non occorre andare lontano per vedere i risultati della

soluzione che rifletta gli obiettivi dei singoli progetti.

mancanza di qualità, causata dal basso prezzo: essi sono

Le soluzioni vengono trovate su misura a seconda del

nel centro comunale vuoto che non è mai stato adatto

sito, delle dimensioni dell’edificio, con i materiali pre-

allo scopo, nella scuola locale che, pur costruita solo

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argomenti

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dieci anni fa, ha già bisogno di essere ristrutturata.

Ci sono malcontenti nel settore da molto tempo sulla

Il Team di Patrwm21

necessità di cambiare, per avere finalmente una cul-

Patrwm21 è dunque un progetto programmatico e me-

tura diversa, un’integrità d’azioni e per prendere deci-

todologico sviluppato da un team di specialisti del set-

sioni migliori per il bene del progetto e non solo per

tore la cui collaborazione è fondamentale per far

far quadrare il bilancio finale dei costi. La negazione di

funzionare i modelli, per razionalizzare la progetta-

questa situazione ha avuto come conseguenza alcuni

zione e la consegna e per adattarsi alle relazioni con-

colpi duri e alcune grosse perdite nell’ultimo anno

solidate e alle lezioni apprese.

(ndr, 2018); in più, con la traiettoria discendente di

Tra i co-fondatori e appaltatori risulta la società di co-

forza lavoro qualificata nel Regno Unito, il quadro non

struzioni gallese Dawnus, coinvolta nella realizzazione

otterrà alcun miglioramento a meno che l’industria

quando si è configurata la richiesta di un nuovo approc-

non cominci a rivalutare le opzioni di consegna del

cio progettuale. Dawnus ha osservato che qualità e so-

prodotto finale, cioè dell’edificio. La triste realtà con-

stenibilità erano essenzialmente la stessa cosa, se

seguente a tutto questo è che chi ci perde veramente

pienamente accettate, e si è reso conto che avrebbero

sono gli utenti finali delle scuole, cioè gli occupanti,

avuto bisogno di una squadra in grado di sostenere

gli alunni e, non da ultimo, anche il contribuente.

quella visione. Da questo momento hanno avuto inizio

Premesso ciò, e messo da parte il pessimismo che non

le conversazioni con lo studio di architettura Architype.

porterebbe certamente a un miglioramento della si-

Architype, da parte sua, è noto da tempo nel Regno

tuazione, un gruppo di professionisti sta cercando di

Unito come leader nell’architettura sostenibile e in par-

fare un passo avanti per cambiare la situazione. E

ticolare nella promozione dello standard Passivhaus. Ed

l’ispirazione al cambiamento è venuta da un invito

è proprio attraverso discussioni con Architype che ha

all’azione del governo gallese affinché il settore pri-

cominciato a prendere forma il modello di Patrwm21

vato razionalizzi e standardizzi la realizzazione di edi-

per la consegna di scuole con standard Passivhaus. Nel

fici scolastici, massimizzando gli investimenti

loro ruolo di professionisti esperti, i progettisti di Ar-

nell’ambito del programma di finanziamento delle

chitype sapevano che lo standard avrebbe potuto rap-

scuole di cui sopra (21 Century Schools). In breve, tale

presentare la chiave per fornire la qualità e le

programma rappresenta un investimento strategico a

credenziali sostenibili richieste e che con il team giusto

lungo termine nelle proprietà scolastiche gallesi, il più

questo poteva essere realizzato all’interno di un budget

grande del suo genere dagli anni ‘60, con una prima

scolastico medio. Lee Fordham, direttore associato di

fascia di finanziamento (Band A) che ha raggiunto un

Architype, ha motivato così la scelta passiva: “Ciò che

totale di 1,4 miliardi di sterline e che si chiuderà nel

rende lo standard Passivhaus accessibile è che, a diffe-

marzo 2019. Una seconda tranche di investimenti,

renza di altri standard ambientali, non richiede compo-

Band B, è in fase di sviluppo e inizierà nell’aprile 2019.

nenti aggiuntivi (come i pannelli solari, per esempio)

La somma in ballo è significativa e il programma è riu-

che costano soldi per l’installazione e la manutenzione.

scito a mettere in risalto il Galles nel panorama in-

[Lo standard Passivhaus] semplifica la forma e la strut-

glese, con gli stakeholders più importanti dell’edilizia

tura dell’edificio per renderlo efficiente e, poiché questo

e della progettazione provenienti da tutto il Regno

diventa meno complesso, si riducono i costi di conse-

Unito che osservano con interesse cosa sta succedendo

gna. L’edificio è resistente e si ha la certezza che si com-

nel nord-ovest del Paese.

porterà esattamente così come è stato progettato.”

In linea con la massimizzazione degli investimenti,

Convinti dall’approccio Passivhaus, Architype e Daw-

anche l’esigenza di promuovere la sostenibilità, ridurre

nus hanno quindi reclutato gli ingegneri di WSP, studio

i costi di gestione, il consumo di energia e le emissioni

di fama internazionale, il cui ufficio di Cardiff ha ab-

di anidride carbonica era molto elevata. Il resoconto del

bracciato lo sviluppo del modello sostenibile proposto.

governo gallese era semplice e sensato, ma rimaneva un

Tutte e tre le società avevano una vasta esperienza nel

ostacolo sulla strada che portava alla concretizzazione:

fornire qualità e innovazione nel settore dell’istruzione.

la qualità e la sostenibilità dovevano essere raggiunte

Questa partnership di lungimiranti professionisti ha

non a prezzo pieno ma a un costo ben inferiore.

portato allo sviluppo di Patrwm21 alla cui base sta un

st

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Ysgol Trimsaran, Carmathenshire - UK Completata nell’agosto 2017, la nuova scuola passiva

Gli intenti progettuali

Ysgol Trimsaran nella contea del Carmathenshire, può ac-

La visione combinata del committente e del team di pro-

cogliere fino a 210 alunni ed è dotata di classi luminose e

getto ha cercato di:

ariose nonché di spazi multiuso sui due piani come pure

• esprimere il carattere e l’atmosfera della scuola in linea

l’adiacente scuola dell’infanzia, pensata per ospitare fino

con il riscontro ricevuto dopo aver consultato lo staff, i ra-

a 20 bambini. Prendendo ispirazione dal bel paesaggio

gazzini e i genitori del villaggio di Trismaran

collinare gallese circostante, lo schema multilivello è co-

• creare un raggio d’azione dinamico di spazi stimolanti

modamente immerso in un sito a forte pendenza, rifinito

per l’insegnamento e l’apprendimento che metta lo staff

con sensibilità grazie a una semplice ma elegante palette

in grado di insegnare secondo i moderni dettami pedago-

di materiali che riflettono l’eredità locale delle aree di pro-

gici, fornendo flessibilità in vista di cambiamenti e soste-

duzione di ardesia del Galles e con prospetti rivestiti di

nibilità nel breve e lungo periodo

legno di larice locale.

• raggiungere una sicurezza effettiva ma discreta per i

L’importante strategia paesaggistica incorpora un numero

ragazzini e il personale che aiuterebbe i fruitori a sentirsi

di iniziative a uso della comunità, come ad esempio il giar-

sicuri nella loro nuova scuola e a guardare verso un nuovo

dino comune, aiuole rialzate per la coltivazione di ortaggi

capitolo della storia delle scuole

e percorsi piantumati accessibili che attraversano il sito.

• assicurare che gli spazi ausiliari di supporto e gli spazi

Così come un’area giochi multiuso disponibile per tutti gli

di circolazione siano ottimizzati per lavorare con sempli-

sport e le attività ricreative, immergendo in tal modo total-

cità ed efficacia

mente la comunità in questo speciale progetto.

• creare un edificio piacevole, arioso ed edificante co-

Le direttive per Ysgol Trimsaran sono state concepite dal

struito con materiali naturali, sostenibili che si integri nel

Carmarthenshire County Council, come parte di un’eredità

paesaggio collinare del Galles

di progetti Passivhaus sviluppati dalla divisione Property

• massimizzare la luce e la ventilazione naturale per pla-

Services dell’amministrazione.

smare un ambiente interno salubre che crei livelli di comfort superiori •

progettare un edificio che sarà

un’eredità della comunità con strutture comunali che consentiranno di essere di proprietà e di orgoglio locale •

dare vita a un alto livello di qualità

che deve essere riflessa in tutto il progetto e le finiture dell’edificio •

ombreggiare con i balconi sopra-

stanti il lato che si affaccia a sud •

prevedere una modalità mista di

ventilazione, supportata da una ventilazione meccanica con recupero di calore con finestre manuali da aprirsi a discrezione degli utenti e griglie sulle finestre per la purificazione

Photo: Phil Boorman

notturna.

Un interno della scuola di Ysgol Trimsaran.

argomenti

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4 - Un Galles più equo (A More Equal Wales): credere che

sua offerta: garanzia di qualità a costi competitivi.

ogni bambino abbia il diritto a un ambiente di alta

L’elemento Passivhaus è stato un grande passo avanti

qualità che lo supporti nel suo apprendimento.

per la sostenibilità ma, per convincere anche gli altri

5 - Un Galles di comunità coese (A Wales of Cohesive Com-

della propria visione, il team di Patrwm21 si è reso

munities): lavorare con i futuri utenti per scoprire le

conto che il modello non doveva essere dedicato solo ai

loro aspirazioni per le scuole in cui vivono e svilup-

dati teorici ma anche alle persone. E dunque l’atten-

pare strutture per l’intera comunità all’interno del

zione alle persone proviene dal supporto dato dal Well-

piano scolastico.

being of Future Generations in Wales Act 2015 ovvero

6 - Un Galles di fiorente cultura gallese (A Wales of thri-

dalla “Legge di Benessere delle Generazioni Future del

ving Welsh Culture): a oggi l’80% delle scuole Patrwm21

Galles del 2015”, una normativa che richiede agli enti

sono scuole elementari gallesi, con l’obiettivo di ispi-

pubblici in Galles di riflettere sull’impatto a lungo ter-

rare i giovani a imparare la loro lingua nazionale, cir-

mine delle loro decisioni, per lavorare meglio con le

condati da materiali di provenienza locale.

persone e le comunità e per apportare un cambiamento

7 - Un Galles globalmente responsabile (A Globally Re-

positivo duraturo alle generazioni attuali e future.

sponsible Wales): a differenza di altri standard energe-

Patrwm21 aspira a contribuire a ciascuno dei sette

tici che mirano a compensare il carbonio, il Passivhaus

obiettivi di benessere stabiliti dal Well-being of Future

riduce in prima istanza l’utilizzo di energia. La strate-

Generations in Wales Act 2015, adottando un approccio

gia principale è supportata da metodi di costruzione

olistico e interpretando in modo costruttivo gli obiet-

responsabili.

tivi dell’Act stesso.

“In termini di modello o di approccio standardizzato,

1 - Un Galles prospero (A Prosperous Wales): i bassissimi

ci sono solo due cose fondamentali che rimangono le

costi di gestione di una scuola Passivhaus risparmiano

stesse”, ha detto il co-fondatore di Patrwm21 e Design

decine di migliaia di sterline ogni anno, liberando

Manager di Dawnus, Andrew Cross. “Il team e la meto-

budget scolastici per cose che contano veramente.

dologia di progettazione e costruzione secondo Passi-

2 - Un Galles resiliente (A Resilient Wales): la qualità della

vhaus”. Andrew Cross ha poi spiegato che, poiché lo

progettazione e della costruzione certificata Passivhaus

standard Passivhaus comporta un approccio rigoroso

è racchiusa nell’edificio, che continua a mantenere lo

che diventa elemento costante, il “modello” consente

stesso standard elevato senza indebolirsi nel tempo.

al resto del progetto di essere flessibile, aspetto impor-

3 - Un Galles più sano (A Healthier Wales): le temperature

tante poiché ogni scuola è diversa, con diversi metodi

pensate per l’apprendimento e le basse concentrazioni

di insegnamento, diverse aree geografiche di insedia-

di CO2 garantiscono aule confortevoli sia d’estate che

mento e diverse aspirazioni.

d’inverno, per aiutare gli studenti a dare il meglio di sé.

La coerenza nella squadra è poi altrettanto impor-

Photo: Phil Boorman

concetto che, come tutti quelli buoni, è semplice nella

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tante. “Lo standard e la metodologia Passivhaus non

Con Ysgol Trimsaran (vedi box) il team ha la prova che il

sono difficili una volta che sai quello che stai facendo”

modello funziona come previsto e le bollette energeti-

ha commentato Cross “ma non c’è dubbio che sia ne-

che hanno dimostrato un risparmio di costi addirittura

cessario un diverso modo di pensare e che la curva di

del 75% nel corso dell’anno rispetto alle scuole classifi-

apprendimento sia ripida. Sapevamo che per far rien-

cate con standard BREEAM di eccellente qualità.

trare lo standard entro il budget non potevamo per-

Queste prime due scuole rientravano all’interno del

metterci di perdere denaro con un processo

budget, anche se con un piccolo aumento dei costi di

progettuale e costruttivo inefficiente; questo è il mo-

circa 100 £/m2 rispetto alla media nazionale gallese per

tivo per cui la squadra è parte integrante – e fonda-

gli edifici scolastici. Un costo considerato giustificabile

mentale – di Patrwm21”.

per l’amministrazione committente, grazie alle bollette

Questo approccio al modello consente una soluzione

energetiche ridotte in modo drastico.

su misura efficiente, cosa che non solo soddisfa facil-

Tuttavia, con altre due scuole in progetto, questa volta

mente le esigenze individuali di ogni scuola ma può

nella Contea di Powys, il team ha applicato le lezioni

essere applicata anche ad altri tipi di edifici, tanto che

apprese dai primi edifici per affinare il processo di pro-

il team ha in programma di proporlo anche ad altri

gettazione e costruzione. I prossimi due edifici, i cui

settori, come ad esempio all’edilizia residenziale e agli

lavori di costruzione sono appena iniziati, sono in pro-

edifici a uso pubblico.

cinto di andare in pareggio con il parametro di riferi-

Dal lancio di Patrwm21 nel 2016, il modello ha guada-

mento gallese di 1250 £/m2.

gnato il plauso nella realizzazione di due nuove scuole

Il progetto più recente, Ysgol Bro Hyddgen, è una

nel Carmarthenshire: Ysgol Trimsaran, che ha comple-

scuola che ospita dall’asilo alla sesta classe di insegna-

tato il suo primo anno scolastico di occupazione, e

mento, a Machynlleth, nel Montgomeryshire. Nono-

Ysgol Parc y Tywyn, che è stata recentemente conse-

stante le complessità aggiuntive nella progettazione

gnata (settembre 2018).

per un gruppo di utenti così ampio e diversificato, il

Il committente, il Carmarthenshire County Council, ha

team è fiducioso che questa scuola sarà completata ri-

fornito l’opportunità ideale per mettere in pratica il

manendo al di sotto del parametro di riferimento na-

processo. L’amministrazione gallese è presente in

zionale gallese, dimostrando così ancora una volta

prima linea da alcuni anni nella progettazione sosteni-

quanto sia efficiente il lavoro di squadra e una vera

bile, in particolare nell’approfondire conoscenze e ta-

collaborazione.

stare il terreno con gli sviluppi dello standard

L’impegno sottostante a questo approccio è impor-

Passivhaus. In seguito ad alcuni primi successi, la fi-

tante perché potrebbe rivelarsi un punto di riferi-

ducia dell’amministrazione nello standard ha portato

mento per l’edilizia sostenibile, per la quale il mercato

a un’eredità di design sostenibile e ha spianato la

del Regno Unito è ben in ritardo rispetto alle contro-

strada a ulteriori sviluppi. Avere un committente in-

parti europee. C’è un assunto comune per cui ogni ri-

formato è stato il pezzo finale del puzzle.

cerca sostenibile viene fornita con un aumento del

Le due nuove scuole ospitano rispettivamente 210 e

prezzo di cartellino. Non deve essere questo il caso.

315 alunni delle elementari, nonché una scuola dell’in-

Realizzare prodotti e fornire servizi ecologici può com-

fanzia. Entrambe sostituiscono edifici vecchi, non più

portare un lavoro diverso e la rimozione delle com-

adatti allo scopo in termini di dimensioni, comfort e

plessità per ridurre i costi. È importante essere più

qualità. Sharon Owen, preside di Ysgol Trimsaran, ha

critici ed esigenti, in modo che iniziative come quella

commentato: “La nostra nuova scuola è spaziosa, lu-

di Patrwm21 diventino un’alternativa valida nel

minosa e ariosa e ha migliorato l’orgoglio e l’autostima

mondo delle costruzioni.

degli alunni. La temperatura è costante, cosa che ha migliorato i livelli di concentrazione.” La preside ha anche osservato che la frequenza è notevolmente migliorata e alcuni genitori hanno riferito che i bambini sono diventati meno dipendenti da inalatori o hanno addirittura smesso di usarli.

Il testo è stato scritto a cura della redazione di azero in collaborazione con Jessica Taylor, dello studio Architype.

Per informazioni: www.patrwm21.com; www.dawnus.co.uk; www.architype.co.uk; www.wsp.com

argomenti

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Photo: Š Alan Karchmer

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“Scoprire” imparando Discovery Elementary School, Arlington – VA (USA) Pensata per far fronte al rapido incremento del numero degli studenti di Arlington, la scuola è stata progettata per dimostrare quali obiettivi è possibile raggiungere con un budget standard – anzi, risparmiando il denaro a disposizione – diventando un modello da seguire per i nuovi edifici scolastici della piccola contea della Virginia.

Zero energy, carbon neutral e fonte di energia pulita sono solo tre caratteristiche di questo edificio virtuoso, dove design, sostenibilità e apprendimento si integrano per formare le generazioni del futuro.

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Un nuovo standard per il nuovo secolo Discovery Elementary School è la prima scuola ele-

a fabbricati della medesima destinazione d’uso e di-

mentare della Arlington Public Schools, dipartimento

mensione, che porta un reale contributo al benessere

distrettuale responsabile delle scuole pubbliche della

degli occupanti, impattando nel contempo il meno

contea, a essere progettata e costruita nel XXI secolo.

possibile sul contesto e sull’ecosistema, e che diventa

Come tale essa incarna tutte le caratteristiche di un

esso stesso un luogo di apprendimento e di sviluppo.

edificio del nuovo millennio, in primis l’attenzione al

Per sostenere questo processo di crescita degli alunni,

risparmio energetico e ai cambiamenti climatici. È la

artefici del prossimo futuro, anche il corpo studente-

prima e la più vasta scuola a energia zero nella regione

sco è stato coinvolto nella predisposizione degli spazi

del Mid-Atlantic degli Stati Uniti e la seconda strut-

a partire dalla scelta del nome dell’istituto. Esso infatti

tura climatizzata più grande a energia zero del Nord

è un tributo all’astronauta John Glenn che viveva ac-

America, completata al di sotto del budget stabilito e

canto al sito su cui sorge la scuola quando divenne il

addirittura migliore in termini di efficienza energetica

primo americano a orbitare intorno alla Terra nel

rispetto a quanto previsto a livello di progetto. Ac-

1962; nel 1998, mentre era ancora senatore, Glenn

canto, infatti, all’obiettivo primario di creare un am-

tornò nello spazio come membro dell’equipaggio del

biente gioioso e coinvolgente in cui gli studenti non

navetta spaziale Discovery, diventando la persona più

vedevano l’ora di arrivare al mattino e da cui non vole-

anziana a volare nel cosmo.

vano andarsene a fine delle lezioni, i progettisti hanno

Discovery Elementary School rappresenta dunque la

ideato un edificio che consuma meno risorse rispetto

“scoperta” del futuro per i suoi giovani occupanti.

Photo: © Alan Karchmer

Progetto VMDO Architects, Charlottesville – VA (USA) Strutture Fox & Associates, Richmond – VA (USA) Appaltatore generale SIGAL Construction, Washington D.C. (USA) Superficie 63.695 sf (ca. 5.917 m2) Area lotto 97.588 sf (ca. 9.066,22 m2) Certificazione Living Building Challenge, Zero Energy Certified v. 3.1 Consumo energetico 21,1 kBTU/sf anno (da progetto) Produzione energia rinnovabile 21,5 kBTU/sf anno (da progetto)

Photo: © Alan Karchmer

Sopra, il lato nord con le facciate vetrate e colorate che si aprono verso l’interno del campus dove si trova anche una scuola media.

Qui accanto, la vista da sud. In primo piano le tre sezioni dell’asilo nido e della scuola materna che, poste di fronte agli edifici residenziali, ne richiamano le dimensioni, i volumi e i materiali diventando così elemento di transizione tra il complesso educativo e le abitazioni.

progetti

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X Y

Y

X

X ingresso principale edificio (macchine e pedoni) Y ingresso secondario edificio (autobus) 1

campo 1 in erba sintetica, sotto il quale sono stati scavati i pozzi geotermici 2 campo 2 in erba sintetica 3 campo sportivo multifunzionale

A corsia di sosta breve per macchine scuola media B parcheggio scuola media C nuova connessione scuola media-elementare, inversione di marcia autobus e parcheggio D nuova area d’attesa per carico studenti E nuova area sosta breve F area gioco elementari G area gioco asilo H area gioco dedicata prima infanzia I area esterna gioco e pranzo J cortile di servizio scuola elementare K cortile di servizio scuola media L classi esistenti trasferibili da mantenere M nuovo campo da basket riposizionato N campi da tennis esistenti O bacini di bio-ritenzione

Integrarsi col territorio Situata vicino alla capitale degli Stati Uniti d’America, Arlington è una delle contee dello stato della Virginia che presenta una forte crescita demografica e che di conseguenza vede le iscrizioni agli istituti scolastici in costante aumento. Disporre dunque in modo ottimale un fabbricato per 715 persone, tra studenti e dipendenti, su un lotto già occupato da una scuola media a nord e in un’area a vocazione residenziale non è stato semplice per gli architetti che hanno dovuto tener conto della necessità della stessa scuola media di potersi ampliare un domani, del contesto prettamente abitativo dell’area e dell’adattabilità degli spazi alle esigenze della comunità dopo l’orario scolastico. L’integrazione dell’edificio con il territorio avviene quindi grazie al suo impianto planimetrico, che è collocato al confine con l’area residenziale, a sud , in direzione estovest per privilegiare l’esposizione ai raggi del sole, alla sua volumetria, che si dirama sulla collina esi-

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aree gioco distinte e differenziate, dalla prima infan-

reno (solo 1/3 della superficie totale), e ai suoi rivesti-

zia alle classi elementari. Gli studenti, che iniziano

menti in mattoni giallo-rossicci e pietra che per natura

come Backyard Adventurers all’asilo e finiscono in

e scala sono tipicamente residenziali. Quest’ultimo

quinta classe elementare come Galaxy Voyagers, ve-

aspetto è inoltre enfatizzato dalla presenza delle tre se-

dono il loro mondo dilatarsi e progredire grazie alla

zioni del nido e dell’asilo che riproducono per dimen-

parete di entrata dove è graficamente evidenziato ogni

sioni, volumi e spazi le case adiacenti. Il lato strada

livello di Explorer; il primo giorno di scuola infatti, gli

della scuola è accentuato da colori caldi, che riflettono

esploratori “lasciano il segno” in questo mondo in

il loro orientamento solare a sud, mentre a nord i pro-

espansione scrivendo il loro nome sul muro e seguen-

spetti mostrano tonalità fredde, come il verde e il blu,

dolo mentre si sposta lungo lo stesso durante il viag-

a riecheggiare la naturale espressione del cielo sereno

gio di sei anni alla Discovery. Tutto è pensato per

e del muschio che cresce sul lato nord degli alberi.

incrementare e condividere la conoscenza: le aule

Gli spazi pubblici esterni sono definiti da un grande

sono dotate di elementi flessibili per formare ampi

sporto del tetto, rivestito all’intradosso da legno di

spazi comuni; la tecnologia one-to-one consente la ri-

cedro, che percorre tutta la lunghezza del fabbricato

cerca e la collaborazione in qualsiasi momento e

fungendo da “veranda”. All’ingresso principale, i visi-

ovunque; le scritte possono essere cancellate dai muri

tatori sono accolti da un baldacchino-pensilina con un

grazie ai rivestimenti speciali e le “pareti parlanti”, su

foro arancione in copertura; è l’oculus che, come una

cui è possibile attaccare lettere e oggetti magnetici, in-

grande macchia solare proiettata sull’erba del giar-

coraggiano l’espressione e le inclinazioni degli stu-

dino, si muove da ovest a est nel corso della giornata,

denti; le pareti di Scarabeo e di Lego alimentano

indicando le ore, e che si sposta verso sud da dicembre

l’esplorazione linguistica e spaziale; la siepe, che rac-

a giugno per poi tornare a nord nell’altra metà del-

chiude e definisce la scuola materna “Backyard”, crea

l’anno, individuando lo scorrere delle stagioni; una le-

angoli che ronzano di attività prima, durante e dopo la

zione pratica di geografia astronomica per gli studenti

scuola. Grazie alle zone riconfigurabili, la correlazione

e un calendario solare per i bambini e i ragazzi che qui

tra apprendimento, architettura sostenibile e impegno

iniziano il loro percorso istruttivo.

degli studenti trova molteplici – e impreviste! – mani-

Sfruttando la topografia del sito, l’organizzazione spa-

festazioni dimostrando così che le pratiche educative

ziale interna è suddivisa in zone di apprendimento e

nella Discovery sono in continua evoluzione.

Photo: Lincoln Barbour Photography

stente riducendo al minimo la sua impronta sul ter-

progetti

15

Strategie progettuali

PRODUZIONE energia geotermica

pannelli solari

massa dell’edificio

CONSERVAZIONE orientamento solare

acqua calda dal sole

involucro

massa termica

sensori illuminazione

cucina all-electric

forma del tetto

Conservare 1. Orientamento solare: lungo il percorso del sole da est a ovest con finestre a nord per illuminazione senza rischi di surriscaldamento e a sud opportunamente schermate.

2. Involucro edificio: ottimo isolamento e perfetta tenuta all’aria, caratteristiche fondamentali quando le temperature esterne sono significativamente differenti rispetto a quelle interne.

3 Massa termica: Il sistema costruttivo con casseri isolanti e il cls armato interno assorbono calore dal Sole lungo il giorno per poi rilasciarlo durante la notte rendendo più stabile la temperatura dell’involucro e riducendo la richiesta di calore e raffrescamento.

4. Sensori: misurano, ad esempio, temperatura e qualità dell’aria, tempi di utilizzo di una stanza, e ciò consente di fornire a ogni zona l’esatta quantità di aria fresca e di luce quando realmente necessario; le stanze non utilizzate sono “spente”.

5. Illuminazione: grandi aperture vetrate, solar tube e abbaini forniscono luce naturale e risparmio energetico.

Gli apparecchi illuminanti sono tutti a LED. 6. Cucine elettriche: tutti gli elettrodomestici sono alimentati elettricamente, non si utilizzano combustibili fossili e non si usano fiamme libere e friggitrici ma eventualmente forni che producono calore da recuperare.

7. Forma del tetto: lo sporto del tetto funge da enorme schermature per le finestre sottostanti, in particolare per quelle affacciate a sud. La sua vasta superficie ha consentito inoltre l’installazione del grande impianto fotovoltaico.

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Produrre 1. Energia geotermica: la scuola è riscaldata e raffrescata grazie a pozzi geotermici scavati sotto il campo da calcio, a pompe di calore e a una ventilazione meccanica con recupero di calore, utilizzando solo fonti rinnovabili.

2. Pannelli solari: 1706 moduli solari producono elettricità anche nei giorni non soleggiati fornendo energia per coprire il fabbisogno della scuola annualmente.

3. Volume dell’edificio: i volumi sono disposti in modo tale da massimizzare l’esposizione delle coperture su cui sono posizionati i moduli fotovoltaici che alimentano completamente la scuola.

4. Acqua calda dal sole: due collettori solari sono collocati sul tetto del laboratorio solare con inclinazioni diverse per garantire nei vari momenti dell’anno la differente richiesta di acqua calda utilizzata nella cucina della scuola.

Il sistema ICF (Insulated Concrete Form).

struttura così costruita all’interno è rifinita con intonaco, mentre all’esterno presenta una barriera all’aria e all’acqua, materiale drenante in un’apposita cavità e mattoni a vista; pilastri in acciaio protetti dal fuoco con idonee vernici rinforzano la staticità dell’involucro massiccio a cui fanno da contraltare le principali partizioni interne realizzate con leggeri sistemi a secco in legno. I solai interpiano e di copertura presentano un’ossatura portante in travi di acciaio a C o in profili metallici a sezioni cave (HSS, hollow structured sections), a singola o doppia orditura, lamiera grecata o pannelli in legno e coibentazione termica e acustica. L’involucro è inoltre perfettamente sigillato tanto che il risultato del Blower Door Test (da progetto 0,15 cfm/sf, misurato 0,11 cfm/sf) è migliore dell’80% rispetto a quanto previsto dalla norma (0,6 cfm/sf).

Completano il fabbricato finestre con telaio in alluminio a doppio taglio termico, vetri temprati con coefficiente medio di guadagno solare pari a 0,29 e con intercapedine riempita di argon.

L’illuminazione necessita di qualche considerazione a parte, in quanto la scuola, orientata in modo ottimale est-ovest, è caratterizzata da ampie finestrature efficacemente ombreggiate a mezzogiorno; le superfici ve-

Energia richiesta...

trate rappresentano infatti il 39% dell’involucro consentendo l’ingresso di abbondante luce naturale nell’edificio; dove questo non sia possibile, tunnel so-

La storia di questo istituto a energia netta zero inizia

lari (62 per l’esattezza) dal tetto portano luminosità

fin dai primi schizzi, quando lo studio incaricato

anche al piano terra. Tutto l’apparato luci è a LED ali-

VMDO Architects convinse il Distretto scolastico di

mentati da fonti rinnovabili e con durata prevista di

Arlington ad affrontare una strada mai percorsa

25 anni, completamente dimmerabili nella maggior

prima, ovvero un edificio zero energy da realizzarsi

parte delle aree, mentre l’edificio è totalmente coperto

con il medesimo budget previsto per una scuola “con-

da sensori di presenza.

venzionale”.

La ventilazione è demandata a un sistema in pompa di

Lavorando a stretto contatto con gli ingegneri respon-

calore geotermico con un recupero del calore rotativo

sabili degli impianti meccanici e dell’illuminazione, lo

entalpico (ruota essiccante). 70 sono infatti i pozzi

studio di Charlottesville ha sviluppato alcuni fonda-

geotermici profondi 500 piedi (ca. 152 m) che fanno

mentali approcci progettuali, perfezionati con l’avan-

circolare l’acqua tra la terra e l’impianto meccanico di

zare del progetto, che hanno riguardato l’involucro,

distribuzione decentrato, formato da 58 unità collo-

l’illuminazione e la ventilazione.

cate in piccoli armadi in tutto il fabbricato; nessuna

Le strategie passive contemplavano in primis un’ele-

apparecchiatura è installata a soffitto per una più fa-

vata massa termica dell’involucro, conseguita grazie

cile manutenzione dei filtri e una migliore qualità del-

al sistema ICF (Insulated Concrete Form), cassaforme

l’aria. Il sistema impiantistico (meccanico,

modulari costituite da pannelli isolanti rigidi con-

geotermico, elettrico e di controllo) ha inciso per il

nessi da distanziali a modellare blocchi cassero nei

28% nel prezzo di costruzione dell’edificio, rivelando

quali viene inserita l’armatura metallica e il calce-

che queste tecnologie ad alta efficienza sono state for-

struzzo, una volta raggiunta l’altezza desiderata. La

nite allo stesso prezzo di quelle standard.

progetti

17

… nessuna energia richiesta -3,1 kBTU/ sf anno ovvero a una scuola a energia posi-

23 kBTU/sf anno (un terzo del consumo energetico di

tiva.

una tipica scuola elementare della Contea), Discovery

Nel 2014-2015, quando l’impianto fotovoltaico è stato

a due anni a mezzo dall’apertura mantiene attual-

montato, l’industria degli inverter negli Stati Uniti ha

mente un EUI di 15,8 kBTU/sf anno, dove l’indice così

interrotto la fabbricazione di inverter per grandi cen-

basso rispetto a quello di progetto si raggiunge grazie

trali per dedicarsi a elementi adatti a stringhe più

all’impianto fotovoltaico posizionato sul tetto. Incli-

contenute. Per tale ragione nella scuola sono state

nati di 5° e collegati alla rete senza batterie di accu-

adottate piccole unità di trasformazione che si arre-

mulo, i moduli sono 1706, rispettosamente nascosti ai

stavano a causa dell’ingresso di umidità richiedendo

vicini che si erano opposti a un’installazione a terra

un maggiore lavoro per quelle funzionanti, anche se

ma chiaramente visibili da oltre la metà degli spazi di-

questo di fatto non bloccava l’intero campo. Il pro-

dattici del secondo piano, unendo così gli obiettivi di

blema ha portato l’impianto a produrre il 10% in

sostenibilità dell’edificio a quelli didattici. È stato in-

meno di energia con possibili conseguenze sui con-

fatti ricavato anche un laboratorio esterno accessibile

tratti già stipulati con il gestore della rete pubblica,

dalle classi di quinta elementare (i Galaxy Voyager)

sui moduli stessi e sulla prestazione dell’edificio; for-

dove gli alunni possono vedere e toccare con mano sia

tunatamente, il fabbricato in esercizio, grazie all’accu-

i pannelli fotovoltaici che i collettori solari. Il campo

rata progettazione e all’altrettanto attenta gestione

fotovoltaico ha una potenza di 497 kW e genera ener-

degli occupanti, consumava e consuma il 25% in

gia rinnovabile per 19 kBTU/ sf anno, portando per-

meno di energia trasformando l’edificio da zero ener-

tanto l’indice energetico di utilizzo netto effettivo a

gia a energia positiva!

Photo: Lincoln Barbour Photography

Progettata per un indice di utilizzo energetico (EUI) di

Il laboratorio solare dove sono installati collettori termici e moduli fotovoltaici con diversa inclinazione affinché gli studenti possano capire il loro corretto funzionamento.

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Photo: Lincoln Barbour Photography

L’istituto scolastico è costantemente monitorato: contatori misurano l’utilizzo di energia elettrica delle spine, dell’illuminazione, delle apparecchiature tecniche e del sistema IT, della cucina e della ventilazione, così come la produzione di elettricità, la produzione di acqua calda e la temperatura dell’acqua che va e viene dai pozzi geotermici. Registrati e tracciati, essi sono pubblicati su un cruscotto touchscreen installato vicino all’ingresso della scuola, anche se la dashboard è disponibile su qualsiasi dispositivo elettronico wireless – all’interno della scuola o fuori – rendendo le “lezioni di energia” disponibili per tutti. Sul cruscotto sono visualizzate anche altre informazioni raccolte dagli studenti, compreso il peso della spazzatura prodotta dalla cucina, quello del cibo rimasto e donato alla banca alimentare locale, l’uso complessivo della carta e i dati numerici di chi arriva a scuola a piedi, chi in moto

Sopra, la centrale tecnologica dell’edificio.

Qui a destra, una parte dell’ampio campo solare installato su una delle coperture della scuola e visibile solo dalle classi.

Photo: Lincoln Barbour Photography

o in macchina con gli adulti e chi con gli autobus.

progetti

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20

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Photo: © Alan Karchmer

A est la scuola presenta un giardino didattico, un’ampia zona esterna a verde usata come area gioco e un ulteriore spazio rialzato e pavimentato a livello della mensa adiacente di cui diventa l’estensione all’aperto.

Acqua tetti della Discovery e il 60% del deflusso dalla parte

Pimmit Run, un affluente diretto del fiume Potomac,

rimanente dell’area sono state fermate e depurate in

con notevoli problemi di erosione del terreno e di qua-

modo naturale prima di essere rilasciate lentamente a

lità dell’acqua.

valle, dove un’area specifica monitora la corrente. Nel

Il campus di 25 acri rappresenta il più grande sito sin-

sito così riconfigurato sono state incluse quattro im-

golo di Arlington per il deflusso delle acque piovane

portanti zone di bio-ritenzione, insieme alle aree pavi-

del Pimmit Run. La nuova scuola ha offerto innanzi

mentate nei parcheggi e ai marciapiedi pensati ad

tutto l’opportunità di ammodernare le condutture fo-

hoc. Il nuovo progetto può trattare oltre 34.000 cf

gnarie e idriche esistenti e di reindirizzare il deflusso

(poco meno di 1.000 m3) di acqua in qualsiasi mo-

del run off.

mento e conservarne significativamente di più per la

Prima della costruzione, solo il 5% delle acque prove-

riduzione del flusso. L’acqua piovana viene catturata

nienti dal sito era stato trattenuto e nessun deflusso

in due cisterne per l’irrigazione del giardino della

era stato trattato o ridotto di volume; dopo il comple-

scuola, mentre l’acqua del tetto viene convogliata at-

tamento del progetto tutta l’acqua proveniente dai

traverso il giardino degli impollinatori della scuola.

Photo: © Alan Karchmer

La scuola si trova all’interno dello spartiacque del

progetti

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A

Copertura finestra a golfo (A), dall’estradosso: - rivestimento impermeabile copertura - massetto con pendenza - isolamento rigido - membrana - barriera al vapore per tetti - pannello in compensato impermeabile sulla struttura in HSS - isolamento in lana minerale - pannello in compensato - profili metallici a C con interposta lana minerale - pannello in MDF - finitura 1 scossalina metallica 2 barriera al vapore rivoltata sopra l’isolamento rigido e girata all’interno del sottofondo 3 profilo metallico a sezione cava HSS 4 architrave in legno FSC (ca. 2,54x23,49 cm) 5 isolamento rigido 6 nastro autoespandente

B

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

C

22

Solaio finestra a golfo (B), dall’estradosso: - rivestimento pavimento in moquette - compensato (ca. 1,27 cm) - pannello in MDF - struttura in HSS e isolamento in lana minerale - lastra di gesso rivestita da ambo i lati con tappetino in fibra di vetro - barriera all’aria e all’acqua - isolamento rigido (ca. 1,27 cm) - rivestimento in tavole maschiate di cedro

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sistema di facciata nastro autoespandente davanzale con gocciolatoio sigillato profilo metallico a sezione cava HSS pannello in gesso impermeabile barriera all’aria e all’acqua strati di isolamento rigido (ca. 1,27 cm) architrave in legno FSC (ca. 2,54x18,41 cm) dormienti a chiusura della cassaforma con cavità isolata profilo in legno ad alta densità pannello in gesso solaio interpiano

1

3

2

4 5 6

dettaglio A

1 2 10

3 9

4 5

11

7

2

6 8

12 dettaglio B

Parete (C), dall’interno: - lastra in gesso fibra laminata - sistema ICF (Insulated Concrete Form), cassaforme modulari di pannelli isolanti rigidi e calcestruzzo armato - barriera all’aria e all’acqua - camera d’aria riempita con materiale drenante - finitura esterna in mattoni a vista

11

10 9 7 8 1

6

2

5

3 dettaglio C

4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

angolare lastra in gesso fibra laminata chiusura a L e sigillatura sistema di facciata nastro autoespandente e sigillatura gocciolatoio sigillato profilo a L di base per il rivestimento elemento strutturale in LVL elemento finale per raccolta acqua barra terminale dell’armatura del sistema ICF distanziali degli elementi isolanti dei blocchi cassero

progetti

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Photo: © Alan Karchmer

Dall’entrata principale da un lato si trova il muro dove gli alunni “lasciano il segno” il primo giorno di scuola; dall’altro, piccole nicchie in cui i ragazzi possono studiare o giocare assieme agli insegnanti o da soli.

Il miglior aspetto del progetto È risaputo che il miglior guadagno in un edificio è

di spese di gestione di 20.040 USD; tutto ciò si traduce

quello relativo ai soldi non spesi nella sua gestione,

in 116.973 USD risparmiati, sufficienti a coprire gli sti-

aspetto che assume una rilevanza ancora maggiore

pendi di due insegnanti. La scuola inoltre, compreso il

quando si tratta di una scuola. Grazie al risparmio e

campo fotovoltaico, è stata completata sotto budget,

alla generazione di energia in loco, questo progetto

restituendo più di tre milioni di dollari al Distretto per

sfrutta uno dei tassi di indebitamento obbligazionari

finanziare altri progetti. Rispetto alle previsioni – si

più bassi della nazione nordamericana così da ridurre

attendeva un’intensità di utilizzo dell’energia (EUI) di

le richieste di fondi con un’aliquota di imposta elevata

21 kBTU/sf anno – la reale EUI è di 15,8 kBTU/sf anno

sulla proprietà e da svincolare capitali che possono es-

(anno 2017) e ciò significa che l’edificio è a energia po-

sere utilizzati per altre esigenze.

sitiva e che a lungo termine garantirà al distretto della

A livello di numeri, un edificio scolastico delle stesse

Arlington Public Schools risparmi sul consumo para-

dimensioni della Discovery negli Stati Uniti sborsa

gonabili a dieci tipiche abitazioni del quartiere. Il suc-

annualmente circa 138.000 USD solo per le utenze,

cesso di Discovery Elementary School ha dunque

mentre Discovery richiede 7.320 USD per l’acqua e un

ispirato il Distretto scolastico che in tutti i nuovi ap-

costo energetico annuale di 12.720 USD per un totale

palti di costruzione delle scuole richiede l’obiettivo di

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Photo: © Alan Karchmer

Uno degli spazi comuni con una “parete Scarabeo” dove l’esplorazione linguistica è protagonista.

energia netta zero come uno dei requisiti principali.

Anche la Contea di Arlington, influenzata infine dalle azioni della Arlington Public Schools, si è impegnata a raggiungere obiettivi energetici netti per i progetti di prossima realizzazioni, visto anche che nel 2017 è stata nominata la prima comunità LEED Platinum secondo la nuova certificazione LEED per le comunità dell’USGBC. Nel 2016, infine, il Dipartimento dell’Energia ha lanvery, una partnership volta a dimostrare che le scuole net-zero energy possono essere costruite con le tecnologie attuali e allo stesso costo di una scuola che rispetta il limite di legge, condividendo e sviluppando soluzioni replicabili in ogni contesto.

Photo: Lincoln Barbour Photography

ciato il programma Net Zero Accelerator alla Disco-

progetti

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A scuola di Passivhaus Scuola elementare, Collecchio (PR) Diventata modello di sostenibilità, la nuova scuola elementare di Collecchio mostra non solo soluzioni che consentono di ottenere fin da subito grandi risparmi di energia e quindi di gestione, ma è anche un edificio dove i giovani alunni imparano a rapportarsi con la tutela delle risorse ambientali.

Visite guidate all’interno del fabbricato ampliano l’offerta formativa, permettendo a studenti di altre scuole di testare con mano il benessere e il comfort interno e all’intera comunità di comprendere nel miglior modo possibile quali sono i vantaggi di un edificio passivo.

26

_29

progetti

progetti

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Un modello vincente Il percorso di realizzazione della nuova scuola ele-

delle necessarie compartimentazioni antincendio,

mentare di Collecchio ebbe inizio nel 2010 quando

delle esigenze termiche e di tenuta all’aria e alla ridu-

l’Ufficio Tecnico del comune parmense elaborò un

zione (del 30%) della superficie vetrata nel prospetto

progetto preliminare per l’ampliamento del plesso

sud che ha visto l’inserimento di una serie di scher-

educativo con l’obiettivo di costruire un fabbricato

mature orizzontali per l’ombreggiamento. L’illumina-

che comportasse costi di gestione inferiori alla media

zione naturale prevale negli spazi ricreativi e nelle

degli edifici scolastici già presenti sul territorio e i cui

aule, coadiuvata nei corridoi anche da camini di luce;

consumi fossero in parte o totalmente coperti da fonti

tutte le zone hanno un ottimo livello di fonoisola-

rinnovabili. La proposta trovò concretezza solo alcuni

mento e di una eccellente qualità dell’aria, soluzioni

anni dopo, nel 2014, anno in cui il Comune indisse un

che si traducono anche in migliori rendimenti scola-

concorso di progettazione “integrata” dove il vincitore

stici! La progettazione esecutiva degli impianti mec-

del bando avrebbe dovuto occuparsi della progetta-

canici ed elettrici è stata da subito integrata nel flusso

zione esecutiva, della costruzione dell’immobile e

di lavoro, al fine di minimizzare le interferenze tra

della sua manutenzione ordinaria e straordinaria per

questi e l’involucro e razionalizzare i passaggi verso

un periodo di 20 anni. Oltre all’offerta manutentiva ed

l’esterno.

economica, i criteri di aggiudicazione premiavano i possibili miglioramenti dal punto di vista dell’efficientamento energetico e, non ultima, la certificazione dell’edificio secondo il protocollo Passivhaus. Il team vincitore propose non solo la realizzazione della struttura in legno ma anche una serie di ottimizzazioni mirate proprio alla piena compatibilità della scuola con il protocollo Passivhaus, quali il miglioramento del sistema di ombreggiamento e delle soluzioni per la tenuta all’aria, un aumento dell’integrazione da fonti rinnovabili e una generale semplificazione del sistema impiantistico, vista la forte riduzione dei carichi invernali ed estivi.

Il fabbricato accoglie 10 classi – 2 sezioni di una primaria – collegate alle preesistenze da due elementi, un refettorio comune verso ovest e un tunnel verso est, i quali sono stati esclusi dal perimetro del volume certificato poiché legati ai sistemi impiantistici degli edifici scolastici limitrofi. Rispetto alla soluzione vincitrice che prevedeva la realizzazione di tutto il complesso in struttura metallica, anche l’ossatura dell’imponente atrio e delle pensiline perimetrali di protezione solare sono in legno. A tal proposito tutti i dettagli costruttivi e i nodi principali sono stati rielaborati con attenzione così da chiarire in modo ottimale ai montatori le operazioni di raccordo degli strati di isolamento e di tenuta all’aria. Una cura particolare è stata posta all’esclusione del vano ascensore dall’involucro riscaldato, alla risoluzione delle problematiche derivanti dal soddisfacimento congiunto

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_29

Progetto arch. Christian Ferrarini, Comune di Collecchio (PR) Strutture legno ing. Guido Bottanelli, Holz Albertani, Berzo Demo (BS) Consulente Passivhaus ing. Michele De Beni, Modena Direttore dei lavori ing. Alessandro Bertani, Comune di Collecchio (PR) Appaltatori Impresa Allodi, Parma - Holz Albertani, Berzo Demo (BS) Lavori gennaio 2016 – marzo 2017 Superficie utile netta 1.595 m2 Superficie verde 900 m2 Superficie fondiaria 4.100 m2 Certificazioni • Passivhaus Institut Darmstadt • edificio NZEB, certificazione energetica dell’Emilia Romagna In alto, il portale di ingresso della scuola sottolineato dal colore rosso. Contrariamente a quanto previsto dal progetto vincitore del bando, esso è stato realizzato in legno e non in metallo.

A lato, angolo vetrato che, opportunamente schermato da lamelle orizzontali, accoglie il vano scala. A sinistra nella foto, il tunnel di collegamento con il fabbricato adiacente, elemento escluso dall’involucro della scuola oggetto di Certificazione Passivhaus.

progetti

29

Vista del fronte sud della scuola; oltre al portale di ingresso anche le pensiline sono state realizzate con struttura in legno. Esse fungono da elementi schermanti per le vetrate delle aule al piano superiore e sono dotate di lucernari per lasciar filtrare la luce naturale.

Trasmittanza media pareti 0,135 W/m2K

Carico di raffrescamento 14 W/m2

Trasmittanza media solaio contro terra 0,155 W/m2K

ACS 19,4 kWh/m2 anno

Trasmittanza media copertura 0,078 W/m2K

n50 0,3 h-1

Trasmittanza media serramenti, Uw 0,78 W/m2K

Energia primaria rinnovabile 32 kWh/m2 anno

Fabbisogno per riscaldamento, secondo PHPP 5 kWh/m2 anno Carico di riscaldamento 9 W/m2 Fabbisogno frigorifero (raffrescamento + deumidificazione), secondo PHPP 16 kWh/m2 anno

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Produzione di energia primaria rinnovabile 64 kWh/m2 anno Emissioni di CO2 evitate 46.000 kg/anno

A

A

B

B

piano rialzato

sezione A-A

sezione B-B

piano primo

progetti

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Migliorare l’involucro L’edificio presenta una struttura portante interamente in legno che unisce sia elementi in legno lamellare (travi e pilastri), sia pannelli autoportanti a telaio con isolamento interposto, sistema adottato anche per l’ultimo solaio, così come per quello verso i vani tecnici. La coibentazione degli elementi autoportanti – 20 cm di lana di roccia interposta ai montanti della parete – è integrata con un cappotto da 8 cm dello stesso materiale. Sul tetto invece sono stati utilizzati dei pannelli in PUR da 12 cm con un manto in lamiera metallica riflettente, funzionale anche al fissaggio dell’impianto fotovoltaico. Il valore di trasmittanza medio dell’edificio è di circa 0,125 W/m2K. Per la tenuta all’aria sono stati impiegati teli freno vapore in parete posati durante il montaggio, mentre in copertura una barriera vapore sul lato interno era presente già nelle parti prefabbricate.

L’involucro prevede l’uso sia di pannelli intelaiati prefabbricati – pareti e ultimo solaio – che di elementi in legno lamellare (solaio interpiano).

I serramenti delle aule sono in PVC con una trasmittanza del telaio Uf di 1,0 W/m2K, mentre l’atrio presenta un sistema per facciata vetrata a montanti e traversi (Um,t = 0,88 W/m2K); le vetrate sono ovunque a doppia camera basso-emissiva con trasmittanza del

Solaio contro terra, dall’estradosso: - pavimento in ceramica (1 cm) - massetto di allettamento (7 cm) - telo in PE - massetto alleggerito (8 cm) - pannello in XPS (20 cm) - barriera al vapore - vespaio areato con iglù con soletta superiore con rete elettrosaldata - magrone (10 cm)

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vetro Ug di 0,6 W/m2K. Le aule sono ombreggiate grazie a lamelle esterne, regolabili elettricamente come anche l’atrio, schermato da frangisole lignei fissi la cui geometria è stata progettata per assicurare protezione estiva senza penalizzare il guadagno solare invernale.

Coibentazione e impermeabilizzazione delle strutture contro terra.

Parete contro terra, dall’esterno: - geotessuto - membrana calandrata - doppia guaina bituminosa impermeabilizzante incrociata - blocco in cls (12,5 cm) - barriera al vapore - pannello in XPS (20 cm) - setto in c.a. (25 cm) - pannello in fibra di vetro (8 cm) - barriera al vapore - doppia lastra in cartongesso REI (2,5 cm)

progetti

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Il grande spazio a doppio altezza dell’atrio di ingresso presenta una struttura portante in travi-pilastri e in elementi prefabbricati. Le pareti di questo angolo sono interamente vetrate e accolgono la scala di collegamento tra i vari livelli.

1

2 3 Copertura, dall’esterno - manto in lastre grecate di alluminio - controlistelli listelli di legno (4x4 cm, interasse 80 cm) - listelli di legno (4x4 cm, interasse 80 cm) - membrana impermeabile - pannello in PUR (12 cm) - solaio in travi (31 cm) con coibentazione interposta, chiuso da pannelli in OSB - freno vapore - lastra in cartongesso (1,25 cm)

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4

5

1 pannello FV 2 profilo di partenza cappotto in EPS a celle chiuse 3 elemento in legno lamellare 4 pannello in fibra di legno ad alta densitĂ 5 pensilina

Parete esterna, dall’esterno: - rasatura cappotto - cappotto in lana di roccia (8 cm) - parete in legno a telaio con lana di roccia interposta, chiusa da pannelli in OSB (23 cm) - freno vapore - doppia lastra in cartongesso - finitura interna

1

Solaio interpiano, dall’estradosso - pavimento in ceramica (1 cm) - massetto di allettamento (5 cm) - isolante al calpestio (3 cm) - tavolato ligneo (1,5 cm) - trave lamellare portante (34 cm) 1

elemento in legno lamellare

Dettaglio dell’isolamento della parete esterna verso la scala di sicurezza sul lato est del fabbricato.

progetti

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Energia integrata I criteri e gli obiettivi perseguiti lungo l’intero iter

fotovoltaico da 51,7 kWp.

progettuale hanno mirato a collegare nel modo più

Un sistema di Building Automation, infine, consente il

appropriato benessere ambientale e massima flessibi-

controllo, la supervisione, il comando integrato e la

lità di utilizzo, qualità ed elevati livelli di sicurezza, af-

programmazione di tutti gli impianti tecnologici, com-

fidabilità di installazione e di uso e ridotti consumi

presi quelli di sicurezza (antincendio, antintrusione,

energetici, facilità di gestione e di manutenzione e ri-

controllo accessi, TV CC), rendendo possibile una ge-

spetto dell’ambiente; il tutto contenendo e control-

stione globale e ottimizzata dell’intero complesso.

lando al contempo le fonti inquinanti e integrando i sistemi impiantistici sia tra di loro che con l’organismo edilizio. Non è infatti sufficiente l’impiego delle più avanzate tecnologie se le stesse non sono tra di loro strettamente correlate e sviluppate in modo armonico e adatto all’utilizzo!

Nello specifico, il sistema di riscaldamento e di raffrescamento dell’edificio si compone di due elementi fondamentali. Il principale è costituito da un’unità di ventilazione con una portata massima di 9.000 m3/h, dotata di recuperatore rotativo entalpico con efficienza dichiarata dell’85%. Tale unità è dotata di filtri e di una propria batteria di post per la temperazione dell’aria in ingresso, per una potenza massima di circa 25 kW in riscaldamento e raffreddamento. Un sistema bilanciato di distribuzione dell’aria primaria a doppio flusso ha lo scopo di distribuire la corretta quantità d’aria nelle singole aule, nei bagni, nell’atrio e in tutti gli spazi di servizio. Complementare a questo, è attivo un secondo sistema, la cui funzione è di far ricircolare l’aria interna quando i carichi del singolo ambiente superano quelli non soddisfacibili attraverso la sola aria primaria. Il sistema si compone di fancoil a soffitto a espansione diretta le cui unità esterne sono posizionate sulla copertura dell’edificio. Tale sistema permette quindi di regolare la temperatura e l’umidità per ogni singolo ambiente in modo indipendente.

La produzione di acqua calda sanitaria è affidata a un campo solare collocato in copertura composto da 4,9 m2 di collettori sottovuoto in grado di garantire più del 60% della richiesta. L’ACS così ottenuta è supportata da due sonde geotermiche attraverso una pompa di calore geotermica acqua/acqua che alimenta un bollitore da 500 litri. Il serbatoio di accumulo è parte sostanziale di una macchina a pompa di calore geotermica in grado di funzionare da reintegro nei periodi in cui il solare non riesce a coprire del tutto il fabbisogno. In copertura è stato posizionato anche il grande

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Bilancio energetico raffrescamento, procedura mensile.

Qui sopra, unitĂ di ventilazione con recuperatore rotativo da 9.000 m3/h.

Sotto, coibentazione del piano seminterrato verso terra.

Bilancio energetico riscaldamento, procedura mensile.

progetti

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Un percorso di vita “Non scholae, sed vitae discimus” (Non impariamo

lizzo quotidiano, insegnando agli alunni e al perso-

per la scuola, ma per la vita, NdR) è il motto latino che

nale impiegato un nuovo modo di rapportarsi con il

può riassumere la funzione di questo edificio scola-

costruito, con il risparmio di energia, con le fonti

stico. Gli edifici Passivhaus infatti, o comunque i fab-

energetiche rinnovabili e con la sostenibilità. Questo

bricati a bassissimo fabbisogno di energia, presentano

concetto è stato confermato anche dal Dirigente scola-

non solo ambienti confortevoli e un impatto ridotto

stico che, intervistato sulla scuola, ha detto: “...dopo

verso l’ambiente, ma risultano semplici nel loro uti-

alcuni mesi il livello complessivo di percezione dei be-

Uno scorcio dell’ingresso principale a sud, in cui cui ben si notano gli elementi schermanti del sistema di facciata vetrata a tutta altezza.

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_29

Prospetto nord della scuola, dove si rivelano i tre piani di cui è costituito l’edificio – a sud il piano terra è seminterrato – e dove i pilastri colorati e la pensilina ricalcano quelli del lato a mezzogiorno.

nefici di questo edificio e quelli di padronanza nella

fatti i ragazzi e gli insegnanti si impegnano a promuo-

gestione delle varie funzioni e opportunità è cresciuto

vere comportamenti adeguati di risparmio e di atten-

notevolmente. Da subito abbiamo voluto che la scuola

zione ai consumi attraverso una gestione oculata

fosse una sorta di occasione di apprendimento per

dell’energia. Chiudere le porte, aprire le finestre per il

tutti i nostri ragazzi e per coloro che – per diversi mo-

cambio d’aria solo per pochissimi minuti, visto che è

tivi – venivano a contatto con essa. Più volte abbiamo

già presente un ricambio a livello impiantistico, e spe-

organizzato visite “guidate” al suo interno per farne

gnere le luci sono solo alcune delle azioni che comple-

apprezzare le caratteristiche.” La scuola di Collecchio

tano la progettazione di un edificio passivo e in

però non è solo un edificio virtuoso: al suo interno in-

particolare la sua efficacia a livello energetico!

progetti

39

Ricominciare da zero Filiale Ovest della Berkeley Public Library, Berkeley – CA (USA) Un’amministrazione comunale che decide, dopo anni passati a manutenere le sue biblioteche, di ricominciare da zero, in tutti i sensi, almeno per la Filiale Ovest, abbattendo la preesistenza e realizzando nuovi spazi.

Il risultato di questa scelta è oggi un edificio pubblico, in funzione ormai da qualche anno, che ha ottenuto per primo nella sua tipologia la certificazione Living Building Challenge in California e, appena 2 anni fa, la targhetta LEED Platinum. Un involucro prestante, ovviamente, e un concept bioclimatico che sfrutta le favorevoli condizioni climatiche della Bay Area fanno della Filiale Ovest della Berkeley Public Library un nZEB, a fronte di un costo per la costruzione che non ha sforato il budget di progetto.

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Photo: Š David Wakely Photographer

progetti

progetti

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La tripla vetratura lungo la University Avenue (sulla sinistra in questa foto) è stata specificata per massimizzare la trasparenza tra interno ed esterno, offrendo ampia luce naturale e proteggendo l’interno dai rumori della strada e dal calore.

Un po’ di storia La Filiale Ovest della biblioteca pubblica di Berkeley si

edificio. Un’analisi dei costi del ciclo di vita, che com-

trova vicino alla prima zona industriale della città e al

prendeva sia l’energia incorporata che quella consu-

centro di una delle diverse comunità multiculturali

mata dall’edificio durante la sua vita utile e i costi, ha

cittadine.

convinto per i significativi risparmi che sarebbero de-

L’edificio originale degli anni ‘20, ispirato alle biblio-

rivati ripartendo da zero, consentendo tra l’altro un

teche di Carnegie, si nascondeva dietro una scialba

migliore utilizzo dell’area e un layout progettuale più

aggiunta degli anni ‘70 ma, nonostante le pessime

aperto, efficiente, flessibile e facilmente supervisiona-

condizioni, era ancora amato da alcuni residenti di

bile per soddisfare le esigenze della comunità.

Berkeley. È stata necessaria una valutazione attenta e

La prima sfida progettuale consisteva proprio nel con-

imparziale delle opzioni prima che si potesse co-

vincere dell’opportunità di espandere, aggiornare o so-

struire un consenso attorno al progetto per un nuovo

stituire l’edificio della biblioteca esistente. Dopo ampie

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terno, lo spazio principale comprende scaffalature, postazioni computer, zone salotto, un’area per bambini e un banco circolare. E ancora: una sala polifunzionale, una stanza per gli adolescenti, sale riunioni, per il personale e aree di servizio completano il programma spaziale. In questo senso, un fattore chiave determinante dell’immagine finale è stato proprio quello di massimizzare l’uso per ogni giorno della settimana.

Il nuovo edificio della Filiale Ovest è dunque il risultato di un impegno che la città di Berkeley ha preso nel 2008 per modernizzare o sostituire le sue quattro biblioteche, due anni dopo aver approvato un piano di azione sul clima (Climate Action Plan) che stabiliva obiettivi per limitare le emissioni di gas serra.

Tuttavia, le Request for proposal, ovvero le richieste di proposte dal pubblico, per le biblioteche, nella fase di elaborazione non erano collegate ai nuovi obiettivi di azione per il clima. Sono stati gli architetti dello studio Harley Ellis Devereaux a cogliere l’occasione per creare una sinergia, proponendo una biblioteca a energia netta zero (ZNE). Anche l’utility californiana per il gas e l’energia elettrica PG&E (Pacific Gas and Electric) è diventato un partner a supporto del lavoro

Photo: © Mark Luthringer

di analisi progettuale.

Progetto Harley Ellis Devereaux, San Francisco - CA (USA) Strutture TippingMar, Berkeley - CA (USA) Impianti Harley Ellis Devereaux, San Francisco - CA (USA)

valutazioni e una serie di workshop comunitari guidati da architetti ed esperti, la città decise di optare per una nuova biblioteca, con una forte presenza civica per attirare le diverse etnie del quartiere.

I servizi della biblioteca oggi vanno ben oltre il prestito dei libri, perché l’edificio offre luoghi di incontro o di relax all’interno di una struttura che, anche esteticamente, rafforza la propria immagine sul fronte stradale, creando una nicchia che conduce all’ingresso principale. La grande facciata vetrata spinge i passanti a entrare per visitare la sala di lettura; all’in-

Appaltatore generale Kitchell, Sacramento – CA (USA) Superficie lotto 11.000 piedi quadrati (ca. 1.022 m2) Superficie edificio 9.399 piedi quadrati (ca. 873 m2) Costo totale del progetto al momento del completamento, terreno escluso 7.900.000 USD Certificazioni • Living Building Challenge - Net Zero Energy • LEED Platinum (81/110)

progetti

43

Il concept del progetto Fin dall’inizio, la soluzione progettuale è stata guidata

I banchi di distribuzione e di riferimento sono stati

dalla necessità di flessibilità e adattabilità a lungo ter-

riuniti in un unico spazio di servizio con vista su tutte

mine. I mobili principali della biblioteca e le aree di

le aree pubbliche, sia per ottimizzare lo spazio che per

lettura sono state progettate come un unico spazio

consentire flessibilità all’organico del personale. L’as-

aperto per consentire possibili riconfigurazioni in fu-

senza di posti auto non è dovuta (solo) a mancanza di

turo, anche in previsione di una diminuzione del vo-

spazio ma a precisi intenti programmatici che si tra-

lume di libri – e quindi di scaffalature – dovute

ducono nel favorire l’uso dei mezzi pubblici, le cui fer-

all’avvento dei nuovi media. Nella sua veste di centro

mate sono presenti nelle vicinanze, delle biciclette o

per la comunità, inoltre, non poteva fornire solamente

delle proprie… gambe.

le tradizionali funzioni di una biblioteca, ma doveva

Nonostante il budget limitato, il team è riuscito a otte-

prevedere anche uno spazio a uso della comunità

nere prestazioni energetiche nette pari a zero, con in-

stessa al di fuori dell’orario giornaliero tipico di una

terni spaziosi e luminosi, che hanno permesso di

biblioteca e che non entrasse in conflitto con le sale di

conseguire la certificazione Living Building Challenge

lettura. Tanto che è stato pensato un accesso a questi

(soddisfacendo i Petali di Luogo, Energia e Bellezza) e

ambienti attraverso una porta nella parte nord-est

la targhetta LEED Platinum nel 2016.

dell’edificio. La Filiale Ovest è considerata oggi un’im-

Il processo di progettazione, integrato e collaborativo,

portante “rete di sicurezza” nonché “social network”

ha portato alla creazione di un edificio rigorosamente

per i nuovi arrivati nella comunità, proprio perché

sintonizzato sulla geografia e sul clima, nonché sulla

offre servizi cruciali come le lezioni di inglese per i

sua missione pubblica. Per raggiungere lo status di

non madrelingua e il programma Berkeley READS

zero energia, è stato ridotto al minimo l’impatto ener-

Adult Literacy.

getico attraverso strategie passive e attive integrate a

La sala comune/polifunzionale a nord funge da area

un involucro edilizio ad alte prestazioni, sfruttando al

di lettura aggiuntiva quando non è riservata ad altri

massimo le potenzialità date da illuminazione e venti-

usi ed è accessibile sia dalla porta laterale cui si accen-

lazione naturali. Strategie che, attentamente coordi-

nava poco sopra che dallo spazio principale della bi-

nate, hanno generato, in concreto, una innovativa torre

blioteca, nel quale si entra dal vestibolo che si affaccia

del vento (wind chimney) la quale fornisce una ventila-

sulla University Avenue.

zione trasversale proteggendo l’interno della biblioteca

La porta laterale che conduce alla sala della comunità

dai rumori della strada permettendo comunque di au-

e alle sale riunioni può essere chiusa e separare

mentare l’altezza della facciata, al fine di rafforzare così

quindi queste zone dalle aree pubbliche della biblio-

la presenza civica della Filiale Ovest lungo la trafficata

teca, facilitandone gli usi fuori orario.

University Avenue.

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1 2 3 4 5 6 7 8

A B C D E F G H I

scaffalature libri area bimbi stanza multifunzionale desk informazioni uffici e meeting rooms toilet e stanze inservienti area adolescenti area dello staff

cortile chiuso con quercia da sughero e piante autoctone entrata pergolata parcheggio biciclette fioriere di drenaggio (flow-through planters) parcheggio accessibile zona di carico uscita di sicurezza accesso pubblico dopo l’orario di chiusura della biblioteca nuove piante di robinia

pianta

3

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7 6

1

8

progetti

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Utilizzo del suolo e design bioclimatico Nel lotto occupato dall’edificio, l’ingresso alla biblio-

configurazione ottimale del tetto e l’altezza per massi-

teca, che sovrasta il marciapiede, è arretrato a suffi-

mizzare la ventilazione naturale, la luce naturale e la

cienza per ospitare un percorso accessibile nonché

produzione di energia, ovvero per ridurre i carichi

rampicanti, fioriere, panchine e parcheggi per bici-

energetici. Questi studi hanno portato alla caratteri-

clette. Nella parte posteriore, una corte-giardino

stica architettonica più innovativa dell’edificio: la

ospita una quercia da sughero visibile da gran parte

torre del vento (wind chimney) sul lato sud, progettata

dell’edificio. Le pur piccole aree verdi, strategica-

per sfruttare la costante brezza oceanica e creare ven-

mente posizionate per la gestione delle acque piovane

tilazione naturale attraverso l’edificio.

e perché abbiano un impatto visivo positivo, offrono

Le brezze prevalenti nella zona creano una pressione

un mix variopinto di specie che fornisce un habitat

negativa dietro la facciata, dove le feritoie di ventila-

naturale per farfalle autoctone, impollinatori vari e

zione attirano l’aria dalle finestre all’estremità oppo-

fauna locale. Tali miglioramenti paesaggistici creano

sta (a nord) della biblioteca. Inoltre, anche i lucernari

una connessione con il sistema ecologico naturale

sulla copertura funzionano in modo autonomo per

sottostante il sito, contribuendo tra l’altro a espandere

supportare il flusso d’aria. Pavimenti radianti e radia-

le opportunità educative ecologiche della biblioteca.

tori posti davanti alle finestre e collegati a pannelli so-

Per raggiungere la condizione Zero Net Energy, le ana-

lari termici forniscono riscaldamento e

lisi relative ai guadagni solari sono quelle che hanno

raffreddamento. Un sistema di gestione dell’edificio

determinato la capacità del sito di generare energia

collegato a una stazione meteorologica presente sul

rinnovabile.

tetto coordina i vari impianti, passando dalla modalità

Nelle fasi iniziali sono stati impiegati software di mo-

di ventilazione naturale a quella di raffrescamento

dellazione come Daysim, Radiance, Skycalc e la flui-

completo per il controllo del comfort. Non ci sono si-

dodinamica computazionale, al fine di determinare la

stemi HVAC aggiuntivi nella struttura.

Benché minime, anche le superfici verdi concorrono fortemente al raggiungimento alla ZNE dell’edificio e alla sua sostenibilità finale.

Gestione delle acque piovane: tutto il deflusso delle acque piovane viene filtrato, pulito e trattenuto prima di essere scaricato nel sistema di drenaggio urbano.

Il flusso proveniente dal tetto viene raccolto in fioriere drenanti flow-through, come quelle dell’immagine, strutture per la gestione delle acque piovane con una base impermeabile.

Adatte per le aree urbane preclusive o ad alta densità di infiltrazione, questo tipo di fioriere tratta l’acqua consentendo al ruscellamento di penetrare attraverso la matrice del suolo ed essere filtrato in un sistema sotterraneo di drenaggio.

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a impatto bloccato del rumore del traffico b brezze e venti dall’oceano Pacifico c percorso del sole

c a

D E F G H

vento prevalente sfiato operabile sistema di assistenza alla ventola rumore del traffico griglia

1

scelta del sito (sito urbano, no possibilità di parcheggio, promozione del trasporto pubblico) tecnologia di gestione delle precipitazioni atmosferiche (giardini e fioriere a basso flusso - flow-through planters) alberi e piante autoctone (opportunità di educazione ecologica) materiali da costruzione “termici” (rain screen efficienti ad alte performance, fattore di resistenza R31) materiali da costruzione “termici” (tetto freddo efficiente, fattore di resistenza R40) materiali da costruzione (legno certificato FSC 97%) ventilazione naturale (finestre apribili per presa d’aria) ventilazione naturale (lucernari ventilanti per l’aria esausta) ventilazione naturale (torre del vento per l’aria esausta – concetti di effetto camino per la ventilazione/effetto Bernoulli) - vedi dettaglio a fianco luce naturale (lucernari apribili) luce naturale (protezione dal sole diretto attraverso brisesoleil e vetrata con vetri tripli e a bassa emissione) solare termico (pavimento radiante) solare termico (radiatori davanti alle aperture a nord) solare termico (pannelli per l’ACS) produzione di energia elettrica (pannelli FV – immissione in rete del surplus) brezza dell’oceano prevalente (crea una pressione negativa sul retro della facciata anteriore - attira l’aria fuori dall’edificio)

2

b

3

Catturare sole e vento per creare un’ideale zona di comfort senza l’impiego di combustibili fossili è stata la sfida, vinta, della Filiale Ovest della Berkeley Public Library.

D

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E F

G H

10 11 12 13 14 15 16

Dettaglio della torre del vento (wind chimney)

Sezione assonometrica nord-sud

progetti

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Luce, aria & acqua Data la funzione primaria di una biblioteca, è stato ne-

l’esterno degli spazi occupati che raggiunge il 95%.

cessario progettare una corretta illuminazione natu-

Il sistema di ventilazione naturale introdotto prece-

rale.

dentemente, che aspira l’aria dal piccolo giardino a

La facciata su strada, esposta a sud, ha una grande ve-

nord, fornisce un’eccellente qualità dell’ambiente in-

trata per tutta la larghezza del lotto ed è dotata di un

terna tanto che non risulta necessario un sistema di

sistema di schermatura solare orizzontale mentre i lu-

trattamento convenzionale della stessa, con riscalda-

cernari presenti sul tetto sono tutti rivolti a nord, per

mento e raffrescamento distribuiti da un pavimento

ridurre al minimo l’abbagliamento. Anche una buona

radiante e radiatori di pre-temperamento posati da-

parte della parete rivolta a nord, nella zona bambini, è

vanti alle finestre rivolte a nord. Una serie di condotti

generosamente vetrata con vista verso il piccolo giar-

e ventilatori a soffitto facilitano il flusso d’aria attra-

dino con la quercia. Le pareti trasparenti interne e i

verso i vari spazi della biblioteca. I sensori di CO2 del

lucernari consentono a gran parte degli spazi interni

sistema di gestione collegati ai motori delle finestre

di ricevere luce naturale; la biblioteca risulta così illu-

assicurano che queste siano aperte quando è richiesta

minata al 97% con luce naturale, con una vista verso

aria fresca.

Il fatto che il corpo edilizio occupi oltre l’82% della superficie del lotto ha costituito una sfida per la gestione delle acque piovane che quindi è stato necessario far defluire, filtrare, pulire e trattenere prima di essere scaricate nel sistema di drenaggio della città e quindi nella Baia di San Francisco.

Tutto il deflusso proveniente dal tetto viene raccolto nelle fioriere drenanti integrate nella base dell’edificio dove la vegetazione e i terreni sabbiosi appositamente collocati filtrano e puliscono l’acqua mentre le aiuole a livello fungono da filtro anche per il deflusso dalle superfici pavimentate, prima di lasciare il sito. Oltre alla pulizia meccanica e biologica dell’acqua, le fioriere sono progettate per trattenere i flussi di routine e principali prima che l’acqua entri nel sistema di scarico delle acque grigie della città, attenuando così eventuali e potenzialmente gravi problemi di inondazione a valle.

Tutte le specie piantumate sono state selezionate per la loro tolleranza alla siccità e la capacità di sopravvivere in condizioni salutari nel clima di Berkeley con un’irrigazione

Photo: © David Wakely Photography

minima e i picchi stagionali di acqua piovana.

L’uso di acqua potabile è ridotto del 58,2% rispetto alla linea di base LEED proprio grazie alle strategie di irrigazione adottate e agli impianti idraulici a basso flusso.

Il sistema operativo misto combina il modo di risposta al cambiamento delle condizioni atmosferiche, per mantenere comfort interno e qualità dell’aria elevati.

1

1 vento prevalente 2 sistema radiante a pavimento 3 lucernari apribili 4 camera d’aria di scarico per le scaffalature 5 ventole/ventilatori 6 ventilatore supplementare sul tetto 7 torre del vento (wind chimney) 8 assorbitore di calore in acqua refrigerata nel pavimento radiante

2

stagione di riscaldamento

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inizio stagione di raffrescamento

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stagione di raffrescamento

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picco della stagione di raffrescamento

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Premi e riconoscimenti raccolti dalla Filiale Ovest della Berkeley Public Library: • 1st Public Library in California/ Nationally - Certified Living Building Challenge Net Zero Energy • 2016 AIA COTE Top Ten Award • 2015 AIA East Bay Merit Design Award • 2015 Gold Nugget ZNE Grand Award • 2014 Berkeley Design Associates Merit Award • 2015 IES Excellence in Illumination Award • 2nd ZNE Municipal building in CA • 3rd ZNE Municipal building in USA

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Materiali & costruzione I materiali da costruzione sono stati accuratamente selezionati per la loro durabilità, la garanzia di qualità dell’aria interna, gli impatti minimi sull’ambiente e l’energia incorporata, ridotta al minimo.

Il 100% di adesivi, sigillanti e rivestimenti nonché i sistemi di pavimentazione soddisfano i criteri dei materiali a bassa emissione LEED. L’88% di tutti i prodotti in legno, tra cui anche la struttura portante stessa dell’edificio, realizzata con un telaio in legno certificato FSC al 97,1%, soddisfa i criteri di bassa emissione. L’intelaiatura, tra l’altro, presenta montanti più grandi di quelli standard, offrendo così una migliore efficienza termica e meno scarti di fresatura. L’isolamento tra i montanti è in lana minerale, con valori di resistenza (parametro usato negli Stati Uniti rispetto alla più europea trasmittanza) compresi tra R-30 e R-41.

I dettagli dei rivestimenti esterni sono stati sviluppati per ridurre la complessità dell’installazione degli stessi, limitare al minimo gli sprechi e minimizzare gli spazi di aggancio richiesti.

I materiali impiegati hanno raggiunto il 31,2% di provenienza considerata regionale, cioè acquistati entro 500 miglia dal sito.

Il 90,53% dei rifiuti da costruzione non è finito in discarica ma è stato smantellato e tracciato con GreenHalo (un sistema di tracciamento e di riciclo dei rifiuti).

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Sopra, la progettazione personalizzata dell’intelaiatura per i pannelli esterni in fibrocemento ha ridotto del 30% la quantità di acciaio.

Sotto, la struttura portante in legno con l’isolamento in lana minerale e la posa del pavimento radiante.

L’energia per il futuro Per ottenere un’impronta di carbonio minima, il pro-

con una dashboard per il monitoraggio dei consumi

getto prevede riduzioni energetiche sia in fase opera-

presente nello spazio centrale della biblioteca e sul

tiva che risparmi di energia incorporata (embodied

web istruisce gli utenti sull’impatto delle loro deci-

energy). I carichi di illuminazione, per esempio, sono

sioni relativamente all’uso di energia.

ridotti grazie all’intensa illuminazione naturale, ga-

Grazie a queste strategie, il consumo energetico effet-

rantita da lucernari e vetrate collocati in maniera ocu-

tivo è ridotto del 76% rispetto alla base di riferimento

lata sia a nord che a sud.

AIA 2030, superando quindi gli stessi obiettivi di pre-

Le pareti, fortemente isolate, riducono la necessità di

stazione energetica di AIA 2030, che ha come riferi-

aria condizionata mentre il rapporto tra aperture e su-

mento la 2030 challenge, per cui tutti i nuovi edifici, gli

perfici opache bilancia le perdite di calore con i guada-

sviluppi urbani e le principali ristrutturazioni do-

gni di luce naturale.

vranno essere a zero emissioni di carbonio entro il

La presenza di elettrodomestici con etichetta Energy

2030. Nel corso del suo primo anno di attività, la bi-

Star e un’efficiente stazione di ricarica per laptop ridu-

blioteca è risultata netta positiva dal punto di vista

cono ulteriormente i carichi delle prese. Un chiosco

energetico.

Photo: © David Wakely Photographer

La zona dedicata alle letture per i bambini è direttamente visibile dal desk centrale.

La biblioteca raggiunge fino al 97% di illuminazione naturale.

Questa, attentamente controllata, viene convogliata all’interno dai lucernari e dalle ampie superfici vetrate delle facciate nord e sud. In particolar modo quest’ultima impiega tripli vetri con elevate prestazioni termiche e acustiche.

La deviazione della luce solare diretta riduce al minimo l’aumento di calore e l’abbagliamento.

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Photo: Š Kyle Photographer

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Un edificio che fa scuola Scuola Louise-Otto-Peters, Hockenheim (D) 54

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Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg

La progettazione di una scuola superiore in una cittadina del Baden-Württemberg era iniziata già con l’ambizioso auspicio di seguire lo standard Passivhaus.

In corso di pianificazione, committente e progettisti hanno deciso di aderire al programma federale EffizienzHaus Plus in Bildungsbauten, trasformando così la scuola nel primo edificio scolastico realizzato secondo i criteri del programma stesso, che richiede, tra gli altri requisiti, anche un surplus di generazione di energia elettrica.

Un monitoraggio intensivo di 2 anni sta confermando le prestazioni dell’edificio, evidenziandone le irregolarità e identificando le opportunità per ottimizzare tutte le operazioni.

Una scuola come tante?

La scuola LOP (Louise-Otto-Peters) di Hockenheim, nel Circondario del Reno-Neckar, è il primo nuovo edificio di un complesso scolastico secondo lo standard “Energy Efficiency House Plus for Educational Buildings” (EffizienzHaus Plus in Bildungsbauten) del ministero federale dell’edilizia. L’edificio produce più energia di quanta ne consuma ed è certificato secondo il sistema di sostenibilità del governo tedesco DNB con il livello Silber, cioè “argento”.

Costruita in sostituzione di un vecchio edificio scolastico degli anni ‘70, la scuola propone molteplici offerte formative: da quella di tipo professionale passando per il liceo fino alla formazione di educatori e di assistenti nelle cure geriatriche. Questa varietà di Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg

modelli di insegnamento si è tradotta in una moltepli-

L’ingresso alla scuola dalla strada principale, Schubertstrasse.

cità di spazi necessari a ogni singolo apprendimento specifico che viene impartito, dalla metà del 2017, a circa 280 studenti.

Compositivamente, la nuova scuola è stata progettata come una struttura a Z, con due piani fuori terra e un tetto piano. L’intersezione dei due volumi parallelepipedi che la compongono ha generato due aree esterne: un cortile d’ingresso ben riconoscibile che si affaccia sulla strada di accesso e un’area verde di sosta e ricreazione posteriore. Gli alberi preesistenti nella parte sud-orientale del lotto sono rimasti in gran parte intatti. In continuità con la vecchia scuola, la facciata della nuova è stata rivestita con mattone clinker, un materiale in effetti piuttosto atipico nella

Progetto Roth Architekten, Schwetzingen (D)

zona, poiché senza una radicata tradizione nella Ger-

Impianti Ing.-Büro Wilhaug GmbH, Mosbach (D); BF Controls Ltd., Schwabach (D); Beck Elektroanlagen GmbH, Helmstadt-Bargen (D)

stico tale materiale era stato, tuttavia, utilizzato in

Monitoraggio ina Planungsgesellschaft mbH, Darmstadt (D)

mania sud-occidentale. Nel vecchio edificio scolaalcune parti ed è quindi servito come occasione – e legittimità – per rivestire nello stesso modo i nuovi volumi, oltre che per inserire la scuola al contesto urbano residenziale adiacente. In contrasto con il

Lavori 2016-2017

vecchio edificio demolito, il nuovo è stato però dotato

Superficie lorda 4.190 m2

più contemporaneo.

Superficie netta riscaldata 3.766 m2

tipicamente regionali, delle finestre con imbotti in

Certificazioni • Effizienzhaus-Plus in Bildungsbauten • BNB (Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen), Silber • Passivhaus Institut Darmstadt (solo calcolo)

corniciate con elementi in pietra calcarea. Utilizzando

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di una pietra più luminosa, che gli conferisce un look Al fine di riprendere la tradizione delle intelaiature,

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pietra naturale, le aperture della scuola sono state inmateriali tradizionali, si è voluto conferire alla costruzione un aspetto “locale”.

Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg

Il foyer centrale, che può fungere anche da aula magna, è anche il punto in cui si compenetrano i due edifici a due piani che compongono la scuola.

In molte parti dell’edificio è favorita la luce naturale, soprattutto nelle aree di collegamento, come questa del foyer, contribuendo così ad abbassare il fabbisogno energetico.

progetti

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piano terra

Un’architettura funzionale Dal punto di vista architettonico, la scuola presenta un impianto semplice e subito riconoscibile, definito dai 2 volumi intersecantisi a formare un foyer centrale da cui dipartono due ali. L’accesso al foyer avviene dalla strada principale a ovest (Schubertstrasse) attraverso un’area pavimentata esterna che, insieme al parcheggio pavimentato nello stesso modo, diventa quasi una piazza pubblica. L’area posteriore a est è invece caratterizzata dal verde. Qui, una terrazza leggermente sopraelevata funge da zona di ricreazione ed è collegata con il livello del terreno più basso attraverso gradonate che diventano posti a sedere.

Internamente al piano terra, a nord, c’è l’area amministrativa con la grande aula insegnanti e tutti gli spazi annessi. Nell’ala contrapposta, a sud, si trovano le sale specialistiche professionali, la sala dedicata alla rittutto il piano superiore, invece, ospita le aule per le lezioni teoriche, la biblioteca studentesca e alcune aule dedicate, per esempio all’arte o all’informatica.

Il cuore dell’edificio, il foyer d’ingresso, serve anche da auditorium/aula magna, quando necessario, ed è visivamente collegato al piano superiore tramite lo spazio aereo centrale. Al piano terra tale spazio può ampliarsi verso est, nella grande stanza in cui gli alunni consumano il loro pranzo, e verso ovest nella stanza

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Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg

mica e l’ampia cucina-studio con annessa zona pranzo;

Gli ambienti scolastici, anche quelli di collegamento e raccordo come i corridoi, sono caratterizzati da linee pulite ed essenziali.

Sulla destra, la porta conduce all’aula computer del primo piano.

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piano superiore

Gli apparecchi a LED, prevalentemente integrati nei controsoffitti acustici, nonché i sensori di presenza e di luce costante riducono al minimo la necessità di potenza dell’illuminazione.

Legenda spazi: 1 cucinino insegnanti 2 sala insegnanti 3 consegna libri 4 bagni 5 spazi tecnici 6 aula riunioni 7 biblioteca insegnanti 8 uffici vari 9 zona di ricreazione per gli studenti 10 foyer/aula magna 11 sala polifunzionale 12 sala della ritmica 13 aule dedicate alla formazione sanitaria geriatrica 14 cucina didattica 15 terrazza con elementi gradonati che permettono la seduta 16 deposito spazzatura 17 aule 18 aula computer 19 biblioteca studenti 20aula di arte 21 aula di scienze

della ‘ritmica’, dedicata alla musica e alla danza. L’intera area dunque, grazie alle dimensioni che può raggiungere nonché alle attrezzature e alla mancanza di barriere architettoniche, può adattarsi anche per riunioni più grandi e per feste scolastiche.

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dettaglio di collegamento del lucernario alla copertura

Sopra, viene testata la tenuta all’acqua della copertura, prima della posa dell’isolamento in EPS. A destra, una fase di realizzazione delle fondazioni, con la posa degli elementi isolanti in XPS contro le pareti già trattate per la tenuta all’acqua.

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Un involucro compatto 1

Secondo le linee guida sulla protezione del clima del Circondario del Reno-Neckar, l’edificio è stato proget3

tato come una casa passiva. In un momento succes-

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pianificazione esecutiva, venne deciso che l’edificio

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sivo alla prima stesura del progetto, durante la fase di sarebbe stato incluso nel programma di finanziamento Effizienzhaus Plus Bildungsbauten del Ministero

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Federale Tedesco dell’Edilizia, virando quindi leggermente dalle impostazioni iniziali. Il finanziamento statale riguardava tuttavia il solo aspetto legato al monitoraggio e alle strumentazioni necessarie per questo, il resto delle spese è stato sostenuto dal Land del Baden-Württemberg.

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Dal punto di vista strutturale, l’edificio è stato realizzato come una convenzionale costruzione massiccia in cemento armato, mentre le pareti interne sono sostanzialmente non portanti e flessibili (murature a secco e parete divisorie ‘per sistemi’).

1

L’involucro esterno presenta un cappotto in EPS o in lana minerale di 20 cm, su cui sono incollati mattoni clinker su facciata ventilata. Il valore U medio della minio sono dotate di tripli vetri termoisolanti e un va-

3

2

75

parete esterna è 0,16 W/m2K. Le finestre in legno-allulore Uw medio di 0,80 W/m2K. Il massiccio solaio in c.a. del tetto piano è dotato di una pendenza media di 30 cm, a cui sono applicati uno strato di tenuta all’acqua e uno strato di ghiaia sul lato superiore con un valore U medio finale di 0,13 W/m2K. Il solaio contro terra (25 cm) poggia su un isolamento perimetrale in XPS resistente alla pressione dello spessore di 20 cm.

Il rivestimento del pavimento è posto su un massetto

sezioni orizzontali delle pareti (portante esterna, divisorie interne)

galleggiante che si colloca a sua volta su uno strato isolante di 8 o 9 cm il quale contribuisce a raggiungere un valore U medio di 0,13-0,14 W/m2K.

dettaglio attacco controparete interna all’apertura del serramento

1 40

7

8

75

parete divisoria ‘per sistemi’ elemento di interruzione acustica controparete parete in cartongesso asse di posizionamento dell’elemento di interruzione acustica 6 distanza dal muro a secco dall’asse mediano della parete divisoria più sottile/dall’elemento di interruzione acustica (2 cm) 7 elementi di cartongesso con fresatura a V nella zona dell’imbotte + controparete 8 controparete sotto il davanzale

33

1 2 3 4 5

5

progetti

61

Un’impiantistica molto efficiente L’elemento più caratterizzante della scuola LOP rimane tuttavia l’impiantistica installata.

Oltre alla massiccia produzione di energia elettrica, demandata ai pannelli FV posati sulla copertura, il sistema di riscaldamento/raffrescamento dell’intero edificio ha richiesto un’accurata progettazione.

La fornitura di calore alla scuola è assicurata da una pompa di calore acqua glicolata/acqua con una capacità di 29 kW collegata in un sistema che prevede l’azione combinata di un accumulatore di ghiaccio (ice storage) interrato sotto il parcheggio (della capacità di 82 m³) e di 14 pannelli solari ad aria distribuiti su una superficie di 40 m² sul tetto (con una capacità di prelievo di 27.720 kWh/anno).

Come sistema di backup, in caso di un picco di richiesta, la scuola è allacciata alla rete di teleriscaldamento comunale.

Il calore, trattato termicamente in un pre e postriscaldatore prima di arrivare alle aule, viene trasferito per circa il 10% ai radiatori presenti in alcune parti dell’edificio e per il 90% alla ventilazione attraverso le prese d’aria presenti nei soffitti o nei salti di quota degli stessi. Un sistema, questo, che garantisce la riduzione del carico di riscaldamento nella stagione fredda e di raffrescamento in quella calda.

Con una percentuale di recupero del calore del 75%, l’impianto di VMC è stato progettato a due canali impiegando il sistema brevettato Bauer Optimization Technology (BaOpt) ma rendendo comunque possibile la ventilazione naturale attraverso l’apertura delle finestre. Il sistema BaOpt funziona, nella pratica, con alette e termostati posti lateralmente in ogni stanza che regolano l’ingresso di calore (cioè di aria calda) attraverso una distribuzione individuale del volume d’aria necessario ai due canali diversamente temperati.

Sul tetto, l’impianto fotovoltaico installato è di 1.048 m², composto da 639 moduli (320 orientati a nord-est e 319 a sud-ovest) con celle solari monocristalline, la cui potenza è 204,48 kWp. Il surplus di energia finale calcolato è di 4,21 kWh/m²a.

Tenuto conto delle necessità scolastiche l’ACS, infine, viene prodotta tramite scaldacqua elettrici istantanei.

62

_29

Sopra, le file di pannelli fotovoltaici installati sul tetto.

Sotto, da sinistra, due immagini della cisterna dell’accumulatore di ghiaccio (ice storage), interrato sotto il parcheggio; la fila dei pannelli solari ad aria sul tetto, collegati al sistema di climatizzazione dell’edificio assieme all’accumulatore di ghiaccio e alla pompa di calore.

Riscaldare con il ghiaccio?!

L’idea che un edificio venga riscaldato con il ghiaccio

sterna estrae calore (energia) dall’acqua liquida – che

sembra un paradosso, eppure si tratta di una tecnolo-

quindi diventa via via più fredda fino a congelarsi –

gia già presente sul mercato da qualche anno, benché

attraverso le tubazioni a spirale immerse nella massa

non ancora molto diffusa. Il sistema di funziona-

d’acqua e riempite con un medium. Durante questo

mento si basa sull’energia che viene rilasciata quando

cambio di stato viene fornita l’energia per il riscalda-

l’acqua cambia il proprio stato, passando da liquido a

mento resa poi disponibile tramite la pompa di ca-

ghiaccio e viceversa. In questo senso, accumulare

lore. Quando l’acqua presente nel serbatoio è

ghiaccio in un’apposita cisterna significa poter sfrut-

completamente congelata, affinché si torni allo stato

tare il calore che si crea durante la cristallizzazione,

liquido, viene utilizzato il secondo scambiatore di ca-

nel passaggio dallo stato liquido a quello solido, per

lore, considerato di “rigenerazione”, che fornisce ca-

riscaldare gli ambienti. Nel procedimento inverso,

lore all’acqua attraverso un tubo di assorbimento

viene fornito calore al ghiaccio affinché questo, di-

presente sulla parete del corpo in calcestruzzo, il

ventando liquido, produca freddo per raffrescare gli

ghiaccio si scioglie e il ciclo può ricominciare. È pos-

ambienti.

sibile sfruttare il ciclo dell’acqua e la pompa di ca-

In generale, un sistema di riscaldamento con accumu-

lore – con funzione inversa – anche per il

latore di ghiaccio comprende una grande cisterna di

raffreddamento dell’edificio nei mesi estivi. Il calore

cemento riempita d’acqua e interrata con due scam-

necessario per la fusione viene fornito al ghiaccio dai

biatori di calore posizionati all’interno.

pannelli solari ad aria che usano il calore dell’am-

Alla cisterna con il ghiaccio sono collegati i pannelli

biente e della radiazione solare e servono anche come

solari ad aria installati sul tetto della scuola, una

fonte diretta per la pompa di calore.

pompa di calore acqua glicolata/acqua e il relativo si-

Nel caso della scuola di Hockenheim, il caldo (o il fre-

stema di controllo.

sco) vengono trasferiti all’impianto di VMC, tramite il

Uno dei due scambiatori di calore presenti nella ci-

quale si climatizza la gran parte dell’edificio.

progetti

63

FV

OUT IN

OUT IN

F

Boiler

Collegamento al teleriscaldamento

Ice storage

Radiatori

Apparecchi elettrici

Luci

FV

C

PdC

VMC, recupero calore

Rete elettrica

FV

Collettori solari ad aria

ACS

Serbatoio di stoccaggio (caldo/freddo)

Acqua potabile

Inverter

PdC

Pompa di calore

Uno scorcio della copertura, con i pannelli FV e gli inverter.

Bauer Optimizing System – BaOpt System Sviluppato in Germania alla fine degli anni ‘90, il BaOpt System è un software in grado di ridurre il consumo di energia dei sistemi di ventilazione e delle unità di condizionamento dell’aria, aumentando contemporaneamente il comfort generale all’interno di un edificio.

L’algoritmo di controllo crea un flusso d’aria caotico non diretto all’interno della stanza, risultando in un mix omogeneo di aria di alimentazione (fresca) e aria interna. Il sistema controlla la pressione della zona e del condotto, la temperatura, l’umidità, i livelli di IAQ (Indoor Air Quality) e/o di CO2, le posizioni di mandata e di ritorno della valvola di tiraggio, per determinare il volume dell’aria necessaria al fine di garantire una qualità indoor ottimale che mantenga l’effetto di “miscelamento”. Il

64

_29

sistema Bauer riduce drasticamente la velocità dell’aria di ogni unità di trattamento, con conseguente diminuzione del livello di rumore, sfruttando strati di pressione differente e la miscelazione molecolare dell’aria. Mentre un condizionamento convenzionale genera una stratificazione della temperatura all’interno della zona occupata, per cui l’aria calda sale verso l’alto e l’aria fredda si accumula a livello del pavimento, combinando pressurizzazione e miscelazione molecolare non direzionale, il BaOpt System elimina questo effetto. Il miglioramento dell’efficienza complessiva del sistema di condizionamento dell’aria e la riduzione del consumo di energia (fino al 30%) si traducono in costi operativi ridotti nel lungo periodo.

Un edificio più che efficiente tenere la certificazione finale Silber (argento).

gramma federale Effizienzhaus Plus del Ministero

In generale, l’applicazione di questo sistema si traduce

dell’Edilizia, è stata assegnata alla scuola la certifica-

in qualità di costruzione per il gestore dell’edificio, ma

zione secondo il sistema di valutazione tedesco per

principalmente per l’utente – ad esempio garantendo

edifici sostenibili (BNB - Bewertungssystem Nachhalti-

l’igiene dell’aria interna ed evitando sostanze nocive

ges Bauen), in quanto questo rappresentava uno dei

nei prodotti da costruzione.

presupposti per poter accedere al finanziamento dello

Lo sforzo richiesto per documentare la sostenibilità è

standard Effizienzhaus-Plus richiesto dal Ministero.

relativamente alto, ma arricchisce enormemente il

La certificazione BNB mette in evidenza vari aspetti

processo di pianificazione. Secondo i soggetti coin-

legati alla qualità ecologica, economica e socio-cultu-

volti, la discussione attorno alla certificazione e alla

rale del manufatto edilizio nonché la qualità tecnica

sua richiesta dovrebbe iniziare il prima possibile; al

dell’esecuzione. Anche le caratteristiche legate alla

più tardi durante la fase di gara devono essere inte-

posizione del manufatto e al processo costruttivo

grati gli aspetti legati alla sostenibilità e le specifiche

svolgono un ruolo importante.

funzionali. L’ideale sarebbe avere indicazioni già nella

Nell’ulteriore sviluppo progettuale ci sono stati aggiu-

fase di concorso.

stamenti, ad es. nella scelta di alcuni materiali per

Infine, per ottemperare alle disposizioni del pro-

soddisfare determinati criteri, tuttavia, poiché la qua-

gramma Effizienzhaus Plus, è stato necessario preve-

lità tecnica ed energetica era già caratterizzata da

dere un monitoraggio biennale (attualmente in corso)

standard elevati fin dall’inizio, non è stato difficile ot-

delle prestazioni effettive dell’edificio.

Photo: Landratsamt Rhein-Neckar-Kreis/Dorothea Burkhardt, Heidelberg

Con la decisione di costruire l’edificio in base al pro-

progetti

65

Monitoraggio e considerazioni sulla sostenibilità Lo schema per il posizionamento dei sensori e dei

cati come rilevanti nel progetto pilota verranno osser-

contatori per il monitoraggio è stato sviluppato dallo

vati e utilizzati per l’ottimizzazione.

studio ina Planungsgesellschaft di Darmstadt durante

Gli edifici didattici sono indicati come Effizienzhaus-

la progettazione tecnica e la richiesta di finanzia-

Plus se vi è sia una domanda annuale di energia pri-

mento nel momento in cui l’edificio è passato dai cri-

maria negativa che una domanda annuale di energia

teri passivhaus a quelli di Effizienzhaus Plus e ha

finale negativa. Pertanto, la definizione corrisponde al

previsto una suddivisione in dati di consumo, dati cli-

progetto-modello per edifici residenziali così come

matici e comportamento degli utenti. Gli obiettivi del

elaborato a partire dal 2012. Per contro, tutti i servizi

monitoraggio – ancora in corso poiché terminerà nel

energetici per edifici non residenziali devono corri-

2019 – sono la determinazione delle caratteristiche

spondere alla normativa tedesca EnEV.

specifiche per il consumo di energia finale, separate

Tutte le quantità di energia sono determinate su base

in base alle componenti di processo o di impianto,

mensile in conformità alla DIN V 18599 (la serie degli

nonché il consumo specifico di energia utile nei sin-

standard DIN che si occupa del calcolo del fabbisogno

goli ambienti. Questi valori dovranno essere utilizzati

di utilizzo generale, finale e di energia primaria per ri-

per ricavare i dati di spesa per tutti i produttori di

scaldamento, raffreddamento, ventilazione, acqua

energia installati o collegati alla scuola, per analizzare

calda sanitaria e illuminazione – bilancio energetico –

la struttura di consumo dell’edificio, delle undici zone

degli edifici), incrociate l’una con l’altra e formati da

(in cui è stato virtualmente suddiviso) e per confron-

esse i valori caratteristici.

tarle con i requisiti calcolati secondo la DIN V 18599:2011 durante la fase di pianificazione. Da tutte le misure registrate ogni 15 minuti, vengono formati i valori orari, giornalieri, mensili e annuali. Oltre a comprendere il comportamento dell’edificio e ottimizzare le operazioni dopo il primo e il secondo anno di monitoraggio intensivo, la raccolta dei dati serve anche a verificare il bilanciamento dell’energia positiva calcolata – in fase teorica – nella pratica.

Nell’ambito della ricerca, vale la pena evidenziare che lo sforzo tecnico necessario per il monitoraggio si è raddoppiato a causa delle componenti impiantistiche e della grandezza del progetto stesso, quasi 25 volte più ampio rispetto a progetti-pilota di abitazioni.

Nella scuola di Hockenheim vengono utilizzati 13 contatori di calore e 48 contatori elettrici; questi ultimi consentono in parte analisi da locale a locale. Inoltre, sono stati installati sensori di temperatura per tutti gli accumulatori e le unità di ventilazione.

La già esistente tecnologia di controllo degli edifici consente poi la registrazione, l’unione e la lettura automatizzata dei dati misurati. Inoltre, se necessario, sono disponibili i valori dei regolatori di portata volumetrici e dei termostati di tutte le stanze. È anche possibile il trasferimento del monitoraggio da intensivo a lungo termine da parte dell’operatore. Ad esempio, i parametri e la determinazione delle misure identifi-

66

_29

Sopra, posa degli elementi in EPS con grafite.

Sotto, la posa degli elementi di finitura in mattone. L’intento è stato quello di avvicinare al meglio la scuola all’ambiente residenziale circostante.

Alimentazione in rete Approvvigionamento dalla rete Autoconsumo Fabbisogno finale di energia Produzione finale di energia

Gen

Feb

Mar

Apr

Mag

Giu

Lug

Ago Sep

Ott

Nov

Dic

In base al clima standard di Potsdam contemplato nell’EnEV, si calcola un rendimento energetico fotovoltaico di 43,8 kWh/m²a, con una domanda totale di energia finale per il teleriscaldamento e l’elettricità di 39,5 kWh/a. L’eccesso di energia finale è matematicamente di 4,3 kWh/m²a, l’energia primaria ponderata è di un ordine di grandezza superiore con circa 40 kWh/m²a.

Per quanto riguarda la pura energia elettrica, l’eccedenza ammonta a 14,7 kWh/m²a, risultante da un’immissione in rete di 23,2 kWh/m²a con un consumo di energia di 8,5 kWh/m²a. L’uso proprio di elettricità generata in loco ammonta a 20,6 kWh/m²a (Fonte: ina Planungsgesellschaft mbH, Darmstadt).

Il grafico sottostante mostra il flusso di energia tra l’edificio come consumatore, il fotovoltaico come generatore e le reti energetiche adiacenti come “spazio di archiviazione illimitato”. La produzione di elettricità rinnovabile (in verde) del fotovoltaico è per circa la metà immessa in rete e per poco meno di metà utilizzata dal proprietario, cioè la scuola. La quantità di elettricità prelevata dalla rete (in rosso) è relativamente bassa e pure l’offerta/richiesta di teleriscaldamento è in equilibrio. Le caratteristiche più importanti possono essere lette proprio in questo triangolo energetico: il 47% di uso proprio dell’elettricità generata, in base alla produzione totale di energia elettrica, significa il 71% di autoapprovvigionamento, in base al fabbisogno totale di elettricità (Fonte: ina Planungsgesellschaft mbH, Darmstadt).

FV 191,4 kWp

43,8 kWh/m2a 164.748 kWh/a

Eccedenza di energia

Energia autoconsumata

Rete elettrica

Teleriscaldamento

Dipendenza dalla rete elettrica

progetti

67

Photo: Julien Forthomme

progetti

68

_29

Un’opportunità per tutti Kindergarten Queen Astrid, Bruxelles (B) La progettazione di una nuova scuola materna a nord di Bruxelles diventa l’occasione per realizzare un edificio passivo che non è solo il luogo in cui i bambini iniziano il loro percorso formativo ma anche lo spazio dove la comunità si riunisce per feste ed eventi. Tenendo conto quindi delle diverse necessità educative e sociali, l’asilo di Donderberg coniuga efficienza energetica e riduzione dei consumi, sostenibilità ambientale e bilancio energetico dei materiali, diventando un “maestro” per i suoi piccoli e grandi utenti.

progetti

69

L’organizzazione scolastica Non solo una scuola materna per 168 bambini ma anche uno spazio per l’intera comunità del quartiere, dove l’aspetto sociale, urbano ed ecologico si fondono a creare un edificio passivo e sostenibile. Questa è la scuola materna Queen Astrid che, sita a nord della città di Bruxelles nella zona residenziale di NederOver-Heembeek in un’area edificabile fittamente alberata, presenta un programma progettuale atto a soddisfare le richieste di accoglienza dei bambini che frequentano la scuola e le esigenze della comunità che utilizza parte dell’edificio alla sera e nei fine settimana.

L’immobile si colloca nella porzione est di un terreno che è stata suddiviso in due zone distinte: una verde a ovest, facente parte di un progetto urbanistico più ampio a servizio dei residenti – un parco semi privato che può essere utilizzato e attraversato anche da passanti occasionali – e l’altra proprio a est, dove il nuovo fabbricato con i suoi tre piani diventa l’elemento di transizione tra la scuola confinante a un solo piano e le case a tre, quattro e più livelli a ovest, riequilibrando così lo skyline urbano. l’asse nord-sud, ritraendosi dai fronti viari per realizzare tra l’ambito pubblico della strada e quello più privato della scuola una zona cuscinetto, la quale dà vita

Photo: Julien Forthomme

Il volume dell’asilo segue l’andamento del lotto lungo

così a un ingresso secondario a est per i fornitori e a un ampio sbalzo al piano terra per proteggere i geni-

Dal punto di vista compositivo l’elemento che caratte-

tori e i bambini che quotidianamente entrano ed

rizza l’impianto planimetrico di tutta la scuola è un

escono dall’edificio. La forma prismatica massiccia

lungo corridoio centrale da cui si diramano tutte le

della struttura presenta facciate sagomate secondo

funzioni. Al piano terra esso si espande all’ingresso

una linea a zig-zag che dona dinamicità alle superfici

nella grande hall che confina con il blocco ammini-

esterne; due sottrazioni di volume, ricavate sul lato

strativo e direzionale e, sul lato opposto, nella sala del

ovest, plasmano due “denti” ai piani superiori permet-

refettorio, modulabile secondo le esigenze e amplia-

tendo alla scuola di dialogare con il parco verde; con

bile all’esterno; al centro trovano posto il blocco del

la stessa funzione al piano terra un cortile si apre

nido e la cucina. Il primo piano accoglie le aule distri-

sull’esterno pur essendo compreso all’interno della sa-

buite sui fronti lunghi secondo un modello che vede

goma della scuola. Esteriormente il fabbricato è rive-

raggruppate la classe vera e propria, la stanza per il ri-

stito da pannelli di cemento prefabbricato al livello

poso, quella per le attività e i bagni con pareti vetrate

più basso e superiormente con elementi metallici

da 1,20 m in una configurazione tale da poter monito-

grigi, in cui spiccano finestre ad altezza standard

rare ogni zona contemporaneamente; a sud è posizio-

schermate da persiane metalliche scorrevoli, perfo-

nata la sala della psicomotricità. All’ultimo piano si

rate e colorate, e aperture vetrate ad altezza di bam-

trovano ancora aule e l’appartamento del portiere che

bino. La scacchiera che ne risulta identifica la

può controllare il perimetro dell’asilo anche quando

vocazione educativa dell’edificio.

esso è chiuso.

70

_29

Photo: Julien Forthomme

In queste pagine alcuni scorci della scuola con le finestre schermate dagli elementi metallici forati e colorati.

In questa foto, in particolare, si notano la facciata a zig-zag e i due denti ai piani superiori che mettono in comunicazione la scuola con l’esterno.

Le immagini dell’edificio finito sono di Julien Forthomme.

Progetto AAC Architecture, Bruxelles (B) Impianti Écorce, Liegi (B) Strutture Util, Schaerbeek (B) Appaltatore generale Gillion, Bruxelles (B) Lavori 2015

Superficie verde ed esterna 2.687 m2 Certificazioni e premi • Bâtiment passif certifié – Maison passive • BATEX - Edificio esemplare 2012

Photo: Julien Forthomme

Superficie 2.342 m2

progetti

71

piano terra

piano primo

piano secondo

Photo: Julien Forthomme

Interno di una delle aule del primo piano che si affacciano sulla terrazza ricavata dalle sottrazioni di volume che creano i due “denti� sul fronte est.

72

_29

Lo schema funzionale e planimetrico della scuola: in grigio i vani scala e ascensore che collegano verticalmente i vari livelli; in rosa gli spazi comuni e di servizio (bagni, cucina, refettorio); in giallo l’area amministrativa; in verde le aule; in azzurro la biblioteca e la sala della psicomotricità ; in lilla l’appartamento del custode.

progetti

73

Energia, comfort e materiali Il design del progetto è stato orientato fin dall’inizio

quale si è preferito un sistema costruttivo in c.a. e

al conseguimento di prestazioni energetiche molto

blocchi in calcio-silicato che, sebbene il calcestruzzo

elevate, sia in termini di riscaldamento che di com-

presenti un’impronta ecologica significativa, assicura

fort estivo. Così, il fabbricato è stato progettato per

una buona inerzia termica oltre a una grande resi-

raggiungere lo standard passivo, limitando la neces-

stenza strutturale. I due piani superiori sono realiz-

sità di raffrescamento e l’apporto solare in estate,

zati con un telaio in legno, elementi a cassone che si

quando i guadagni interni sono notevoli e la gestione

caratterizzano per una trave a I, composta da due ner-

del c omfort delicata. Al fine di trovare un buon equi-

vature laminate e un nucleo in OSB strutturale, e c he

librio tra gli input solari gratuiti, stimati in 6,8

consentono grandi luci e garantiscono al contempo

kWh/m anno, e il benessere estivo, ottimizzato grazie

elevata robustezza e stabilità dimensionale; l’anima

a uno studio dinamico del comportamento termico

in OSB è certificata FSC ed è di classe 4 senza formal-

dell’involucro, il livello di foratura delle facciate è ri-

deide. In copertura, dove è stato collocato un grande

masto relativamente basso (22%); tuttavia, per assicu-

impianto fotovoltaico praticamente invisibile dal-

rare una sufficiente illuminazione naturale, su tutte

l’esterno, il rivestimento in EPDM, applicato senza

le facciate sono presenti superfici fi nestrate che favo-

colle e quindi senza rilascio di gas tossici, assicura

riscono anche una ventilazione intensiva notturna in

durata e resistenza. Il suo bilanci o di carbonio è

combinazione con un raffrescamento attivo.

molto basso, rendendolo un buon prodotto per il suo

Visto che l’asilo è un edificio polifunzionale – non

impatto ambientale. Le finestre sono a triplo vetro

solo una scuola ma anche un luogo per la comunità –

con telaio in legno-alluminio; il legno all’interno

i progettisti hanno dovuto pensare a soluzioni e a ma-

dona una sensazione di comfort, mentre l’alluminio

teriali che rendessero l’istituto flessibile, durabile e di

all’esterno è più resistente nel tempo e richiede una

facile manutenzione. A partire dall’involucro per il

minore manutenzione. I serramenti messi in opera

2

Consumo energetico 14,66 kWh/m2 anno Produzione energia rinnovabile (da progetto) 30.600 kWh/anno Trasmittanza media pareti esterne 0,15 W/m 2K Trasmittanza media solaio verso l’esterno 0,15 W/m2K Trasmittanza media solaio contro terra 0,24 W/m2K Trasmittanza media copertura 0,11 W/m2K

Photo: Julien Forthomme

Trasmittanza media serramenti 0,89 W/m2K

Photo: Julien Forthomme

Il lato nord dell’edificio su cui affacciano dal piano terra il refettorio, la sala della psicomotricità al primo piano e all’ultimo livello gli alloggi del custode con l’ampia terrazza a est.

sono molto performanti (Ug = 0,5-0,6 W/m2K, Uf =

la loro energia grigia per la produzione e il trasporto

0,75-0,8 W/m K) e offrono proprietà migliorate in ter-

sia alta; al fine di ridurre l’impatto dell’edificio sul-

mini di sicurezza, isolamento termico e fattore solare.

l’ambiente, si è scelto di applicare l’XPS su una super-

Rispettando le restrittive norme belghe, l’isolamento

ficie limi tata e di utilizzare la versione che genera

termoacustico e la protezione al fuoco sono state ri-

meno gas a effetto serra.

gorosamente rispettate. In particolare, per coibentare

La garanzia della facile gestione e manutenzione

la struttura in legno delle pareti del primo e secondo

della scuola si ritrova anche nelle finiture interne con

piano è stata utilizz ata ovatta di cellulosa insufflata,

pavimenti in linoleum, materiale naturalmente anti-

derivata dal riciclo di carta e cartone, macinata e im-

batterico, antisettico e antistatico, e in gres porcel-

pastata con sali di boro così da renderla resistente a

lano per tutte le aree a uso intensivo.

insetti e muffe e non infiammabile; la sua capacità di

Le zone di distribuzione sono dotate di controsoffitti

sfasamento la rende molto efficiente alle variazioni di

modulari smontabili che si cont raddistinguono per

temperatura e impedisce il surriscaldamento estivo.

una struttura di supporto invisibile e che consentono

Per le pareti al piano terra e sul tetto la scelta è rica-

la loro perfetta integrazione con l’illuminazione, i

duta su pannelli di schiuma rigida, sfruttando il loro

sensori di rilevamento incendi, la ventilazione, ecc.

elevato potere isolante, la lunga durata e il buon com-

Tali sistemi, che hanno migliorato le caratteristiche

portamento al fuoco; per le parti interrate e le fonda-

di isolamento acustico, sono inoltre di facile smon-

zioni, le lastre in XPS hanno rappresentato un’ottima

taggio in caso di guasti e/o di ordinaria manuten-

soluzione per le caratteristiche termofisiche, seppur

zione.

2

progetti

75

Parete piano primo e secondo (A), dall’esterno - pannello in fibrocemento - camera ventilata tra listelli - fibra di legno (1,8 cm) - struttura a telaio di legno riempita con ovatta di cellulosa (24 cm) - pannello OSB (1,8 cm) - controparete tecnica (2 cm) - intonaco sul lastra di gesso Solaio interpiano (B), dall’estradosso - linoleum - massetto (7,5 cm) - materassino acustico - massetto ad alta resistenza - solaio predalles (24 cm) - intonaco

0,28

1

2

A

niveau +1 3,255

Parete piano terra (C), dall’esterno - pannello in cemento prefabbricato (10 cm) - camera ventilata (2 cm) - telo di tenuta all’aria e all’acqua - isolamento in pannello di schiuma (15 cm) - blocchi in calcio silicato (15 cm) - intonaco (1,5 cm max)

0,03 0,08 0,24

B

0,60

2,900

0,02 0,15 0,10 0,15 0,01

C

0,80

niveau 0,00

0,20

76

30

_29

0,20

D

Solaio contro terra (D), dall’estradosso - piastrelle - massetto (8,5 cm) - solaio di fondazione (30 cm) - isolamento in XPS (20 cm) - impermeabilizzazione - strato di calcestruzzo magro

Raccordo tra la sottostruttura e il rivestimento metallico.

Gli elementi schermanti delle aperture vetrate al piano terra e dettaglio dei montanti che sostengono le doghe metalliche della facciata.

1 2

3 4 5 6

davanzale in multistrato di legno (2,1 cm) contro telaio in OSB per una connessione ermetica del serramento all’involucro tenuta all’aria pannello in OSB del foro finestra trave in legno vuoto tecnico

dettaglio 1

1

2 4

3 5

6 dettaglio 2

progetti

77

Riduzione e gestione dell’acqua La scuola adotta tutta una serie di strategie per ri-

per 273 m2. Per evitare fenomeni di ruscellamento sul

durre il consumo d’acqua e per il controllo delle

sito è stata costruita anche una cisterna interrata di

piogge. Per limitare la richiesta d’acqua sono state in-

recupero delle acque di pioggia con il duplice obiet-

stallate tecnologie poco costose e ampiamente dispo-

tivo di trattenere temporaneamente l’acqua e di riuti-

nibili sul mercato, quali rubinetti e soffioni delle

lizzarla.

docce con limitatori di flusso, cassette wc a doppio

In dettaglio, la vasca è suddivisa in due parti: il serba-

tasto e riduttori di pressione che proteggono l’im-

toio destinato alla raccolta e alla conservazione del-

pianto idrico da un’eccessiva pressione presente sulla

l’acqua piovana, usata per la pulizia e l’irrigazione

rete di distribuzione e minimizzano il rumore gene-

esterna, e il serbatoio adibito allo stoccaggio tempora-

rato dai flussi d’acqua nei tubi.

neo dell’acqua piovana il quale, quando avvengono

La gestione dell’acqua piovana invece ha previsto due

rovesci molto intensi, immagazzina l’acqua per poi ri-

soluzioni ovvero rendere il più possibile permeabile il

lasciarla successivamente e lentamente in modo da

suolo e recuperare l’acqua. Nel primo caso, visto che

non sovraccaricare la rete a valle nel momento in cui i

l’area è scarsamente costruita (solo il 33% è urbaniz-

fenomeni temporaleschi sono più forti.

zato e quindi impermeabile) e che quindi offre il 67%

La scuola inoltre sensibilizza continuamente l’utente

del terreno per l’infiltrazione d’acqua, i progettisti

a ridurre l’immissione di inquinanti nelle acque grigie

hanno implementato questa percentuale con giardini

attraverso l’utilizzo di saponi e detersivi ecologici poi-

per 1150 m , zone umide per 10 m , spazi collettivi

ché una fitodepurazione o un sistema di lagunaggio

piantumati (orto) per 21 m , aree pavimentate con fini-

sarebbe stato molto difficile da attuare nei pressi di

ture porose per 1.936 m e con aree permeabili verdi

una scuola materna.

2

2

2

2

Photo: Julien Forthomme

Vista interna degli elementi schermanti mobili colorati.

78

_29

Vista dei pannelli isolanti dei solai fra interno ed esterno.

Fabbisogni energetici I sistemi impiantistici sono stati attentamente curati

di circa 5,8 kWh/m2 anno. In dettaglio, è prevista una

per limitare il consumo energetico della scuola (ri-

ventilazione a pieno regime tra le 8.30 e le 15.30 per

scaldamento, ACS, ventilazione, raffrescamento e illu-

circa 175 giorni all’anno che rappresentano i periodi di

minazione). La richiesta di riscaldamento è di poco

maggiore occupazione degli spazi scolastici, mentre

inferiore a 15 kWh/m anno e viene sopperita da un

tra le 0.00 e le 6.00 sarà il raffrescamento naturale a

impianto in pompa di calore da 20 kW che, alimen-

intervenire; in altre 175 giornate e nelle fasce orarie

tata da una geotermia orizzontale a pozzi canadesi,

7.30-8.30 e 15.30-18.00 il livello di ventilazione è in-

copre quasi totalmente il fabbisogno; in condizioni

vece al 35%.

estreme la PdC è coadiuvata da una caldaia a gas a

Tutti gli apparecchi illuminanti sono dotati di lam-

condensazione. Il consumo di energia non rinnova-

pade a basso consumo, tipo TL5 per classi e ufficio,

bile per il riscaldamento ammonta a 4,9 kW elet-

downlight per le zone di circolazione e a LED con

trici/m anno e 0,9 kWh gas/m anno, mentre

l’obiettivo di ridurre la potenza installata a 2 W/m2

l’energia rinnovabile è di 12,1 kW geotermici/m2 anno.

100 lux nelle aule e negli uffici e a 3,5 W/m2 100 lux

Un discorso a parte deve essere fatto per il sistema di

nelle aree di circolazione. Sono stati installati anche

ventilazione che, come già accennato, prevede in re-

sensori di luce ambientale per la modulazione dell’in-

gime di raffrescamento anche sistemi passivi. L’edifi-

tensità della luce artificiale davanti alle finestre, l’ac-

cio è stato suddiviso in due zone di ventilazione – la

censione manuale e lo spegnimento automatico

scuola e la casa del custode – che sono servite da un si-

completo tramite rilevatore di presenza nelle sale tec-

stema meccanico a doppio flusso con recupero di ca-

niche e sanitarie, l’accensione manuale e la riduzione

lore così da soddisfare al meglio le diverse esigenze; il

automatica del flusso luminoso tramite rilevatore di

gruppo principale ha una portata di 9.000 m /h, men-

presenza nelle aree di circolazione e sensori di accen-

tre l’appartamento di 350 m /h. A sua volta la scuola è

sione automatica e crepuscolari con timer per l’illu-

frazionata in aree diverse in base al loro orientamento

minazione esterna. Il consumo annuale è di circa 14

e all’occupazione e l’aria immessa è riscaldata autono-

kWh/m2 anno.

mamente da una batteria idronica controllata da un

Per avvicinarsi allo standard “zero energy” e per com-

sensore interno. Di notte e nei fine settimana, l’edifi-

pensare gran parte del consumo energetico della

cio non utilizzato è molto debolmente ventilato e

scuola, l’intera superficie della copertura è coperta

quindi riscaldato, ma l’inerzia e l’isolamento termico

con 300 m2 di moduli fotovoltaici, disposti a 15° e

mantengono la temperatura interna relativamente co-

orientati parallelamente alla facciata sud. Tenendo

stante. È stato predisposto uno scenario dettagliato

conto del fattore di riduzione relativo all’inclinazione

che mette in relazione il livello di ventilazione, gli

e della produzione media annua di 850 kWh/kWp,

orari interessati da essa e i giorni in cui è attiva, in

questo impianto fotovoltaico produce 30.600

base al quale il consumo per riscaldare e raffrescare è

kWh/anno o 14.3 kWh elettrici/m2 anno.

2

2

2

3

3

progetti

79

focus

Ecosistema Scuola 2018: una fotografia del patrimonio edilizio scolastico italiano Vanessa Pallucchi

Il dossier di Legambiente Ecosistema Scuola, la cui XIX edizione è uscita nell’ottobre 2018, ha rappresentato negli anni uno strumento di confronto e riflessione sullo stato dei nostri edifici scolastici e ha “supplito” anche all’as-

80

_29

Scuola primaria Roberto Mazzetti, Loiano (BO), 2017; Classe A4.

La XIX edizione “Ecosistema Scuola” di Legambiente è al momento lo scenario di riferimento per analisi e comparazioni legati al patrimonio edilizio scolastico italiano.

Il dossier cerca di fotografare il tasso di innovazione e gli indicatori di qualità sia dell’edificio sia dei servizi scolastici, che possono dare indicazioni per guardare al futuro dell’edilizia scolastica e riposizionare la scuola al centro del territorio come agenzia educativa, culturale e modello di processi di sostenibilità e benessere, anche a livello strutturale.

senza di dati ufficiali aggregati, in primis quelli del-

valorizzazione di casi virtuosi di scuole che hanno te-

l’Anagrafe dell’edilizia scolastica, malgrado il rileva-

nuto assieme sicurezza e innovazione in campo ener-

mento sia limitato al patrimonio di scuole presenti

getico e costruttivo, rimodulazione degli spazi sulle

nei soli comuni capoluogo di provincia.

esigenze della didattica e della salubrità e servizi che

L’indagine cerca di mettere in luce due diversi aspetti,

incidono sulla sostenibilità e condivisione di stili di

ovvero le condizioni di sicurezza delle scuole e le loro

vita che coinvolgono l’intera comunità e di cui ab-

caratteristiche anagrafiche nonché il tasso di innova-

biamo approfondito 2 casi (una realizzazione ex novo

zione e gli indicatori di qualità e sostenibilità degli

e una ristrutturazione) alla fine di questo articolo.

edifici e dei servizi scolastici, mantenendo quindi un

Abbiamo visto che il filo rosso che lega queste espe-

approccio che si vuole emancipare dalla semplice

rienze è la forte determinazione degli enti locali pro-

analisi dell’emergenza, per orientarsi a una prospet-

prietari degli edifici a dare al territorio una scuola

tiva che guardi al futuro e ricolleghi la scuola al centro

innovativa a tutto tondo, che duri nel tempo e che ab-

del territorio come agenzia educativa, culturale e mo-

batta i costi di gestione, come quelli energetici. Un

dello di processi di sostenibilità e benessere anche a

virtuosismo che è stato spesso possibile grazie alla ca-

livello strutturale.

pacità degli uffici tecnici e amministrativi di comuni e

Per questo motivo nelle ultime due edizioni abbiamo

province a individuare risorse e soluzioni tecniche

dedicato una parte del dossier anche al racconto e alla

all’avanguardia e adatte al contesto.

focus

81

Ma non sempre è così, tanto che il nostro patrimonio

comuni capoluogo del Sud che hanno il 46,9% di

edilizio scolastico è ancora, come emerge dall’inda-

scuole costruite dopo il 1975, quindi con un patrimo-

gine, mediamente in cattive condizioni.

nio più giovane ma che oggi necessita di un 65,7% di

La vetustà è il primo indicatore che viene tirato in

interventi urgenti.

ballo quando si vuole giustificare la bassa qualità del

Al peggiore stato di conservazione del patrimonio di

patrimonio di edifici scolastici diffusi nel Paese. Lo

queste aree geografiche va sovrapposta anche la

stesso attuale ministro dell’istruzione, Bussetti, an-

mappa del rischio sismico che, secondo i dati ufficiali

nunciando il completamento dell’Anagrafe dell’edili-

della Corte dei Conti, nella relazione di settembre

zia scolastica, in realtà non ancora né completa né

scorso in relazione all’attuazione del “Piano straordi-

pienamente consultabile, ha dichiarato, circa l’età

nario di messa in sicurezza degli edifici scolastici

delle nostre scuole, che su 40.151 edifici attivi quasi la

nelle zone a rischio sismico (L.N. 289/2002)”, vede

metà sono stati edificati prima degli anni ‘70, ovvero

22.858 scuole, in sostanza una scuola su due nel no-

prima dell’entrata in vigore di importanti normative

stro Paese, che insiste in aree a rischio sismico, di cui

come quella antisismica e del collaudo statico.

2.760 zona rischio 1 - terremoti fortissimi, e 12.609 in-

Un dato di realtà che se accostato, come possiamo ve-

sistono in area a rischio 2 - terremoti forti.

dere nella tabella 1, al dato qualitativo rispetto agli

Una fragilità che, secondo l’indagine Ecosistema

edifici che necessitano di interventi urgenti di manu-

Scuola 2018, interessa in maniera prevalente i capo-

tenzione dichiarato dai comuni oggetto della nostra

luoghi di provincia del Sud, con una scuola su quattro

indagine, che è del 46,8% di scuole (nel 2012 era infe-

che è in area rischio sismico e le Isole del nostro

riore di 9 punti percentuali), appare evidente che ac-

Paese, che addirittura vedono interessate da questo ri-

canto alla vetustà c’è la scarsa qualità di questo

schio quasi il 90% delle scuole (questo dato, in realtà,

patrimonio edilizio, che si traduce in scuole media-

concerne esclusivamente la Sicilia perché la Sardegna

mente poco monitorate. In tal senso è rivelativo il

non è a rischio sismico).

basso dato sulle indagini diagnostiche dei solai, fati-

In tal senso, riteniamo che ci sia una vera e propria

cando più che nel passato a intervenire sulla manu-

emergenza che riguardi in particolare la messa in si-

tenzione straordinaria.

curezza delle scuole del Sud Italia e delle Isole. Se da

Non è infatti di per sé l’età dell’edificio che lo rende si-

una parte, infatti, queste aree possiedono media-

curo o meno in senso assoluto ma il suo stato di cura e

mente 1 scuola su 4 costruita secondo criteri antisi-

manutenzione ordinaria e straordinaria nel tempo. In

smici (in Centro Italia siamo sotto al 14%), non si

questo senso è rivelativo il dato riscontrato dall’inda-

pratica però la necessaria prevenzione.

gine per aree geografiche.

Infatti, solo per il 27,4% degli edifici del Sud e per il

I capoluoghi di provincia del Nord, infatti, media-

2,4% di quelli delle Isole è stata eseguita l’importante

mente con un patrimonio edilizio scolastico più an-

verifica di vulnerabilità sismica (45,7% di scuole in

tico e solo per il 28,5% edificato dopo il 1975,

Centro Italia) mentre l’8,6% di scuole del Sud e delle

dichiarano di avere necessità di interventi urgenti per

Isole è stato oggetto di indagini diagnostiche dei solai

il 41% degli edifici, a fronte degli edifici scolastici dei

(31,2% di scuole del Centro).

MANUTENZIONE

ANNO 2012*

ANNO 2017*

Edifici in cui sono state effettuate indagini diagnostiche dei solai

-

20,7%

Edifici in cui sono stati effettuati interventi di messa in sicurezza dei solai

-

7,7%

Edifici che necessitano di interventi urgenti di manutenzione

37,6%

46,8%

Edifici che hanno goduto di manutenzione straordinaria negli ultimi 5 anni

56,2%

49,7%

* Anno di riferimento dati

Tabella 1. Manutenzione urgente e straordinaria negli edifici scolastici oggetto dell’indagine (Fonte Legambiente Ecosistema scuola 2018).

82

_29

Certificazioni

Nazionale

Nord

Centro

Sud

Isole

Collaudo statico

53,7%

54,3%

36,5%

62,3%

52,4%

Idoneità statica

49,7%

48,1%

51,9%

53,0%

49,2%

Certificato di agibilità

60,4%

67,7%

57,1%

51,3%

46,3%

Certificazione igienico-sanitaria

71,9%

72,1%

76,3%

70,8%

65,5%

Certificato prevenzione incendi

42,2%

39,6%

51,1%

51,7%

31,0%

Scale di sicurezza

54,2%

57,3%

64,4%

45,0%

41,9%

Porte antipanico

94,8%

97,3%

100%

99,2%

70,9%

Prove di evacuazione

99,1%

98,8%

100%

99,4%

99,1%

Impianti elettrici a norma

83,3%

80,5%

96,3%

86,2%

75,0%

Requisiti accessibilità

81,2%

80,7%

90,1%

83,1%

70,1%

Interventi per eliminazione barriere architettoniche

6,1%

2,6%

23,0%

6,4%

2,6%

Tabella 2. Tabella delle certificazioni possedute dagli edifici oggetto dell’indagine per area geografica (Fonte: Legambiente Ecosistema scuola 2018).

Inoltre, sul fronte delle certificazioni, in particolare le Isole, si collocano sotto la media nazionale per quanto riguarda il certificato di agibilità, di prevenzione incendi e della presenza di porte antipanico, come possiamo vedere dalla tabella 2, comparativa per area

Finanziamenti e aree più critiche del Paese, un sistema che non si sblocca

geografica.

Se analizziamo i dati dell’indagine che riguardano i fi-

In tal senso riteniamo che non vada più perpetrato il

nanziamenti, sono due gli elementi che si mettono in

sistema di proroghe concesso agli EELL inadempienti

evidenza: una maggiore “dipendenza” dall’erogazione

rispetto a importanti azioni di prevenzione del ri-

centralizzata dei finanziamenti rispetto alla manuten-

schio, come la verifica di vulnerabilità sismica e la cer-

zione straordinaria e una diminuzione della capacità

tificazione di prevenzione incendi.

di spesa dei comuni, specie per la gestione ordinaria

Asilo nido e scuola materna Casanova, Bolzano, 2017; Classe B.

focus

83

Asilo nido Babylife, Milano, 2018; Classe A+, Leed Platinum.

delle scuole.

Preoccupante, inoltre, il dato che raffronta la disponi-

Osserviamo, infatti, che aree geografiche come il Cen-

bilità finanziaria straordinaria e ordinaria dei Comuni

tro Italia e le Isole fanno dei passi in avanti, prevalen-

capoluogo nel 2012, una data “ideale” rispetto all’ini-

temente grazie al reperimento dei fondi nazionali

zio della messa a regime di un sistema di finanzia-

messi loro a disposizione per l’edilizia scolastica;

menti provenienti da più fonti di carattere nazionale,

fondi che per il Centro Italia ammontano a una media

e la data attuale. Se confrontiamo, infatti, l’anda-

di circa 18.000 Euro mentre per le Isole si arriva oltre i

mento degli investimenti dei Comuni negli ultimi cin-

35.000 Euro a edificio, in confronto al Nord, che ha modestissimi 3.629 Euro a edificio, e al Sud che ne ha poco più di 8.000.

Ma come vengono spesi questi fondi nazionali?

Le fonti di finanziamento nel quadriennio 2014-2018 sono state plurime ma se leggiamo gli esiti dal resoconto dei cantieri in #Italiasicura.scuole, ci rendiamo conto che sono due gli elementi che emergono: la pluralità di finanziamenti va semplificata verso obiettivi di effettiva riqualificazione strutturale e gli EELL faticano a concludere i cantieri finanziati.

Occorre, infatti, orientare i finanziamenti e la programmazione verso obiettivi strutturali prioritari quali scuole nuove o azioni di riqualificazione che mirano all’adeguamento sismico che, come vediamo dal grafico a lato, presenta un dato veramente basso rispetto al fabbisogno di intervento e all’efficientamento energetico, che innescherebbe processi virtuosi sul piano sia ambientale sia economico. Ma non solo, occorre anche controllare con più puntualità ed eventualmente supportare le tante realtà che non riescono a portare a buon fine gli interventi finanziati. Occorre quindi superare il paradosso che abbiamo rilevato da una nostra rielaborazione di #Italiasicura.scuole, per cui su 2.787 interventi finanziati solo meno del 50% sono conclusi.

84

_29

Interventi per nuove costruzioni, di adeguamento sismico, miglioramento sismico e efficientamento energetico del patrimonio edilizio scolastico (2014-2018) (Fonte: Elaborazione Legambiente su dati #Italiasicura.scuole).

que anni rispetto alla data di rilevamento dell’inda-

di tutti gli edifici scolastici, ha ridotto del 50% i con-

gine, osserviamo che dal 2012 a oggi c’è stato un calo

sumi energetici, con importanti ricadute sul rispar-

di ben 14.ooo Euro a edificio per la manutenzione

mio di risorse da reinvestire.

straordinaria e di circa 3.000 Euro per la manuten-

Il dato da “aggredire” rimane comunque quello che

zione ordinaria.

vede l’85% circa delle scuole essere classificate nelle

Questa autonomia di spesa, unita dalla capacità di

ultime tre classi energetiche e solo poco più del 5%

programmazione e intervento, è quella che può garan-

nelle prime tre classi, percentuale che corrisponde

tire una qualità diffusa dell’edilizia scolastica. Non a

all’incirca alle scuole costruite dopo il 2001, quando è

caso, le città capoluogo di provincia quali Bolzano,

entrata in vigore la nuova normativa edilizia che pre-

Trento, Pordenone, che sono fra le prime della gradua-

vede determinati standard di efficienza.

toria di Ecosistema Scuola 2018 dei comuni virtuosi

Malgrado, infatti, l’utilizzo di fonti rinnovabili nelle

sulla base della qualità degli edifici scolastici, pur

scuole sia cresciuto dal 2012 di circa il 5%, con il Sud

avendo un patrimonio di scuole in migliori condizioni

dove 1 scuola su 4 ne fa uso, ancora molto lavoro c’è da

rispetto alla media nazionale, mantengono degli inve-

fare sull’efficienza, con ben oltre il 50% di scuole che

stimenti in bilancio costanti quando non in aumento,

si collocano nelle ultime tre classi energetiche.

per manutenzione, adeguamento normativo e innova-

Occorre, invece, dare una spinta propulsiva al miglio-

zione degli edifici.

ramento in chiave sostenibile delle nostre scuole, incentivando percorsi capaci di generare processi virtuosi nella progettazione e gestione delle scuole.

La sfida di scuole più sostenibili

Andrebbe, ad esempio, istituito un fondo di garanzia a supporto delle spese per la riqualificazione energetica e antisismica degli edifici a cui possono accedere

Il patrimonio edilizio scolastico viene solitamente

gli EELL proprietari, offrendo un supporto tecnico a

visto come un costo, molto poco si parla del grande in-

quelle realtà che hanno più difficoltà a presentare

vestimento e del ritorno che c’è dietro una scuola effi-

progetti e a reperire fondi.

ciente e sostenibile.

Inoltre Comuni e Province vanno stimolati a promuo-

Le scuole nuove, l’adeguamento sismico, che nella

vere concorsi per la progettazione di scuole nuove e

gran parte dei casi è legato anche all’efficientamento

da riqualificare soprattutto nelle aree socialmente ed

energetico, o il solo efficientamento energetico sono

economicamente più fragili del Paese, nell’ottica della

delle scelte che sempre più Comuni e Province si tro-

rigenerazione territoriale, perché la scuola possa rap-

vano a fare quando intorno alla scuola si costruisce il

presentare un elemento di riequilibrio delle opportu-

progetto di rigenerazione sociale, educativa e ambien-

nità per i ragazzi e l’intera comunità.

tale di un territorio o di un quartiere.

Non vi è alcun dubbio che la riqualificazione del no-

Del 50% circa di edifici che in questi ultimi cinque

stro patrimonio edilizio scolastico diffuso in tutti i

anni hanno goduto di interventi di manutenzione

territori sia la vera “grande opera” di cui il nostro

straordinaria, solo il 4,4% (di cui gran parte nel Nord e

Paese ha bisogno con estrema urgenza.

Centro Italia) ha riguardato questo tipo di interventi, così come le scuole costruite secondo i criteri della bioedilizia, che non raggiungono ancora l’1%.

Eppure troviamo importanti esperienze in Italia di comuni che investono fortemente sulla sostenibilità, in

Il dossier completo è scaricabile gratuitamente all’indirizzo https://www.legambiente.it/contenuti/dossier/ecosistema-scuola-2018 Vanessa Pallucchi Vicepresidente nazionale di Legambiente

primis Bolzano che, con l’efficientamento energetico

Classe A

Classe B

Classe C

Classe D

Classe E

Classe F

Classe G

1,0%

1,0%

3,3%

10,2%

18,7%

20,4%

45,3%

Tabella 3. Classe energetica edifici (Fonte: Legambiente Ecosistema scuola 2018).

focus

85

Scuola primaria Felice Socciarelli, Ancona Realizzata ex novo in meno di 100 giorni, la scuola è

riodo di riferimento per l’azione sismica (2,0).

stata costruita in aderenza a un altro istituto, con il

Parimenti, si presenta al massimo livello dal punto di

quale condivide alcuni servizi, ma con caratteristiche

vista del risparmio energetico, poiché è un edificio in

di assoluta unicità quanto a materiali utilizzati, im-

classe energetica A4 (ad energia quasi zero), con un

pianti e sicurezza. Il plesso, progettato internamente

consumo annuo di soli 26,83 kWh/m2. Il riscalda-

al Comune, ospita una scuola materna, due elemen-

mento e il raffrescamento vengono realizzati con un

tari, una media, oltre agli uffici di direzione. Il pro-

impianto a pompa di calore di tipo elettrico reversibile

getto prevedeva un ampliamento di circa 1.800 m

aria-acqua e pannelli radianti a pavimento a bassis-

3

rispetto all’edificio attiguo, distribuiti su tre piani, cia-

sima inerzia termica. Il comfort termo-igrometrico e la

scuno di circa 210 m : il seminterrato destinato al re-

qualità dell’ambiente indoor sono regolati e garantiti

fettorio e i due piani superiori alle attività scolastiche.

da un impianto di VMC con recuperatore di calore mu-

La struttura realizzata è interamente in legno lamel-

nito di scambiatore in contro corrente con efficienza

lare strutturale, tranne le fondazioni eseguite con 24

del 90%. Il consumo di energia elettrica del sistema è

pali trivellati in cemento armato collegati tra loro tra-

dovuto solo ai ventilatori di mandata e di ripresa

mite apposite travi, anch’esse in calcestruzzo armato.

d’aria. La nuova scuola Socciarelli è munita di un pro-

La copertura è stata realizzata con pannelli in legno

prio impianto FV con 15 kWp di potenza, in grado diga-

lamellare da 14 cm con sovrastante pacchetto coiben-

rantire i 2/3 del fabbisogno totale di energia primaria

tato. L’intera struttura presenta il massimo delle pre-

annuale. L’impianto di illuminazione è interamente

stazioni antisismiche che la normativa attuale

composto da corpi illuminanti a LED, l’impianto di rete

contempla in quanto progettata e realizzata in classe

internet e per lavagne tipo LIM è garantito da un appo-

d’uso IV, con vita nominale >100 anni e massimo pe-

sito apparato a cablaggio strutturato.

2

Lavori 2016-2018 Classe energetica di appartenenza (L. 90/2014) A4 NZEB

86

_29

Classe energetica di appartenenza prima dei lavori (L. 90/2014) G

Classe energetica di appartenenza dopo i lavori (L. 90/2014) A4

Lavori 2017-2018

Scuola dell’infanzia Don Tonino Bello, Uggiano La Chiesa – fraz. Casamassella (LE) I lavori di ristrutturazione della scuola dell’infanzia di

zione di tutti gli infissi esterni e di coibentazione del

Casamasella, finanziati nell’ambito del PTR edilizia

solaio di copertura, rifinito con lastricato solare in

scolastica 2015/2017, hanno avuto come obiettivi la

pietra leccese.

messa a norma dell’edificio e la riduzione dei consumi

Dal punto di vista impiantistico, è stato realizzato ex

finali di energia. Obiettivi raggiunti mediante la ri-

novo il sistema elettrico, mentre l’impianto di riscal-

qualificazione strutturale dell’edificio, l’adeguamento

damento con caldaia a metano e ventilconvettori/ra-

degli impianti esistenti, il superamento delle barriere

diatori è stato sostituito da un efficientissimo

architettoniche, il miglioramento della sostenibilità

impianto di riscaldamento e raffrescamento che uti-

ambientale e le prestazioni energetiche. L’edificio è

lizza una pompa di calore aria-acqua ad alimenta-

costituito da un piano seminterrato, con i locali tec-

zione elettrica e ventilconvettori come terminali. Tale

nici, e da un piano rialzato che comprende 3 aule, la

sistema garantisce, oltre a consumi più bassi, mag-

sala comune, gli uffici e i servizi.

giore versatilità nell’utilizzo e un gradevole benessere

Gli interventi, indirizzati al miglioramento dell’effi-

indoor. Il nuovo impianto di produzione di ACS uti-

cienza dei vari impianti hanno permesso di raggiun-

lizza i collettori solari termici posizionati in copertura

gere una classe energetica A4 – partendo da una

e un serbatoio di accumulo con pompa di calore. Lo

classe G – e riducendo le emissioni di CO2 di oltre il

scaldaacqua a pompa di calore sfrutta l’unione di 2

90%. I principali interventi hanno riguardato: l’im-

tecnologie (pompa di calore e accumulo di calore),

pianto di riscaldamento e raffrescamento, l’impianto

consentendo notevoli risparmi che aumentano ulte-

di produzione di ACS, gli impianti idrosanitari, il su-

riormente poiché l’impianto è a sua volta combinato

peramento delle barriere architettoniche, la ristruttu-

con il solare termico e interconnesso al sistema FV.

razione e riqualificazione edilizia dell’edificio,

L’impianto FV sulla copertura ha una potenza di 16

l’efficientamento energetico e le fonti rinnovabili di

kWp, è connesso in rete ed è in grado di produrre circa

energia.

22.400 kWh di energia elettrica all’anno; l’impianto

Per quanto riguarda l’efficientamento energetico,

solare termico è costituito da 5 m2 di collettori solari

sono stati eseguiti interventi di coibentazione con

in grado di produrre oltre il 75% del fabbisogno di

cappotto termico delle murature esterne, di sostitu-

ACS dell’edificio.

focus

87

Come testare e garantire il comfort termico nei climi più rigidi?

Semplicemente costruendo un igloo, che rispetta lo standard passivhaus, inserirlo in una barca e veleggiare fino in Groenlandia dove, dopo un monitoraggio lungo 10 mesi tra il 2015 e il 2016 in “navigazione stazionaria”, si è dimostrato che è possibile creare un habitat energeticamente autosufficiente, semplice ed economico.

a cura della redazione di azero e di Peter Gallinelli

Photo: Frèdèric Gillet

Nanuq e l’igloo passivo

88

_29

innovazione

S

sferica e flusso del diesel. Diversi guasti all’alimentazione delle unità, a causa delle condizioni ambientali i può creare un ambiente abitato sostenibile e

estreme, hanno provocato buchi consecutivi nell’ac-

autosufficiente che garantisca comfort termico in

quisizione dei dati, l’ambiente marino non ha consen-

climi molto rigidi utilizzando semplici regole costrut-

tito l’utilizzo di tutti i dispositivi e il freddo severo ha

tive e sfruttando fonti rinnovabili presenti sul territo-

reso la loro installazione e manutenzione estrema-

rio? È questa la domanda che si è posto Peter

mente difficili e impegnative.

Gallinelli – architetto, esperto ambientale, docente universitario e, non da ultimo, skipper – e che lo ha portato a progettare e costruire un igloo passivo in

Nanuq e l’igloo

una barca a vela, intrappolata in seguito, e voluta-

In lingua Inuit la parola “nanoq” indica l’orso polare,

mente, nelle acque gelate della Groenlandia a 1200 km

di cui, pur portandone il nome, la barca Nanuq non ne

dal Polo Nord. Temperature comprese tra -30 °C e -40

ha né il colore né l’aspetto; come l’orso polare però,

°C, acqua del mare costantemente a -1,6 °C sotto lo

essa è temprata per solcare le fredde regioni artiche ed

strato di ghiaccio, totale assenza di sole da fine ottobre

è inoltre stata ideata e costruita per affrontare rigidi

a metà febbraio, venti deboli contrariamente alla

ambienti naturali nonché per proteggere il suo cuore

norma e sufficiente distanza dal villaggio più vicino

interno, l’igloo passivo. Quest’ultimo è un modulo abi-

hanno consentito a Peter e al suo team di monitorare il

tativo, posto all’interno della barca a vela, costruito per

comportamento dell’igloo e dei suoi sistemi fino a

l’esplorazione polare e per accogliere in condizioni di

confermarne le caratteristiche di autosufficienza, no-

freddo intenso un equipaggio da 2 a 4 persone che qui

nostante la ridotta produzione di energia rinnovabile

vivono e lavorano. Lo scafo metallico di Nanuq ospita

per mancanza di luce e vento.

la scocca dell’igloo, realizzata in schiuma di polisti-

L’analisi dell’igloo in “navigazione stazionaria” è du-

rene, appositamente formulata per questo specifico

rata 10 mesi, tra il 2015 e il 2016, ed è stata effettuata

progetto, e racchiusa tra due pelli di fibra di vetro e re-

mediante un insieme di strumenti costituito da due

sina epossidica; l’involucro finale possiede sia alte pre-

unità di acquisizione dotate di sensori specifici. Al-

stazioni strutturali che coibenti senza presentare

l’esterno venivano registrati temperatura dell’aria, ra-

ponti termici: il valore U di questo sandwich è infatti

diazione solare orizzontale e riflessa globale (albedo),

di 0,12 W/m2K, ottimo risultato per una barca.

temperatura superficiale del ghiaccio e temperatura

Le finestre, costituite da tripli vetri e riempite con gas

dell’acqua a 3 m di profondità, flusso di calore attra-

inerte, hanno dovuto sia assicurare sufficiente visibilità

verso la piattaforma del pack e direzione e velocità del

durante la navigazione sia limitare le perdite di calore

vento; all’interno, temperatura dell’aria delle zone abi-

e, nonostante una trasmittanza di 0,5 W/m2K, presen-

tative, della cabina e della sentina, temperatura del-

tano una prestazione di volte quattro inferiore rispetto

l’aria di ingresso e di scarico del sistema di

alla super struttura in cui sono inserite; anche le con-

ventilazione, umidità relativa dell’aria in cabina,

nessioni con l’involucro opaco hanno resistito egregia-

flusso di calore mediante sensori mobili, concentra-

mente alle sollecitazioni meccaniche della traversata

zione di CO2 con dispositivo portatile, pressione atmo-

oceanica e agli impatti. A discapito della qualità eccel-

innovazione

89

+2 °C -30 °C

+15 °C

HR

scambiatore

-10 °C

Sistema di ventilazione dell’igloo. Per comodità di rappresentazione lo scambiatore di calore è posto all’esterno della barca anche se in realtà esso si trova all’interno dello scafo.

lente dei vetri, lo spegnimento del sistema di riscalda-

L’ingresso invernale, protetto da tende a richiamare i

mento durante le ore di riposo, quando la temperatura

tunnel di entrata degli igloo, non è stato realizzato a

della cabina scendeva sotto i 5 °C, ha provocato la for-

causa di violente tempeste. Pertanto la porta di ac-

mazione di brina su di essi; tale fenomeno è stato ri-

cesso isolata è stata ridotta a un’apertura minima di

solto non come si potrebbe pensare riattivando il

60x60 cm2 posizionata vicino al pavimento per evitare

riscaldamento bensì coprendo le finestre con 20-40 cm

perdite di aria calda della cabina a ogni apertura.

di neve (λ 0,1 W/mK), operazione che corrisponde all’aggiungere circa 10 cm di isolamento convenzionale.

Le aree per dormire non erano state considerate ini-

Ventilare

zialmente nella zona riscaldata, poiché si sarebbero

L’igloo possiede un sistema di ventilazione (vedi im-

utilizzati sacchi a pelo che permettevano di riposare in

magine in alto) dotato di uno scambiatore di calore a

modo confortevole fino a -20 °C; nonostante il debole

piastre, specifico per l’ambiente marino, che recupera

isolamento, questi spazi, che presentavano una tempe-

il calore dall’aria espulsa e preriscalda l’aria fresca.

ratura media di 5 °C inferiore rispetto alle aree living

Due semplici precauzioni hanno assicurato il suo fun-

fortemente stratificata in verticale, hanno tuttavia mo-

zionamento regolare nonostante il freddo intenso, ov-

strato punti di rugiada, soprattutto negli angoli a con-

vero il preriscaldamento dell’aria mediante un tubo

tatto con l’esterno e sotto i sacchi a pelo, in particolare

immerso nell’acqua di mare a -1,6 °C e un bypass che

quando le temperature esterne scendevano perma-

ha ridotto il flusso in entrata attraverso lo scambiatore

nentemente sotto i -15 °C. Pertanto la formazione di

di calore, mantenendo così la temperatura su valori

condensa e di ghiaccio ha reso necessario compren-

positivi. In assenza di un anemometro operativo e os-

derle nell’area riscaldata con conseguenti perdite di

servando la valvola di ventilazione, la frazione di aria

calore. Nel mantenere abbastanza costanti le tempera-

fresca deviata dal bypass è stata stimata in ca. il 20%

ture interne lo scafo ha giocato un ruolo importante:

(vedi immagine pagina a fianco, in alto). Il tubo som-

essendo immerso in acqua di mare relativamente

merso è stato veramente efficace ma non abbastanza

calda (-1,6 °C), esso ha funzionato come ulteriore isola-

resistente da contrastare la severa sollecitazione eser-

mento termico; quando a bordo non c’era l’equipaggio

citata dal ghiaccio, rompendosi prima della fine del-

e non veniva svolta alcuna attività, la temperatura di

l’inverno, una soluzione dunque da migliorare.

equilibrio nelle aree giorno si stabilizzava a -10 °C con

Il tasso di ventilazione è stato regolato, a seconda

una temperatura esterna compresa tra i -20 e i -25 °C.

dell’umidità relativa dell’aria interna, con una ventila-

90

_29

Tmedia Aria ingresso Tmedia Aria

-31.3 °C

Tmedia interna 14.0 °C

30 20

17.1 °C 30

14.3 °C

20

Tmedia Aria espulsa

10

10 HR

-0.1 °C

0

-10

-10 -2.9 °C

-20

-20

-20.1 °C

-30 -40

0

-30

Tmedia Aria esterna

-40 13.12.2015 00:03:19 13.8 V (CR1000)

Photo: Kalle Schmidt

Sistema di ventilazione e temperature correlate.

zione minima al di sotto del 50% dell’umidità relativa

gliendo ghiaccio o neve, come inizialmente ipotizzato;

e una ventilazione massima al di sopra dell’80% di

tuttavia l’acqua ricavata dalla condensazione interna

umidità relativa, valore raggiunto solo quando si cuci-

allo scambiatore di calore è stata indirizzata a una bot-

nava o alla sveglia al mattino. La geometria del si-

tiglia e utilizzata per lavarsi le mani.

stema di ventilazione ha dovuto essere adeguata

L’ermeticità dell’involucro – un concetto ovvio per una

diverse volte per prevenire la formazione di brina e

barca – è stata essenziale per evitare infiltrazioni

ghiaccio; anche l’uscita dell’aria, essendo esposta a

fredde e per l’impianto di ventilazione che ha garan-

temperature esterne estremamente basse, è stata siste-

tito un’ottima qualità dell’aria agli occupanti che qui

mata in modo tale da evitarne un eventuale blocco per

hanno vissuto in spazi ristretti. Il sistema ha inoltre di-

la presenza di ghiaccio. La temperatura di uscita del

mostrato che un recupero del calore a piastre può es-

calore residuo del sistema di recupero, troppo vicina a

sere adattato a condizioni climatiche molto rigide e

0 °C, ha impedito di produrre acqua potabile scio-

fornire al contempo un servizio prezioso.

La barca imprigionata nei ghiacci nella lunga notte polare che protegge l’igloo passivo (in lingua Inuit “igloo” significa “casa”).

innovazione

91

Riscaldamento igloo passivo Giorno Notte

Tmedia cabina T24h cabina Tmedia sentina Tmedia aria T24h aria PTot riscaldatore E24h riscaldatore

Sopra, lo schema mostra il monitoraggio delle temperature rapportate al riscaldatore (potenza ed energia prodotta) dal 12 al 16 marzo 2016.

Sotto, monitoraggio delle temperature e delle prestazioni del riscaldatore dal 15 agosto 2015 al 14 maggio 2016.

Riscaldamento igloo passivo

ETot riscaldatore Tmedia cabina Tmedia aria T24h aria T24h cabina Tmedia sentina

Inizio monitoraggio (24/02/2016)

Riscaldare A fine maggio, quando il clima è comparabile agli in-

zione, di lavorare (vedi grafico qui sopra). Nonostante

verni europei con condizioni termiche comprese tra i -5

la persistente mancanza di vento e la scarsa efficienza

°C e i +5 °C, bastava solo una breve accensione del si-

della combustione, il consumo di diesel in inverno è

stema elettrico riscaldante al momento del risveglio

stato di soli 330 l. L’obiettivo di una completa autosuffi-

per alzare da 13 °C a 19 °C la temperatura interna, la

cienza energetica era dunque possibile, persino in

quale si stabilizzava intorno ai 20 °C durante il giorno

climi estremamente freddi e senza luce, ma la man-

senza alcun intervento impiantistico (vedi grafico in

canza del vento ne ha impedito l’attuazione. Guar-

alto). Seppurcon un inizio d’anno insolitamente mite,

dando i grafici della pagina a fianco, infatti, che

la temperatura media esterna da dicembre a marzo è

mostrano il consumo energetico e l’energia prodotta

stata di -26 °C, includendo le tre settimane con gradi

dalle fonti rinnovabili prima della conversione e quella

compresi tra -30 °C e -40 °C, e in questo periodo di mo-

effettivamente utilizzata, si evidenzianoi contributi del

nitoraggio invernale la Groenlandia è stata spazzata da

sole e del vento, minori di quanto previsto, e la scarsa

continue e violente tempeste, a eccezione della regione

efficienza della produzione di elettricità. Un apporto si-

di Qeqertat (dove era ancorata la barca). Perciò, invece

gnificativo è invece venuto dal calore prodotto dagli oc-

del riscaldamento principale elettrico alimentato dal

cupanti, visto che, in operatività normale, a bordo

vento, si è dovuto fare affidamento sulle riserve del car-

hanno vissuto permanentemente 2 o 3 persone. Du-

burante di propulsione per consentire al sistema di

rante le visite, che hanno visto aumentare la presenza a

back-up, un riscaldatore di aria forzata a diesel solita-

6-8 individui, il sistema di riscaldamento si fermava si-

mente usato per asciugare le cabine durante la naviga-

stematicamente persino con condizioni atmosferiche

92

_29

esterne particolarmente avverse e il semplice fatto di

richiesti poco meno di 50 W a occupante, potenza

chiudere il sistema di riscaldamento durante la notte

molto piccola e facilmente raggiungibile con energia

ha fatto risparmiare circa il 25% del fabbisogno, go-

rinnovabile, il che significa autosufficienza energetica.

dendo comunque di temperature confortevoli durante

Al di sopra dello 0 °C non è stato dunque necessario ri-

il riposo nei caldi sacchi a pelo (tra 0 °C e +5 °C) e nel

scaldare l’igloo se c’era un adeguato apporto di calore

corso del giorno (vedi grafico in basso).

delle persone.

Confrontando l’energia per il riscaldamento e quella elettrica con la temperatura media giornaliera è stata definita la firma energetica dell’igloo, ovvero la tem-

Illuminare

peratura in funzione del tempo a partire dalla quale è

Una barca non è logicamente collegata a una rete elet-

necessario un apporto di calore per garantire il com-

trica e la disponibilità limitata di elettricità ha obbli-

fort. Nello schema di pag. 94 in alto si può vedere che

gato a ottimizzare l’uso e il controllo degli

con gradi esterni molto bassi (-30/+35 °C) sono neces-

elettrodomestici, a eliminare apparecchi non neces-

sari 300 W a persona, mentre a +4 °C, dove la “tempe-

sari, a ricaricare i dispositivi mobili solo nei periodi di

ratura di non riscaldamento” intercetta l’ascissa, sono

disponibilità e a utilizzare direttamente la bassa ten-

8000

8000 7000

Energia (kWh/a)

7000

Energia (kWh/a)

6000

6000

Solare FV Eolica Pozzi acqua di mare Occupanti Solare dalle finestre Cucina e acqua calda Elettricità Riscaldamento

5000 5000 4000

4000 Cucina + Acqua calda Elettricità

3000 2000

Perdite ventilazione Perdite involucro

3000 2000 1000 0

1000

Energia totale Energia utile + (kWh) perdite di trasformazione (kWh)

0

Sopra, consumi e fonti energetiche.

Sotto, le temperature dell’igloo nei vari periodi dell’anno.

Riscaldamento igloo passivo

Normal day Heating off

HD 20/12 HD Tmedia cabina/-3 Tmedia cabina T24h cabina Tmedia sentina Tmedia aria T24h aria

innovazione

93

sione quando possibile o fruire altrimenti di inverter ad alta efficienza (230 V AC). Il conMedia giornaliera energia riscaldamento per persona (W)

Forza energetica igloo passivo

sumo giornaliero è stato così limitato a solo 0,5 kWh per “elettrodomestico ogni 2,5 occupanti” e comprende quasi tutte le luci fisse o temporanee (ad esempio quelle dei caschetti), il sistema di ventilazione, la potenza necessaria per il riscaldatore ad aria forzata, strumenti scientifici, due computer, musica e altre attrezzature (come da grafico a sinistra nel centro).

Per l’energia elettrica si prevedeva l’impiego di un generatore eolico trifase a due pale da

Media giornaliera temperatura dell’aria (°C)

1,5 kW e una turbina eolica identica per il

Dati dal 24/02/016 al 05/06/2016

back-up, di 4 pannelli solari monocristallini da 50 Wp ciascuno, di un alternatore sul mo-

[Wh/giorno]

tore di propulsione da 24 V – 30 A e di batterie di accumulo. In assenza di sole (la notte artica va da ottobre a febbraio) e, purtroppo, di vento

Sopra, i consumi elettrici all’interno dell’igloo.

ica

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az io ne al ris A ca us ld ilia am r en io to Ap pa sc rec ie ch nt i ifi ci Co m pu te r

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è stato necessario usare l’alternatore del motore di propulsione per una carica, quasi giornaliera, di 30-45 minuti a 700 W ... un modo molto inefficiente per produrre energia elettrica. Sarebbe stato meglio generare elettricità con un piccolo gruppo elettrogeno a diesel, a gas o a benzina con recupero del calore di combustione per il riscaldamento dell’ambiente. La difficoltà insita in questi sistemi è la necessità di trovare un modello molto piccolo, <800 W di potenza termica, e affidabile nel tempo. Con il ritorno del sole alla fine di febbraio non ci sono più stati problemi di approvvigionamento in quanto il piccolo impianto fotovoltaico è stato sufficiente a coprire tutte le esigenze. Nonostante il periodo di buio, i 2/3 dell’elettricità è stata fornita dall’eolico e dal fotovoltaico.

Come andare oltre?

L’esperienza dell’igloo passivo ha dimostrato che è possibile ridurre drasticamente il consumo di fonti non rinnovabili, che molti paesi europei importano, pur conoscendone i limiti Photo: Peter Gallinelli

e gli effetti nocivi sull’ambiente. Tutto ciò che è stato sperimentato sulla barca è infatti applicabile a qualsiasi nuova costruzione, fermo

94

_29

restando che la responsabilità di assicurare una realiz-

mente rispondere alle tre regole vitruviane di firmitas,

zazione corretta spetta a tutti gli attori coinvolti in un

utilitas, venustas, ma deve anche resistere al tempo e

progetto: comunità, proprietari architetti, costruttori,

nel tempo.

operatori e abitanti.

Le difficoltà che alcune volte si riscontrano nel riquali-

Dal monitoraggio del comportamento dell’igloo pas-

ficare gli edifici esistenti, diventati obsoleti, mostrano

sivo in climi rigidi si possono trarre alcune conclu-

quanto sia importante una visione adeguata per tutto

sioni. Gli edifici del futuro non saranno solo più verdi,

quello che di nuovo verrà costruito in futuro e ciò è

ma saranno anche più resilienti, in grado cioè di adat-

anche importante per garantire la sostenibilità degli

tarsi alle incertezze e alle sorprese che il domani ri-

investimenti immobiliari. Se non si è ancora pronti a

serva. I prerequisiti su cui essi dovranno fondarsi

fare concessioni sulla quantità, la sobrietà deve diven-

saranno la semplicità, sinonimo di economia e soste-

tare lo stimolo più importante e questo non può essere

nibilità, e l’alta efficienza, in quanto è più ecologico ri-

raggiunto senza fornire qualità che deve essere colti-

durre i fabbisogni che costruire fattorie solari sempre

vata prima della quantità: è un cambiamento di para-

più grandi, parchi eolici, dighe. Ora più che mai è indi-

digma.

spensabile rendere autosufficienti gli edifici contem-

Spesso la paura del cambiamento è più dolorosa del

poranei e ciò è tanto più urgente poiché questi

cambiamento stesso. Ma questo cambiamento è possi-

fabbricati saranno ancora fruibili per le prossime due

bile.

generazioni, in un futuro in cui l’energia “facile” non sarà più così agevolmente disponibile. Le tecniche progettuali passive – l’isolamento in primo luogo – non sono né spettacolari né sofisticate e sono semplici da integrare nel progetto fin dall’inizio, diventandone

Peter Gallinelli Architetto, esperto ambientale, ricercatore presso la Haute École Spécialisée de Suisse occidentale, skipper e designer navale.

Photo: Peter Gallinelli

una condizione essenziale. Un edificio non deve sola-

Per ulteriori informazioni: http://igloo.sailworks.net

innovazione

95

back page - buone notizie!!! testi e matita di Michele De Beni