ilProgettoSostenibile 32

EdicomEdizioni

ISSN 2039-0858

Semestrale anno XII n° 32 gennaio-giugno 2013 Euro 20,00 Registrazione Trib. Gorizia n. 5/03 del 9.9.2003 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

ilProgettoSostenibile 32 ricerca e tecnologie per l’ambiente costruito

SISTEMI COSTRUTTIVI E RICERCA

La ricerca applicata ai sistemi costruttivi in legno Il verde idroponico per le colture verticali Un progetto sperimentale di housing sociale a Firenze Il primo smartscraper del mondo in Cina Collettori solari e fibre ottiche per l’illuminazione Evoluzione funzionale e prestazioni energetiche della serra solare

MODALITÀ PER L’INVIO DELLE PROPOSTE DI ARTICOLO Nota per la redazione degli abstract Ogni proposta di articolo deve contenere i seguenti elementi: - Nome e Cognome - Università - Dipartimento - Titolo dell’articolo proposto - Riferimenti email e telefonici (in caso di più autori, indicare i dati di ciascuno e segnalare la persona che farà da referente per le comunicazioni con la redazione) Parole chiave max 3 Abstract - max 2000 battute (spazi inclusi) + max 4 immagini a bassa risoluzione - formato .doc, in lingua italiana (o in lingua inglese unicamente per gli autori di nazionalità non italiana) È utile una breve nota biografica dell’autore (massimo 500 battute) Il lavoro di ricerca condotto e sulla quale si intende proporre un articolo, dovrà essere presentato preferibilmente nei seguenti aspetti: • inquadramento del tema oggetto dell’articolo • obiettivi dell’attività di ricerca • percorso di ricerca ed azioni intraprese • risultati conseguiti L’abstract va inviato a: redazione@ilprogettosostenibile.it A seguito dell’accettazione dell’abstract da parte della redazione, la stessa comunicherà all'autore le indicazione per la stesura dell’articolo.

L’articolo che perverrà alla redazione verrà inviato a revisione cieca e pubblicato sulla rivista in ordine cronologico d’arrivo o comunque con ordine definito dalla redazione, che ne comunicherà i tempi all’autore.

La redazione si riserva di non prendere in considerazione abstract o articoli ritenuti non congrui con le tematiche trattate dalla rivista.

EdicomEdizioni - ilProgettoSostenibile Coordinamento editoriale dott.ssa Anna Raspar tel. 0039.0481484488 redazione@ilprogettosostenibile.it

... un nuovo progetto È con vero piacere che presentiamo questo nuovo numero de ilProgettoSostenibile.

Una rinnovata veste grafica e modalità di presentazione degli articoli, maggiore attenzione al dettaglio tecnologico e alla ricerca e innovazione, una nuova sezione dedicata ai progetti, sono gli elementi che emergono da una prima lettura di questo numero.

Ma anche un nuovo Comitato Scientifico ampio, interdisciplinare e rappresentativo del mondo accademico a livello nazionale, peer review cieca degli articoli, Comitato dei revisori rappresentativo di tutte le tematiche afferenti all’Architettura e all’Ingegneria.

Dopo dieci anni la rivista ha inteso avviare così un percorso di rinnovamento per rispondere sempre meglio alle esigenze dei propri lettori. ilProgettoSostenibile si pone quindi oggi ancor più come uno strumento in grado di proporre ai progettisti, in maniera approfondita e pragmatica, le innovazioni tecnologiche che emergono dal mondo della ricerca accademica e industriale, che diventano pratica progettuale e costruttiva.

La conoscenza delle nuove frontiere della ricerca applicata alle costruzioni diventa, in questo momento di profonda recessione del mondo dell’edilizia, sicuro vantaggio competitivo per quanti sapranno distinguersi per l’eccellenza e l’innovatività delle proprie competenze.

La rivista intende però nel contempo consolidare il proprio ruolo di riferimento anche per il mondo accademico, avviando un percorso di consolidamento della propria connotazione di rivista scientifica, con l’ambizione di poter presto venir annoverata fra le eccellenze delle riviste scientifiche italiane per l’area dell’Architettura e dell’Ingegneria, grazie alla sua interdisciplinarietà fra i settori scientifici che arricchisce e approfondisce l’approccio sia metodologico che contenutistico.

In tal senso, la rivista non “sposa” uno specifico settore scientifico disciplinare, ma proprio in nome della sua concezione olistica dell’approccio all’architettura e all’ingegneria, tenta di approfondire ogni singola tematica secondo diversi profili di analisi e chiavi di lettura.

Un progetto editoriale che sempre più appare come una scommessa aperta sul mondo della progettazione, della ricerca e della tecnologia per l’ambiente costruito.

EdicomEdizioni

32. ilProgettoSostenibile Sistemi costruttivi e ricerca

4.

Verso quale orizzonte?

Editoriale di Marco Sala

STUDI E RICERCHE

62.

FOCUS

ALPHOUSE: un progetto europeo per il recupero degli edifici alpini The Alpine architecture between tradition and renovation

6.

14.

22.

32.

Sistemi costruttivi e prodotti: una risposta alle normative per l’efficienza energetica Construction systems and products: a response to tha regulations for energy efficiency Paola Gallo L’integrazione impiantistica negli elementi in laterizio The plant integration in brick elements Adolfo F. L. Baratta Il verde idroponico per le colture verticali: possibili scenari Vertical hydroponic cultures for the architecture Leonardo Boganini, Alessandra Carta Direzioni e sviluppi della ricerca applicata ai sistemi costruttivi in legno New directions and trends in the evolution of wood buildings and structural systems Corrado Curti

Alessandra Gemini, Claudia Del Barba, Gianmaria Origgi

68.

Collettori solari e fibre ottiche per l’illuminazione museale Solar collectors and optical fibers for museum lighting

F. Francini, D. Fontani, L. Mercatelli, D. Jafrancesco, E. Sani, M. DeLucia, P. Sansoni

72.

La serra solare: evoluzione funzionale e prestazione energetica Energy saving with a greenhouse

L. C. Tagliabue, M. Buzzetti, G. Marenzi, E. Angeloni

80.

Efficienza energetica nell’involucro edilizio assemblato a secco Energy efficiency in the ventilated building envelope sector

Milagros Villalta Begazo

86.

Normativa e prodotti edilizi: verso la sostenibilità del costruito Regulation and construction products: the sustainable way

Valentina Gianfrate

PROGETTI

40.

Efficienza bioclimatico-ambientale per un Housing Sociale a Firenze Bioclimatic-environmental efficiency for social housing in Florence

Fabrizio Tucci

48.

In Cina il primo smartscraper del mondo In China the first world’s smartscraper

Carlo Anzilotti, Sergio Porcellini, Giulia Sala

54.

H26: un edificio sperimentale nell’ex area FIAT a Novoli H26: an experimental building on the former FIAT-area in Novoli

Antonella Trombadore

06

ilProgettoSostenibile Ricerca e tecnologie per l’ambiente costruito Rivista semestrale Anno XII – n° 32 gennaio-giugno 2013 - ISSN 1974-3327 Registrazione Trib. Gorizia n. 5/03 del 9.9.2003 – numero di iscrizione ROC: 8147 Direttore responsabile: Ferdinando Gottard Coordinamento editoriale: Anna Raspar Redazione: Lara Bassi, Lara Gariup Progetto grafico: Marco Klobas Editore: EdicomEdizioni, via I Maggio 117 – 34074 Monfalcone – Gorizia tel. 0481.484488, e-mail: redazione@edicomedizioni.com Stampa: Grafiche Manzanesi – Manzano (UD) Stampato interamente su carta riciclata da fibre selezionate Prezzo di vendita: euro 20,00 Abbonamenti: Italia: euro 40,00 – Estero: euro 80,00 La direzione lascia agli autori piena responsabilità degli articoli firmati. È vietata la riproduzione, anche parziale, di articoli, disegni e foto se non espressamente autorizzata dall’editore.

TESI DI DOTTORATO

90.

I sistemi di controllo passivo nella valutazione dell’efficienza energetica degli edifici in area mediterranea Marco Cimillo – Sapienza - Università di Roma

91.

Acque di superficie e paesaggio. Equilibrio idrico sostenibile, progetto, tecnologia e consapevolezza ambientale Cristiana Costanzo – Sapienza - Università di Roma

92.

La pianificazione energetica urbana nei processi di trasformazione della città Daniela De Ioris – Sapienza - Università di Roma

93.

Illegale al 90%. Forme instabili della strada Claudia Marcon – Università degli Studi di Trieste

94.

Urban farm. Buone pratiche per l’implementazione dei caratteri innovativi e delle tecnologie sostenibili dell’edificio ecosistemico Caterina Naglieri – Sapienza - Università di Roma

95.

Parametric Architecture and Vacuumatics: project of lightweight S.E.T.S. Michele Versaci – Università degli Studi di Catania, Politecnico di Milano, ETH Zürich

48

Comitato scientifico Carlo Cecere Stefano Della Torre Marco Filippi Dora Francese Riccardo Gulli Gianfranco Rizzo Marco Sala Antonello Sanna Matheos Santamouris

Roma “La Sapienza” Politecnico Milano Politecnico di Torino Napoli “Federico II” Università di Bologna Università di Palermo Università di Firenze Università di Cagliari Università di Atene

ICAR 10 ICAR 19 ING-IND 11 ICAR 12 ICAR 10 ING-IND 11 ICAR 12 ICAR 10

Referenti comitato scientifico sedi universitarie Roma 3 Gabriele Bellingeri Roma “La Sapienza” Carlo Cellamare Politecnico di Milano Enrico De Angelis Enrico Fabrizio Università di Torino Anna Frangipane Università di Udine Paola Gallo Università di Firenze Università di Bologna Jacopo Gaspari Università di Palermo Maria Luisa Germanà Politecnico di Torino Mario Grosso Adriano Magliocco Università di Genova Alessandra Marin Università di Trieste Francesco Martellotta Politecnico di Bari Costanzo Di Perna Politecnica delle Marche Roma “La Sapienza” Fabrizio Tucci

ICAR 12 ICAR 20 ICAR 10 AGR 10 ICAR 10 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 21 ING-IND 11 ING-IND 11 ICAR 12

Comitato Peer Review Ernesto Antonini Francesco Asdrubali Arianna Astolfi Alessandra Battisti Andrea Boeri Marco Bragadin Carlo Cellamare Vincenzo Corrado Corrado Curti Enrico De Angelis Milena De Matteis Davide Di Fabio Costanzo Di Perna Annarita Ferrante Jacopo Gaspari Maria Luisa Germanà Mario Grosso Luca Guardigli Francesco Martellotta Giovanni Mochi Simonetta Pagliolico Carlo Patrizio Anna Pellegrino Enrico Quagliarini Piercarlo Romagnoni Rosa Romano Giovanni Semprini Valentina Serra Cinzia Talamo Fabrizio Tucci

ICAR 12 ING-IND 11 ING-IND 11 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 11 ICAR 20 ING-IND 11 ICAR 10 ICAR 10 ICAR 21 ING-IND 11 ING-IND 11 ICAR 10 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 12 ICAR 10 ING-IND 11 ICAR 10 ING-IND 22 ICAR 10 ING-IND 11 ICAR 10 ING-IND 11 ICAR 12 ING-IND 11 ING-IND 11 ICAR 12 ICAR 12

Università di Bologna Università di Perugia Politecnico di Torino Roma “La Sapienza” Università di Bologna Università di Bologna Roma “La Sapienza” Politecnico di Torino Politecnico di Torino Politecnico di Milano IUAV Politecnica delle Marche Politecnica delle Marche Università di Bologna Università di Bologna Università di Palermo Politecnico di Torino Università di Bologna Politecnico di Bari Università di Bologna Politecnico di Torino Roma “La Sapienza” Politecnico di Torino Università Politecnica delle Marche IUAV Università di Firenze Università di Bologna Politecnico di Torino Politecnico di Milano Roma “La Sapienza”

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EDITORIALE

Verso quale orizzonte? editoriale di Marco Sala

ilProgettoSostenibile

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Marco Sala Professore Ordinario, Dipartimento DIDA dell’Università degli Studi di Firenze, Direttore Centro ABITA.

Questa introduzione al numero 32 della rivista, che si presenta con una nuova veste editoriale, vuole essere una riflessione da parte di chi lavora da tempo sul campo, offrendo un quadro ampio delle principali tendenze dell’attuale ricerca sui temi della sostenibilità nell’architettura e nella tecnologia.

Sono ormai molti anni che nel mondo delle riviste di architettura si sono prima affacciati i temi delle tecnologie appropriate, poi della bioclimatica e bioarchitettura, quindi dell’ambiente e infine della sostenibilità tout court, occupando spazi sempre più ampi.

Ripensare agli anni passati è per me come proiettare delle vecchie diapositive, sorridendo nel rivedere i volti giovani degli amici, ricordando dettagli e aspetti ingenui, intuizioni più o meno realizzatesi, ma che hanno lasciato un sedimento che nel tempo si è strutturato, insieme con gli approfondimenti scientifici, le realizzazioni, le idee rimaste sulla carta, formando quello che ognuno di noi riconosce come la sua rotta personale verso quel grande porto di arrivo che è il progetto architettonico.

Trovare la giusta bussola per questo porto è ancora oggi l’aspirazione di migliaia di coloro che cercano di migliorare se stessi e il mondo che li circonda attraverso gli strumenti della cultura e della professione.

Andando in barca, per chiudere questa metafora marinara, ci si accorge presto che la via più breve non è necessariamente quella che congiunge due punti con una linea retta, ma quella che, a seconda del vento, delle correnti e delle condizioni della propria barca, la conoscenza e l’esperienza suggeriscono come il modo migliore per raggiungere il risultato.

Nella parcellizzazione delle competenze e delle specializzazioni che il mondo di oggi richiede, l’architetto ha forse il privilegio di aver ricevuto una formazione universitaria che lo spinge a cercare una sintesi fra le varie motivazioni, spesso contrastanti, che si presentano.

Vitruvio basava la sua tripartizione fra Venustas, Utilitas e Firmitas; tuttavia, nei suoi dieci libri, raccomandava all’architetto di essere anche versato nelle lettere, abile disegnatore, esperto di geometria, competente in campo filosofico, musicale, medico, giuridico e perfino astronomico.

Oggi, per formare un bravo architetto, ci vorrebbero almeno dieci anni di studio: decisamente troppi per ottenere, alla fine, un disoccupato!

La complessità del progetto sostenibile sta nella necessità di rispondere alle esigenze della committenza, bilanciando al contempo i vari aspetti dell’opera architettonica, proiettandoli in un orizzonte temporale che sia esteso almeno quanto la prevedibile durata dell’opera stessa.

Naturalmente l’architetto non può fare tutto da solo, anche se spesso lo presume!, e queste competenze diversificate gli serviranno per dialogare con gli altri professionisti: dalle strutture agli impianti, dai

bilanci energetici a quelli economici.

Maneggiare una disciplina complessa come l’architettura richiede quindi un approccio olistico e una grande attenzione all’ambiente e alle prevedibili trasformazioni che si verificheranno a seguito del nostro intervento: è questa la sfida che ci viene richiesta, sia che si presenti l’occasione di realizzare una nuova opera, sia che si debba affrontare la rifunzionalizzazione, il recupero o il restauro di un edificio esistente.

Cercando di rappresentare graficamente questa complessità, possiamo immaginare le competenze dell’architetto come un diagramma a torta, dove gli spicchi non sono soltanto i famosi tre definiti da Vitruvio, ma prendono i nomi degli aspetti dell’odierna articolazione disciplinare.

Ci sono gli aspetti strutturali, che si integrano e si completano con la conoscenza geologica dei terreni, le diverse tecnologie costruttive oggi disponibili; ci sono gli aspetti impiantistici elettrici, idraulici, termosanitari, quelli per la riduzione dei rischi di incendi e terremoti e quelli per la tutela dell’utenza, sanitari, acustici, di superamento delle barriere.

Ci sono gli aspetti estetici, quelli funzionali, economici, di manutenzione e gestione dell’opera e, infine, ci sono anche quelli che considerano il rapporto dell’edificio con il contesto climatico che lo ospita, per garantire il miglior comfort agli occupanti con il maggior risparmio energetico.

Tutte queste problematiche sono state previste dal legislatore attraverso innumerevoli normative nazionali, regionali e locali, oltre che contenute all’interno di una copiosa cascata di piani urbanistici, paesaggistici e di sviluppo, che fanno dell’Italia, se non proprio la Patria del Diritto, di sicuro la madre di tutti i regolamenti.

Ogni architetto dovrà entrare in questo labirinto, percorrerlo e visitarlo completamente, pur partendo da punti diversi, ognuno secondo la propria inclinazione e formazione. A questi coraggiosi vorrei suggerire di non scoraggiarsi ma nemmeno di imporre il loro punto di vista agli altri, perché l’approccio della sostenibilità deve aprirsi alle altre istanze, cercando di bilanciarle e renderle coerenti fra loro, verso un’integrazione dei saperi. Con questa impostazione di pensiero si vede come il campo di studi sulla sostenibilità è ancora ricco di occasioni, di nuove direzioni di ricerca per la tecnologia e di pratica progettuale, dalla rivisitazione del tema del recupero edilizio all’integrazione del verde negli edifici e nelle città e alle altre tendenze, ben rappresentate negli articoli che seguono.

Per questo credo che “integrazione” debba essere la parola guida per operare in architettura, con il relativismo di chi riesce a imparare qualcosa dagli altri pur mantenendo quella ricerca personale che dovrebbe animare ogni architetto, perché … non c’è vento favorevole per il marinaio che non sa dove andare!

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FOCUS

Sistemi costruttivi e prodotti: una risposta alle normative per l’efficienza energetica Possibili scenari evolutivi dei prodotti e sistemi largamente diffusi nel mercato italiano, per il raggiungimento degli standard NZEB.

innovazione di prodotto - efficienza energetica - normativa europea

Paola Gallo Ricercatore confermato presso il Dipartimento di Architettura dell’Università degli Studi di Firenze; docente del Laboratorio di Tecnologie dell’Architettura. paola.gallo@unifi.it

Articolo sottoposto a Peer Review

Near zero Energy building L’avvenuto recepimento nel territorio Italiano della normativa Europea 2002/91, insieme alle più recenti e non ancora assimilate direttive sulla riduzione dei consumi energetici, quali la 31/2010/UE, hanno dato vita ad una rapida evoluzione del mercato in termini di sviluppo prestazionale dei prodotti per l’edilizia sotto il profilo dell’efficienza energetica.

Gli edifici, infatti, sono all’origine di circa il 40% del consumo energetico e del 36% delle emissioni di CO2 nell’Unione Europea1. Al fine di abbassare i consumi energetici negli Stati Membri e favorire l’UE nel raggiungimento degli obiettivi Europa 20-20, la più recente direttiva EPBD2 introduce il concetto di “edificio ad energia quasi zero”.

Dalla casa Passiva e dalla sua evoluzione per i climi temperati (Passive-On) siamo quindi passati ai NZEB, Nearly Zero Energy Buildings, ovvero “edifici ad altissima prestazione energetica e fabbisogno energetico molto basso, quasi nullo, coperto in larga misura da fonti rinnovabili”.

La riduzione dei consumi e l’implementazione

delle prestazioni previsti dalla Direttiva abbracciano tutto il patrimonio edilizio e si riferiscono, non solo all’involucro dell’edificio, ma anche ai sistemi impiantistici al suo servizio, guidando gli Stati Membri a uniformare i propri strumenti per l’ottimizzazione dei consumi.

Sebbene il regolamento delegato n.244/2012, a integrazione della direttiva EPBD, stabilisca un quadro metodologico comparativo per calcolare i livelli ottimali in funzione dei costi dei requisiti minimi di prestazione energetica, la definizione di NZEB rimane ancora troppo vaga.

Pertanto molti Stati Membri si stanno orientando verso una declinazione del concetto NZEB adattando a questo la risposta normativa Nazionale (tab. 1).

E in Italia?

La risposta della normativa Italiana alle ultime direttive Europee rimane purtroppo inadeguata; nonostante ciò, si percepisce una crescente sensibilità locale nei confronti del tema dell’efficienza energetica degli edifici, messe in pratica sia dalle normative emanate in alcune Regioni, sia dall’innovazione di prodotto avviata dalle

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La regione Toscana, come prodotto della ricerca Abitare Mediterraneo, ha realizzato un allestimento permanente di componenti e impianti innovativi sviluppati all’interno della ricerca e situati presso il polo tecnologico di Lucca.

A sinistra, il tetto giardino dell’edificio di Lucca mentre sotto il lato rivolto a sud.

aziende di settore, Questo però ha portato ad una disomogeneità di indirizzi, intenti e regolamenti, sopratutto se si pensa a quelle esperienze ormai radicate, come lo standard CasaClima, della Provincia autonoma di Bolzano, alle nuove leggi Regionali3 che, come nel caso della Lombardia, anticipano al 2015 il raggiungimento degli standard NZEB per il proprio Territorio.

Anche la Regione Toscana si è mossa in questo senso promuovendo Best Practice per l’edilizia sostenibile e consentendo la diffusione nel territorio di cluster d’impresa e numerosi distretti tecnologici legati soprattutto al tema dell’innovazione in edilizia per l’abbassamento dei consumi.

Questi comportamenti virtuosi, regionali e/o locali, si vanno ad inserire in un contesto di mercato estremamente vitale in cui la spinta innovatrice sta lentamente modificando le vecchie pratiche costruttive largamente diffuse nel passato.

efficienza dei consumi come una nuova variabile progettuale paritetica a quelle certamente assodate: costo, tempo, durabilità (sicurezza), aspetto.

Attraverso l’analisi dei sistemi maggiormente diffusi sul suolo italiano (murature a blocchi, sistemi in cls e prefabbricati) e la loro integrazione con gli aspetti impiantistici, è possibile identificare il trend di sviluppo per il raggiungimento degli obiettivi NZEB; ciò attraver-

Nuovo trend del mercato edilizio Italiano Le aziende produttrici del comparto edile si sono quindi trovate a dover sopperire ad una lacuna di mercato, dovuta all’emanazione dei DLgs 192 e 311 che, aumentando i limiti prestazionali, richiedono una progettazione attenta sotto il profilo ambientale e un supporto tecnologico-impiantistico per il miglioramento dell’efficienza energetica dell’edificio.

I nuovi limiti progettuali tradotti, hanno incrementato la sinergia tra progettisti e aziende, finalizzata alla nascita di nuovi prodotti ed alla loro applicazione: le nuove interazioni tra produzione e progetto in particolare sono riscontrabili in relazione all’involucro opaco, le cui principali linee di sviluppo sono mirate all’efficienza energetica, cercando di massimizzare i flussi di energia “rinnovabile” in entrata, attraverso la progettazione integrata dell’organismo edilizio stesso.

Possiamo quindi identificare gli aspetti energetici di contenimento ed

so lo studio degli aspetti di ricerca industriale e sviluppo sperimentale esclusivamente di prodotto, tralasciando volutamente la ricerca svolta sui processi di miglioramento dell’efficienza energetica nei processi di produzione.

Sistemi costruttivi a blocchi Lo sviluppo dei sistemi costruttivi a blocchi, finalizzato all’aumento delle qualità termiche e meccaniche, è principalmente legato alla morfologia del prodotto, che ne definisce la resistenza strutturale e termica, oltre al sistema di posa; inoltre di particolare interesse, risultano gli sviluppi legati alla combinazione con differenti prodotti, quali gli isolanti ed i collanti.

A seguito delle normative sopra descritte, si sono ulteriormente

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FOCUS

1.2.3.4. Camera di prova per la sperimentazione di componenti innovativi edilizi di facciata, progettata e realizzata per il progetto Abitare Mediterraneo.

5. Un dettaglio della copertura dell’edificio di Lucca.

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Obiettivi nazionali per le nuove costruzioni NAZIONE

OBIETTIVI

Danimarca Finlandia Francia Germania Ungheria Irlanda Olanda Norvegia U.K.

75% entro il 2020 (c.f. Base anno 2006) Passive House come standard nel 2015 dal 2020 i Nuovi edifici sono Energy-positive dal 2020 Nuovi edifici non utilizzano fonti energetiche fossili Zero emissions dal 2020 Edifici a energia Netta zero dal 2013 Energy neutral dal 2020 (proposto) Passive House come standard nel 2017 Zero Carbon dal 2016

Tabella 1. Target di riferimento nazionali per gli edifici di nuova costruzione.

Dati del SBi (Danish building research institute),“European national strategies to move towards very low energy buildings 2008�.

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affermati sul mercato i blocchi a setti sottili: elementi tecnici nei quali viene ottimizzata la forma dei fori, in relazione sia al rapporto pieni-vuoti sia al passaggio del calore, con l’obiettivo di aumentarne il potere isolante (fig. 6).

Ugualmente trovano maggiore impiego i blocchi rettificati che modificano il sistema di posa attraverso l’uso di facce perfettamente complanari, eliminando così l’utilizzo delle malte ed il conseguente reticolo di ponti termici che si poteva creare. Questo implica l’uso di sistemi di posa mediante collante che richiede manodopera “differente”, variando così sia costo che i tempi di realizzazione dell’opera.

Ulteriore sviluppo di questa tecnologia, che ha permesso di migliorare le prestazioni termo-acustiche, è data dai blocchi riempiti di isolante, che si differenziano nella prestazione ed in base all’impatto ambientale del materiale utilizzato; in questa categoria di forte rilievo sono le ricerche effettuate per l’inserimento sul mercato di blocchi riempiti con PCM4, che permettono alte prestazioni in spessori contenuti.

Attualmente è in sviluppo la realizzazione di blocchi dotati di sistemi di foratura per la realizzazione di micro-ventilazione della mura-

tura e per l’integrazione degli impianti: eliminando parte del riempimento isolante in alcuni blocchi, è possibile, infatti, creare un sistema di distribuzione impiantistica o di ventilazione (se verso l’esterno), senza andare ad intaccare in modo invasivo la muratura stessa.

La morfologia e l’accostamento con materiali isolanti ha portato inoltre allo sviluppo di blocchi pre-assemblati (tripartiti), che integrano uno strato di isolante continuo interstiziale, i quali, attraverso un sistema di posa unico, ricreano una classica muratura “a cassetta”.

Sistemi costruttivi in calcestruzzo armato Tralasciando gli elementi in cls prefabbricato, realizzati spesso su commissioni specifiche, il principale sviluppo applicativo di questa tecnologia si può identificare nei sistemi di posa in opera e di casseratura. La necessità di rispondere alle nuove richieste di maggior comfort da parte dell’utenza e agli standard normativi (anche di sicurezza), ha ampliato le tipologie di casseri a perdere disponibili, sviluppando una nuova fetta di mercato, proprio e non solo, in vista del raggiungimento degli standard NZEB. I principali sviluppi dei sistemi a casseri si possono identificare in tre aree:

6. Esempio di muratura in blocchi a setti sottili: al fine di limitare la dispersione attraverso la malta si sviluppa la posa su due o più ricorsi.

7. Casseri a perdere in polistirolo doppi: gli impianti vengono integrai all’interno del polistirolo del cassero, tramite la realizzazione di “tracce”.

Le immagini di questa pagina sono state elaborate da A. Carta, L. Boganini e A. Di Zenzo per il progetto Abitare Mediterraneo.

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10 FOCUS

8. La diffusione di elementi in legno-cemento con già inserito l’isolante in Eps e grafite, rappresenta pienamente lo sviluppo tecnologico e prestazionale del prodotto, mirato ad abbassare sia l’impronta ecologica attraverso materiali naturali o seminaturali, sia le prestazioni termiche di trasmittanza e sfasamento.

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9. Nei sistemi a telaio in legno possiamo vedere un ricorso sempre maggiore a materiali e isolanti “pesanti” al fine di aumentare la massa del componente: l’utilizzo di pannelli in cls o di sistemi di ventilazione permette di raggiungere prestazioni ideali anche per climi caldi.

- a grandi pannelli, basato sull’utilizzo di materiali leggeri e fortemente coibentanti; - a piccoli elementi, che sviluppa le innovazioni avvenute nei sistemi costruttivi a blocchi; - a pannelli con distanziatori a perdere.

Partendo dai sistemi di casseratura “tradizionali”, sono stati sviluppati sistemi di distanziatori a perdere che permettono l’uso di pannelli coibentanti particolarmente utilizzati per diminuire le dispersioni degli ambienti interrati, realizzati prevalentemente in legno-cemento.

Il principale sviluppo però deriva dalla crescente necessità di coadiuvare la resistenza (e sismo-resistenza) con l’efficienza energetica: uno dei principali esperimenti lo possiamo infatti individuare nel progetto C.A.S.E, per la ricostruzione dell’Aquila, dove l’utilizzo di casseri in polistirolo estremamente leggeri e maneggevoli ha permesso una maggiore rapidità costruttiva e un’ottima efficienza energetica, rispetto ai sistemi di realizzazione in muratura. In questi sistemi costruttivi l’integrazione degli impianti avviene attraverso l’utilizzo del cassero come “contro-parete” impiantistica, permettendo così una facile gestione e posa in opera (fig. 7).

Allo stato attuale si sono affacciati sul mercato italiano, anche se ancora non largamente diffusi, i sistemi dei blocchi cassero: si tratta di un sistema di posa a secco di elementi, i “blocchi”, che costruiscono una casseratura comprensiva di isolamento interno e predisposizione impianti (fig. 8).

Attualmente le principali linee di sviluppo per migliorare l’efficienza energetica dei casseri a perdere, si basano sullo studio e sulla combinazione di nuove morfologie, di materiali a basso impatto ambientale e attraverso una migliore integrazione degli aspetti impiantistici.

Sistemi costruttivi prefabbricati in legno Negli ultimi anni siamo passati dal paradigma delle costruzioni prefabbricate in cls a quelle in legno: questo ha portato un aumento delle ricerche industriali e degli sviluppi sperimentali, relativi alle tecnologie dei sistemi prefabbricati in legno, tipiche della cultura del nord Europa.

A partire dallo sviluppo dei sistemi a pannelli incrociati, tipo X-lam, ormai consolidato sul suolo Italiano, il mercato vede la proliferazione di brevetti riferiti a sistemi specifici di prefabbricazione.

La versatilità del legno e la facilità di assemblaggio hanno consentito lo sviluppo diversificato di sistemi tecnologici, finalizzati, non soltanto all’efficienza energetica, ma anche alla rapidità e facilità di posa; questo permette, grazie all’ampia diffusione, anche l’affermarsi di filiere corte di produzione.

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Di particolare interesse risultano i sistemi prefabbricati a telaio, dove una estrema flessibilità strutturale viene coadiuvata da aspetti pre-

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L’edificio della Camera di Commercio e Artigianato di Lucca.

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stazionali, sia sotto il profilo acustico che di contenimento dei consumi. Le principali ricerche in questo ambito investono il mercato degli isolanti, soprattutto nelle tecnologie mirate all’aumento della massa e dello sfasamento, requisiti che, nei sistemi in legno, a causa della loro leggerezza, trovano poca risposta (fig. 9).

Nel settore della riqualificazione dell’esistente, si ripropone questo sistema, grazie all’adattabilità, flessibilità e soprattutto leggerezza del legno. Sono sempre più diffusi in Italia i casi di ampliamenti e superfetazioni soprattutto di edifici pubblici, realizzati in pannelli portanti o a telaio che consentono di aumentare notevolmente il livello energetico dell’edificio in tempi strettissimi.

Scenari futuri(bili) A partire da questo quadro generale, il trend evolutivo del mercato edilizio Italiano si sta’ orientando sempre più sul concetto della modularità e sulla prefabbricazione e messa in opera di edifici a tempi record. Questo sviluppo ha avuto un’accelerazione a seguito di esigenze legate all’emergenza abitativa, quali situazioni post-terremoto, ma anche grazie all’incisiva richiesta da parte delle Pubblica Amministrazioni, per la realizzazione di alloggi da destinare al sociale.

Al fine di accelerare i tempi di produzione dell’edificio in loco, la prefabbricazione non è più legata esclusivamente alle strutture, ma al lavoro sinergico di ditte specializzate in diversi settori d’interesse quali impiantistica, infissi, finiture ecc. Spostando tutte queste attività proprie della messa in opera, direttamente in azienda e su un

numero limitato di prodotti, si ottiene una breve durata del cantiere, un miglior controllo sul processo realizzativo e sulla qualità finale dell’opera.

Il processo costruttivo così strutturato, contribuisce alla realizzazione di edifici rispondenti agli standard NZEB. In tutto questo non è possibile prescindere da un’attenta integrazione degli aspetti impiantistici, in riferimento, non solo ai terminali di distribuzione, ma soprattutto ai sistemi di generazione alternativi a quelli tradizionali che utilizzano principalmente FER5.

L’innovazione di prodotto sta, non soltanto nell’implementazione dell’efficienza e rendimento, ma anche nella scelta dei materiali, soprattutto in riferimento ai terminali di distribuzione. Ormai per rendere il prodotto ecocompatibile, molte aziende tendono a dimostrare che ciò che immettono sul mercato ha impatto ambientale basso, grazie all’utilizzo di materiali totalmente posati a secco con alto grado di flessibilità derivati da processi di riciclo o naturali, come nel caso dei sistemi radianti a pannelli prefabbricati che utilizzano isolante in fibra di legno.

A fronte di questo trend evolutivo, fortemente dinamico all’interno del mercato delle costruzioni, si riscontrano alcuni sviluppi sperimentali interessanti che hanno portato alla realizzazione di best practice, definendo alcuni tra i possibili scenari futuri finalizzati agli standard NZEB: - per i sistemi costruttivi, la prefabbricazione tridimensionale; - per l’impiantistica, l’uso dell’idrogeno e dei sistemi off-grid.

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10. L’off-grid solo ultimamente si sta sviluppando sul suolo Italiano: in questa direzione un prodotto interessante è off-grid Box prodotto da la fabbrica del Sole (FdS), che permette di integrare all’edificio un kit pre-assemblato permettendo il completo distacco dalle reti di adduzione e smaltimento (Fonte: centro “La Fabbrica del Sole s.c.a.r.l.” www.offgridbox.it).

11. La homepage del sito Abitare Mediterraneo.

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La prefabbricazione tridimensionale Per ottenere un maggiore controllo delle prestazioni dell’edificio ed una riduzione dei tempi e degli errori dovuti alle fasi di cantiere, si sono affacciati sul mercato Italiano prodotti con un elevato livello di prefabbricazione che prevedono la realizzazione di architetture tramite l’assemblaggio di moduli tridimensionali.

Con il termine tridimensionali si intendono moduli prefabbricati, tipici della cultura americana, realizzati sia tramite il sistema X-lam che soprattutto, con quello a platform frame, quest’ultimo caratterizzato da maggiore leggerezza e facilità nel trasferimento in cantiere.

I moduli, grazie agli ulteriori gradi di prefabbricazione, sono completi di impianti e finiture e vengono assemblati in modo da consentire la realizzazione di differenti configurazioni spaziali ed estetiche.

Di particolare interesse è l’integrazione nell’involucro dei terminali per la climatizzazione degli ambienti, dai quali dipende, non soltanto l’efficienza energetica, ma anche il comfort indoor, attraverso l’utilizzo di FER. A questo proposito, sia la direttiva 2010/31/UE all’articolo 6, che la Normativa Italiana, attraverso il DLgs n.28/2011, promuove l’uso di FER, annoverando tra le altre, anche l’energia aerotermica, geotermica o idrotermica catturata dalla pompa di calore. Le pompe di calore

non possono essere considerate una novità, ma la loro incentivazione da parte della normativa, ne consente la diffusione e implementazione tecnologica anche in soluzioni innovative, quali i moduli tridimensionali, che in questo modo consentono il raggiungimento delle prestazioni ottimali della costruzione anche per i nostri climi.

Idrogeno e sistemi off-grid Alcune Best Practice di prodotto attualmente presenti sul mercato, sono legate a quelle innovazioni tecnologiche che consentono uno sfruttamento integrale delle energie rinnovabili, quale l’idrogeno, che inoltre rende possibile l’accumulo e lo stoccaggio dell’energia prodotta.

L’idrogeno è da molti anni oggetto di ricerca: dai vari prototipi realizzati per il settore della mobilità, si è passati alla produzione elettrica in centrale6, fino ad arrivare a nuove reti di distribuzione7 e sistemi impiantistici applicabili a scala di edificio.

La caldaia ad idrogeno è uno dei casi più rappresentativi dell’innovazione di prodotto legata a questo settore: la novità di questo impianto sta nella produzione di energia termica azzerando le emissioni di CO2, sfruttando la combinazione idrogeno-ossigeno per produrre calore a temperatura controllata, evitando così la formazione

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degli ossidi di azoto, responsabili delle piogge acide e dell’inquinamento atmosferico.

Grazie anche a queste nuove scoperte legate al settore dell’idrogeno applicato a scala di edificio, possiamo identificare sul suolo Italiano un nuovo mercato: il sistema off-grid. Tale sistema consente all’edificio di sconnettersi dalle reti di adduzione e fornitura, rendendosi completamente autosufficiente sia dal punto di vista energetico che per quanto riguarda la gestione delle acque e dei rifiuti.

Grazie all’integrazione di collettori solari, fotovoltaico, sistemi di recupero delle acque piovane, geotermia e idrogeno l’edificio si riappropria dell’ambiente che lo circonda, portando a Zero il bilancio energetico e l’impatto ambientale di gestione (fig. 10).

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Note 1 - Commissione Europea. Bruxelles, 26 aprile 2012.

2 - Energy Performance Building Directive 31/2010/UE. 3 - cfr. LR Lombardia n. 7/2012 “Misure per la crescita, lo sviluppo e l’occupazione” PCM (Phase Change Materials), sono materiali che attraverso la transizione di fase (da solido a liquido e viceversa) accumulano (o rilasciano nel caso di solidificazione) calore latente, sviluppando capacità attiva di termoregolazione. I più diffusi allo stato attuale sono paraffinici o idrocarburi.

4 - Fonti di Energia Rinnovabili.

5 - Prima centrale elettrica di dimensioni industriali alimentata a idrogeno al mondo inaugurata nel 2012 a Fusina,VE. 6 - Primo idrogenodotto in area urbana inaugurato nel 2008, Arezzo.

Conclusioni Partendo dal concetto che si definisce prestazionale un prodotto/sistema non per il materiale di cui è composto (dato che le prestazioni della materia prima rimangono invariate), a fronte di quanto descritto, è possibile individuare come, i principali sviluppi del settore legati al miglioramento dell’efficienza energetica, siano riconducibili ad alcune aree significative: • La forma del prodotto (MORFOLOGIA) • L’aggregazione del materiale principale con altri (SINERGIA MATERICA) • Rapidità e facilità di posa (POSA) • L’integrazione impiantistica per l’uso di fonti energetiche rinnovabili (INTEGRAZIONE) • La realizzazione di filiere corte o Km 0 (LOCALITÀ) Attraverso queste 5 invarianti è possibile identificare un trend di sviluppo che, nonostante la mancanza di un decreto attuativo delle nuove direttive europee, orienta positivamente il mercato (domanda e offerta); un mercato in continuo sviluppo concorrenziale a favore di una migliore efficienza energetica in edilizia. In questo scenario, le aziende diventano i principali attori che indirizzano non solo il mercato ma principalmente la ricerca scientifica, in un’ottica di approccio “bottom to top” mirato al raggiungimento degli obiettivi NZEB. 11

Construction systems and products: a response to the regulations for energy efficiency The application of Italian D.Lgs 192/05 and 311/06, jointly the latest E.U directive, not yet transposed, like 2010/31/CE, required a rapid evolution of building product performance aimed to energy efficiency. This evolution create a new specific market, that involve both experimental development and customary construction products.

The market trends, create by new business inquiries, develop a greater attention on energetic and environmental issues: • about products and components in commerce • about plants, reference to terminals of diffusion Through an analysis of customary Italian products (blocks, concrete and prefabricate wood), and their integrations with the plants system for indoor comfort, the paper wants define a possible evolutive scenario of product and component to NZEB targets.

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L’integrazione impiantistica negli elementi in laterizio Negli ultimi anni il settore laterizio ha introdotto delle novità con l’obiettivo di trasferire in sede di produzione industriale alcune fasi delle attività di cantiere così da velocizzare l’esecuzione in opera e semplificare la distribuzione impiantistica. impianti primari e secondari - elementi e sistemi costruttivi in laterizio - integrazione impiantistica - innovazione di prodotto

Adolfo F. L. Baratta Architetto, Dottore di Ricerca, Docente e Ricercatore in Tecnologia dell’Architettura presso l’Università degli Studi di Roma Tre. adolfo.baratta@uniroma3.it

Articolo sottoposto a Peer Review

I limiti e le potenzialità dell’integrazione L’attitudine all’integrazione impiantistica è la “possibilità di completare funzionalmente oggetti edilizi non impiantistici con oggetti edilizi impiantistici accostati, fissati o incorporati” [UNI 8290-2:1983].

Nell’iter progettuale convenzionalmente adottato in Italia, nasce prima il progetto architettonico e solo successivamente vengono prospettate le strutture e gli impianti: non raramente i progetti degli impianti sono eseguiti da professionisti che mantengono limitate relazioni con i progettisti con il risultato di produrre una scarsa integrazione dei distinti elementi [Dall’O’ e Galante 2003].

Un atteggiamento del genere determina quindi una situazione conflittuale tra i sistemi con conseguenze dirette sia in fase costruttiva, sia di uso degli spazi. Una più corretta cultura del progetto deve perciò avere innanzitutto un’integrazione funzionale, ossia la coesistenza in un unico componente di funzioni e ruoli diversi, con un approccio integrale e omnicomprensivo che considera le reti impiantistiche come elementi essenziali dello stesso progetto architet-

tonico rendendo così più semplice il processo costruttivo e agevolando tutte le operazioni gestionali e manutentive relative agli impianti.

Infatti l’azione sugli impianti in edifici esistenti richiede interventi di tipo mirato che devono essere progettati con attenzione e spesso adattati in cantiere alle condizioni specifiche di ogni intervento1. Nel recupero, e ancora di più nel restauro, il già difficile rapporto tra architettura, struttura e impianti si arricchisce di complessità, che va affrontata con competenza e con un approccio che non può accettare che il progetto venga concepito in momenti differenti [Dall’O’ e Galante 2004].

Sul tema dell’integrazione impiantistica c’è ancora molta ricerca da svolgere: il cambiamento culturale che sta alla base di una coerente integrazione degli impianti non riguarda solo il modo di concepire e realizzare componenti tecnologici di maggiore o minore efficacia, ma la concezione dell’intero edificio [Peretti 2009].

Diventa quindi necessario che il progettista, o meglio i progettisti, siano in grado di considerare gli impianti come componenti dell’organismo edilizio e parte del linguaggio architettoni-

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1. Blocco ad incastro in laterizio alleggerito in pasta con fori riempiti di isolante termico: i fori collocati sul lato interno sono liberi da isolante così da poter contenere il passaggio degli impianti.

co. In questo senso l’integrazione funzionale, ossia la coesistenza in un unico componente di funzioni e ruoli diversi, rappresenta una delle nuove frontiere dell’innovazione.

Anche se è storicamente riconosciuto che il settore delle costruzioni è a tal punto tradizionale e conservatore da essere preso a modello per lentezza innovativa, pungolati dalla complessità impiantistica e dalla continua crescita della stessa, anche i settori ad esso connessi hanno sviluppato delle soluzioni evolute. Tali soluzioni interessano principalmente la semplificazione delle operazioni di integrazione impiantistica, ivi inclusi i problemi di interfaccia tra mestieri diversi, ottenuta non riducendo la flessibilità a diverse ubicazioni e configurazioni di rete (diramazioni in orizzontale e in verticale) e a interventi successivi, e l’opportunità di una più semplice posa in opera, volta a ridurre i tempi necessari per 1 consegnare l’elemento finito e la possibilità di rendere meno faticose, più pulite e più semplici le operazioni di cantiere.

L’aspetto ineludibile è che le nuove soluzioni devono essere comunque in grado di garantire quei requisiti di ispezionabilità, flessibilità e sostituibilità che sono inderogabili per la corretta gestione degli impianti.

Le principali caratteristiche tecnico-dimensionali e i vincoli di posa degli impianti Le regole da applicare nella progettazione degli impianti sono diverse, almeno quante sono le situazioni da affrontare: il punto di partenza è la definizione delle prestazioni che si vogliono raggiungere e che dipendono essenzialmente dalle funzioni dell’edificio.

Gli impianti si articolano in canalizzazioni primarie e secondarie.

Di solito le reti impiantistiche primarie sono inserite in cavedi verticali e orizzontali (controsoffitti e pavimenti sopraelevati) atti a con-

tenerle; le tubazioni vengono abitualmente ancorate alle strutture mediante staffe e collari guida che ne consentono comunque il libero movimento.

Le reti impiantistiche secondarie, di più piccole dimensioni, possono essere inserite sotto pavimento, sotto traccia, in cavedi o a vista. Gli impianti sotto pavimento sono poggiati sul rustico del solaio e ricoperti al fine di proteggerli da possibili azioni di schiacciamento; i cavedi dovrebbero, di buona norma, essere dimensionati in modo da permetterne l’accessibilità e l’ispezionabilità; le tubazioni a vista sono collocate in posizione tale da impedirne urti e danneggiamenti; gli inserimenti sotto traccia, i più frequenti, sono realizzati con l’apertura e la successiva chiusura di brecce in cui inserire i condotti impiantistici. In quest’ultimo caso però, soprattutto quando la traccia è realizzata per accogliere reti di adduzione o scarico di dimensioni maggiori, si rischiano demolizioni tali da arrivare, in casi estremi ma ricorrenti, alla rimozione totale dell’elemento. Questi interventi radicali possono essere necessari anche laddove si debba operare per deterioramenti da obsolescenza fisica o per errori di messa in opera: in questi casi i lavori possono causare danni ingenti anche perché spesso non si conosce il percorso delle reti impiantistiche. Le principali caratteristiche tecnico-dimensionali che condizionano la collocazione di un impianto sono: - diametro dei tubi, incrementato dall’eventuale isolante termico e/o acustico; - grado di flessibilità dei condotti; - raggi di curvatura minimi delle varie tipologie di tubo; - dimensioni delle raccorderie; - dimensioni dei supporti e degli apparecchi per i terminali di erogazione; - modalità di posa dell’impianto.

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2. 3. 4. 5. Blocco atto ad ospitare anche le canalizzazioni principali (credits: Tonwerk Venus GmbH & Co KG).

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Per i distinti sistemi impiantistici è possibile individuare le caratteristiche che determinano dei vincoli alla posa degli impianti [Baratta 2003].

In breve, negli impianti elettrici e di telecomunicazione l’aspetto più rilevante risiede non tanto nelle dimensioni delle scatole portafrutti (le scatole multifunzione e quelle di derivazione presentano di solito una profondità variabile tra i 4 e gli 8 cm) o dei canali quanto nella crescita del numero delle connessioni e delle funzioni svolte da questa rete e nella quantità di ampliamenti ed aggiornamenti necessari. In relazione a questo si deve attendere un ulteriore incremento del numero dei punti di erogazione e di quello delle linee alloggiate.

Gli impianti idrosanitari e di riscaldamento sono di solito composti da condotti rigidi o da rotoli flessibili. I condotti rigidi, curvabili a freddo fino a 90° e comunque con raggi non inferiori a 8 volte il diametro del tubo, sono più vincolanti e prevedono delle modalità di raccordo a saldatura attraverso l’uso di manicotti elettrici. I rotoli flessibili, invece, seguono una logica di distribuzione molto simile a quella degli impianti elettrici. Vengono commercializzati in rotoli da 50 m e possono essere alloggiati facendoli scorrere in canali corrugati e, allo stesso modo, possono essere estratti per interventi di manutenzione. I raccordi sono realizzati a pressione.

Ulteriori precisazioni possono essere fornite dai tempi di realizzazione e dai costi di costruzione. Dalla lettura dei dati disponibili e sulla base dell’esperienza diretta possono essere evidenziati due aspetti: in primo luogo i tempi necessari a realizzare gli impianti e la finitura della parete sono quattro volte maggiori di quelli necessari a realizzare la parete stessa; in secondo luogo la voce che incide di più nella formazione del prezzo è la manodopera (60-70%). Se ai tempi lunghi, che si riflettono sui costi complessivi d’esecuzione, si aggiunge la diminuzione delle capacità professionali della nuova manodopera,

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sono facilmente individuabili le crescenti necessità di correttivi per garantire le prestazioni prescritte dal quadro normativo.

L’innovazione nel settore dei laterizi a favore dell’integrazione impiantistica Nonostante la crisi diffusa, indagini recenti [CRESME 2012] confermano che i prodotti in laterizio costituiscono una percentuale importante del mercato complessivo. L’impiego di elementi in laterizio per la realizzazione delle differenti parti di un edificio vanta in Italia numerosi primati, non solo per l’ampia varietà tipologica disponibile quanto, soprattutto, per la loro larga diffusione e per la loro importante flessibilità di utilizzazione.

L’origine del laterizio ha generato nella realtà produttiva italiana, soprattutto per effetto della capacità di adeguarsi alle differenti situazioni, una sorta di affinità elettiva tra laterizio, progettista e costruttore.

Per i materiali da costruzione tradizionali, la prospettiva di sviluppo impone prodotti a valore aggiunto tanto per il settore del recupero quanto per quello delle nuove costruzioni. Le soluzioni in laterizio, continuando ad assicurare rispetto dell’ambiente, durabilità, sicurezza, coibenza termica, isolamento acustico e resistenza al fuoco, devono permettere di semplificare le operazioni di posa in opera, di risolvere i problemi della compatibilità con sistemi complessi costituiti dalle preesistenze o dai servizi tecnici integrati ai componenti edilizi, di rispondere in modo adeguato alle nuove esigenze funzionali.

Nel corso degli anni, il settore produttivo del laterizio ha introdotto costanti migliorie tecniche: in sostanza, il risultato che si vuole ottenere è quello di trasferire nella sede di produzione industriale alcune fasi delle attività di cantiere così da velocizzare l’esecuzione in opera e ridurre le possibilità di imprevisti in fase di distribuzione impiantistica.

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6. L’immagine di cantiere mostra l’impiego dell’intercapedine generata dallo schermo avanzato per l’alloggio degli impianti.

7. Blocco pretracciato per l’alloggiamento delle canalizzazioni secondarie.

La diffusione di prodotti e assemblaggi di nuova concezione ha interessato tutti i settori merceologici e, quindi, tutte le parti che costituiscono un edificio: di seguito vengono sinteticamente riportate alcune soluzioni distinte per elementi dell’organismo edilizio.

L’involucro verticale in laterizio Secondo le attuali tecniche costruttive l’inserimento degli impianti tecnologici nelle murature portanti e nelle pareti di tamponamento segue una procedura assolutamente irrazionale: prima si costruisce la parete con i blocchi, poi si praticano le tracce per poter installare le reti impiantistiche ed infine se ne ripristina la superficie. La stessa difficoltà si ripresenta in corso di esercizio dell’edificio quando, per un qualsiasi motivo, si devono fare degli interventi di riparazione o delle modifiche degli impianti esistenti oppure quando è necessario inserirne dei nuovi: sono noti a tutti i disagi creati in questi casi dall’intervento del muratore, dell’impiantista e del tinteggiatore.

Proprio per tale motivo i blocchi più evoluti [Campioli et al. 2012], oltre a ridurre il numero degli elementi da assemblare (blocchi di grandi dimensioni), limitare l’incidenza delle lavorazioni umide (blocchi con bordi sagomati per l’incastro e/o rettificati) e diminuire le operazioni di finitura (blocchi prefiniti o con planarità tale da accogliere intonaci pellicolari), si propongono di eliminare gli inconvenienti legati all’integrazione impiantistica.

Le soluzioni in grado di soddisfare questa crescente domanda rispondono a tre orientamenti distinti: un primo preferisce aumentare l’abaco dei componenti con altri elementi in laterizio o di materiali diversi; un secondo impiega elementi in laterizio che presentano una forometria tale da favorire il passaggio degli impianti; un terzo utilizza elementi in laterizio che prevedono il loro pretracciaggio.

Nel primo caso l’integrazione tra elementi in laterizio o con elementi in materiale differente (canalette in calcestruzzo polimerico, profili in materiale plastico o altro) atti ad alloggiare gli impianti ritarda inizialmente le operazioni di cantiere per la compresenza di più tipologie di elementi ma riduce i tempi nelle successive fasi di posa in opera degli impianti, oltre a mantenere il cantiere più pulito.

Nel secondo caso la forometria dei blocchi realizza una rete di grossi condotti che consente di ospitare il passaggio degli impianti tecnologici senza dover rompere troppo la muratura, né nella fase di costruzione, né in occasione di guasti, manutenzioni o successive modifiche.

Nel terzo caso i blocchi vengono sottoposti, in fase di produzione, ad un ulteriore passaggio che, in senso ortogonale rispetto al verso di estrusione del blocco stesso, provvede all’eliminazione di una porzione dell’elemento tramite un semplice tubolare metallico. In questo modo è possibile realizzare dei blocchi che presentano sui setti esterni delle tracce in cui alloggiare gli impianti. È il caso, ad esempio, di un blocco che presenta due canali orizzontali per la

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8. La pignatta passacavo consente l’integrazione impiantistica anche delle canalizzazioni primarie.

9. Una soluzione di integrazione impiantistica che coinvolge anche la struttura del solaio.

10. 11. La pignatta pretracciata consente un’agevole posa in opera dei condotti degli impianti di raffrescamento nell’intradosso del solaio.

12. I forati, per effetto dell’elevata percentuale di foratura, favoriscono l’adattabilità alle differenti configurazioni impiantistiche.

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corsa degli impianti: in tale soluzione, un corso di blocchi sarà posizionato ad una altezza di poco superiore al piano di calpestio (30 cm circa, ovvero dopo il primo corso che non prevede la possibilità di alloggiamento) ed un secondo corso di blocchi poco sotto il soffitto (sempre a 30 cm circa).

Gli schermi avanzati a montaggio meccanico

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La progressiva stratificazione funzionale, abbinata all’associazione di materiali e sub-sistemi differenti, ha portato al distacco della pelle architettonica e al suo montaggio a secco.

La collaborazione strategica di parti favorisce, in particolare, risparmio energetico, durabilità ed integrazione impiantistica.

Quest’ultima può interessare lo strato interno, ovvero l’intercapedine d’aria, o lo strato più esterno: nel primo caso l’intercapedine è dimensionata in modo tale da ospitare le canalizzazioni2; nel secondo caso si predilige l’integrazione con pannelli fotovoltaici che può essere agevolmente ottenuta attraverso la sostituzione degli elementi di rivestimento dell’edificio. Il modulo fotovoltaico può essere posato in opera sulla stessa sottostruttura concepita per il sostegno del rivestimento e può avere anche le stesse dimensioni e caratteristiche di resistenza meccanica e agli agenti atmosferici. Questo tipo di intervento, che consente l’occupazione di ampie superfici esposte prevalentemente sul fronte sud, non altera la collaudata stratifica-

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zione della facciata ventilata e quindi non modifica le caratteristiche tecnologiche della soluzione originaria.

Le facciate ancorate su schermi avanzati, particolarmente apprezzate per l’elevata flessibilità, costituiscono un interessante ambito di sperimentazione per i progettisti che intendono adottare soluzioni in grado di integrare il fotovoltaico con un’elevata valenza estetica [Ceccherini Nelli 2010].

Tale integrazione può dar luogo ad originali soluzioni estetiche, particolarmente performanti per le prestazioni dei pannelli fotovoltaici: infatti, per effetto di una buona retro ventilazione di cui i pannelli necessitano, la soluzione sulla facciata ventilata sembra essere quella ideale [Aste e Tagliabue 2011].

Resta confermato che nella completa integrazione architettonica il modulo o il componente fotovoltaico devono garantire, oltre alla produzione di energia elettrica, anche le funzioni tipiche di un involucro edilizio convenzionale quali tenuta all’acqua, resistenza meccanica e isolamento termoacustico.

Le partizioni orizzontali È utile ricordare che una consistente percentuale del volume di un fabbricato (il 19% degli edifici specialistici e il 10% degli edifici residenziali) è occupata dalle partizioni orizzontali.

Nonostante una presenza così ingombrante, attualmente l’integrazione impiantistica si manifesta prevalentemente coinvolgendo gli strati superficiali, vale a dire pavimenti e controsoffitti, senza intaccare la struttura del solaio oppure, nel caso di tipologie edilizie particolarmente complesse quali ad esempio gli ospedali, creando dei veri vani tecnici3.

Tali strati di finitura svolgono spesso il ruolo del “velo pietoso” e vengono calati sul disordine progettuale e sull’incolumità degli utenti per separare e isolare i diversi sistemi impiantistici al di sopra o al di sotto della struttura portante [Baratta 2004].

Mentre abbondano controsoffitti e pavimenti sopraelevati, sono rare le soluzioni progettuali che privilegiano un’integrazione che coinvolge il solaio fino alla sua struttura producendo apprezzabili vantaggi sulla contrazione dell’ingombro in altezza del pacchetto complessivo di impalcato.

Solo recentemente, e in via quasi sperimentale, sono apparse sul mercato soluzioni in cui l’integrazione del sistema ha iniziato ad interessare la struttura. In alcune di queste soluzioni l’impiego di elementi speciali in laterizio permette di risolvere, per effetto della presenza negli stessi di fori opportunamente dimensionati, il problema relativo al passaggio di tubazioni idrauliche, elettriche, telefoniche e di condotti di scarico. Tra questi, ad esempio, il blocco in laterizio passacavo viene posato su solai a lastra in calcestruzzo armato (predalle) e, con una rete impiantistica opportunamente e preventivamente progettata, evita di utilizzare il massetto solitamente occupato dagli impianti tecnologici.

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Un’ulteriore soluzione interessante è quella che prevede l’impiego di elementi che presentano tracce esterne per l’inserimento degli impianti. È il caso di un sistema che utilizza delle pignatte con all’intradosso delle tracce per l’installazione di impianti di raffrescamento.

Le pareti interne di divisione e separazione La tradizionale parete in elementi forati tiene saldamente le sue posizioni di sistema costruttivo a larga diffusione: emerge in ogni tipologia di intervento edilizio, nonché per quantità realizzate, grazie ad una capillare presenza locale [Baratta 2007]. L’innovazione in questo settore si è mossa con cautela e senza allontanarsi troppo dal tradizionale sebbene, ovviamente, anche in questo comparto si è fatta sentire l’esigenza di favorire ulteriormente l’integrazione con le reti impiantistiche. È vero che nel caso dei laterizi forati la realizzazione di una traccia non è molto difficile e può essere ottenuta con maggiore precisione e pulizia impiegando una scanalatrice (ne esistono dei modelli capaci di aspirare la polvere contemporaneamente alla realizzazione del taglio)4 anziché uno scalpello. Inoltre il passaggio di reti elettriche può avvenire all’interno degli elementi avendo cura di interrompere il minor numero di cartelle verticali senza che ciò provochi gravi ricadute sull’integrità della parete nel suo complesso.

Il forato in laterizio presenta una percentuale di foratura così elevata e una forometria tale da favorire l’adattabilità alle diverse configurazioni delle reti impiantistiche integrate: nei prodotti più recenti, inoltre, l’integrazione degli impianti è favorita dalla posa a fori verticali e dall’eliminazione del giunto orizzontale di malta, che realizza uno strato uniforme che non permette la predisposizione di canali verticali continui, a favore del collante che, aderendo ai soli setti interni dei blocchi in laterizio, lascia liberi i fori verticali destinati al passaggio degli impianti.

Per rispondere alla richiesta di materiali e componenti per pareti interne in grado di semplificare l’integrazione degli impianti sottotraccia, i produttori di laterizio hanno già da diversi anni intrapreso politiche di sviluppo e miglioramento dei loro prodotti.

Questa rincorsa alla ricerca dell’innovazione ha portato all’introduzione sul mercato di elementi forati in laterizio di nuova generazione la cui capacità di accogliere le canalizzazioni impiantistiche è stata incrementata sia attraverso la modifica della geometria della foratura, sia attraverso la modifica della morfologia dell’elemento.

I manti di copertura Essendo oltre il 40% del territorio italiano sottoposto a vincolo storico e paesaggistico, la diffusione dei sistemi fotovoltaici è stata più lenta che altrove: infatti, per rispondere a questa sollecitazione di carattere legislativo oltre che naturalmente estetico è stato necessa-

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rio individuare delle modalità d’intervento in grado di conciliare l’impiego dei “tetti in laterizio” con l’inserimento dei moduli fotovoltaici.

La ricerca di nuove ed efficaci soluzioni per l’integrazione architettonica e la mitigazione dell’impatto paesaggistico hanno favorito quindi lo sviluppo delle cosiddette tegole fotovoltaiche.

Al posto dei pannelli da sovrapporre alla falda sono stati ideati degli elementi che riprendono il design delle tegole tradizionali (embrice, marsigliese, olandese, portoghese, coppo ecc.) ma che sono integrate da moduli di captazione sulla superficie: l’integrazione è tale che a distanza la modifica non viene praticamente percepita, nel rispetto dei suddetti vincoli, e il tetto viene trasformato in un generatore di energia elettrica.

Il canale di ventilazione tra il modulo fotovoltaico e l’elemento in laterizio rende il sistema meno sensibile alle alte temperature estive con conseguente maggior rendimento. Tutte le stringhe sono monitorabili wireless grazie al display da tavolo; inoltre, nel caso in cui un modulo dovesse guastarsi, non è necessario sostituirlo, dato l’apporto minimo del singolo elemento e l’auto disinserimento dalla stringa di appartenenza che garantisce un funzionamento pressoché inalterato.

Le tegole fotovoltaiche, che hanno avuto negli ultimi anni una larga diffusione, sono realizzate con un tipo di impasto che garantisce una maggiore resistenza agli urti ed assorbe una minore quantità di calore e acqua.

Le tegole fotovoltaiche sono posate in opera in maniera tradizionale e, nei casi più diffusi, consentono di ottenere circa 1 kWp con una superficie di 10-20 m2: si incastrano esattamente come le tegole convenzionali e si inseriscono nelle coperture esistenti senza dover intervenire sulla statica del tetto, sull’aspetto o sulla morfologia.

I manufatti in laterizio sono facilmente e rapidamente intercambia-

Impianto

Materiale

Ø mm

Riscaldamento, rete secondaria

Rame Polietilene Acciaio zincato Incremento per isolante Acqua calda Scarichi minori Circuiti luce Circuiti elettrodomestici

16-18 12-18 12-18 5-15 16-22 40-50 16 20

Idrosanitari Elettrici e di telecomunicazioni

Tabella 1. Dimensioni delle reti impiantistiche secondarie comunemente impiegate nell’edilizia residenziale.

bili ed anche le cellule fotovoltaiche possono essere eventualmente sostituite con elementi a rendimento equivalente o superiore.

Ciascuna tegola fotovoltaica è in grado di funzionare autonomamente da quelle limitrofe, grazie ad un diodo di bypass: se un elemento si danneggia, tutti gli altri continuano comunque a produrre energia.

Conclusioni In futuro la building automation, in cui i sistemi di controllo e automazione con collegamento wireless sono alimentati tramite batterie e la trasmissione delle informazioni avviene per mezzo di onde radio [Prati 2004], porterà alla riduzione del numero di cavi di potenza da distribuzione negli ambienti, sottotraccia o esterni, con evidenti vantaggi in fase esecutiva e d’uso5.

Nel frattempo però le prove, le sperimentazioni e le ricerche hanno generato un’effettiva e concreta ricaduta sull’industria del laterizio ed hanno avuto una funzione insostituibile di stimolo per l’individuazione delle prospettive di sviluppo del settore. È necessario allora riflettere sulle caratteristiche di isolamento termico ed acustico, durabilità, alleggerimento, reazione e resistenza al fuoco, salubrità, integrazione impiantistica e, non ultime, sulle caratteristiche estetiche: a tutti quei sistemi innovativi che possono garantire un incremento della qualità complessiva del costruito e che offrono vantaggi in termini economici e costruttivi, quali la riduzione dei tempi di posa per effetto di una maggiore semplicità operativa, dovrebbe essere sempre offerta almeno una possibilità di successo.

Inoltre, alla fine dei lavori è fondamentale redigere il progetto di come ogni impianto as-built descrivendo dettagliatamente i percorsi delle reti impiantistiche: non si tratta di una formalità fine a se stessa ma di un documento di fondamentale importanza per le attività di manutenzione e per gli interventi di successiva trasformazione.

Note 1 - Tra gli interventi sugli impianti esistenti è opportuno distinguere l’adeguamento (insieme delle azioni che portano ad un adeguamento alle norme e alle prescrizioni di legge) dal miglioramento (aumento delle qualità prestazionali necessario per far fronte alle nuove esigenze funzionali).

2 - Di sovente l’intercapedine viene destinata ad ospitare e, soprattutto, nascondere alla vista esterna i pluviali di raccolta delle acque meteoriche.

3 - Si ricorda, ad esempio, che l’ospedale municipale di Boston, progettato da Hugh Stubbins, presenta un vano tecnico di 2,65 m di altezza che si ripete ad ogni piano dei servizi medici e ogni due piani delle degenze.

4 - La scanalatrice è una macchina utilizzata per eseguire incisioni, fessure e canali sulle superfici orizzontali e verticali. Dotata di un motore elettrico a differenti velocità di rotazione, i modelli variano per potenza e tipologia di taglio. I sistemi di aspirazione in sincrono con filtri sono forniti come accessorio indispensabile a consentire di lavorare in assenza di polveri.

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13. Le tegole in laterizio si sono evolute in modo tale da poter agevolmente ospitare dei moduli fotovoltaici.

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14. La forometria e la progettazione del percorso impiantistico consente un impiego proficuo di questi elementi in laterizio.

5 - I vantaggi in fase d’uso si riferiscono in particolare alle interferenze elettromagnetiche, dato che un cavo percorso da corrente alternata è una possibile fonte di disturbo, per accoppiamento elettromagnetico, nei confronti di altre apparecchiature elettriche/elettroniche.

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References Aste, N. ; Tagliabue, L. C. (2011) “Integrazione di tecnologie avanzate pv nell’involucro edilizio”, ilProgettoSostenibile, n. 30, pp. 32-37.

Baratta, A. (2003) “Integrazione impiantistica e semplificazione costruttiva nelle pareti divisorie in laterizio”, Costruire in Laterizio, n. 73, pp. 42-48.

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The plant integration in brick elements In the design and planning process conventionally followed in Italy the architectural design comes first and only then are the structures and installations proposed: this approach results in a situation of conflict between the systems with direct consequences in both the construction phases and in the use of the spaces. A more appropriate design culture should have an integral approach that considers the installed plant networks as essential elements of the architectural design itself thus simplifying the construction process and facilitating all the subsequent managerial and maintenance operations.

Although the construction industry is traditionally conservative, in recent years, spurred on by plant complexity and by its continuous growth, innovative products and solutions have been created: the results of the brick industry, which apply to all product sectors and all parts of the building structure, mainly concern the possibility of simpler installation aimed at reducing the time required to deliver the final product and the possibility of making construction site operations easier and simplifying plant integration operations, including interface issues between the different trades, obtained without reducing the flexibility in different locations, network configurations and subsequent interventions.

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Il verde idroponico per le colture verticali: possibili scenari Il verde verticale ha assunto un ruolo cardine per il recupero energetico ed estetico del costruito e degli ambienti urbani, attraverso anche la combinazione con i sistemi di coltura idroponica che permettono una maggiore flessibilità progettuale. verde urbano - giardino verticale - idroponico - riqualificazione

Leonardo Boganini Architetto, Ph.d in tecnologia dell’architettura e dell’ambiente. leonardo.boganini@unifi.it Alessandra Carta Architetto, dottoranda in tecnologia dell’architettura presso UNIFI. alessandra.carta@unifi.it

Articolo sottoposto a Peer Review

Negli ultimi anni, il concretizzarsi della coscienza ambientale comune attraverso richieste sempre più prestazionali dell’utenza (ambientali ed energetiche) e nuovi aspetti normativi1, hanno implementato tutto il settore edilizio, aprendo a nuove sperimentazioni e nuovi approcci progettuali. Uno degli aspetti di maggiore interesse deriva dalla richiesta di “ricucire” il rapporto tra ambiente urbano e ambiente naturale attraverso l’integrazione di aree o elementi ‘verdi’ all’interno del tessuto urbano e del costruito. Tali integrazioni hanno definito uno sviluppo del mercato edilizio “green”, focalizzando l’attenzione su quei sistemi e tecnologie che permettono di utilizzare il verde urbano all’interno del costruito: non soltanto negli aspetti di fruizione/funzione degli spazi, attraverso coperture e tetti verdi, ma anche in relazione agli aspetti funzionali/prestazionali in grado di coinvolgere tutto l’involucro, aprendo a sviluppi nel settore che possiamo comunemente definire verde verticale. Sfruttando l’ibridazione tecnologica con i sistemi di coltura fuori suolo, in particolare con i sistemi idroponici, abbiamo assistito in questi anni alla diffusione di un numero sempre mag-

giore di prodotti, componenti e sistemi per la realizzazione di superfici naturalizzate verticali, che stanno diventando sempre più centro focale di attenzione da parte di progettisti e pubbliche amministrazioni.

Dalla campagna al verde verticale Dal secondo dopoguerra, con l’aumento dei nuclei urbani, derivato dalla necessità dell’utenza di accedere a maggiori e migliori servizi, si è verificata una graduale perdita del rapporto uomo-natura, tipico degli ambienti rurali, sfociata, all’interno delle periferie urbane dei decenni ‘70-’80, in una quasi assenza di spazi verdi urbani fruibili, se non all’interno di parchi o di piccoli spazi di risulta. Il rapporto diretto e quotidiano con il verde diventa a esclusivo dominio della sfera privata, attraverso l’allestimento di quei pochi spazi esterni di pertinenza delle abitazioni, come balconi, terrazze, serre e resedi, instaurando una nuova “tradizione” che perdura tutt’oggi. Eccezione a questo stato è rappresentata dagli orti sociali: piccoli spazi, marginali all’area urbana, che sono dati in gestione dalle pubbli-

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Applicazione del sistema di verde verticale indoor, realizzato da Patrick Blanc su progetto di Brandimage: il progetto per gli interni del nuovo Sky team Lounge, all’aeroporto di Heathrow, completato nel 2009 si sviluppa lungo la parete interna (credits: P. Blanc).

che amministrazioni a soggetti privati per realizzare una piccola produzione ortofrutticola. In ambedue i casi è utilizzata una coltura in vaso o in terra, ricordo proprio di quella cultura latente rurale.

Sebbene gli aspetti tecnici prestazionali dell’uso del verde in architettura, riferito in particolare ai tetti giardino, sia stato teorizzato già da Le Corbusier2 (fig. 1), in questo periodo il verde architettonico, ad eccezione di poche sperimentazioni in campo scientifico, è visto quasi esclusivamente come elemento decorativo o, in alcuni rari casi, come piccola produzione ortofrutticola e di erbe officinali.

Soltanto negli anni ‘90, con l’affermarsi della coscienza ambientale comune parallelamente alla necessità di sviluppare sistemi prestazionali in campo energetico ed acustico, il verde urbano diventa il simbolo manifesto della nuova volontà ambientale.

In questo periodo vi è infatti una grande diffusione delle coperture verdi, sia estensive sia intensive, che coniugano l’esigenza di aumentare gli spazi verdi nelle città con la realizzazione e trasformazione di edifici 1 a basso consumo energetico.

Particolarmente interessanti si rivelano le proposte di riqualificazione dell’ambiente urbano tramite l’applicazione di tetti e coperture verdi (praticabili e non) che, grazie alla loro diffusione, hanno portato allo sviluppo della principale norma che fornisce le specifiche e i criteri di calcolo per la progettazione di tali elementi tecnici “verdi”: la UNI 11235 del 2007 “Istruzioni per la progettazione, l’esecuzione, il controllo e la manutenzione di coperture verdi” (fig. 4).

Nel corso degli anni ‘90 sono emerse anche le prime sperimentazioni di verde verticale su ampie superfici all’interno dell’ambiente urbano: sistemi tecnici finalizzati all’integrazione di superfici naturalizzate nell’involucro verticale. Tali sperimentazioni nascono principalmente dallo sviluppo dei sistemi di verde parietale tradizionali

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1. Le Corbusier, Palazzo associazione dei Cotonieri, Ahmedabad, India-1954: il verde viene posto alla base dei frangisole come sistema di regolazione climatica e protezione solare (immagine prof.

V. Tatano).

che sfruttano la morfologia vegetale e l’aderenza al supporto della pianta stessa, basandosi sia sul comportamento decombente o rampicante sia sulla coltivazione diretta in terra o vaso. È partendo da quest’approccio e grazie all’avanzare dei sistemi di coltura idroponica che oggi possiamo identificare, all’interno del mercato edilizio, un’ampia gamma di prodotti, elementi e sistemi tecnici per la realizzazione d’involucri verdi low e high-tech, permettendo nuove sperimentazioni in campo architettonico. Tramite queste sperimentazioni è possibile quindi inserire all’interno del progetto non soltanto gli aspetti di fruizione del verde finalizzati all’implementazione funzionale ed estetica dell’edificio, ma anche quelli connessi alla valenza tecnico-prestazionale dell’involucro, in relazione ai benefici energetici e ambientali che questa nuova categoria di elementi tecnici permette.

Il principale esponente di questo nuovo filone progettuale, che vede il verde verticale come elemento tecnico-naturale caratterizzante la progettazione architettonica dell’involucro, è Patrick Blanc, botanico francese, che nel 1988 ha brevettato “le mur vegetal”(figg. 2, 3). Si tratta di un sistema di pannelli stratificati a secco, giustapposto e ancorato alla parete dove il feltro, utilizzato all’interno del pannello, è la base di supporto per la collocazione e la crescita delle piante. Grazie alle sue capacità igroscopiche si crea un ambiente adatto al mantenimento e crescita delle piante stesse lungo l’involucro così predisposto.

Le colture idroponiche per l’architettura Le colture idroponiche fanno parte di quei sistemi sviluppati per la coltivazione di piante fuori suolo: si identificano cioè come coltivazioni senza il supporto del terreno come substrato, dove l’elemento veicolare delle sostanze nutritive è l’acqua. Questo tipo di coltivazio-

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4. Riqualificazione di una copertura in latero cemento: l’uso del tetto giardino aumenta la resistenza termica e lo sfasamento, oltre che garantire un miglior comportamento acustico e una migliore gestione delle acque meteoriche (immagine Arch. A.Di Zenzo).

2 2. Applicazione del sistema di verde verticale di Patrick Blanc: il progetto per la galleria di arte moderna CaixaForum Madrid, realizzato dagli architetti Herzog e de Meuron, include il giardino verticale che forma un contrasto cromatico notevole con il rosso del recupero della vecchia stazione elettrica abbandonata. (immagine fornita da P.Blanck).

3. Applicazione del sistema di verde verticale di Patrick Blanc: riqualificazione di rue Alsace a Parigi (2008) tramite l’inserimento di una superficie verde continua (immagine fornita da P.Blanck).

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ni sposta l’attenzione per la crescita della pianta dal suolo ai sistemi di irrigazione, che diventano automatizzati e caratterizzanti dell’applicazione stessa: vi è infatti necessità di controllare in modo accurato la quantità d’acqua e di nutrienti che le piante ricevono.

Le colture fuori suolo racchiudono molte tipologie, che possiamo classificare in relazione con l’applicazione in campo architettonico secondo diversi criteri: la tipologia di substrato, la tipologia di irrigazione o a seconda dell’uso o meno della soluzione nutritiva drenata.

Le tipologie di substrato si possono classificare come: • Fluido: possiamo identificare diverse categorie di coltivazioni a seconda che la pianta sia coltivata su supporti galleggianti (floating), su supporti sospesi dove le radici sono irrorate con soluzioni nutritive (areoponica) o alloggiate su una pellicola sottile, dove scorrono a intervalli i nutrienti (NTF – Nutrient Film Technique) • Solido: la pianta è alloggiata all’interno di un sistema di supporto leggero realizzato in inerti, come fibre vegetali, lana di roccia, argilla espansa etc.

I sistemi di irrigazione utilizzati dipendono quindi dal sistema di substrato utilizzato e li possiamo classificare in sistemi a goccia o subirrigazione. Nel primo caso è necessario realizzare un sistema di irrigazione diffuso che porta il nutrimento direttamente ai piedi di ogni singola pianta. Nella subirrigazione viene invece realizzato un sistema di tubature che cede acqua al substrato irrigando quindi per capillarità di risalita. È possibile inoltre distinguere i sistemi di irrigazione in sistemi aperti o chiusi, questi ultimi particolarmente interessanti per il riuso dei sistemi nutritivi attraverso il riciclo delle acque utilizzate, ottimizzandone quindi il consumo.

Allo stato attuale le colture maggiormente diffuse per la realizzazione di sistemi di verde verticale si basano su substrato solido e irrigazione a goccia, spesso a ciclo aperto. Soltanto in alcuni casi di produzione ortofrutticola, cioè in quelli che possiamo definire “orti ver-

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5. La possibilità di sviluppare culture in verticale trova una particolare applicazione negli orti, in foto una applicazione proposta da VerdeProfilo: ancora spesso legati a un sistema di coltura in vaso (e quindi con terra), a causa dei costi, gli orti verticali urbani si propongono come risposta a diverse necessità quali conoscenza e provenienza dei prodotti, produzione a Km0, micro-produzione (immagine VerdeProfilo).

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ticali” (fig. 5), si riscontrano anche sistemi su substrato fluido a ciclo chiuso: la differenza principale risiede nelle difficoltà di gestione dell’impianto di irrigazione in relazione alle superfici ricoperte.

Perché il verde in facciata?

La consapevolezza che gli spazi verdi sono essenziali per il benessere fisico e psicologico delle persone, ha reso evidente il valore aggiunto delle coperture verdi, che spesso coniugano gli aspetti funzionali con quelli prestazionali. Analogamente la realizzazione di pareti verdi consente la valorizzazione di questi aspetti funzionali e prestazionali dell’edificio. Sebbene in questo caso si perda la componente di fruizione fisica, la presenza di superfici verdi, esterne o interne all’edificio, comporta un miglioramento percettivo dell’ambiente, aiutando a regolare il ritmo circadiano personale al attraverso il contatto diretto con quello naturale.

Sotto il profilo prestazionale la realizzazione di rivestimenti verdi contribuisce ad aumentare l’efficienza dell’edificio. Identificando come obiettivo delle normative europee e nazionali in campo energetico la riduzione delle emissioni di CO2 entro il 20203, attraverso sia un’ottimizzazione dei consumi che una migliore efficienza dell’involucro stesso, possiamo collocare le tecnologie per la realizzazione di verde verticale come perno tra questi obiettivi. Di fatto si identificano caratteristiche ambientali che, in ambito urbano, possono il contribuire al raggiungimento degli obiettivi nazionali imposti (fig. 6).

Possiamo classificare i benefici apportati dall’applicazione di questi sistemi di facciata in tre aree differenti4: • Qualità ambientale • Carichi ambientali • Risparmio di risorse L’uso di soluzioni di verde verticale incide sulla qualità ambientale, interna ed esterna, attraverso diversi fattori quali: • Percezione visiva e integrazione: il contatto con il verde garantisce le

condizioni di benessere attraverso un’armonizzazione dell’edificio con il contesto.

• Inquinamento atmosferico locale: l’inserimento di grandi superfici verdi permette una depurazione naturale dell’area dai maggiori agenti inquinanti quali CO2, polveri, ossidi di azoto, etc. Inoltre la presenza delle piante favorisce il ricambio d’aria tra interno ed esterno, diminuendo quei casi di “sindrome da edificio malato" attraverso la regolarizzazione di un microclima locale salubre.

• Inquinamento acustico: l’utilizzo di superfici verdi consente la mitigazione dei rumori esterni, sia grazie alla variazione del coefficiente di assorbimento acustico, sia in relazione alla complessità della morfologia della pianta che crea un filtro naturale al rumore.

• Isole di calore: è infatti possibile ridurre sensibilmente le problematiche delle isole di calore urbane variando i valori di riflettanza ed emissività delle superfici unitamente ad una migliore gestione della ventilazione locale, sviluppata grazie alla definizione di un microclima stabile.

Questi aspetti prestazionali, derivati dal rapporto con il contesto esterno all’edificio, influiscono anche sulla qualità ambientale interna: di particolare interesse è l’utilizzo di schermature verdi che realizzano un sistema attivo di regolazione dell’irraggiamento, permettendo allo stesso tempo di mantenere una continuità visiva. Tale applicazione è fortemente correlata alla tipologia di verde utilizzato (caducifoglie o sempreverde) oltre che con alle metodologie di ancoraggio e posa del sistema tecnico specifico; per mantenere ottimale il rapporto visivo con l’esterno vi è quindi la necessità di controllare la crescita della pianta, attraverso la manutenzione continua o in alternativa tramite accorgimenti tecnici che ne limitino la crescita stessa.

Queste tipologie di involucro, se applicate con sistemi idroponici o a irrigazione a goccia, permettono la diminuzione dei carichi ambientali, focalizzando l’attenzione sulla gestione delle risorse idriche tramite: • Gestione delle acque meteoriche: la parete verde può essere utilizzata come sistema di captazione, lento filtraggio e accumulo dell’acqua piovana, permettendone il riuso.

• Permeabilità delle superfici: per la sua capacità drenante, gli elementi verdi permettono di aumentare la capacità di accumulo d’acqua con il conseguente risparmio dei costi di irrigazione.

Oltre a questi aspetti di carattere ambientale è possibile identificare anche gli aspetti energetici legati più strettamente all’edificio, individuando all’interno dell’area risparmio di risorse: • Temperatura delle pareti e controllo dell’umidità: queste superfici sviluppano un filtro dall’irraggiamento solare, riducendo così la temperatura superficiale esterna e diminuendo la componente conduttiva della trasmissione del calore. Inoltre è ridotta anche la componente convettiva, grazie ad una migliore gestione del microclima locale dovuto alla regolazione dell’umidità.

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6. Schema benefici (immagine arch.

C. Casazza).

7. Schema tipologie (immagine arch.

C. Casazza).

8. Esempio di verde parietale (immagine arch. L.Boganini).

• Isolamento, inerzia termica, sfasamento: il rivestimento verde incide sulle interazioni energetiche tra edificio e ambiente esterno riducendo i carichi energetici diretti e regolando le oscillazioni termiche al fine di ridurre i picchi di surriscaldamento, diminuendo quindi lo sforzo prestazionale della chiusura.

A questi aspetti prestazionali, che rendono il verde verticale fortemente appetibile per la riqualificazione degli edifici in ambito urbano, si possono identificare altri aspetti tecnico-pratici, in relazione con i sistemi idroponici. L’applicazione tramite sistemi idroponici permette infatti diversi vantaggi proprio grazie all’assenza della terra e alle caratteristiche peculiari di questo tipo di coltura, quali: • Leggerezza: i sistemi idroponici, abbandonando il carico permanente puntuale della terra (e delle colture in vaso) a favore di un sistema di irrigazione leggero e distribuito, permettono una facile applicazione in quota. Tale applicazione sviluppa la possibilità sia di coprire maggiori superfici, sia di utilizzare spazi minori e di difficile accessibilità. Inoltre, nei casi di recupero funzionale ed energetico, l’uso di sistemi di verde parietale non aggrava il comportamento statico dell’edificio.

• Crescita rapida e controllata: grazie al continuo accesso ai nutrienti, e tramite i sistemi di irrigazione le piante crescono in modo più veloce e controllato, permettendo anche un maggior numero di cicli produttivi e diminuendo le possibilità di malattie.

• Crescita in spazi ridotti: le colture idroponiche, grazie al controllo sulla crescita delle piante, permettono di sfruttare spazi disagiati e ridotti, permettendo una maggiore libertà agli aspetti progettuali.

Inoltre è possibile coltivare anche indoor, permettendo la realizzazione di superfici verdi anche all’interno degli edifici.

Come naturalizzare le superfici verticali: le scelte possibili

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Data la vastità dei prodotti e delle scelte possibili per la realizzazione di superfici naturalizzate, al fine di identificare il sistema migliore in relazione all’applicazione e al risultato che si vuole raggiungere, è necessario strutturare un tentativo di classificazione, operando alcune divisioni in base al rapporto tecnico-spaziale che l’elemento verde ha con il supporto murario.

Sotto questa visione possiamo identificare principalmente tre categorie di verde verticale: il verde parietale, il muro vegetale e i giardini verticali5 (fig. 7).

Il verde parietale (fig. 8), che possiamo definire anche diretto, deriva dalla cultura rurale e si basa sull’utilizzo di piante rampicanti o decombenti in terra o vaso. È caratterizzato da un apparato radicale invasivo che vanno a intaccare il sistema di supporto. Per l’applicazione si devono considerare come prioritari alcuni fattori quali la tipologia di supporto murario e l’orientamento. La muratura deve infatti permettere l’attecchimento della pianta, senza attivare meccanismi di degrado che possono portare a patologie quali distacco,

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infiltrazioni, muffe. Allo stesso tempo deve essere in grado di soddisfare le nuove prestazioni statiche richieste in funzione del peso della pianta. Gli aspetti di orientamento incidono invece sul comportamento della pianta e sulla sua crescita e di conseguenza sull’attività manutentiva da svolgere sulla pianta stessa.

Con la definizione di muro vegetale (fig. 9) si vuole raggruppare tutti i sistemi che permettono di realizzare una facciata verde sfruttando il comportamento rampicante o decombente delle piante, tramite un sistema indiretto di supporto. Prevedendo l’applicazione di sistemi puntuali (in legno plastica o alluminio) o strutture tese realizzate in cavi d’acciaio, è possibile sviluppare un sistema giustapposto alla parete che permette la crescita controllata delle piante. Possiamo identificare due tipologie di muro vegetale: in terra o in vaso, ambedue possono essere indipendenti o connessi alla parete. Le tipologie indirette in vaso risultano particolarmente interessanti poiché permettono l’alloggiamento delle piante anche in quota, qualora realiz-

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zate tramite sistemi idroponici a substrato solido e irrigazione a goccia; questo consente un controllo specifico della crescita della pianta ed una maggiore flessibilità progettuale. Questa tipologia si presta particolarmente per essere utilizzata come sistema di schermatura solare, soprattutto in ragione di un telecontrollo del sistema di irrigazione. L’applicazione di questo sistema deve dunque prevedere, oltre ad un’attenta progettazione dei carichi in parete e la definizione precisa del rapporto tra sottostruttura e parete (o aperture), anche lo sviluppo di un adeguato impianto di irrigazione. Tale sistema diventa quindi un elemento diffuso su tutta la superficie interessata e, se non accuratamente progettato e posto in opera a regola d’arte, può creare gravi problemi, sia in sede di manutenzione ordinaria, sia in caso di guasto.

Per giardino verticale, possiamo comprendere invece tutti i sistemi che sviluppano un “living wall system” (LWS): queste tecnologie permettono la realizzazione di un sistema continuo di verde, attraverso lo sviluppo delle piante interamente integrate nell’involucro.

L’esempio più conosciuto è proprio “le mur vegetal” di Blanc. La caratteristica principale di queste tecnologie, prevalentemente a substrato solido, risiede nel sistema di irrigazione: a ciclo chiuso o aperto utilizza principalmente l’irrigazione a goccia automatizzata, sfruttando soluzioni nutrienti bilanciate. Possiamo identificare due tipologie distinte di LWS, secondo il sistema di posa e della stratigrafia di alloggiamento delle piante: • La prima è caratterizzato da un sistema di contenitori per piante di differenti materiali integrati e connessi fra loro; in questo caso la percezione del giardino non è totalmente continua, ma la gestione

delle piante e la manutenzione risultano più semplici, dato che è possibile gestire singolarmente i contenitori. Questa tipologia inoltre può essere montata sia addossato al muro che con un’intercapedine.

• Il secondo caso corrisponde ad un sistema di pannelli modulari costituiti da un supporto rigido e da una serie di strati di inerti (feltro, lana di roccia, perlite ecc.), differenti a seconda del prodotto e della tipologia di pianta. Questi pannelli sono successivamente agganciati a una sottostruttura in acciaio, creando un’intercapedine adatta al passaggio dell’impianto di irrigazione.

Il giardino verticale diventa quindi una facciata continua che collabora attivamente alle prestazioni dell’involucro (fig. 10). In questo caso la progettazione e la posa in opera del sistema risente delle problematiche tipiche delle facciate ventilate, mentre la stratigrafia del pannello (o del contenitore) deve tener conto delle specifiche necessità delle piante: le radici devono essere infatti riparate dalle intemperie e avere la possibilità di crescere senza danneggiare o alterare il pannello di supporto. Particolare importanza inoltre riveste il sistema e la gestione dell’irrigazione che deve garantire la corretta capillarità, evitando il formarsi di ristagni o fenomeni di dilavamento.

In/e-vasioni botaniche: un giardino verticale per Firenze Sebbene la normativa Italiana non regolamenti i sistemi di verde verticale, è possibile notare come in alcuni regolamenti locali vi sia una particolare attenzione a questa tematica. Seguendo l’esempio

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9. Esempio muro vegetale basato su l’uso di piante rampicanti in vaso (foto prof. P. Gallo).

10. Muro Verde Enel è un giardino verticale realizzato con il patrocinio del Comune di Milano in Corso di Porta Ticinese. È il primo giardino verticale ad essere alimentato soltanto dall'energia del sole attraverso pannelli fotovoltaici che per tre anni consentono il funzionamento dell’impianto di irrigazione automatico, garantendone al contempo la corretta illuminazione notturna (immagine arch. A.Carta).

11. IN/E-Vasioni Botaniche, vista Giardino verticale dal viale: il progetto è stato realizzato dalla Direzione Ambiente del Comune di Firenze (immagine arch. L. Boganini).

12. Fase di montaggio del giardino verticale (immagine arch. A.Carta).

di alcune grandi città come Berlino, Seattle e Malmö, Firenze è una delle città virtuose che hanno inserito, già nel regolamento edilizio del 2007, il concetto di utilizzo del verde all’interno del nucleo urbano come sistema mitigante dell’effetto “isola di calore” e dell’irraggiamento solare. Sebbene non vengano definiti i coefficienti per una valutazione prestazionale, all’interno del testo si trovano indicazioni di carattere descrittivo, che forniscono uno strumento di confronto utile ai progettisti, per ottimizzare i benefici derivati dall’uso del verde.

Seguendo questa politica nel 2012 è stato inaugurato a Firenze il primo esempio locale di giardino verticale, progettato e realizzato internamente al Comune durante l’iniziativa “IN/Evasioni botaniche”.

Il progetto è stato realizzato con il fine di dare un’identità alla facciata, posta sul viale Giovine Italia, dell’area dell’ex carcere delle Murate, in continuità con la politica di riqualificazione e ri-funzionalizzazione di tutta l’area circostante.

Nello specifico il progetto ha riguardato la realizzazione di un “quadro vivo” che identifichi in maniera diretta non soltanto l’area, ma anche i principi ambientali ed energetici con cui l’intervento di riqualificazione delle Murate è stato portato avanti in questi anni. Il progetto prevede la realizzazione di un Living wall system (LWS) e, in particolare, di un giardino verticale idroponico a pannelli modulari (fig. 11) che sfrutta un sistema di irrigazione a goccia, il tutto in “incorniciato” da elementi in acciaio corten. Per la realizzazione dell’intervento è stata adottata la struttura tipica delle facciate ventilate; sopra la guaina impermeabile, applicata direttamente sul muro esistente, è stato realizzato un sistema di montanti e traversi regolabili, che permette un facile posa e l’allineamento dei pannelli. L’uso di questo sistema di posa consente principalmente di aumentare la rapidità di realizzazione: i profilati della struttura vengono agganciati al muro esistente tramite elementi sagomati con fori asolati permettendo, in seguito, anche una facile rimozione dei pannelli stessi.

Lo spazio per l’impianto diffuso di irrigazione viene quindi ricavato nello spessore dei montanti: tale sistema viene posto in opera sopra la guaina impermeabile, dopo la posa del sistema strutturale, che quindi avrà anche la funzione di aggancio/appoggio per l’impianto stesso (fig. 12). Sulla struttura così realizzata si agganciano in seguito i pannelli stratificati già inverditi. Questi elementi prefabbricati arrivano in cantiere già pronti per la posa, provvisti sia del sistema di ancoraggio, sia dei terminali del sistema di irrigazione. Il pannello è costituito da due strati di feltro riciclato a cui è aggrappato uno strato di terriccio idoneo alla coltura. In alcuni riquadri con specifiche essenze, è stato invece utilizzato, in luogo dello strato più esterno, un sistema a sacche in cui viene alloggiata la pianta (figg.11, 12). La cornice, oltre a rappresentare un aspetto estetico, delimita lo schermo fisico di definizione dell’intervento assolvendo a funzioni particolari a seconda della posizione: in alto protegge la guaina impermeabile posta sul muro e, allo stesso tempo, riduce il degrado dei

pannelli dovuto agli agenti atmosferici. Lateralmente copre visivamente il sistema strutturale, nascondendo il “gap” tra il muro e i pannelli, mentre in basso assolve la funzione di protezione dell’ eventuale acqua in eccesso nei casi di eccessiva irrigazione, evitando in questo modo che i passanti si possano bagnare.

Le problematiche maggiori di questo sistema di posa sono dovute alle tempistiche: mentre la struttura portante è caratterizzata da un sistema molto veloce in fase di posa tipico delle facciate ventilate, i tempi di produzione dei pannelli inverditi sono invece legati alla crescita delle piante. È quindi presente il reale rischio di un allungamento dei tempi di cantiere, e quindi dei costi dell’opera stessa.

Inoltre anche avendo l’accortezza di anticipare la realizzazione dei pannelli nel vivaio, è necessario una progettazione accurata delle fasi in relazione alle diverse tempistiche di crescita delle essenze e piante utilizzate, oltre che all’insorgenza di eventuali imprevisti dovuti ad una non corretta crescita di alcune essenze. In questi casi

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13. Predisposizione del pannello per la posa: sistema di ancoraggio e di irrigazione (immagine arch. L. Boganini).

14. Pannello con sistema di coltura a sacche (immagine arch. L. Boganini).

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è necessario quindi una costante correlazione con il vivaio e l’agronomo in fase di approntamento del cantiere, in modo da non rallentare le fasi di posa. Si deve quindi pensare che la realizzazione di questi pannelli viene fatta su specifici ordini, dato che si tratta di sistemi estremamente particolari e poco diffusi: vi è quindi anche la necessità di programmare l’ordine e la realizzazione in base alle colture in serra, scegliendo le piante e le essenze più idonee sia al clima, alla posizione e all’esposizione della superficie di progetto. Il caso studio in questione, al fine di ottimizzare la spesa, approntando la realizzazione dei pannelli in vivai con tempi congrui ed idonei al progetto e alle sue tempistiche, ha inoltre rimosso i ponteggi poco dopo la realizzazione del sistema strutturale e dell’impianto di irrigazione: data la non eccessiva altezza, i pannelli LWS sono stati posati in opera alle diverse altezze tramite una piattaforma elevatrice con braccio meccanico, permettendo un abbattimento dei costi di cantiere.

Alla peculiarità del sistema tecnologico e alla commistione di diver-

se competenze si collega direttamente una complessità sul medio e lungo periodo: la manutenzione. Il sistema di manutenzione delle superfici LWS risente infatti sia delle problematiche inerenti le facciate continue ventilate, sia dei ben più complessi problemi connessi ai sistemi di irrigazione, coltura e durata delle essenze utilizzate.

Considerando i sistemi di manutenzione delle facciate continue ormai assodati e ampiamente diffusi, nel caso delle superfici verdi verticali le problematiche riscontrate risultano più complesse in relazione ai sistemi di irrigazione e coltura. In relazione alle differenti tipologie di essenze e piante, alla esposizione della superficie e al sistema di irrigazione infatti è necessario calibrare la soluzione nutriente e, col passare del tempo, i dosaggi per evitare la morte di alcune piante. Di particolare rilievo è la problematica connessa alla contaminazione tra le varie essenze: la crescita attigua di differenti tipi di piante, se non limitata dalla discontinuità del supporto, può portare alla diffusione maggiore di una singola essenza a discapito delle altre. Nel progetto di Firenze queste problematiche sono state risolte in modo efficace nella fase progettuale: il sistema di microirrigazione è automatizzato, rendendo facile la gestione nel mediolungo periodo. La contaminazione tra essenze è invece evitata proprio dalla conformazione del progetto stesso, che vede la realizzazione di un quadro tridimensionale composto da elementi geometrici vivi (i pannelli LWS), distaccati tra loro, riprendendo, sulla facciata di un edificio, la corrente di pensiero De Stijl in chiave verde.

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15. 16. I giardini verticali permettono quindi una maggiore libertà progettuale grazie anche ai sistemi idroponici: le immagini mettono a confronto l’uso come decorazione interna del ristorante “Pappa Food” con la valorizzazione di spazi esterni in un intervento residenziale a Montecarlo, ambedue realizzati con il sistema di VerdeProfilo (immagine VerdeProfilo).

Note 1 - Sia a livello Europeo, tramite le EPBD, che a livello nazionale, tramite il DPR 192/2005 e il D.lgs. 311/2006, insieme agli incentivi per le detrazioni fiscali, si identifica una riduzione dei limiti prestazionali in campo energetico e ambientale, mirati al raggiungimento degli obiettivi Europa 2020.

2 - All’interno di “Vers une architecture” del 1923, identifica il tetto giardino come massa termoregolatrice e lo propone come “riscatto” di tutte le superfici edificate.

3 - La commissione Europea nella decisione 2009/406/CE ha imposto all’Italia la diminuzione del 13% di emissioni di CO2 oltre che l’aumento di produzione energetica attraverso rinnovabili del 17% entro il 2020 rispetto al 1990.

4 - Le aree di riferimento sono riprese dal sistema di valutazione “Linee guida per l’edilizia sostenibile in Toscana”, definite attraverso la collaborazione della regione Toscana al protocollo ITACA che vede la declinazione del metodo internazionale “Green Building Challenge – GBC”.

5 - Cfr. A. Lambertini, 2007 e 2011.

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Conclusioni Il verde verticale e, nello specifico, l’utilizzo di sistemi idroponici a substrato solido permettono una nuova visione della dimensione delle facciate degli edifici: attraverso l’utilizzo di queste tecnologie oggi possiamo ripensare le città, integrando completamente il verde all’interno degli edifici (fig. 14). Tali premesse portano a nuove sperimentazioni come gli orti urbani, le vertical farm ed boschi verticali futuri prossimi ad una realtà quotidiana. In questa visione il verde, non più semplice elemento decorativo, apre a nuovi aspetti prestazionali e funzionali, rinvigorendo il rapporto quotidiano con la cultura rurale, base fondamentale della nostra società.

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Vertical hydroponic cultures for the architecture After the growing demand of high performance buildings with increasing healthy and comfortable spaces, the construction industry has evolved into new systems that can combine energy retrofitting with aesthetic improvements. In this context the use of ‘greenery’ within the urban environment plays a fundamental role, reestablishing the worn-out relationship between citizen and nature, in response to new social and cultural needs. Therefore this innovative trend has led to a diffusion of technologies aimed to integrate all the benefits of the vegetation into the construction, expecially with green envelopes. During last years there is a growing number of technologies, systems and products for vertical green walls that uses different approaches, like hydroponics systems. The paper presents the constructions industry trends in this field, identifying different types of green walls systems and the resulting benefits that can be achieved through their application.

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Direzioni e sviluppi della ricerca applicata ai sistemi costruttivi in legno Un panorama delle diverse applicazioni, potenzialità, futuri sviluppi nonché tecnologie, materiali e sistemi delle costruzioni in legno.

Fortemente aperte all’innovazione, queste si configurano come un caso unico nel mondo dei sistemi costruttivi. strutture in legno - tecnologia delle costruzioni in legno - evoluzione tecnologica - sistemi costruttivi in legno

Corrado Curti Ingegnere e Architetto, docente a contratto presso il Politecnico di Torino. corradocurti@hotmail.com

Articolo sottoposto a Peer Review

Le costruzioni in legno, tra storia e innovazione Le costruzioni in legno rappresentano un caso particolare all’interno della storia delle tecniche e della tecnologia delle costruzioni. La profondità storica delle tradizioni costruttive in legno e la diffusione a livello globale hanno prodotto un repertorio di soluzioni tecniche consolidate su cui si sono innestate innumerevoli variazioni sul tema, modulate da ogni specifica cultura in funzione delle caratteristiche climatiche e geologiche del sito di appartenenza, delle essenze disponibili e della maggiore o minore disponibilità di altri materiali da costruzione, oltre che in ragione delle proprie peculiari strutture sociali ed esigenze estetiche.

Quest’insieme di fattori ha operato sui diversi tipi costruttivi - a tronchi sovrapposti tipo blockbau, a telaio pesante tipo post and beam, a telaio leggero tipo fachwerk, holzrahmenbau o balloon frame - come una sorta di pressione selettiva, che ha portato alla diversificazione delle soluzioni in ragione di uno specifico ambiente, attraverso un lento e stratificato processo evolutivo.

Di contro, lo sviluppo di tecnologie e semilavorati innovativi ha dato luogo nell’ultimo secolo, ed in particolare negli ultimi 20-30 anni, ad una radicale trasformazione dei sistemi tradizionali, producendo di fatto soluzioni nuove e in molti casi fortemente industrializzate. In particolare è possibile evidenziare tre momenti cruciali di distacco di linee evolutive autonome rispetto ai sistemi tradizionali: la produzione di pannelli particellari e compensati a scala industriale, avvenuta intorno agli anni ‘50 del Novecento, che ha condotto alla trasformazione del sistema costruttivo a telaio leggero nell’attuale sistema timber frame o platform frame; la produzione industriale di elementi trave e pilastro in legno lamellare, affermatasi intorno agli anni ‘70 del Novecento, che ha consentito l’evoluzione del sistema a telaio massiccio e delle strutture reticolari tradizionali, tipo le coperture a capriate, in soluzioni costruttive per coperture di grande luce ed edifici di grandi dimensioni; la produzione industriale di pannelli massicci incollati a strati incrociati, diffusasi su larga scala a cavallo del nuovo millennio, che ha di fatto consentito l’evoluzione di un sistema costruttivo autono-

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In questa pagina, immagini di Metropol Parasol a Siviglia (E); progetto di J. Mayer H. Architects, Berlino (Credits: Nikkol Roth for Holcim).

mo basato sulla composizione di pannelli parete e diaframmi di solaio, prodotti con forme e dimensioni variabili.

Ognuna di queste direzioni evolutive è oggi oggetto di ricerche e studi finalizzati a migliorarne le prestazioni e a ottimizzarne le componenti e i processi produttivi. In questo senso, due sono le radicali differenze rispetto al processo evolutivo tradizionale. Da un lato si osserva che lo sviluppo delle diverse tecniche procede di pari passo con l’evoluzione e l’integrazione di diversi apporti: l’acquisizione di nuove conoscenze scientifiche in termini di formulazioni teoriche e riscontri sperimentali, l’evoluzione dei sistemi e dei processi produttivi, l’incremento delle possibilità di calcolo e modellazione numerica del comportamento degli edifici e delle strutture, che hanno di fatto sostituito l’accumulo di conoscenze come processo sociale connaturato con la diretta esercitazione del “mestiere”.

Dall’altro si osserva che il ruolo svolto dalla ricerca e dallo sviluppo agiscono in direzione diversa rispetto ai tradizionali processi di stratificazione delle conoscenze: la sedimentazione di saperi e magisteri attraverso le generazioni è un processo lento che tende ad una individuazione e stabilizzazione del sistema costruttivo, che evolve lentamente e per piccole variazioni rimanendo quasi immutato anche per secoli; viceversa la spinta evolutiva della ricerca scientifica e dello sviluppo industriale agiscono nella direzione di una costante innovazione dei sistemi, che può portare a significative modifiche dei sistemi stessi anche nel corso di pochi anni. All’interno di questo processo di innovazione un ruolo cruciale è svolto dalle normative, la cui maggiore o minore permeabilità alle evoluzioni scientifiche e tecniche può fungere da barriera o da motore per la diffusione delle stesse all’interno della cultura progettuale operativa. In questo senso, in Italia molto lavoro è stato fatto

negli ultimi anni, ma molto resta ancora da fare e può quindi essere utile provare a tracciare un panorama sintetico delle principali linee di ricerca in atto, anche a livello internazionale.

Gli edifici in legno multipiano: la resistenza sismica e le nuove tecnologie Una fondamentale direzione di ricerca sulle costruzioni in legno è indirizzata alla valutazione della sicurezza sismica degli edifici e alle potenzialità di applicazione dei diversi sistemi costruttivi in edifici multipiano.

L’esperienza storica e recente ha dimostrato come le costruzioni in legno presentino una buona resistenza e resilienza rispetto agli eventi sismici, nonostante il comportamento del legno in dimensioni strutturali sia marcatamente fragile e presenti una discreta capacità duttile esclusivamente nel caso di sollecitazione perpendicolare alle fibre. A parte i casi di alcuni sistemi costruttivi tradizionali – quali l’ar-

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1 1. Schema del pannello-parete tipo Mid-Ply-Wall.

2. Schema del pannello di solaio Stressed Skin Panel.

3. Modo di rottura di una connessione legno-legno per snervamento del connettore metallico e relativo diagramma forza-spostamento.

4. Modo di rottura di una connessione legno-legno per compressione perpendicolare alle fibre e relativo diagramma forza-spostamento.

Dal confronto tra i due diagrammi è immediato osservare come il collasso per snervamento del connettore conferisca alla giunzione una maggiore capacità dissipativa, rappresentata dalla “apertura” del diagramma forza-spostamento, mentre nel caso della rottura per rifollamento nel legno la giunzione è in grado di dissipare solo in compressione e il ciclo risulta molto chiuso.

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4 5.6. Pannelli in X-Lam. 7. Il cantiere di un edificio realizzato con pannelli X-Lam.

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chitettura dei templi buddhisti Giapponesi1 e Cinesi – basati su giunti di carpenteria in grado di massimizzare la dissipazione attraverso la trasmissione di sforzi in compressione perpendicolare alle fibre associati alla ridondanza delle connessioni, la capacità duttile dei sistemi costruttivi in legno risiede nelle connessioni mediante elementi metallici. In questo senso, quindi, è possibile differenziare sistemi quali il platform frame, che presentano un elevatissimo numero di connessioni metalliche con elementi di piccolo diametro, rispetto a sistemi con un numero limitato di connessioni con elementi di dimensioni maggiori, quali le costruzioni a pannelli massici incrociati e, soprattutto, le costruzioni a telaio controventato.

Nel primo caso è certamente possibile parlare di duttilità elevata, in quanto ogni singolo connettore, se correttamente progettato, può presentare un comportamento duttile per snervamento dell’elemento metallico, ed è sempre presente un elevato numero di connessioni che forniscono ridondanza strutturale al sistema, moltiplicando i possibili percorsi dei carichi. Rispetto a questo sistema le principali ricerche in atto sono finalizzate alla comprensione delle dinamiche di risposta sismica e alle possibilità di modellazione numerica del comportamento dei diversi elementi e degli organismi edilizi nel loro insieme, indagate anche attraverso campagne sperimentali su edifici a scala reale mediante tavola vibrante2. In parallelo, ulteriori ricerche sono volte allo sviluppo di dettagli costruttivi sempre più efficienti, anche in rapporto alle esigenze di isolamento termico degli edifici e di economia produttiva, e a sviluppare elementi costruttivi sempre più performanti. A questo proposito vale la pena ricordare alcune recenti ricerche incentrate sulla realizzazione di pannelli-parete con lo strato di rivestimento inserito in posizione intermedia, anziché all’esterno della parete come di norma accade, giuntato con montanti disposti di piatto anziché di coltello rispetto alle facce del pannello. Questo semplice accorgimento consente di far lavorare i connettori metallici con due piani di taglio (legno-pannello-legno) anziché uno solo (pannello-legno), ed è in grado di incrementare significativamente la resistenza laterale e la rigidezza dei pannelli a parità di spessore della parete3. Allo stesso modo assumono significativa importanza le ricerche svolte dall’APA – Enginereed Wood Association4, le cui pubblicazioni hanno contribuito a sistematizzare soluzioni costruttive efficienti e standardizzate per la risoluzione dei dettagli angolari, di connessione tra le pareti e di realizzazione delle aperture in pareti portanti per il sistema platform frame. Le pubblicazioni APA hanno inoltre contribuito in maniera rilevante alla diffusione di elementi costruttivi quali gli Stressed Skin Panels (SSP) che, pur se sviluppati a partire dagli anni ‘60 del Novecento in ambito aeronautico e navale, restano ancora confinati a nicchie di applicazioni limitate. Si tratta in questo caso di pannelli a telaio leggero i cui rivestimenti strutturali (compensato, OSB, particellare e in tempi più recenti anche pannelli compositi rinforzati con fibra di vetro) non sono semplicemente connessi mecca-

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nicamente ma sono incollati ai travetti, formando così sezioni resistenti composte con caratteristiche di resistenza e rigidezza significativamente superiori rispetto alle plance tradizionali. L’evoluzione più recente e per certi versi “radicale” degli SSP è rappresentata dagli Structural Insulated Panels (SIP), costituiti da due rivestimenti strutturali incollati ad un core di materiale isolante, di solito polistirene ad alta densità caratterizzato da elevata resistenza meccanica a compressione e al taglio. Entrambe queste tecnologie sono state estese con risultati interessanti alla realizzazione di interi organismi costruttivi, anche di 2-3 piani, oltre che alla realizzazione di impalcati e coperture.

Nel secondo caso, ovvero quello dei sistemi costruttivi in legno caratterizzati da un numero relativamente basso di connessioni in cui passano sforzi concentrati, è possibile parlare di duttilità concentrata. In questo caso, infatti, l’effettiva capacità dissipativa dell’organismo edilizio è strettamente legata alla reale possibilità della connessione di sviluppare un comportamento duttile, e risulta fortemente influenzata dalla concezione, dalla geometria e dalle modalità esecutive, che devono essere tali da consentire la plasticizzazione dei connettori metallici prima che le strutture raggiungano il carico limite di collasso e prima che si inneschino meccanismi locali di rottura fragile.

Nel caso dei sistemi costruttivi a elementi massicci in legno lamellare il rischio di rottura fragile è principalmente legato alle azioni di trazione perpendicolare alle fibre che si sviluppano negli elementi lignei in corrispondenza delle giunzioni e il cui effetto può essere sensibilmente mitigato mediante l’introduzione di opportune armature di frettaggio.

Nel caso di sistemi costruttivi basati su pannelli massicci incrociati in legno, invece, l’elevata rigidezza e resistenza dei diaframmi, associata all’impiego di connettori sviluppati per edifici a duttilità elevata del tipo platform frame, può condurre alla crisi per rottura fragile nelle piastre in acciaio sollecitate a trazione, come nel caso degli hold down. Proprio a questo proposito, una recente ricerca svolta presso l’Università di Trento5 sui sistemi di connessione parete-fondazione per edifici in legno ha evidenziato possibili rischi di rottura fragile per strappo della piastra metallica dell’hold down al crescere delle sollecitazioni e dunque al crescere del numero di connettori legno-acciaio a parità di sezione resistente della piastra.

Più in generale, anche a causa della mancanza di dati storici al riguardo, le ricerche sono orientate alla comprensione dell’effettiva capacità dissipativa di organismi strutturali realizzati con pannelli Xlam, il cui comportamento è oggetto di indagine anche mediante campagne di sperimentazione diretta su edifici a scala reale su tavola vibrante6. Vale la pena ricordare a questo proposito che non vi è ancora accordo a livello internazionale sul valore del fattore di struttura q da assegnare a questo specifico sistema costruttivo, per il quale l’Eurocodice 8 e le NTC 08 prevedono un valore pari a 2, da più parti criticato come eccessivamente cautelativo.

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8.9. Rendering del Tamedia New Office Building, Zurigo (CH); progetto: Shigeru Ban Architects (credits: Shigeru Ban Architects).

10.11. Research Pavilion 2011, Stoccarda (D); credits: ICD/ITKE Institute for Computational Design e Institute of Building Structures and Structural Design.

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La scalata verso il cielo Grazie alle indubbie qualità di resistenza, rigidezza e agevole lavorazione dei pannelli costituenti il sistema, proprio la tecnologia X-lam è oggi al centro di alcune tra le più avanzate sperimentazioni in termini di realizzazione di edifici multipiano, sia in Italia che all’estero.

Quella che si configura come una vera e propria “corsa all’altezza”, simile alla gara tra grattacieli scatenatasi a Manhattan nel corso del Novecento, ha già prodotto edifici a 8 e 9 piani fuori terra, realizzati interamente in legno con tecnologia X-lam. Ciascuno di questi cantieri ha di fatto rappresentato una occasione di ricerca e sviluppo cruciale, all’intersezione tra evoluzione di modelli e strumenti di calcolo, innovazione di sistemi costruttivi e confronto con le diverse prescrizioni normative, non ultime le prescrizioni antincendio.

A titolo esemplificativo vale la pena ricordare il caso dell’intervento di Via Cenni a Milano, progettato da Rossi Prodi Associati con il supporto di Borlini&Zanini SA per le strutture in legno. L’entità delle

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azioni in gioco nei 9 piani di struttura X-Lam hanno reso inadeguati i tradizionali sistemi di fissaggio degli edifici multipiano a staffe, che sono stati sostituiti da elementi continui in acciaio con sezione a T inseriti in fresature predisposte nelle coste dei pannelli parete. Le connessioni legno-acciaio sono state effettuate in opera con spinotti autoforanti al fine di evitare i giochi caratteristici delle giunzioni in legno “tradizionali” che si sarebbero tradotti nella eccessiva deformabilità dei giunti. Allo stesso modo il progetto di 9 piani, di cui 8 in pannelli X-Lam, denominato Stadthaus, realizzato a Londra nel 2009 e progettato da Waugh Thistleton Architects con il supporto di Techniker Ltd per le strutture in legno, è stato realizzato applicando uno schema di disposizione degli ancoraggi tra pareti e solaio ispirato alle scaffalature industriali e studiato al fine di consentire la ripartizione dei carichi verticali e orizzontali sui pannelli superstiti nel caso di collasso locale di pareti portanti, in accordo con le prescrizioni normative britanniche contro il disproportionate o progressive collapse. A questo proposito val la pena ricordare che le normative europee e italiane in materia di costruzioni in legno, a differenza di quelle anglosassoni, ancora non contemplano indicazioni specifiche sulla robustezza delle costruzioni pluripiano a pannelli di legno nei confronti del cedimento locale di un pannello-parete.

Se queste esperienze possono sembrare casi-limite, esplorazioni azzardate delle possibilità strutturali dei sistemi costruttivi in legno, è sufficiente citare lo studio di fattibilità tecnica, commissionato dal Canadian Wood Council e recentemente pubblicato7, riguardante la realizzazione di edifici fino a 30 piani di altezza per l’area metropolitana di Vancouver proprio con l’impiego di tecnologie a pannelli massicci a strati incrociati.

Occorre infine ricordare che la corsa verso il cielo delle costruzioni

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12. Richmond Olympic Oval, Richmond (CDN). Fonte: Flickr – Autore: gillicious – Licenza Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo 2.0 Generico (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/deed.it).

13. Richmond Olympic Oval, Richmond (CDN). Fonte: Wikipedia – Autore: Duncan Rawlinson – Licenza Creative Commons Attribuzione 2.0 Generico (http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/deed.it).

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in legno non è confinata alla sola tecnologia dei pannelli massicci a strati incrociati, anzi, nei paesi anglosassoni la pratica delle costruzioni a telaio leggero fino a 4 piani di altezza è da tempo prassi consolidata, sia su basamento in muratura, sia su fondazione diretta, e sono numerosi negli ultimi anni gli esempi di edifici fino a 8 piani realizzati e in corso di realizzazione in diversi paesi del mondo con tecnologia platform frame8.

Il nodo, il nido, la griglia Se il versante delle costruzioni a pannelli è dominato da una “ebbrezza da altitudine” in pieno sviluppo e ben lungi dall’aver incontrato i propri limiti, più articolato e complesso appare il panorama delle ricerche e delle esperienze in atto per quanto riguarda i sistemi a telaio massiccio, o meglio le costruzioni in legno ad aste.

Per queste tipologie strutturali il fronte degli edifici alti, per quanto in corso di sviluppo9 con applicazioni anche “estreme” come nel caso del Tamedia Building progettato a Zurigo da Shigeru Ban, occupa una posizione secondaria rispetto al variegato spettro di sperimentazioni riguardanti le coperture di grande luce, le strutture reticolari e le strutture speciali in genere, non riconducibili alle precedenti categorie tipologiche e tecnologiche. In questo caso, di particolare interesse è il rapporto tra tecnologie produttive, analisi teoriche e possibilità di modellazione mediante software che si colloca alla base delle innovazioni in atto. Se la storia delle strutture a telaio, delle strutture reticolari piane e spaziali e delle strutture reticolari a guscio è infatti consolidata, in particolare attraverso le esperienze delle costruzioni metalliche, la agevole possibilità di lavorazione tipica dei semilavorati in legno, unita a un costo specifico (per kg di

materiale) decisamente più basso ha prodotto in tempi recenti nuovi e interessanti filoni di ricerca, per lo più incentrati sulle potenzialità di modellazione e produzione integrata di strutture parametriche complesse rispettivamente mediante l’impiego di software FEM e sistemi di produzione CAD/CAM e sullo sviluppo di sistemi di giunzione per risolvere nodi geometricamente complessi. Se da un lato, quindi, si è assistito nel corso degli ultimi dieci anni circa alla costruzione di splendidi esempi di strutture in legno a portale, ad archi, geodesiche e gridshell10 con luci libere dai 20 ai 100 metri e forme via via più complesse e articolate, dall’altro si è sviluppato un filone di indagine, meno strettamente strutturale e maggiormente incentrato sul processo integrato di progettazione e produzione mediante software parametrici. Su questo versante si colloca l’esperienza condotta presso l’Università di Oslo all’interno del progetto LamellaFlock11, che ha esplorato le possibilità di modellazione e costruzione di strutture reticolari a maglia romboidale di forma libera mediante giunti semplici di carpenteria ed elementi ad asta interamente prodotti a controllo numerico.

Alla famiglia delle “ricerche parametriche” appartiene a pieno titolo anche la costruzione sperimentale Research Pavilion 2011 sviluppata congiuntamente da ICD e ITKE12 in Germania, sebbene la struttura a guscio sia stata realizzata con pannelli e non con aste. In questo caso la ricerca condotta ha esplorato in parallelo le potenzialità di un conceptual design strutturale biomimetico, ispirato allo scheletro dei ricci di mare, la possibilità di realizzare connessioni dentate a diversi angoli di orientamento tra pannelli in legno - evoluzione dei tradizionali giunti di carpenteria a pettine - mediante macchinari a controllo numerico e la integrazione dei diversi processi mediante software parametrici. In ambito applicativo, l’esempio forse più noto di struttura parametrica è rappresentata dalla grande copertura denominata Metropol Parasol, realizzata nel centro di Siviglia nel 2011 su progetto dello studio Jurgen Mayer con Arup e FinnForest, in cui, aldilà di ogni valutazione formale sul risultato architettonico, la tecnologia della progettazione/produzione parametrica integrata di elementi in legno è stata portata letteralmente alla scala urbana.

Su di un versante limitrofo, ma concettualmente diverso si colloca la ricerca condotta da Structurecraft per progettare e realizzare le coperture del Richmond Olympic Oval (2008), la cui struttura secondaria, su luci di oltre 15 m, è costituita da elementi arcuati in legno a sezione triangolare, denominati wavepanel, e realizzati mediante la giunzione di numerosi travicelli di piccole dimensioni.

Uno sguardo verso il futuro Un comune denominatore tra molte delle ricerche parametriche in atto riguarda la possibilità di ottimizzazione dello sfruttamento del materiale nelle costruzioni in legno attraverso tecniche e tecnologie di progettazione integrata mediante software avanzati, secondo il

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concetto apparentemente semplice e ben testimoniato dalle costruzioni tradizionali in legno che un maggior contenuto di conoscenza nella progettazione e nella realizzazione di un edificio può consentire un notevole risparmio di materia ed energia.

Su questo stesso versante, sebbene con modi e metodi diversi, si colloca il progetto di ricerca denominato Pres-Lam13, in corso di sviluppo da diversi anni presso l’Università di Wellington in Nuova Zelanda, uno dei centri di eccellenza mondiale sulle costruzioni in legno, che sta sviluppando l’applicazione del principio della post tensione a cavi liberi nelle costruzioni in legno, sia come strategia di rinforzo di elementi soggetti a flessione, sia come strategia di miglioramento del comportamento antisismico dei diversi sistemi costruttivi. In quest’ultimo caso, il principio di applicazione è concettualmente semplice ed è mutuato da analoghi sistemi per le costruzioni prefabbricate in calcestruzzo armato: le barre post-tese, opportunamente disposte nei giunti, fungono da richiamo elastico tra gli elementi consentendo un dondolio controllato delle strutture sotto l’azione sismica, mentre opportuni dissipatori disposti tra i diversi elementi garantiscono elevata duttilità al sistema. Al termine dell’azione sismica, il sistema Pres-Lam, se correttamente progettato, consente di garantire l’integrità di tutti gli elementi strutturali, ad eccezione dei dispositivi di dissipazione che possono essere agevolmente sostituiti ripristinando la piena funzionalità e sicurezza dell’organismo edilizio.

Questa tecnologia, applicata già in numerosi esempi di edifici pubblici pluripiano realizzati in Nuova Zelanda, mostra ancora una volta la propensione del materiale da costruzione “più antico del mondo” a ricevere innesti e contaminazioni di tecnologie innovative, producendo ibridi ad altissimo potenziale di sviluppo.

Come un albero plurimillenario, la storia delle costruzioni in legno affonda saldamente le proprie radici nella stratificazione consolidata delle tradizioni costruttive, e mostra ad ogni innovazione un anello di accrescimento, più esterno, più nuovo, ma pur sempre modellato dalla forma del tronco cui appartiene.

Note 1 - A questo proposito val la pena ricordare le ricerche effettuate sul comportamento sismico delle tradizionali strutture in legno giapponesi condotte da J. Sakamoto e K. Fujita e citate in A. Ceccotti, M. Follesa, M.P. Lauriola, Le strutture di legno in zona sismica, CLUT, Torino, 2007 [1].

2 - La principale e più estesa ricerca europea è costituita dal progetto SERIES (Seismic Engineering Research Infrastructures for European Synergies), cui partecipa l’Università degli Studi di Trento con un gruppo di ricerca coordinato dal Prof. Maurizio Piazza e dal Prof. Roberto Tomasi, capofila di una sperimentazione espressamente finalizzata alla caratterizzazione sismica di quattro edifici realizza-

ti con sistema costruttivo blockbau, telaio leggero e pannelli massicci CLT (XLam). Una esauriente documentazione informativa al riguardo è disponibile al sito: www.unitn.it/en/dims/16845/timber-structures 3 - La ricerca, I cui risultati sono presentati in C. Ni, M. Follesa, M. Popovsky, E. Karacabeyli,“Assessment of Seismic Design Parameters for Midply Wood Shear Wall System”, in Proceedings of WCTE (World Conference on Timber Engineering) 2008 ha mostrato come il midply-shear-wall presenti resistenza, capacità di dissipazione e rigidezza tre volte superiori all’analogo shear-wall tradizionale rispetto ai carichi laterali.

4 - Si veda la documentazione al riguardo sul sito dell’American Plywood Association (APA): www.apawood.com 5 - La ricerca, i cui principali risultati sono presentati negli articoli sotto indicati, ha dimostrato come anche nel caso di edifici platform frame possa avvenire una crisi per rottura a strappo del piatto in acciaio, ed ha evidenziato l’inadeguatezza dell’attuale modello di calcolo, basato sulla teoria di Johansen, nel descrivere il comportamento reale di queste giunzioni, in particolare dal punto di vista della rigidezza.

A. Acler, M. Piazza, R.Tomasi, M. Webber,“Experimental Investigation of the behavior of different types of connections between the XLAM panels and the concrete slab”, in Proceedings of the Structural Engineering World Conference, Como, 2011.

A. Conte, M. Piazza, T. Sartori, R.Tomasi,“Experimental investigation on connections between wood framed shear walls and foundations”, in Proceedings of the Structural Engineering World Conference, Como, 2011.

6 - Si veda a questo proposito la già citata ricerca europea SERIES (nota 2).

7 - M.C. Green, J. E. Karsh, TALL WOOD: THE CASE FOR Tall Wood BUILDINGS, report sull’ omonimo studio di fattibilità tecnico-economico commissionato e finanziato dal Canadian Wood Council e condotto dal gruppo di lavoro: mgb ARCHITECTURE + DESIGN, Equilibrium Consulting, LMDG Ltd, BTY Group.

8 - A titolo esemplificativo basti ricordare il quartiere Växjö, realizzato in Norvegia nel 2010 e costituito da edifici a 8 piani con pareti portanti a telaio leggero e solai massicci in legno e l’edificio St. James Homes realizzato nel 2009 a Woolwich in Inghilterra, con 6 piani interamente con struttura a telaio leggero in legno.

9 - Il caso forse più noto è l’edificio a 6 piani con telaio in legno a giunti rigidi controventato, denominato E3, e realizzato a Berlino nel 2009 su progetto di Kaden Klingbeil Architekten con la consulenza per gli aspetti strutturali di Julius Natterer con Tobias Linse.

10 - Per una rassegna di alcuni tra i principali edifici realizzati e una classificazione tipologica dei diversi sistemi strutturali si veda A. Charlenson, N. Perez,“Longspan timber buildings – a review of recent international projects”, in New Zealand timber design journal, vol 17, issue 4.

11 - I principali esiti della sperimentazione, condotta nel 2010, sono reperibili online al sito: cita.karch.dk 12 - La ricerca, condotta dall’Institute for Computational Deign (ICD) e l’Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) di Stoccarda, è presentata in dettaglio nell’articolo a cura di R. La Magna in legnoarchitettura, n.10, gennaio 2013, Edicomedizioni, nella sezione “techné”.

13 - Una esaustiva introduzione alla ricerca e la descrizione dei principali casi studio sono presentati in dettaglio in legnoarchitettura, n.11, aprile 2013, Edicomedizioni, nelle sezioni “incontri”,“progetti” e “sistemi”.

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15 14. NMIT Arts & Media, Nelson - NZ; progetto: Irving Smith Jack Architects (Credits: Patrick Reynolds).

15. Un cantiere che utilizza il sistema Pres-Lam (Fonte: Stefano Pampanin, UniversitĂ di Canterbury - NZ).

16. Fasi di post-tensione delle pareti e dei telai della struttura con sistema Pres-Lam; progetto: Trimble Navigation Office, Christchurch - NZ (Credits: Opus International - NZ).

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New directions and trends in the evolution of wood buildings and structural systems The paper presents a number of international researches and experimental projects in the field of wood structures in order to present designers with a wide range of contemporary timber structural systems and materials, as well as to inform about potential developments of tools and systems in the field of structural use of timber. The review, which is not intended to be systematic nor complete, has also the scope of showing the high degree of permeability and adaptability to innovation, both coming from inside and outside its own field, shown by the deeply historicized structural practice based on timber, which makes it a unique case among all structural systems.

Contemporary technologies have evolved the historical wood structural systems such as post and beam, fachwerk and blockbau into their industrialized forms of heavy wood frames and shells, timber frame and cross laminated timber. Each of these systems is evolving fast and getting to a higher degree of performance and optimization as multistory building, up to 10 floors and more, are being erected around the world. At the same time, CNC machines and CAD systems are allowing for new structural forms and manufacturing process to evolve out of their integration through the use of new parametric softwares. Technological evolution, design knowledge, advance in manufacturing process are all parts of an intertwined model of interaction that once again in history is changing the way we build with wood, making it (probably) the most “innovative� structural material in the world.

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40 PROGETTI

Efficienza bioclimatico-ambientale per un Housing Sociale a Firenze Una sperimentazione progettuale caratterizzata da obiettivi bioclimatici, energetici e ambientali definiti fin dal concept e perseguiti in tutte le fasi della progettazione con l’ausilio di sistemi avanzati di modellazione bioclimatica, di simulazione fluidodinamica e di computazione energetica.

Fabrizio Tucci Professore Associato di Tecnologia dell’Architettura; Direttore del Master di II° livello in Architettura Bioecologica, Sapienza - Università di Roma. fabrizio.tucci@uniroma1.it

Considerazioni d’inquadramento Vorrei innanzitutto svolgere qualche breve riflessione di introduzione all’illustrazione che svilupperò nel presente contributo relativa a una sperimentazione pubblica portata avanti in questi ultimi due anni e sottesa da un insieme di tematiche che fanno capo ai due termini chiave di ‘Tecnologia’ e ‘Ambiente’, attraverso i quali passa necessariamente quell’innovazione del progetto dell’abitare che vuole vedere protagonisti insieme qualità architettonica ed efficienza energetica, comfort ambientale e gestione ecologica, alta sostenibilità e basso costo, partecipazione ai processi progettuali/realizzativi e giustizia sociale… e che di fatto sta diventando il centro del confronto culturale – e potenzialmente evolutivo – della nostra società contemporanea.

In effetti, la ricerca delle possibili forme di evoluzione e innovazione del progetto dell’abitare è oggi questione all’ordine del giorno: l’innovazione del concetto di spazio residenziale, dell’housing, nel rispetto della fattibilità economica e nel contenimento dei costi, a partire dalla

casa, dove si sta per almeno una media di 12 ore al giorno – quindi metà della propria vita – è la vera sfida del progetto contemporaneo.

Il punto fondamentale da tener presente con chiarezza è che c’è ormai una notevole quantità di popolazione, appartenente prima di tutto al cosiddetto ceto basso – il destinatario dell’edilizia residenziale pubblica – ma anche a quello medio nel suo progressivo processo di impoverimento, che ha bisogno di un nuovo progetto dell’abitare.

Ebbene, la complessa questione della possibile evoluzione e innovazione del progetto dell’abitare, che parte dalla consapevolezza che occorrono nuove case e nuovi luoghi dell’abitare, ma anche un rinnovato modo di concepirli, ha oggi due nuclei centrali di riflessione: da una parte la pressante e ormai inderogabile esigenza di ‘sostenibilità bioclimatica ed ambientale’, che tocca ormai nel vivo e nell’intimo la coscienza di ciascuno di noi, nessuno escluso; e dall’altra quella di una corretta ed equilibrata ‘innovazione tecnologica’ in una gestione evoluta ed ormai necessariamente complessa del progetto di architettura, che non comporti necessaria-

Progetto per 21 alloggi di Edilizia Residenziale Pubblica da realizzare nel Piano di Recupero Urbano “Pegna Ex Benelliâ€?, Firenze Committente: Casa Spa; Direttore Tecnico: arch. Vincenzo Esposito Consulenza per gli aspetti ambientali, bioclimatici e di ventilazione naturale: proff. archh. Alessandra Battisti e Fabrizio Tucci Progetto architettonico: archh. Marco Barone e Rosanna De Filippo, geom. Stefano Cappelli Progetto impianti meccanici ed elettrici: ing. Lorenzo Panerai Consulenza strutture in legno: ing. Maurizio Martinelli - LegnopiĂš, Prato Progetto acustico: geom. Stefano Cappelli Progetto sicurezza: arch. Rosanna De Filippo

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mente un innalzamento dei costi ma che, anzi, nell’integrarsi fin nell’impostazione del momento progettuale, miri a contenerli.

Ma perché, proprio in questa congiuntura culturale e politica che vede l’Italia inserita nel programma europeo del cosiddetto “obiettivo 20-20-20” per la riduzione delle emissioni nocive, l’aumento del ricorso a fonti rinnovabili e la diminuzione dei consumi energetici; perché, dicevo, sentiamo l’esigenza di iniziative che vogliano indagare sugli sviluppi sperimentali per il controllo ambientale del progetto dell’abitare, e in primis dell’edilizia residenziale pubblica? A queste domande non si può che rispondere con toni affermativi e necessariamente forti: gli obiettivi ultimi della realizzazione (o riqualificazione) di case per i più poveri che assicurino un nuovo modo di abitare, da una parte, e il raggiungimento della sostenibilità ambientale e della efficienza energetica nelle nostre realtà architettoniche e urbane, dall’altra, devono essere totalmente integrati e soprattutto sono assolutamente improcrastinabili, dal momento che – come ci indicano ormai con grande chiarezza tutti gli studi in materia che annualmente emergono e si aggiornano in occasione dei summit mondiali sulle questioni energetiche e ambientali – stiamo raggiungendo l’apice di quello che potremmo definire un momento problematico epocale, in cui abbiamo finalmente la consapevolezza diffusa che il fabbisogno energetico mondiale è ancora assolto per la quasi totalità dall’impiego di risorse non rinnovabili1, che tali risorse sono disponibili ancora per pochi anni, o al più decenni, e che il ricorso a tali fonti sta comportando veri e propri disastri climatici e ambientali, oltre che nuocendo sempre più incisivamente sulla salute di tutti gli organismi viventi di questo nostro sempre più povero e piccolo pianeta.

In sintesi: non basta più fare nuove case, o rendere appena meglio abitabili quelle esistenti, ma è il momento di farle allo stesso tempo altamente confortevoli dal punto di vista bioclimatico-ambientale e molto meno impattanti dal punto di vista energetico ed ecologico, e di dimostrare che, comunque, se lo si vuole, possono essere poco costose affinchè siano accessibili a tutti, affidando per questo il ruolo del buon esempio, della ‘buona pratica’, all’edilizia pubblica2.

1. Simulazione fluidodinamica del comportamento degli alloggi con ventilazione naturale fornita da torri di ventilazione nel caso di finestre chiuse.

2. 3. Simulazioni fluidodinamiche lette attraverso sezioni orizzontali e verticali del comportamento degli alloggi con ventilazione naturale fornita da torri di ventilazione in interazione con quella proveniente dal caso di finestre aperte.

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Un’occasione di concreta sperimentazione progettuale per l’ERP di Firenze Veniamo alla sperimentazione condotta in area fiorentina.

L’occasione si è presentata nello stabilirsi di un rapporto di consulenza tra due docenti dell’Università “La Sapienza” di Roma, la prof.

Alessandra Battisti e il sottoscritto, e l’istituto Casa Spa che gestisce tutto il patrimonio, esistente e in realizzazione, dell’edilizia residenziale pubblica di Firenze e provincia.

L’oggetto di una prima sperimentazione – ormai terminata dal punto di vista progettuale e in fase di appalto per la costruzione – nella quale gli obiettivi primari fossero l’ottimizzazione degli aspetti bioclimatici naturali, la massimizzazione del comfort ambientale, la radicale riduzione del fabbisogno energetico e il massimo impiego di materiali e componenti ecocompatibili, è stato il progetto per la realizzazione di 21 nuovi alloggi di ERP nell’area fiorentina detta “P.U.C. Pegna Ex Benelli”.

L’area, collocata all’interno dell’isolato che interseca la Via G. D’Annunzio, Via Lungo l’Affrico e Via Fogazzaro, che il P.R.G. del 1962 destinava a zona Industriale e Artigianale, successivamente con il P.R.G. (Piano Vittorini) del 1993 è diventata zona di ristrutturazione

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4. La coerenza di approccio progettuale dallo schizzo di concept bioclimatico allo sviluppo esecutivo del progetto di pianta..

5. 21 marzo, ore 16.

6. 21 dicembre, ore 12.

urbanistica soggetta a Progetto Unitario Convenzionato (P.U.C.).

Il nuovo isolato, realizzato a seguito del suddetto P.U.C., è particolarmente interessante nelle potenzialità che offre dal punto di vista bioclimatico: è caratterizzato da volumi disposti in modo da costituire un complesso organico a corte, con spazi a verde interni, parcheggi 4 pubblici e privati, un edificio destinato a biblioteca di quartiere, spazi commerciali, e nel complesso si può dire che riassegna un carattere unitario e una fisionomia riconoscibile all’isolato urbano. Le varie corti sono messe in collegamento tra loro con gli spazi pubblici esterni attraverso un sistema di porticati e di passaggi coperti che consentono di attraversare l’intero isolato nelle diverse direzioni, 5 presentandolo allo stesso tempo abbastanza compatto ma ‘poroso’.

In tale ambito pianificatorio, in cui le tipologie edilizie prevalenti sono costituite da edifici in linea con corpi scala a distribuzione degli alloggi, il P.U.C. prevedeva in particolare la cessione al Comune di Firenze di un lotto da destinare alla realizzazione di un edificio di Edilizia Residenziale Pubblica, per un totale di superficie utile lorda di circa 2.300 m2 distribuiti su quattro piani e insistenti su un lotto d’intervento pari a poco più di 1.000 m2.

Attualmente il recupero urbano del grande isolato oggetto del P.U.C. risulta ancora incompleto mancando, appunto, l’edificio di edilizia pubblica, la cui progettazione e direzione lavori è stata affidata a Casa Spa e ha costituito l’oggetto della sperimentazione bioclimatica, energetica e ambientale che ci ha visti coinvolti, peraltro ormai completata e in fase di cantierizzazione.

I caratteri bioclimatici ed ambientali della sperimentazione La specificità dell’intervento non sta solo nella volontà di completare il P.U.C. ma anche di realizzare un nuovo edificio di edilizia residenziale pubblica scelto come campo concreto di sperimentazione per “un approccio progettuale innovativo che cerca di coniugare

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l’efficienza dell’involucro edilizio con l’impiego controllato di tecnologie semplici da un punto di vista costruttivo ma innovative dal punto di vista prestazionale e sulla concezione del comportamento complessivo termodinamico e fluidodinamico dell’edificio” (arch.

Vincenzo Esposito, responsabile del progetto).

Il metodo operativo adottato consente di progettare e realizzare oggi un edificio con le prestazioni energetiche, bioclimatiche e ambientali che saranno richieste a tutti gli edifici inderogabilmente entro i prossimi anni. È in questo senso che è stato scelto dal Comune di Firenze un edificio a “energia quasi zero” in coerenza e risposta alla Direttiva Europea 2010/31, al via nel 2012, che prevede la redazione di piani nazionali per l’aumento di “edifici a energia quasi zero” e detta la scadenza per la messa in pratica delle norme fissando al 2020 la data limite per la quale tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere a “energia quasi zero”, e anticipandola al 31 dicembre 2018 per tutti gli edifici pubblici, nel loro decisivo ruolo di esempi-guida per il resto dell’edilizia.

Con il progetto in oggetto ci siamo posti l’obiettivo di realizzare zero emissioni di CO2, di ottenere bassissimi consumi energetici e di produrre il 100% dell’energia necessaria al funzionamento del fabbricato prodotta da fonti rinnovabili.

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A progetto concluso possiamo affermare che il fabbisogno del fabbricato per il riscaldamento invernale è pari a 12 kWh/m2anno, collocandolo nella classe energetica A+, mentre quello per il raffrescamento estivo è pressoché pari a zero.

La progettazione bioclimatica, in funzione dell’orientamento obbligato del fabbricato, ha puntato sul massimo impiego di fonti rinnovabili, sulla ottimale interazione passiva con i fattori ambientali di ventilazione e soleggiamento e sul perseguimento di un’alta efficienza energetica del complessivo organismo abitativo (involucroimpianti), individuando alcuni sistemi-chiave per il coordinamento e la messa a punto delle risposte bioclimatiche integrate nell’architettura, sintetizzabili nell’adozione di sistemi solari passivi (atri-serra, logge-serra e muri di Trombe), e di sistemi per la ventilazione naturale/ibrida e per il raffrescamento passivo (condotti interrati, torri di ventilazione e di estrazione, masse termiche) che nel progetto sono fortemente integrati fra di loro sia nella loro configurazione architettonica che nel loro comportamento prestazionale.

Il fronte interno dell’edificio si caratterizza per la presenza degli atri solari che, oltre a segnare la collocazione dei vani scala, concorrono al sistema di ventilazione naturale, basando il loro principale apporto nel periodo diurno invernale e notturno estivo e per i pannelli frangisole scorrevoli di fronte alle finestre che nell’uso quotidiano estivo, oltre che ovviamente produrre abbassamento della temperatura dell’aria per ombreggiamento, danno vita a quella che ci piace pensare come un’immagine in costante dinamismo dell’edificio, in mano agli utenti che variandone gli assetti ne muteranno la configurazione mai uguale a se stessa dall’inverno all’estate, dal mattino alla sera. Anche sulla facciata più ‘esterna’ l’impianto compositivo è regolato dal ritmo dai pannelli frangisole scorrevoli delle porte finestre e da alcune zone in aggetto per realizzare dei piccoli balconi di pertinenza che si infittiscono e si raccordano verso il lato est, enfatizzati dalla presenza delle lamelle frangisole in legno, risultando, appunto, il lato est, l’unico visibile dalla strada principale via G. D’Annunzio.

Concettualmente il progetto è basato sulla combinazione di un pacchetto murario particolarmente efficace – realizzato totalmente con materiali naturali, dal comportamento prestazionale migliorato rispetto a quanto richiesto dalla normativa – al quale si aggiunge l’apporto della movimentazione delle masse d’aria dall’esterno verso l’interno dopo averne operato un trattamento termico naturale passivo per scambio col terreno, previo attento studio del comportamento complessivo sia nella simulazione fluidodinamica che nel calcolo delle ricadute termodinamiche, un approccio questo da noi praticato da anni anche in altre esperienze progettuali (alcune realizzate e attualmente monitorate) e in questo caso applicato sin dalla fase iniziale del progetto.

Un edificio quindi che ha necessità di pochissima energia per il riscaldamento, assolve pressoché totalmente in senso passivo ai processi di raffrescamento e produce da fonte rinnovabile quella poca energia che gli necessita, mirando al contempo a ottenere un eccellente comfort bioclimatico in ogni momento dell’anno.

L’edificio è realizzato con pannelli strutturali in legno X-lam, cappotto in fibra di legno, isolante in fibra di cellulosa e doppia lastra di cartongesso. Gli aggetti di gronda, in alcuni punti anche molto accentuati, sono stati realizzati in modo da garantire l’ombreggiamento della più ampia porzione del fabbricato durante il periodo estivo, coadiuvandone così il raffrescamento naturale, senza costitui-

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7. 8. Alcuni schemi esplicativi delle scelte strategiche bioclimatiche relative al raffrescamento passivo per ombreggiamento e ventilazione naturale.

9. Una rappresentazione dei fabbisogni termici annui comparativa tra il caso senza nessun tipo di strategia bioclimatica (a sinistra) e i casi, via via sempre più articolati nelle soluzioni adottate in maniera integrata, nel quali sono previste rispettivamente l’impiego dei soli sistemi solari, o dei sistemi di condotti più torri di ventilazione, o dell’integrazione di tutti i sistemi, fino ad arrivare alla soluzione di progetto nella quale sono adottati tutti i sistemi di riscaldamento e raffrescamento passivo più una stratigrafia migliorata degli involucri tesa a limitare ulteriormente le dipersioni termiche. Il risultato è un fabbisogno energetico invernale pari a 12 kWh/m2 annui (classe A+) e d’estate un fabbisogno di energia per raffrescamento pari a zero.

10 10. Sezioni relative ai sistemi bioclimatici di distribuzione dell’aria agli alloggi.

11. Studi di dettaglio su prospetti e sezione dell’Atrio bioclimatico.

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re ostacolo all’irraggiamento solare durante il periodo invernale.

Sono stati previsti tre grandi atri bioclimatici a tutta altezza, in corrispondenza dei vani scala, con la partizione esterna totalmente vetrata, caratterizzata da lamelle orizzontali apribili. Durante l’inverno tali serramenti sono in posizione chiusa, per diminuire drasticamente il pericolo di dissipazione energetico-termica e soprattutto per innescare processi di generazione e accumulo passivo del calore per effetto serra. Nei mesi estivi l’involucro è completamente aperto per favorire la ventilazione naturale interna.

Comportamento simile hanno le logge solari dotate di un sistema di partiture vetrate che d’inverno, in posizione chiusa, possono garantire l’accumulo termico per effetto serra, mentre d’estate lasciano la

loggia nella sua naturale configurazione aperta, ombreggiata e ventilata. Il comportamento delle serre, nella configurazione invernale, è coadiuvato da una serie di Muri di Trombe, la cui elevata capacità di accumulo attraverso il sistema di vetratura esterna/camera d’aria, intermedia/muro assorbente interno, riesce ad aumentare di quasi il 50% l’efficienza energetico-passiva del sistema serra con cui sono integrati.

Una serie di cavedi bioclimatici solca longitudinalmente tutto l’edificio convogliando all’interno degli appartamenti l’aria pretrattata in modo passivo. All’interno dell’edificio, in posizione baricentrica rispetto agli spazi degli alloggi da servire con la suddetta rete di cavedi bioclimatici, sono presenti quattro torri di ventilazione per

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12. Dettagli relativi ai sistemi di brise-soleil adottati nella facciata esposta a sud-ovest.

13. Studi di dettaglio su prospetti e sezione delle logge solari integrate con Muri Trombe.

l’immissione dell’aria proveniente dal sistema dei condotti interrati che, captando l’aria dall’esterno e conducendola sottoterra, ne determinano il pretrattamento termico per scambio irradiativo col terreno che d’estate la raffresca (facendole perdere fino a 12 °C) e d’inverno la riscalda (facendole guadagnare fino a 10 °C). Le torri, oltre all’immissione dell’aria pretrattata negli alloggi, svolgono la funzione di estrazione e di espulsione dell’aria viziata.

Definizione di un modello, ruolo delle simulazioni bioclimatiche

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Uno dei presupposti motivazionali della sperimentazione da parte del Comune di Firenze e di Casa Spa è stato quello di mettere a punto un modello per i successivi interventi di edilizia residenziale pubblica in area fiorentina; mi sembra centrale, nelle note conclusive di questo contributo, sottolineare che il progetto è stato impostato non come un modello rigido, da riproporre o addirittura da ripetere in modo invariato in tutte le situazioni, ma al contrario come un insieme coordinato e concatenato di azioni progettuali, animate da obiettivi che possono essere comuni alle future altre esperienze ma che, nella loro specificità tecnologica e morfologica legata a quella precisa situazione contestuale, sono capaci di dare risposta alle problematiche e alle esigenze, alle criticità e alle potenzialità, caratterizzanti quel determinato caso in quello specifico luogo, consentendo così di raggiungere i risultati attesi in termini di abbattimento dei consumi energetici, innalzamento del comfort bioclimatico e riduzione delle emissioni nocive molto più efficacemente di quanto potrebbe mai fare la replica di un modello rigido e invariabile, caratterizzato, al contrario, da soluzioni formali e tecniche definite a-priori.

In questo senso un ruolo-chiave lo hanno svolto il consistente insieme di simulazioni fluidodinamiche, termofisiche ed energetiche che hanno costituito il cuore dei ragionamenti e che hanno rappresentato l’elemento di confronto su cui di volta in volta, a ogni fase evolutiva della concezione dell’intervento, si è segnato il passo delle scelte progettuali. I risultati prestazionali di tali scelte verranno rilevati con una campagna di monitoraggio da noi già programmata, che verrà condotta negli anni successivi alla realizzazione dell’intervento, affinchè i concreti risultati raccolti vengano comparati con quelli attesi dalle simulazioni, per ritarare le stesse modalità previsionali di modellazione e simulazione in un processo virtuoso, oggi appena cominciato, per il quale si producano nel tempo progressivi affinamenti dell’attendibilità delle prestazioni progettate, calcolate e verificate.

Sono profondamente fiducioso delle grandi, potenziali proficuità di tale approccio ‘adattivo’, che – ne sono convinto – caratterizzerà nei prossimi anni sempre più fortemente qualsiasi esperienza progettuale volta a conseguire significativi ed attendibili risultati in campo bioclimatico, energetico, ambientale.

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14. Alcuni schemi esplicativi delle scelte strategiche bioclimatiche

15. Dettagli relativi ai sistemi di apertura/chiusura a lamelle a tenuta termica

relative al raffrescamento passivo per ombreggiamento e ventilazione naturale.

della grande facciata vetrata esterna dell’atrio bioclimatico.

16. Dettagli relativi ai sistemi di apertura/chiusura a lamelle semplici della facciata vetrata interna dell’atrio bioclimatico.

Note 1 - Per la precisione l’impiego di risorse ‘non rinnovabili’ per assolvere al fabbisogno energetico mondiale ammonta ancora oggi a circa l’87%, mentre il restante 13% è rappresentato per il 7% dal nucleare, e solo per il 6% dall’insieme delle “rinnovabili propriamente dette”, ossia solare, eolica, da biomasse, geotermica, idroelettrica, da forza delle maree, ecc.

2 - Come testimonia l’United Nations Environment Program, abbiamo ormai acquisito la consapevolezza che esistono i mezzi e gli strumenti, sia dal punto di vista progettuale che da quello costruttivo, da una parte per abbassare drasticamente il fabbisogno energetico in architettura, che come noto è stato oggetto di due fondamentali Direttive Europee del 2002 e del 2010 con una cospicua serie di successive leggi nazionali e locali in tutti i Paesi membri; un fabbisogno che, peraltro, diventando in alcuni casi notevolmente più piccolo, può a quel punto essere assolto per grossa parte o, se vogliamo, totalmente, dalle tante diverse forme di energia rinnovabile. Dall’altra sappiamo ormai di essere in grado, al contempo, di aumentare decisamente il livello di qualità, di comfort e di efficacia ecologica – in una parola il livello di sostenibilità ambientale - all’interno e all’esterno degli edifici, spesso – ed è la cosa più importante - valorizzando e contribuendo ad arricchire e far evolvere le stesse qualità espressive e spaziali dell’architettura.

References Battisti, A., Herzog, T., Tucci, F. (2012),“Sperimentazioni di Housing Sociale tra efficienza energetico-ambientale e basso costo”, in Techne. Journal of Technology for Architecture and Environment, n° 04, 2012.

Ferrante, T. (2008), Informazione tecnica per la riqualificazione dell’edilizia residenziale pubblica, DEI, Roma.

Francese, D., Buoninconti, L. (a cura di) (2010), L’architettura sostenibile e le politiche dell’alloggio sociale, Franco Angeli Editore, Milano.

Losasso, M., D’Ambrosio, V. (2012),“Eco-quartieri e Social Housing nelle esperienze nord europee”, in Techne. Journal of Technology for Architecture and Environment, n° 04, 2012.

Perriccioli, M. (2010), L’officina del pensiero tecnologico, Alinea Editrice, Firenze.

Schiaffonati, F. (2010),“Housing sociale in Italia. Progetti, innovazioni procedurali e sostenibilità socio-economica”, in Francese, D., Buoninconti, L. (a cura di), L’architettura sostenibile e le politiche dell’alloggio sociale, Franco Angeli Editore, Milano.

Tucci, F. (2012),“Tecnologie di recupero bioclimatico e riqualificazione energetica dell’Housing Sociale”, in Russo Ermolli, S., D’Ambrosio, V. (a cura di), The building Retrofit Challenge. Programmazione, progettazione e gestione degli interventi in Europa, Alinea Editrice, Firenze.

Bioclimatic-environmental efficiency for social housing in Florence Today research for possible forms of evolution and innovation in housing projects is a matter of topical interest: innovation of the residential space concept, primarily in the public sector, while complying with economic feasibility and cost containment. The home, where one lives for at least an average of twelve hours a day – therefore half of one’s life – is the true challenge of this contemporary project.

The bioclimatic, energy and environmental consultancy of A. Battisti and F. Tucci has been the object of some concrete experiments in this direction – completed in terms of design and presently in the building stage. Its primary objectives are the optimization of natural bioclimatic aspects, the maximization of environmental comfort, a drastic reduction in energy demands and the maximum use of ecosustainable material and components. Namely the project for the establishment of 21 new ERP lodgings in the Florence district defined as “P.U.C. Pegna Ex Benelli” – a Social Housing project that has been designed and administered by the Casa Spa public institute for the City of Florence.

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In Cina il primo smartscraper del mondo

Sistemi dinamici e accelerati mettono in discussione lo sviluppo tradizionale della città. Ambiente, efficienza energetica, sviluppo sostenibile ed architettura: i nuovi capisaldi della progettazione urbana. In questo, il grattacielo può diventare il punto di riferimento della nuova cultura “smart”.

Carlo Anzilotti Architetto e designer. studio@anzilottiassociati.it Sergio Porcellini Architetto. s.porcellini@yahoo.it Giulia Sala Architetto e interior designer. m.giulia.sala@gmail.com

La città di oggi non può essere più vista come il risultato di un processo di tipo lineare; sono i ritmi accelerati delle trasformazioni e l’instabilità dei regimi di accumulazione economica a imporre una diversa attenzione per le condizioni mutevoli delle nuove strutture urbane e a mettere in discussione le strategie tradizionali di costruzione della città.

Le città cinesi rappresentano il più grande laboratorio architettonico del mondo: alcune caratteristiche come la densità, la congestione, la “fame” di spazio, la velocità e la reattività alle dinamiche della modernità, le rendono un contesto ideale per un tipo di studio non ideologico e per questo in grado di reagire velocemente secondo strategie di adattamento e versatilità a un contesto in stato di continua mutazione.

Tale modo di operare in quei contesti deriva dall’utilitarismo più sfrenato:“c’e uno spazio vuoto, utilizziamolo”; gli edifici si mischiano con gli elementi del contesto e costruiscono una impensabile nuova dimensione, combinando gli elementi più diversi, le piazze, il verde, i binari del treno, le autostrade, per fare qualcosa nel quale il limite dell’edificio resta definito in

modo vago. Si può pensare che una nuova condizione dello spazio urbano e architettonico venga articolata da questi edifici per ogni caso specifico.

Operare in questi contesti urbani ‘frenetici’ è affascinante e sono necessari nuovi modi di pensare, alternativi e sinergici secondo un processo dinamico che offra differenti risposte e diversi scenari che rispondano meglio alle forze in gioco in continua evoluzione.

La sentenza sta nel pensare a un progetto costruibile in cui il sapere tecnico trova nuove espressioni, offrendo soluzioni progettuali alle intenzioni compositive del suo artefice; un legame questo che trova nell’architettura sostenibile una necessità di azione secondo una linea temporale che considera lo sviluppo del presente e del futuro reciprocamente dipendenti. Ciò è dovuto al fatto che il rapporto esistente tra l’architettura e le tecnologie costruttive che la rendono possibile si esprime attraverso un approccio consapevole alla costruzione e alle ripercussioni di questa sul mondo circostante. Anche se costruire sostenibile è forse la sfida più grande che si confronta con l’innovazione.

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1. Il concept dello Smartskyscraper.

2. Possibilità di composizione modulare.

3. Ogni cellula sarà dotata di “copertura verde”.

4. Elementi fondamentali della struttura.

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Se per innovazione, infatti, si intende proporre il nuovo, ciò che ancora non esiste, modificare ciò che esiste in funzione di nuovi obiettivi – il tutto per ottenere nuovi risultati – allora innovare significa modificare il paradigma attuale che vede il settore delle costruzioni come massimo responsabile dei fattori di inquinamento del nostro pianeta (elevati consumi di combustibili fossili, produttore di rifiuti non riutilizzabili ecc.).

In questo contesto si inserisce l’idea di ri-progettare le città secondo la visione delle più recenti Smart city, dove si riesce a conciliare e soddisfare le esigenze degli abitanti e del sistema grazie anche all’impiego diffuso e innovativo dell’ambiente, dell’efficienza energetica dello sviluppo sostenibile nonché attraverso un nuovo modo di concepire l’architettura.

Quindi, nuovi edifici “SMART”, a misura d’uomo, destinati, appunto, alle nuove “SmartCity, identificate attraverso il perseguimento di sei obiettivi principali: • smart economy • smart mobility • smart environment • smart people • smart living • smart governance.

Sei assi portanti di un nuovo modo di intendere le nostre città in connessione con le tradizioni locali e le teorie neoclassiche della crescita e dello sviluppo urbano. In particolare, obiettivi che, nel rispetto della

competitività territoriale, si fondano sull’economia dei trasporti, mediante anche l’uso diffuso delle ICT (Information and Communications Technology), l’utilizzo delle risorse naturali, il miglioramento della qualità della vita, l’impiego del capitale umano e sociale e la partecipazione attiva dei cittadini alla governance delle città.

L’idea semplice di questo progetto per la città di Xi’an, nella Cina centrale, nella provincia di Shaanxi, nasce quindi dalla volontà di coniugare semplicità e tradizione, innovazione e sostenibilità, per la realizzazione di grattacieli a misura d’uomo, intesi non come alienanti monoliti, ma come “amichevole” somma di singoli blocchi o cellule. Un’idea per uno spazio urbano fatto di residenze, spazi commerciali, servizi all’utenza, tutti riuniti in un unico blocco che prevede “pause-piazza” fatte di terrazze e luoghi d’uso comune quali giardini, asili, luoghi per praticare sport... realizzate attraverso lo slittamento di un blocco rispetto all’altro per consentire a tutte le “piazze” di godere delle condizioni climatiche ottimali.

Un sistema dalle diverse aggregazioni che, a partire della cellula “base” che compone lo SmartSkyScraper1, consente di realizzare numerose forme spaziali che fanno di questo semplice organismo un sistema per incrementare lo sviluppo delle esigenze abitative in altezza, senza rinunciare ai privilegi di una costruzione per una città di nuova generazione come le SmartCity.

Il progetto prevede dunque di coniugare High Tech, industrializzazione, qualità esecutiva, flessibilità strutturale, criteri di sostenibilità ambientale, risparmio energetico, resistenza al fuoco, rispetto delle

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normative.

L’innovazione sta nel concept del grattacielo, in un sistema costruttivo ibrido che esalta le migliori performance di ognuno dei tre materiali utilizzati: acciaio, cemento e legno.

Un’architettura che, sfruttando le proprietà specifiche di ciascun materiale, trova soluzione ai molteplici ostacoli del costruire e dà vita a strutture in espansione, senza limiti di altezza.

Novità assoluta per un grattacielo, il legno porta grandi benefici in termini di comfort, sicurezza e qualità della costruzione, oltre a essere ecocompatibile per eccellenza.

Lo SmartSkyScraper è stato concepito con una struttura centrale in cemento armato, definita “osso”, sulla quale si vanno a innestare strutture laterali in acciaio che sospendono le cellule abitative indipendenti di 6 piani ciascuna, realizzate con una sistema modulare in legno2.

Di grande innovazione è l’introduzione del legno strutturale attraverso l’impiego di una tecnologia che utilizza un’orditura di travi principali e secondarie in legno lamellare e parti verticali e orizzontamenti in legno tipo X-lam, composte di fogli in legno incrociati autoportanti di spessore variabile. Questo tipo di struttura consente massimo grado di libertà nella progettazione, consentendo di affrancarsi dai vincoli delle consuete maglie modulari prestabilite; inoltre, contribuisce a un guadagno di superficie abitativa fino al 15% rispetto alle costruzioni in muratura, grazie alla possibilità di realizzare elementi di involucro dagli spessori contenuti ma alta-

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mente performanti.

La tecnologia della cellula é quella tedesca del gruppo Rubner3 che si occupa da tempo della produzione di strutture in legno complesse; un settore in cui sono richiesti ampio know how tecnico, consolidata esperienza ed elevate competenze specialistiche. Il gruppo è sbarcato in Cina quest’anno per costruire un complesso industriale con grandi strutture in legno, il primo dell’Asia, e, grazie anche al progetto dello SmartSkyScraper, intende allargare la sua presenza in questo nuovo mondo, trasportando la propria tecnologia a molti tipi di costruzione, garantendo grande rapidità di esecuzione e sicurezza dei tempi e con indubbi benefici sulle prestazioni ambientali e sui costi.

Il legno, infatti, si preannuncia essere il materiale dell’edilizia del futuro. Grazie alle sue molteplici proprietà esso garantisce una riciclabilità del 100%, una bassa dispersione termica e un’alta antisismicità, permettendo così di realizzare edifici sempre più leggeri e sostenibili. Il materiale proviene esclusivamente da foreste certificate e nel pieno rispetto ambientale, attraverso un processo di disboscamento che segue le regole dell’ecosostenibilità.

La cellula tipo è composta da una struttura in legno lamellare (sistema costruttivo a telaio con solai di irrigidimento in legno) per un’altezza pari a sei piani, l’ultimo dei quali presenta una copertura a verde; le “pause-piazza” sono vere e proprie terrazze, che contribuiscono a garantire la presenza del verde in verticale. L’involucro a doppia pelle trasparente ventilata assicura il funzionamento in entrambe le stagioni: d’estate, con il sistema di griglie aperte, la facciata garantisce la dispersione di calore accumulato durante il giorno con l’innesco dell’effetto camino, mentre d’inverno, con la chiusura di tale sistema, il calore intrappolato tra le due superfici della doppia pelle aumenta il contenimento del calore prodotto internamente mediante gli impianti di condizionamento.

Così facendo, grazie all’elevato isolamento termico dell’involucro edilizio, le abitazioni si posizionano in classe energetica superiore rispetto al minimo richiesto per l’intero fabbisogno energetico dell’edificio.

L’intero involucro viene poi ombreggiato da un sistema di lamelle schermanti in legno che, oltre a garantire l’oscuramento degli ambienti interni, respingono la radiazione solare diretta.

La scelta di utilizzare tale sistema per la progettazione della cellula sta nella collaudata tecnica di produzione a prefabbricazione spinta del legno unita al peso proprio ridotto (a fronte di un’eccellente capacità di carico, consente una portata 14 volte superiore a quella dell’acciaio e una resistenza alla compressione pari a quella del calcestruzzo) e alla sua particolare struttura porosa che immagazzina numerose sacche di calore e permette pertanto di realizzare strutture di spessore minimo e a basso consumo energetico.

L’intero progetto si presenta in forma integrale ricco anche di una proposta per la progettazione degli ambienti interni, che verranno dedicati ad appartamenti, aree uffici, e servizi (negozi, alberghi ecc.) il tutto volutamente con una forte identità Made in Italy; è intenzione, infatti, dei progettisti collocare nella torre spazi per la moda, gallerie d’arte e ristoranti che esaltano la cucina italiana, in maniera tale da trasformare questo edifico in un concept dell’high technology e quality of life che guarda con molto interesse alle aziende italiane protagoniste delle tecnologie adottate e dei principi di sostenibilità integrati.

52 PROGETTI

5. Componenti dello SmartSkyScraper.

6. Fasi dello sviluppo modulare.

7. Sistema di raffrescamento passivo estivo.

8. Sistema di accumulo termico invernale.

5

6

7

8

Note 1 - Definizione coniata dai progettisti (Sergio Porcellini, architetto; Edward Burman, scrittore, storico e sociologo; Carlo Anzilotti, architetto e designer). La società di ingegneria olandese ABT, con grande esperienza nelle strutture complesse a sviluppo verticale, e gli ingegneri Luning Adviesbureau, specializzati nelle strutture composite, hanno fatto lo studio di fattibilità strutturale.

2 - Cellula Smart prodotta da Rubner Holzbau http://www.rubner.com/it/strutture-in-legno/5-0.html 3 - Rubner, azienda leader europea, coniuga tradizione d’eccellenza nel settore delle costruzioni in legno e tecnologia all’avanguardia per la realizzazione.

Credits SKYSCRAPERGROUP Concept and project design: Carlo Anzilotti, Sergio Porcellini, Partner and representative in China: Edward Burnman With: Mediapolis, Anzilotti+Associati, Marco Sala (Centro Interuniversitario Abita), Università di Firenze, Leonardo Laffi, Francesca Canu, Alberto Detti, Luigi Dattilo, Pietro Corona (CoronaSic&Partner) Rubner Holzbau: Sergio Rubechi, Fabio Covre, Oswald Gremminger OWNER/PARTNERS: Structural Advisor Consulting: H.E. Luening Adviesbureau ABT Bureau

In China the first world’s smartscraper SmartSkyScraper is composed of three fundamental parts: structure, cells and interior.

For this it has many advantages in terms of environmental, economic and social sustainability.

High rated fire and earthquake resistance, lightness, construction rapidity are the main features the smarskyscraper's construction system.

The cells guarantee high comfort and health standards and at the same time they have a low environmental impact. They are energetically independent thanks to the integration of photovoltaic technology on the facades and a rainwater recovery system.

The structural section and the cells can be developed and adapted to any location, for this the smartskyscraper guarantees an excellent local economic impact. Finally, the interiors will be produced with Italian brands' integration. This is in order to guarantee a product able to integrate sustainability to final esthetic quality.

54 PROGETTI

H26: un edificio sperimentale nell’ex area FIAT a Novoli Il progetto come luogo di sperimentazione di archetipi desunti dalla cultura del costruire toscano, valorizzandone le caratteristiche nel rispetto della tradizione, innovazione e competitività, mettendo in luce soluzioni architettoniche e tecnologiche capaci di rispondere efficacemente ai requisiti climatici e ambientali.

Antonella Trombadore Architetto, PhD, ricercatore td, docente presso l’università degli Studi di Firenze. antonella.trombadore@unifi.it

Lo scenario competitivo In una visione sostenibile del processo di trasformazione cui sono sottoposte le città e il loro territorio antropizzato, nell’attuazione della direttiva europea sull’energy conservation in buildings e le nuove indicazioni sulla certificazione energetica degli edifici, si registra una domanda crescente da parte del mercato delle costruzioni di prodotti e tecnologie che garantiscano reali performance energetiche con una forte integrazione architettonica nel sistema edificio. La necessità di ottimizzazione dei processi produttivi e costruttivi e la promozione dello sviluppo di prodotti innovativi, che riescano realmente a ridurre i consumi energetici degli edifici, sono ormai un obiettivo imprescindibile per le imprese di costruzione e le società di real estate che vogliono inserirsi nel mercato con proposte competitive, innovative e realmente efficaci per affrontare la problematica ambientale.

L’architetto deve saper svolgere un ruolo di connessione e intermediazione tra qualità architettonica delle soluzioni progettuali e innova-

zione tecnologica nel progetto di architettura, con particolare attenzione alle implicazioni sulla struttura dell’involucro e ai mutamenti che i nuovi materiali e le nuove tecnologie inducono sul linguaggio dell’architettura stessa. L’ambito privilegiato dell’architetto diventa quindi il “progetto sostenibile” per il benessere e la qualità ambientale, puntando a un approccio bioclimatico focalizzato al controllo dei parametri ambientali, del risparmio energetico e dell’impiego di tecnologie e materiali appropriati.

In quest’ottica, il progetto dell’Edificio sperimentale H26 nell’area dell’ex FIAT a Novoli (Firenze) rappresenta una best practice di ABITARE Mediterraneo_Innovazione sostenibile dell’abitare mediterraneo e concretizza gli obiettivi del progetto di ricerca finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito del POR CREO FESR 20082013, sviluppato dell’Università di Firenze in sinergia con 12 aziende, che ha puntato fortemente al coinvolgimento di tutti gli attori del processo di trasformazione urbana: aziende, progettisti, costruttori, Pubbliche Amministrazioni e clienti privati, per consolidare una base comune di conoscenze che da un lato

ilProgettoSostenibile

55

56 PROGETTI

PRIMO PIANO

La pianta del primo piano, due sezioni e due prospetti di studio.

LOGGIA S: 29.70 mq

SERRA SOLARE S: 12.24 mq

LOGGIA S: 11.00 mq

CAMERA S: 14.52 mq

CAMERA S: 14.04 mq

SERRA SOLARE S: 6.63 mq

LOGGIA S: 19.04 mq

SOGGIORNO S: 26.4 mq

BAGNO S: 5.28 mq

CUCINA S: 9.7 mq

BAGNO S: 4.73 mq

RIP. S: 1.76 mq

8 TIPO C1: 112,68 mq

RIP. S: 1 mq

BAGNO S: 3.8 mq

RIP. S: 1 mq

CAMERA S: 9.97 mq

SOGGIORNO S: 22.51 mq LOGGIA S: 18.6 mq

BAGNO S: 4.64 mq

LOGGIA S: 18.6 mq CAMERA S: 14.04 mq CUCINA S: 6.73 mq

SPAZIO CON VERDE NON CASPELTABILE

SOGGIORNO S: 19.87 mq

CAMERA S: 14.31 mq

2 TIPO B: 79,26mq

BAGNO S: 5.15 mq

LOGGIA S: 16.8 mq

7 TIPO A: 48,52 mq

CAMERA S: 9.09 mq

CUCINA S: 6.04 mq

CAMERA-STUDIO S: 10.5 mq

CAMERA S: 15.4 mq

1 TIPO B: 91,4 mq

BAGNO S: 5.13 mq

SOGGIORNO S: 24.25 mq

RIP. S: 2.29 mq

LOGGIA S: 11.37 mq

SERRA SOLARE S: 6.34 mq

BAGNO S: 3.99 mq

SERRA SOLARE S: 6.19mq RIP. S: 2.94 mq BAGNO S: 4.54 mq

LOGGIA S: 10.25 mq

SERRA SOLARE S: 6.34 mq

RIP. S: 1.75 mq

RIP. S: 1.98 mq SOGGIORNO S: 15.10 mq

6 TIPO A: 62,09 mq

RIP. S: 2.39 mq

CAMERA S: 14.08 mq

BAGNO S: 4.54 mq

SOGGIORNO S: 25.31 mq

CUCINA S: 10.28 mq

CAMERA S: 9.86 mq

CAMERA S: 14.27 mq SERRA SOLARE S: 8.65 mq

CAMERA S: 14.04 mq BAGNO S: 4.76 mq

5 TIPO B: 85,83 mq

CAMERA S: 9.48 mq

BAGNO S: 4.62 mq

CUCINA S: 7.53 mq

CAMERA S:14.61 mq

SOGGIORNO S: 16.31 mq SERRA SOLARE S: 10.02 mq

4 TIPO B: 69,65 mq

166

SEZIONE B-B

2081

2081

2196

2196

SEZIONE A-A

240

240

450

450

280

280

280

280

280

280

280

280

165

260

166

165

260

N

BAGNO S: 4.88 mq

PROSPETTO N-E (soluzione 1)

PROSPETTO S-E (soluzione 1)

3 TIPO B: 81,46 mq

ilProgettoSostenibile

57

1. Vista dei fronti su via Dè Barucci. Integrazione dei sistemi scorrevoli per il controllo della radiazione solare.

2. Vista della corte interna. L’aggetto e la gronda, si comportano come schermatura orizzontale, modulando il contributo della radiazione solare incidente sui fronti alle diverse ore del giorno e al variare delle stagioni).

3. Vista delle logge-serre solari sulla corte interna.

1

consentisse la sperimentazione di nuovi strumenti procedurali, normativi ed economico-finanziari per la diffusione di modelli abitativi adeguati alle esigenze di sostenibilità culturale, sociale ed energetico-ambientale e che dall’altro stimolasse soluzioni edilizie innovative, tese a definire un nuovo approccio al progetto, con un allargamento dello sguardo a tutte le fasi del processo edilizio, all’intero ciclo di vita dell’edificio e dei suoi componenti.

Il contesto climatico, storico e culturale

2

La forte specificità climatica mediterranea, con il problema del confort estivo, del consumo delle risorse idriche e delle risorse naturali, richiede soluzioni specifiche e calibrate ma genera anche la ricerca di nuove forme di economia legate ai consumi energetici: ciò porta a una diversa concezione dell’abitare, come testimoniato dalle tradizioni architettoniche del passato, ricche di potenzialità e di interessanti contaminazioni culturali. Queste caratteristiche dell’abitare tradizionale, comuni a molti paesi del Mediterraneo, non ha tuttavia trovato un’efficace traduzione nei termini progettuali, costruttivi e anche nei materiali dell’edilizia contemporanea. Sono poche e poco scientificamente indagate le soluzioni del cosiddetto “abitare mediterraneo” legato a modelli tradizionali di abitazione, dove il rapporto proporzionato di finestre e pareti opache, la presenza di una forte massa termica, l’uso della ventilazione e delle schermature mobili (persiane, pergole, tende) permette un confort migliore nelle varie stagioni.

Obiettivo principale del progetto dell’Edificio sperimentale H26 diventa quindi la valorizzazione delle caratteristiche dell’abitare toscano nel rispetto della tradizione, dell’innovazione, della competitività, al fine di garantire innovazione e qualità ambientale dei componenti edilizi e delle procedure di progettazione e realizzazione.

Come risultato derivato dalla ricerca e sperimentazione di prodotti e processi innovativi sul piano tecnologico, l’edificio sarà in grado di rispondere a elevati requisiti di efficienza energetica e di qualità sotto il profilo architettonico, diventando esempio di gestione delle risorse materiali e immateriali che favoriscono un uso più equilibrato delle risorse produttive, del territorio e dell’energia, in grado di fornire suggerimenti – sul piano concettuale o metodologico – utile anche in contesti insediativi a scala nazionale e internazionale.

Dati generali

3

Il lotto H26 oggetto della sperimentazione progettuale si colloca in un contesto urbano di pregio: l’ex area Fiat di Novoli, quadrante nord-ovest di Firenze, che dagli anni ‘80 è oggetto di un complesso programma di recupero su cui hanno lavorato molti architetti di livello internazionale fino al Piano Guida sviluppato dall’architetto

58 PROGETTI

PROSPETTO

SEZIONE PARETE FRONTE-STRADA, CON FINESTRA PANNELLO OSCURANTE IN ALLUMINO A LAMELLE INCLINATE

PAVIMENTO MASSETTO sp 10 cm TAPPETO ANTICALPESTIO 10

2

DAVANZALE IN PIETRA ACQUAPANEL ISOLANTE sp 8,5 cm

7

40

STRUTTURA

5

CONTROSOFFITTO CON PANNELLI RADIANTI

36,5 24,5

20

10

12

280

4. Dettaglio tecnologico del sistema integrato di scermature scorrevoli nell’involuco edilizio.

5. Dettaglio tecnologico del sistema di schermature realizzato con griglia di support per verde intensivo leggero.

Leon Krier e successivamente definito da Gabetti e Isola.

Come da indicazioni del Piano, nell’area viene ipotizzato un edificio di 5 piani: il piano terra con destinazione d’uso commerciale e gli altri 4 residenziale. Il progetto prevede inoltre un piano interrato destinato a parcheggi e un sottotetto non abitabile per ospitare locali tecnici e di servizio (residenziale 2.500 m2; commerciale 668 m2).

SEZIONE PARETE FRONTE-STRADA, MURATURA

10

2

DAVANZALE IN PIETRA

40

ACQUAPANEL ISOLANTE sp 8,5 cm

5

7

ANCORAGGIO GUIDE GUIDE PANNELLO OSCURANTE PANNELLO OSCURANTE 36,5 4,5

20

20

10

12

PIANTA PARETE FRONTE-STRADA

280

MURATURA IN BLOCCHI GAS BETON sp 20 cm

Il processo di sperimentazione 64

118

64 150

4

5

7

40

10

2

SEZIONE PARETE FRONTE INTERNO E ATTACCO A TERRA

TENDA OSCURANTE AVVOLGIBILE COMANDATA INTERNAMENTE TRAMITE ASTA- TIPO QUADRA-SUNCOVER

36,5

200

280

PANNELLO OSCURANTE TIPO HANTERDOUGLAS CON RETE METALLICA-COLORE SAND

2

RINGHIERA IN FERRO A DISEGNO SEMPLICE VERNICIATA BIANCA

10

CANALETTE DI SCORRIMENTO PANNELLI

100

5

40

Soluzioni tipologiche

254

450

RETE A MAGLIA METALLICA LARGA ANCORATA ALLA MURATURA TRAMITE TASSELLI

36,5

151,54

52

12

40

20

VERDE INTENSIVO LEGGERO: -STRATO TIPO ROOF SOIL SEMINA, sp 3 cm -STRATO TIPO DAKU ROOF SOIL 1, sp 15 cm -MEMBRANA TIPO DAKU STABILFILTER SFI -PANNELLO DI DRENAGGIO TIPO DAKU FSD 20 -GUAINA ANTIRADICE MASSETTO DI PENDENZA 1% DOPPIA GUAINA IMPERMEABILIZZANTE A ORDITURA INCROCIATA

DOPPIA GUAINA IMPERMEABILIZZANTE A ORDITURA INCROCIATA CANALETTA PREFABBRICATA CON GRIGLIA PER RACCOLTA ACQUA PIOVANA AREE PAVIMENTATE MASSETTO DI PENDENZA 1% ELEMENTI IN CEMENTO VERNICIATO PER ALLOGGIAMENTO PIANTE RAMPICANTI FASCIA BASAMENTALE IN PIETRA 240

L’impianto architettonico dell’edificio si sviluppa secondo la tipologia a “corte aperta”; la forma compatta e regolare tende a limitare lo scambio energetico tra interno ed esterno, contenendo le dispersioni di calore; nel rispetto delle prescrizioni di Piano, la volumetria è disposta in modo da aprirsi verso il parco, favorendo così la creazione di una corte chiusa su tre lati e aperta verso ovest, creando continuità con gli spazi pubblici e le aree verdi.

La tipologia a corte, oltre a garantire uno spazio collettivo, risulta efficace per il controllo del microclima degli alloggi e favorisce una maggiore privacy negli ambienti che vi si affacciano. La scelta del doppio affaccio consente, inoltre, di ottimizzare gli effetti della ventilazione naturale trasversale e del raffrescamento passivo.

118

300

5 7

L’analisi progettuale ha esplorato la possibilità di riutilizzo di archetipi desunti dallo studio del luogo e della sua storia, approfondendo la conoscenza dei riferimenti che caratterizzano la cultura del costruire toscano, mettendo in luce le soluzioni architettoniche e tecnologiche capaci di rispondere efficacemente ai requisiti climatici e ambientali. Il progetto dell’edificio H26 diventa così luogo di sperimentazione della coniugabilità delle tecnologie innovative con un linguaggio architettonico e con regole compositive trasmesse dalla tradizione storica, secondo i modelli dell’elaborazione teorica del Quattrocento.

Nella fase progettuale confluiscono i risultati della ricerca tipologica e tecnologica sviluppata nell’ambito di Abitare Mediterraneo che ha portato alla strutturazione di un catalogo di soluzioni progettuali e di tecnologie costruttive tipiche del contesto climatico e culturale; alle diverse scale dell’insediamento, dell’organismo e degli elementi architettonici, sono state individuate strategie progettuali e unità edilizie caratterizzanti le residenze collettive in area mediterranea, rispondendo alle esigenze di sostenibilità ambientale, sociale e culturale. Dalla sezione del catalogo dedicata ai “Prodotti”, (articolata in classi tecnologiche, unità tecnologiche, sistemi costruttivi e prodotti) i progettisti hanno attinto componenti e sistemi tecnologici più efficienti in termini di risparmio energetico in relazione alle caratteristiche ambientali del Mediterraneo (www.abitaremediterraneo.eu).

5

ilProgettoSostenibile

Nei prospetti è mantenuta la classica tripartizione nello sviluppo verticale con la presenza di marcapiani, loggia e linea di copertura fortemente aggettante. Elementi che, attualizzati, se da un lato contribuiscono a connotare la valenza estetica e architettonica dell’edificio, dall’altro rispondono alle reali esigenze di miglioramento delle prestazioni energetiche, offrendo una trama compositiva omogenea per l’integrazione di soluzioni tecnologiche in un involucro edilizio altamente performante che richiama alla memoria il bugnato dei palazzi fiorentini.

La corte interna Lo spazio semipubblico della corte è pensato come uno spazio verde comune che funziona non solo come elemento di mediazione tra lo spazio pubblico verde del parco e la città, ma anche tra lo spazio pubblico e l’abitazione. È concepito come spazio funzionale al miglioramento della qualità ambientale della residenza, con un’accurata integrazione del verde, con i servizi e l’arredo urbano, per contribuire al controllo del microclima. Il verde si integra quindi con le aree di sosta, diventa prato accogliendo parte della pista ciclabile e continua sul fronte sud-ovest della sala comune condominiale, configurandosi come parete verde (verde verticale).

Copertura Il tetto a falde inclinate, sovrapposte alla copertura piana, oltre a connotare architettonicamente l’edificio accrescendone l’immagine e la riconoscibilità, in continuità con gli edifici circostanti, rappresenta una strategia bioclimatica utile al raffrescamento passivo nella stagione estiva: incrementando la ventilazione naturale che si crea nello strato d’aria sottostante, evita infatti il surriscaldamento del solaio di copertura degli alloggi.

I marcapiani e la linea di copertura fortemente aggettante, oltre a essere elementi di tipo decorativo tratti dal lessico architettonico fiorentino e tema compositivo dei prospetti, favoriscono il controllo della radiazione solare sia sull’involucro opaco sia sulle superfici trasparenti, prevenendo, tra l’altro, l’azione di dilavamento della pioggia sul paramento murario e incidendo positivamente sui costi di manutenzione.

6

6.7.8. I vantaggi derivanti dall’utilizzo di infissi altamente performanti posso essere così sintetizzati: livello ottimale di illuminazione naturale; confort termico ; elevato isolamento termico; confort acustico; elevato isolamento acustico; incremento della ventilazione naturale e dei ricambi d’aria; raffrescamento passivo – ventilazione notturna; riduzione del carico termico sulla superficie trasparente, se integrati a sistemi di scheratura o vetri selettivi.

59

La copertura verde del parcheggio interrato e degli spazi comuni condominiali, oltre a migliorare i livelli di confort nei locali sottostanti, incrementano le prestazioni termiche (massa e inerzia termica), consentono di avere benefici nel miglioramento della qualità dell’aria assorbendo anidride carbonica; aumentano inoltre la capacità di permeazione dei suoli, riducendo il carico idraulico sulla rete di smaltimento.

Le logge e le serre solari Il sistema delle logge, oltre a consentire l’espansione dell’attività abitativa all’esterno e offrire uno spazio di mediazione tra gli ambienti pubblici e quelli prettamente privati, garantisce una corretta gestione degli apporti termici dovuti alla radiazione solare: gli aggetti dei balconi e la profondità delle logge sono dimensionati per comportarsi efficacemente come schermature orizzontali che in estate intercettano la radiazione solare, mitigando gli apporti termici e riducendo il surriscaldamento delle superfici nelle ore di maggiore irraggiamento; in inverno, essendo l’angolo di incidenza minore, il contributo termico solare contribuisce alla riduzione del fabbisogno energetico e mantiene elevati livelli di luce naturare all’interno degli spazi abitativi adiacenti.

Laddove l’orientamento lo consente, nelle logge sono integrati sistemi mobili di chiusura trasparente, trasformando le logge stesse o i terrazzi in serre solari, ottimizzando l’apporto solare passivo, migliorando il microclima interno e riducendo drasticamente i consumi energetici invernali per il riscaldamento. Le serre, infatti, oltre che come spazio filtro capace di aumentare la qualità e la fruibilità degli spazi abitativi, diventano sistemi passivi di guadagno termico solare. Essendo locali non riscaldati, non è necessario raggiungere un livello di trasmittanza termica molto elevata: ogni serra sarà dotata di infissi apribili con prestazioni termiche inferiori allo standard proprio per ottimizzare al massimo – in inverno – il contributo termico dovuto alla radiazione solare incidente. Nel periodo estivo,la completa apertura degli infissi trasforma le serre in logge integrate architettonicamente, secondo la partizione dei prospetti: la superficie orizzontale si comporta come un aggetto che intercetta e riduce la radiazione solare diretta, limitando l’irraggiamento diretto degli ambienti adiacenti, offrendo invece un piacevole luogo di sosta, con vista sulla corte e sul parco.

7

8

60 PROGETTI

Università degli Studi di Firenze Gruppo di Ricerca: Prof. Arch. Fabio Capanni Prof. Arch. Fabrizio Rossi Prodi Prof. Arch. Marco Sala Prof. Ing.Paolo Spinelli Prof. Arch. Paolo Zermani

Progenia Collaboratori: Arch. Emiliano Romagnoli (coordinamento) Arch. Silvia Catarsi Arch. Claudio Marrocchi Arch. Francesca Mugnai Prof. Ing. Maurizio Orlano Arch. Alessandra Pizzetti Arch. Tommaso Vergelli

Arch. Michele Cecchin Dott.ssa Antonella Penco In collaborazione con: Immobiliare NOVOLI Spa

9 9. Particolari del sistema di tamponamento esterno. Per migliorare l’efficienza energetica dell’involucro e la rapidità di posa in opera, è stata scelta la realizzazione della muratura in blocchi GasBeton da 36,5 cm, con isolante da 8,5 cm e pannello esterno Acquapanel.

10

11

10. 11. Particolare dell’integrazione del sistema verde estensivo nella copertura leggera dello spazio comune polifunzionale.

ilProgettoSostenibile

Superfici trasparenti e schermature: Infissi ad alta efficienza, ventilazione integrata e sistemi di ombreggiamento Il rapporto tra le superfici opache e trasparenti è bilanciato in modo tale da garantire elevati livelli di illuminazione naturale in tutti gli ambienti interni; l’integrazione dei sistemi scorrevoli di schermature verticali consente sia il controllo della radiazione solare diretta, evitando il surriscaldamento delle superfici vetrate, sia la modulazione della luce diffusa negli ambienti interni, mantenendo il confort visivo dell’esterno e la privacy.

Di particolare importanza, soprattutto dal punto di vista del comportamento bioclimatico dell’edificio, è la scelta di infissi altamente performanti per garantire il confort sia termico che acustico. Si propone l’utilizzo di infissi in legno a taglio termico, con vetrocamera e valori di trasmittanza di 1,3 W/m2K per assicurare un considerevole contenimento dei consumi energetici, evitando le dispersioni termiche e comportandosi al contempo come collettori solari negli spazi delle serre. Si punta a mantenere a elevati livelli l’illuminazione naturale negli ambienti interni, controllando l’apporto della radiazione solare con opportuni sistemi schermanti.

Inoltre, la scelta di inserire vetri selettivi per schermare la radiazione solare, potrebbe incrementare maggiormente le prestazioni degli infissi: l’extra costo rispetto a un infisso tradizionale potrebbe essere ammortizzato in tempi relativamente brevi, quantificando i vantaggi ambientali e monetizzando il valore aggiunto della qualità degli spazi interni oltre, ovviamente, al risparmio energetico.

Per mantenere un livello costante del ricambio d’aria naturale è prevista l’integrazione di sistemi di ventilazione tipo Renson, che garantiscono un flusso di ventilazione continuo o controllato, evitando la dispersione di grandi quantità di calore e l’ingresso di insetti e polveri. Si tratta di bocchette integrate direttamente nel telaio degli infissi che contribuiscono a un miglioramento della qualità dell’aria senza utilizzo di ingombranti e costosi macchinari e senza modificare l’aspetto estetico degli infissi.

Il verde verticale L’uso delle pareti verdi con rampicanti a piano terra consente un controllo della radiazione solare sulle superfici vetrate, una riduzio-

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ne delle dispersioni e soprattutto migliora le condizioni di confort termoigrometrico degli spazi aperti e incrementa il confort visivo e ambientale sulla corte.

La serra-spazio comune polifunzionale Nella corte interna si propone la realizzazione di uno spazio coperto a servizio delle residenze, come spazio comune di socializzazione e area di gioco per i bambini. La struttura leggera, in policarbonato e totalmente apribile, presenta in copertura un sistema integrato di verde estensivo, che riesce ad amplificare i benefici della massa termica sulla superficie orizzontale e il controllo della radiazione solare incidente, senza la necessità di un impianto di irrigazione o costanti interventi di manutenzione. In estate, riducendo la superficie del tamponamento laterale, la struttura si comporta come una pergola e consente di raggiungere le condizioni di confort grazie al controllo termoigrometrico della vegetazione e alla ventilazione naturale.

Al centro della copertura è previsto un lucernario vetrato per ottimizzare l’illuminazione naturale (zenitale) dello spazio polifunzionale nella stagione invernale e, se aperto, accelerare la ventilazione naturale e il raffrescamento per effetto camino.

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Yannas S., Erell E., Molina J. L., Roof Cooling Techniques: A Design Handbook, Earthscan Ltd, London, UK 2005.

H26: an experimental building on the former FIAT-area in Novoli In the framework of the research project AbitareMediterraneo, the project of Experimental Building H26 is an original experience fostering the new interdisciplinary approach in a way to experiment the innovative technologies shared properly with an architectural language and composition rules transmitted by the historical tradition. This experience allows to enhance the characteristics of Tuscany living according to the building culture in a Mediterranean climatic conditions, as well as to strength the strategic choices of technological innovation and market competitiveness in order to ensure high levels of environmental quality of the building organism. In a higher value of urban context in Florence, like “Ex area Fiat of Novoli, where already the planning rules defined the volume and court building typology, the interdisciplinary team composed by professors of the Departments of Architecture, in collaboration with the technicians of the real estate Progenia company, proposed typological and technological solutions promoting both the improvement of the use and comfort of the living spaces, as well as higher energy performance of the building envelope and a drastic reduction of energy consumption in winter and summer season.

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62 STUDI E RICERCHE

The Alpine architecture between tradition and renovation The diversity of the alpine architecture has developed over centuries often managing poor resources and dealing with difficult environmental conditions. From these constraints, creative solutions were found to adapt to specific and challenging situations, using local materials and developing special techniques that were practically tested over generations.

The knowledge of this cultural heritage can trigger a new approach for the restoration of alpine buildings, to reach a reasonable level of energy performance combining the general fundamentals of alpine architecture and preserving the specific characters of traditional buildings.

The involved regions learn from each other and benefit from concerted action, while the diversity of their architectures and educational measures is kept alive; this approach helps to preserve the attractiveness and competitiveness of the alpine arc territories, supporting regional materials, energy and economy and fostering local enterprises know-how.

ALPHOUSE: un progetto europeo per il recupero degli edifici alpini architettura spontanea - innovazione sostenibile

Gli edifici alpini, così come gli insediamenti urbani, sono stati costruiti applicando i principi dell’architettura spontanea, che ci insegna come affrontare le differenti condizioni del territorio montano mantenendo il valore della sostenibilità e permettendo di risparmiare importanti risorse naturali.

Alessandra Gelmini Ingegnere civile e certificatore energetico accreditato nella Regione Lombardia. alessandra.gelmini@ersaf.lombardia.it Claudia Del Barba Giornalista. claudia.delbarba@ersaf.lombardia.it Gianmaria Origgi Ingegnere edile-architettura e certificatore energetico accreditato nella Regione Lombardia. gianmaria.origgi@ersaf.lombardia.it

Articolo sottoposto a Peer Review

Il progetto Alphouse AlpHouse (www.alphouse.eu) è un progetto cofinanziato dal Programma di cooperazione dell’Unione Europea Spazio Alpino, in collaborazione con il Gruppo di Lavoro dei Paesi Alpini (ArgeAlp). Iniziato nel settembre 2009, è guidato dalla Camera di Commercio e dell’Artigianato di Monaco e Alta Baviera, coinvolge partner provenienti da Germania, Austria, Svizzera, Italia e Francia, con l’obiettivo di sviluppare un nuovo concetto di qualità per il recupero degli edifici sul territorio alpino. Il progetto affronta, infatti, il tema della ristrutturazione di edifici tradizionali montani mostrando come la forma dell’edificio e le strutture degli insediamenti possano essere riqualificate trovando un compromesso accettabile tra conservazione e miglioramento dell’efficienza energetica, con un’attenzione particolare alle risorse locali, siano esse materiali e tecniche costruttive oppure professionalità.

Tutti i partner di progetto per lo svolgimento delle attività di ricerca hanno individuato un’area di interesse, dalla quale poi scendere di

scala identificando uno o più villaggi e, infine, di edifici pilota.

A seconda delle differenti competenze dei partner e delle diversità delle regioni coinvolte, sono stati scelti aree, comuni ed edifici molto diversi tra loro; le regioni italiane partner del progetto, Lombardia (rappresentata da ERSAF), Veneto e Valle d’Aosta, hanno individuato rispettivamente la Comunità Montana Valtellina di Sondrio, la Provincia di Belluno e l’intera Regione Valle d’Aosta.

Analizzando il binomio architettura tradizionale-efficienza energetica nello Spazio Alpino, si scopre che i due temi non si escludono a vicenda ma sono profondamente complementari. Il progetto cerca quindi di valorizzare la saggezza propria di un patrimonio culturale che ha radici nel passato, verificando la possibilità di ridurne i consumi energetici e salvaguardarne la sostenibilità, con l’adattamento alle necessità attuali.

Nelle regioni coinvolte AlpHouse offre moduli formativi ad artigiani, progettisti e decisori al fine di diffondere gli strumenti e le indicazioni per una riqualificazione energetica degli edifici alpini di alta qualità.

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1. Cantina (Fonte: Archivio ERSAF).

2. Concept energetico dell’edificio riqualificato dal punto di vista energetico (Fonte: ENERGE Srl; Elaborazione ERSAF).

3. Planimetria della copertura dell’edificio con impianto fotovoltaico (Fonte: ENERGE Srl; Elaborazione ERSAF).

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L’analisi a livello regionale dell’area pilota della Comunità Montana Valtellina di Sondrio, basata sulla raccolta e la rielaborazione di dati legati ai caratteri climatologici, fisici, demografici, economici, urbanistici e infrastrutturali, ha consentito di comprendere come siano state influenzate le caratteristiche del patrimonio edilizio esistente e le relative prestazioni energetiche.

Nel tessuto edilizio storico che caratterizza quest’area della Valtellina si riconosce la presenza di edifici rurali, testimonianza di un’eredità contadina ancora parzialmente radicata, di architetture medievali, di palazzi nobiliari e canoniche, di esempi di edilizia pubblica realizzata tra il 1500 e il 1700 e di fabbricati che riassumono tutti i caratteri dell’architettura lombarda dei primi del ‘900, oltre che di edifici costruiti dal Dopoguerra a oggi. La valutazione della qualità energetica degli edifici, fondata su dati riferiti alle certificazioni energetiche raccolti da CESTEC tra il 2007 e il 2009, ha mostrato come la maggior parte dei fabbricati certificati (44%) in Provincia di Sondrio siano in classe G e solo il 3% in classe B: tale dato, pur relativo agli edifici di cui è stato redatto il Certificato Energetico, è tuttavia rappresentativo ed evidenzia come, a fronte di prestazioni energetiche non performanti, sia necessaria la riqualificazione di gran parte del patrimonio edilizio della Provincia di Sondrio (e della Comunità Montana Valtellina di

Sondrio). Parallelamente, è fondamentale incentivare l’installazione di impianti per lo sfruttamento delle energie rinnovabili attualmente poco diffusi sul territorio, anche valorizzando il ruolo delle imprese.

Per l’analisi dei tre Comuni di Chiesa in Valmalenco, Chiuro e Ponte in Valtellina scelti nell’area pilota, sono state raccolte e rielaborate informazioni relative ai caratteri climatologici, fisici, demografici, economici, urbanistici e architettonici; altri dati preziosi sono stati ricavati dallo studio degli strumenti urbanistici vigenti, del periodo di costruzione, dei caratteri architettonici degli edifici e del loro stato di conservazione. Il tessuto edilizio dei centri storici di Chiesa in Valmalenco e di Ponte in Valtellina è risultato complessivamente in buone condizioni di conservazione dal punto di vista di strutture, facciate e coperture, mentre per il nucleo di antica formazione di Chiuro si è rilevato uno stato mediocre. Dal punto di vista della prestazione energetica, la quasi totalità degli edifici dei tre comuni ha evidenziato involucri edilizi di scarsa qualità.

L’ultima fase di analisi ha riguardato la valutazione delle prestazioni energetiche di tre edifici pilota e la formulazione di proposte di riqualificazione energetica e funzionale degli stessi, coerenti con i criteri di qualità enunciati da AlpHouse: • la conservazione e lo sviluppo del patrimonio culturale alpino rappresentato dall’architettura vernacolare, le strutture tradizionali, i materiali e le tecniche costruttive locali;

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Risultati delle attività di analisi territoriale

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4. Sezione della corte interna e del portico (Fonte: ENERGE Srl; Elaborazione ERSAF).

5. Sezione sulla corte interna (Fonte: ENERGE Srl; Elaborazione ERSAF).

• l’ottimizzazione dell’efficienza energetica e dei costi del ciclo di vita di edifici e insediamenti.

L’architettura vernacolare o spontanea, in particolare,“comprende un’ampia varietà di forme costruttive […] sviluppate a livello regionale nei secoli in relazione alle diverse esperienze – positive e negative. […] ha prodotto un ampio repertorio di edifici e strutture insediative, nati dall’adattamento alle risorse disponibili – i materiali per la costruzione, le modalità di trasporto, le tecnologie e le competenze – e legato alla vita sociale e culturale” (Jörg Schröder, Università di Monaco).

L’architettura spontanea rappresenta l’edilizia che si incarna in una efficace sintesi di clima-forma-materiali. È la risposta intelligente alle limitazioni date come condizioni al contorno, quella che, per citare Adolf Loos, per costruire il tetto non pensa al tetto ma pensa alla pioggia e alla neve.

Analisi e proposta di riqualificazione di Palazzo Quadrio

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Illustriamo di seguito i risultati della ricerca svolta sull’edificio sede di ERSAF a Chiuro.

Palazzo Quadrio, collocato nel centro storico del paese e storicamente parte di un più ampio complesso abitativo, nasce nel XVI secolo come palazzo nobiliare, diventa poi casa di un ricco commerciante, quindi locanda e ora ospita uffici. L’edificio, nonostante volumi e linee semplici, è contraddistinto da una forte articolazione spaziale sviluppandosi su quattro piani con distribuzione planimetrica sempre molto articolata. È caratterizzato da un loggiato con colonne di pietra che costituisce un punto di snodo significativo dal quale si accede ai diversi piani dell’edificio. Il piano collocato sotto il livello della strada è occupato da cantine e locali tecnologici, tutti non riscaldati. Al piano terra, oltre a una sala affrescata con dipinti di fine

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6. Prospetto su Via Torre (Fonte: Archivio ERSAF).

7. Portico con colonne di pietra (Fonte: Archivio ERSAF).

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‘700, sono collocati spazi con funzioni di rappresentanza ed esposizione, una cucina professionale didattica e sale di degustazione. Ai piani primo e secondo troviamo uffici e sale conferenze. L’aspetto e la destinazione d’uso attuali sono il risultato di una complessa ristrutturazione avvenuta tra il 2003 e il 2007 successivamente all’incendio che, intorno al 1970, ha gravemente danneggiato il palazzo.

La struttura portante verticale dell’edificio è costituita da murature disomogenee in pietra locale e laterizio pieno caratterizzate da diversi spessori, da 35 cm fino a 90 cm, finite con intonaci a base di calce e cemento e intonaci isolanti, questi ultimi adottati nei lavori di ristrutturazione. Gli orizzontamenti sono di pietra (strutture voltate) e di legno; la copertura ha un’orditura di legno rivestita con le caratteristiche “piode” locali.

L’orientamento dell’edificio fornisce informazioni preziose sugli apporti energetici gratuiti: si osserva un allineamento della dimensione maggiore lungo l’asse nord-ovest e un orientamento della corte interna verso nord-est, configurazione non ideale per sfruttare appieno gli apporti solari gratuiti. Altri aspetti, complementari al precedente, sono lo sviluppo e il posizionamento delle aperture finestrate: circa il 35% della superficie totale finestrata caratterizza il prospetto rivolto a sud-est dell’edificio, mentre le facciate orientate a nord-ovest e nord-est accolgono circa il 64% dell’intera superficie finestrata dell’edificio. Lo studio dell’ombreggiamento dovuto agli aggetti, alle montagne e agli edifici attigui ha evidenziato un’ulteriore riduzione dei potenziali guadagni solari.

L’edificio ha una superficie disperdente di 1.260,99 m2 e volume lordo di 2.317,57 m3, con conseguente rapporto di forma S/V di 0,54 m-1.

A partire dalle informazioni ricavate dalle diagnosi energetiche effettuate nel 2010 sul fabbricato, comprendenti analisi termografiche e dati ambientali registrati da apposita sensoristica, sono stati ricavati i seguenti valori di trasmittanza: • Trasmittanze pareti verso ambiente esterno: 0,75-2,18 W/m2K • Trasmittanze pareti contro terra: 1,18-1,32 W/m2K • Trasmittanze pareti verso ambienti non riscaldati: 1,63-1,86 W/m2K • Trasmittanze orizzontamenti verso cantine interrate: 1,51 W/m2K • Trasmittanze orizzontamenti verso cantine non interrate: 1,90 W/m2K • Trasmittanze orizzontamenti verso ambiente esterno: 0,71-2,14 W/m2K • Trasmittanze orizzontamenti verso sottotetto non riscaldato: 2,59 W/m2K • Trasmittanza copertura: 0,47-1,60 W/m2K Per i serramenti, installati durante i lavori di ristrutturazione dell’edificio e costituiti da telaio di legno tenero con vetrocamera (4-12-4) e distanziatore metallico, sono stati stimati valori medi di trasmittanza pari a 3,11 W/m2K per il serramento nel complesso.

Lo studio dell’involucro edilizio è stato completato con l’individuazione dei ponti termici presenti nell’edificio, valutati utilizzando un programma di calcolo agli elementi finiti.

La ristrutturazione del 2003-2007 ha visto la sostituzione del vec-

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8. Corte interna dell’edificio (Fonte: Archivio ERSAF).

9. Sala affrescata (Fonte: Archivio ERSAF).

chio sistema di riscaldamento che utilizzava stufe e camini. Dal punto di vista termico sono state individuate nell’edificio quattro zone termiche in funzione delle diverse destinazioni d’uso degli ambienti e delle differenti tipologie dei sottosistemi impiantistici. Il generatore di calore presente oggi è una caldaia a condensazione a gas metano, installata in un locale tecnico esterno all’involucro riscaldato e utilizzata per il solo riscaldamento, con potenza al focolare a carico massimo di 60 kW. Per la produzione di acqua calda sanitaria sono installati nei servizi igienici due boiler elettrici con capacità di accumulo rispettivamente di 75 l e 15 l e potenza pari a 1200 W. Sono presenti collettori di mandata e ritorno dai quali si diramano quattro principali distribuzioni con pompe associate di potenza elettrica di assorbimento da 99 W a 200 W. Tra i terminali di emissione del calore in ambiente si contano 16 ventilconvettori con potenza termica di emissione variabile tra 1920 W e 2930 W e 7 termosifoni con potenze di emissione da 315 W a 702 W. L’analisi delle prestazioni energetiche dell’edificio, effettuata con il software per la progettazione di case passive PHPP 2007it (scelta operata dal partnerariato AlpHouse e finalizzata a ottenere risultati comparabili), ha fornito un indice energetico primario relativo a riscaldamento ambienti, produzione di acqua calda sanitaria e corrente elettrica assorbita dagli ausiliari pari a 294 kWh/m2a, con emissioni di CO2 di 68,6 kgm2a.

Il progetto di riqualificazione energetica dell’edificio ha puntato sull’isolamento esterno delle pareti perimetrali attraverso materiali di piccolo spessore e sull’incremento della coibentazione della copertura a falde. In aggiunta a queste misure è stato dimensionato un impianto fotovoltaico per coprire parzialmente il fabbisogno di energia elettrica dell’edificio.

L’isolamento è previsto esclusivamente per le sole strutture opache verticali a contatto con l’ambiente esterno e garantisce un isolamento continuo della facciata al fine di limitare i ponti termici esistenti e ovviare a problemi di messa in opera dei materiali isolanti sulle superfici interne dell’edificio, caratterizzate spesso da irregolarità, nicchie, volte e affreschi. La presenza di elementi lapidei (sottofinestre e cornici), ha reso obbligatorio l’utilizzo di materassini isolanti flessibili, con spessori ridottissimi, composti di aerogel, sostanza ottenuta dal gel di silice, con conducibilità termica dichiarata pari a 0,0135 W/m2K. Le pareti così modificate non manifestano problemi di condensazione interstiziale e superficiale.

Il miglioramento del pacchetto di copertura prevede l’abbinamento di pannelli isolanti di fibra di legno con polistirene espanso estruso e la creazione di un’intercapedine debolmente ventilata tra il manto di copertura e i pannelli di lana di legno. Tale soluzione tecnica, con uno sfasamento di 12 ore, garantisce sia il comfort ambientale nel periodo invernale sia l’attenuazione e lo sfasamento dell’onda termica in fase estiva.

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I nuovi valori di trasmittanza delle pareti esterne e della copertura sono: • Trasmittanze pareti verso ambiente esterno: 0,28-0,52 W/m2K • Trasmittanza copertura a falde: 0,22 W/m2K. L’impianto fotovoltaico, previsto sulla falda orientata a sud-est del corpo edilizio, ha una potenza di 3 kW di picco con superficie complessiva di 16,63 m2, possiede moduli di silicio monocristallino con rendimento pari al 18% e potenza nominale di 250 W, per una pro-

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duzione annua complessiva di energia elettrica di 3.657 kWh. L’intervento di riqualificazione energetica ipotizzato garantisce un abbattimento di circa il 26% del fabbisogno di energia primaria dell’edificio relativo al riscaldamento degli ambienti, alla produzione di acqua calda sanitaria e alla corrente elettrica assorbita dagli ausiliari, riducendo la richiesta di 294 kWh/m2a a un valore di 218 kWh/m2a. Ciò consente di abbattere l’emissione di anidride carbonica di 17 kg/m2a. Il fotovoltaico assicura un risparmio di 16,4 kWh/m2a di energia primaria evitando emissioni di CO2 per 3,5 kg/m2a.

Esiti del progetto AlpHouse Il percorso compiuto da Ersaf nell’ambito del progetto AlpHouse si è concentrato, oltre che sulla fase di analisi, sull’individuazione di gruppi target ai quali offrire spunti di riflessione anche operativi: gli uffici tecnici comunali e i progettisti. Gli incontri formativi hanno riguardato la normativa tecnica in 9 materia di efficienza energetica e la documentazione energetica da produrre per le pratiche edilizie; si è inoltre affrontato il tema del complicato compromesso tra recupero di edifici tradizionali ed efficienza energetica, che i progettisti si trovano ad affrontare dovendo apportare modifiche per il miglioramento energetico a edifici prestigiosi, storici o tradizionali. In parallelo alle “lezioni” teoriche, i progettisti hanno potuto effettuare una visita all’edificio pilota di Chiuro, identificato come “cantiere virtuale”, quale luogo dove osservare le relazioni tra forma-struttura ed energia e dove verificare, attraverso un percorso guidato, i limiti legati alla mancata applicazione, nell’ultima ristrutturazione, di soluzioni potenzialmente migliorative della performance energetica del fabbricato.

Il tema della riqualificazione degli edifici in montagna è stato, infine, al centro di un convegno organizzato a Sondrio a febbraio 2012,

durante il quale sono state presentate le esperienze condotte nell’ambito di AlpHouse dai tre partner italiani e altre iniziative locali di sostenibilità ed efficienza nell’edilizia.

Il percorso compiuto e le diverse attività descritte mostrano che non è possibile guardare all’edificio tradizionale alpino da un solo punto di vista e che soltanto l’integrazione di approcci differenti ma complementari garantisce a tali preziose testimonianze del nostro patrimonio un futuro concreto. Soltanto la sempre maggiore collaborazione e sinergia tra i diversi attori che operano, a vario titolo, sul territorio, assicurerà a questo territorio e al suo patrimonio edilizio maggiore attrattività. La promozione delle risorse locali – materiali, prezioso know-how e competenze da salvaguardare – gioca perciò, in questo contesto, un ruolo primario.

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Solar collectors and optical fibers for museum lighting An optical system to collect and transfer solar light to internal spaces was developed. The device included solar collectors, optical fibres, photovoltaic cells, mechanic and electronic systems for sun tracking. It was applied to museum illumination: a device demonstrator was successfully installed in a Florentine museum, where it was developed and adjusted to provide internal lighting of exposition showcases. Museum lighting had severe requirements on illumination levels, uniformity and colour. So the device used fibre bundles, to reach the requested light distribution, preferring plastic or glass fibres, with easier installation, to quartz fibres. Photometric and colorimetric tests individuated the optical components to adapt the collection system for museum lighting. Working conditions and effect of atmospheric agents were experimented monitoring components’ optical performances.

Collettori solari e fibre ottiche per l’illuminazione museale collettore solare - fibra ottica - illuminazione - colorimetria

Un sistema ottico che raccoglie e trasferisce luce solare è studiato e applicato per illuminare interni museali. Test fotometrici e colorimetrici scelgono i componenti per i livelli richiesti di luce, uniformità e colore. Condizioni di lavoro ed effetto degli agenti atmosferici sono sperimentati.

Franco Francini Daniela Fontani Luca Mercatelli David Jafrancesco Elisa Sani Paola Sansoni CNR-INO Istituto Nazionale di Ottica, Firenze franco.francini@ino.it daniela.fontani@ino.it luca.mercatelli@ino.it david.jafrancesco@ino.it elisa.sani@ino.it paola.sansoni@inoa.it Maurizio DeLucia Università degli Studi di Firenze maurizio.delucia@unifi.it

Articolo sottoposto a Peer Review

Il sistema ottico Un originale sistema ottico per l’illuminazione di interni è stato adattato per illuminare le vetrine di un museo. Il dispositivo è dotato di collettori solari, fibre ottiche, celle fotovoltaiche, meccanica e sistemi elettronici per l’inseguimento del sole. Il nostro laboratorio studia collettori solari per concentrare la luce solare su piccole superfici dal 19971. Questi dispositivi a luce solare concentrata possono essere utilizzati sia per l’illuminazione d’interni che per la produzione di energia elettrica. Per realizzare l’illuminazione, il collettore solare è accoppiato a una fibra ottica o ad un fascio di fibre2. Per la fornitura di energia solare la luce è concentrata su una cella fotovoltaica3 che converte la luce in energia elettrica per l’utilizzo o lo stoccaggio4.

Un dimostratore del dispositivo (fig. 1) è stato installato con successo in un museo fiorentino, dove è stato sviluppato e adattato per l’illuminazione interna di vetrine espositive. I collettori sono stati testati non solo per valutare le prestazioni di concentrazione, ma anche per stimare le loro condizioni operative. L’illuminazione per i

musei ha requisiti severi riguardo ai livelli di luce, mentre il colore dell’illuminazione è stato indicato dagli esperti del museo. Ogni collettore è accoppiato a un fascio di fibre ottiche, in modo da illuminare le grandi vetrine con una luce distribuita. Sono state preferite fibre di plastica e vetro alle fibre di quarzo a causa delle difficoltà di installazione nel museo. Infatti, la lunghezza dei fasci di fibre rappresenta la principale causa di perdite energetiche; inoltre si possono avere perdite per un impreciso accoppiamento tra collettore e fibra.

Test dei collettori solari Il collettore di luce solare è stato progettato per la produzione in serie: infatti è una lente asferica sottile e leggera in polimetilmetacrilato (PMMA).

Le caratteristiche del collettore solare sono: valore medio della focale f 62,4 mm, diametro 55 mm, Apertura Numerica 0,48, larghezza 14,9 mm e peso 24 g. Sono state eseguite prove su un gruppo di lenti prodotte per valutare l’efficienza di concentrazione della luce e le caratteristiche dell’immagine, esaminare i trattamenti

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1. I girasoli installati all’esterno del museo.

2. Luce da fibra in plastica (a sinistra) e da fibra in vetro (a destra).

3. Misure spettrali della sorgente LED e delle fibre in plastica e in vetro.

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ottici e sperimentare gli effetti di agenti esterni e dell’esposizione ai raggi UltraVioletti. Per valutare l’efficienza di concentrazione (E) e la distanza focale (f ) le misurazioni sono state effettuate su un collimatore in luce bianca con divergenza solare5. E è stato ottenuto come rapporto tra la luce focalizzata e la luce entrante nell’apertura di ingresso della lente. La luce focalizzata può essere considerata all’interno dell’immagine nominale, all’interno dell’area dell’assorbitore (nucleo della fibra o cella fotovoltaica) o su tutto il piano focale, a seconda degli scopi del test. I parametri ottici (E ed f ) misurati su campioni del collettore selezionati casualmente, presentano deviazioni standard estremamente ridotte e confermano l’omogeneità della produzione e la riproducibilità del processo di fabbricazione della lente. Per migliorare l’efficienza di concentrazione, le lenti hanno un trattamento antiriflesso su entrambi i lati. Le misure di efficienza di concentrazione E e di distanza focale f sono state ripetute sulle lenti trattate e i risultati dei test verificano il previsto miglioramento delle prestazioni. Infatti, il valore medio di E risulta 98% per le lenti trattate e 91% per le lenti non trattate, inoltre il trattamento antiriflesso riduce la deviazione standard sui valori di E. Per la focalizzazione della luce all’ingresso di una fibra ottica è utile misurare la dimensione dell’immagine creata nel fuoco e la distribuzione della luce all’interno dell’immagine focalizzata. La configurazione ottica per questo test comprende una sorgente di luce bianca

che riproduce la divergenza solare. Il fascio luminoso raggiunge il campione e nel piano immagine della lente vi è un sistema di rilevamento. In questo caso è stato utilizzato un fotodiodo combinato con una maschera multi-fori, con appropriati diametri (Ø) dei fori.

Muovendo la maschera davanti al rilevatore, si è misurata l’immagine vignettata dalla maschera. Si è così verificato che la produzione delle lenti è omogenea anche per questo aspetto. Infine, sono state effettuate le seguenti due misure, che risultano di rilevanza pratica: i valori associati alla dimensione nominale dell’immagine (Ø = 1,2 mm) e quelli associati al diametro del nucleo della fibra (Ø = 1,5 mm). La luce dell’immagine vignettata, in percentuale, rispetto al totale della luce nel piano focale, risulta: 95% per Ø = 1,2 mm; 98% per Ø = 1,3 mm; 99% per Ø = 1,5 mm.

Le lenti sono state esposte agli agenti atmosferici esterni per sperimentare la resistenza del trattamento. Il disturbo più rilevante risulta legato alla condensazione dell’acqua, che si creava essenzialmente a causa di umidità ed escursione termica, come si rileva dalle misure effettuate prima e dopo la pulizia della lente. Le misurazioni effettuate prima della pulizia mostrano un grado di riproducibilità molto basso, dovuto alla casualità del fenomeno, mentre le lenti pulite presentano una leggera diminuzione dell’efficienza di concentrazione.

Infine, per simulare le condizioni operative, i campioni sono stati sottoposti a un irraggiamento artificiale di luce UltraVioletta, usando

Relative intensity

Glass fibre Plastic fibre LED

380

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460

500

540 580 620 660 Wavelength (nm)

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70 STUDI E RICERCHE

4. Vetrina con illuminazione filtrata.

dagli oggetti in esposizione, inoltre è importante che la luce del LED replichi la luce del sole, affinché la qualità della luce, tra uniformità e colore, rimanga inalterata.

Tre fonti di illuminazione sono state esaminate: emissione di LED bianchi, illuminazione a fibre di vetro e illuminazione a fibre di plastica. La lunghezza dei fasci di fibre era 30 m e la luce guidata dalle fibre di plastica vira verso il blu dopo aver percorso una lunghezza superiore a 20 m (fig. 2). Come mostra la figura 3, gli spettri delle sorgenti LED e delle fibre di plastica sono situati nel visibile, mentre le fibre di vetro trasmettono sia nel visibile che nell’InfraRosso.

Poiché gli esperti del museo hanno preferito il giallo-arancio (fig. 2) della luce fornita dalle fibre di vetro alla tonalità blu dell’illuminazione della fibra di plastica, la luce in fibra di vetro è stata presa come riferimento per l’equivalenza cromatica. La qualità della luce e il bilanciamento del colore sono stati studiati mediante misure fotometriche e colorimetriche per definire i filtri adeguati per la fibra di plastica e per le sorgenti LED. Oltre al viraggio di colore, il filtro uniforma e attenua la luce. La figura 4 mostra un esempio di vetrina illuminata applicando il suddetto filtraggio.

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una lampada UV. L’esposizione UV induce tipicamente una variazione di colore nel materiale plastico (PMMA) della lente con passaggio da trasparente a giallo, ma per i campioni esaminati la curva spettrale di trasmissione dopo irradiazione UV è quasi coincidente con lo spettro iniziale. In conclusione, per esposizione agli agenti atmosferici ed irraggiamento UltraVioletto le prove confermano che il trattamento antiriflesso rimane sulle lenti, le quali mantengono un’alta qualità ottica con più del 95% di efficienza di concentrazione.

Livelli di illuminazione e colore della luce In caso di assenza di sole l’illuminazione del museo è effettuata tramite una sorgente di luce alternativa, realizzata da LED innovativi a basso consumo di alimentazione. Diversi requisiti fondamentali devono essere soddisfatti: i livelli di illuminamento sono determinati

Sono state eseguite prove fotometriche incrociate tra le tre fonti di illuminazione. Il sistema sperimentale comprendeva due canali che guidavano le due radiazioni da confrontare su due facce di un cubo Spectralon. Per facilitare la stima del bilanciamento del colore, i due colori sono stati osservati con l’angolo di visualizzazione della visione fovea e utilizzando alcuni filtri neutri per pareggiare i livelli di luminanza delle due sorgenti. Le prove sono state ripetute con tre differenti osservatori, poi la scelta finale è stata operata misurando le coordinate cromatiche tramite uno spettrofotometro. Il criterio di scelta è stato la distanza minima nel sistema di coordinate cromatiche tra riferimento e luce filtrata. Le coordinate cromatiche (u ‘, v’) sono state preferite al sistema (x, y), poiché sono più lineari6. La quantità esaminata è stata la distanza D nel diagramma del sistema (u ‘, v’): l’uso della distanza tra due punti di colore è più corretta nel sistema (u ‘, v’) che nel sistema (x, y). Considerando i filtri selezionati per LED e fibre di plastica, i dati misurati sono stati: D = 0,0023, tra fibra di vetro e LED filtrato, e D = 0,0104, tra LED filtrato e fibra di plastica filtrata.

Alcune prove sul campo, con misurazioni direttamente al sole, completano questa sperimentazione su fasci di fibre in vetro e fasci di fibre in plastica. Questi test riguardano la luce di uscita fornita da un fascio di fibre, accoppiato a una lente di plastica esposta al sole. Le misurazioni sono state ripetute in diverse condizioni di sole e in giorni diversi. L’illuminamento I (in lux) ottenuto da sette terminazioni è stato misurato a due distanze di riferimento: 50 cm e 75 cm.

Queste lunghezze corrispondono alla distanza minima e massima tra i punti luce e gli oggetti esposti nelle vetrine del museo. Per il fascio di fibre in plastica l’illuminazione è di 300-510 lux a 50 cm e

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5. Vetrina illuminata con LED. 6. Vetrina illuminata con fibre ottiche.

150-270 lux a 75 cm. Il fascio di fibre in vetro fornisce valori di 340560 lux a 50 cm e 230-260 lux a 75 cm. Come dimostrato dai risultati, i valori misurati hanno oscillato durante la prova e potrebbero variare ancora di più tra giorni differenti e diverse condizioni solari.

Installazione nel Museo

oggetti esposti erano sostanzialmente armi, armature e utensili metallici, ma gli oggetti che richiedono livelli di illuminazione minori, perché più fragili, sono i costumi e i tessuti. Il risultato è stato una illuminazione abbastanza uniforme ottenuta con fibre ottiche o LED alternativamente: entrambe le illuminazioni soddisfano i requisiti dell’equivalenza dell’illuminamento (figg. 5 e 6) e i livelli di illuminamento richiesti. I valori di illuminamento I misurati sullo sfondo della vetrina erano compresi tra 80 lux e 170 lux.

Il dispositivo è stato sviluppato dalla progettazione alla produzione, controllando l’installazione e il collaudo nelle condizioni di lavoro. La luce solare è stata sfruttata per illuminare gli interni dell’edificio mediante collettori, fibre ottiche e celle fotovoltaiche. La luce focalizzata può essere utilizzata sia per l’illuminazione diretta o per accumulare energia da riutilizzare per l’illuminazione durante l’assenza del sole. La prima funzione è ottenuta accoppiando fibra ottica e collettore. La seconda consiste nel focalizzare la luce solare su una cella fotovoltaica, che converte la luce in energia elettrica, da accumulare in una batteria per alimentare l’illuminazione alternativa (a LED).

Il dimostratore del museo è stato adattato per illuminare l’interno delle grandi vetrine con dimensioni di 3x5 m. La luce all’interno delle vetrine è trasportata da fasci di fibre di plastica, le cui terminazioni realizzano i punti luce, che sono stati opportunamente distribuiti per massimizzare l’uniformità di illuminazione. Per ottenere il bilanciamento del colore, sono stati montati filtri adatti, selezionati in Sez. 3, sulle terminazioni delle fibre di plastica e davanti ai LED. Gli esperti del museo hanno indicato 100-120 lux come valori di illuminamento medio da raggiungere, tenendo conto dei livelli di illuminazione raccomandati dal Consiglio Internazionale dei Musei7. Gli

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3 - Jenkins, D. G., 2001,“High-uniformity solar concentrators for photovoltaic systems”, Proc. SPIE Vol. 4446, p. 52-59, Nonimaging Optics: Maximum Efficiency Light Transfer VI, Roland Winston Ed. 4 - Solar Collectors, Power Storage and Materials, 1991, edited by Francis de Winter.

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5 - Fontani, D., Francini, F., Sansoni, P., 2007,“Optical characterisation of solar collectors”, Optics and Laser in Engineering 45, pp. 351-359.

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7 - Cuttle, C., 1996,“Damage to museum objects due to light exposure”, Lighting Res. & Technol. 28, 1, pp. 1-10.

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72 STUDI E RICERCHE

Energy saving with a greenhouse Although the solar greenhouse is a widely discussed topic in the field of sustainable architecture, it is hard to find relevant and in depth studies. The system complexity needs structured studies concerning different aspects of the issue, involving both the architectural than the energy aspect, in a wide design concept. Analysis of contemporary examples of solar greenhouses can be used to state a critical evaluation about the change of the concept itself. The solar greenhouse is not just a passive system but an architectural space able to realize a relationship between social, built environment and nature, without overriding its energy value. The paper presents the calculation method to assess the thermal balance of the greenhouse upgrading the spreadsheet "SERRA 832" C. Zappone [La serra solare, Napoli, 2009] with the UNI EN ISO 13790. Moreover, greenhouse behavior in summer introducing natural ventilation assessment to remove heat was added.

La Serra solare: evoluzione funzionale e prestazione energetica architettura solare - prestazione energetica - apporti solari - ventilazione naturale

La serra solare, che sfrutta l’effetto serra per accumulare calore e cederlo, quando necessario, ai locali riscaldati adiacenti, è un ottimo sistema passivo, ma il suo funzionamento deve essere valutato correttamente, in inverno come in estate.

Lavinia Chiara Tagliabue Docente di Fisica Tecnica Ambientale al Politecnico di Milano. chiara.tagliabue@polimi.it Michela Buzzetti Docente di Fisica Tecnica Ambientale al Politecnico di Milano. michela.buzzetti@polimi.it Giorgia Marenzi Laureata al Politecnico di Milano, collabora con il Dipartimento ABC (Department Architecture, Built environment and Construction engineering) del Politecnico. giorgia.marenzi@gmail.com Elena Angeloni Architetto e Certificatore Energetico, lavora presso lo studio AEA di Capalbio. angeloni.elena@gmail.com

Articolo sottoposto a Peer Review

Evoluzione funzionale della serra Vengono di seguito presentati alcuni casi studio di serre solari per approfondire gli aspetti di efficienza energetica e di qualità architettonica.

Dal punto di vista energetico, l’edificio dotato di tale sistema riduce il suo fabbisogno invernale grazie all’effetto serra mentre, dal punto di vista architettonico, acquisisce uno spazio “cuscinetto” fruibile dalle utenze come spazio intermedio tra interno ed esterno. Le successive tabelle riportano le informazioni disponibili, tra quelle significative, per ogni caso descritto.

Le tipologie più tradizionali sono le serre solari addossate all’edificio con differente morfologia a seconda del clima e della cultura progettuale a cui appartengono. È possibile fare un confronto tra le percentuali di volume e di superficie delle serre riportate nella tabella 1. Nella Wohnhaus il volume della serra rispetto al volume dell’edificio è pari al 15%, mentre la superficie di accumulo è il 70% della superficie vetrata. Il Wohnprojekt ha la stessa percentuale rispetto ai volumi ma ha una superficie di accumulo pari al 47% di quella

vetrata, quasi un terzo in meno rispetto al caso precedente. Il caso degli uffici Biotop, invece, presenta proporzioni maggiori rispetto ai volumi (serra/edificio 46%) degli altri due esempi e un rapporto tra superficie d’accumulo e vetrata simile al Wohnprojekt (49%). Sia la volumetria della serra rispetto all’edificio di cui fa parte sia il rapporto tra superficie di accumulo e vetrata varia, non solo dal punto di vista dell’ottimizzazione energetica, ma anche in relazione alla destinazione d’uso specifica attribuita alla serra: nel caso degli uffici Biotop la serra svolge, infatti, anche la funzione di spazio di distribuzione e accoglienza. Per quanto riguarda i serramenti, si nota una crescente attenzione negli anni alle qualità fisico-tecniche volte a ridurre le dispersioni, senza limitarne l’apporto solare. La copertura, invece, varia in base alla funzione degli spazi soleggiati. Il controllo della radiazione solare nel periodo estivo varia in base al contesto e alla conformazione della serra; tendenzialmente, i sistemi usati per la ventilazione sono di tipo naturale, a eccezione dell’ultimo caso che utilizza la ventilazione meccanica.

La seguente tipologia di serra incorporata si è

ilProgettoSostenibile

73

SERRE ADDOSSATE

1. Wohnhaus[1]

2. Wohnprojekt[2]

3. Biotop[3]

Dati generali Architetto Sito Anno Destinazione d’uso Orientamento serra Dati tecnici Volume serra [m3] Volume edificio [m3] Rapporto tra il volume della serra e il volume dell’edificio Sup. accumulo serra [m2] Sup. trasparente serra[m2] Rapporto tra la superficie di accumulo e la superficie trasparente Tipo di serramento Copertura serra Modalità di trasmissione del calore dalla serra al locale adiacente Sistema di ventilazione Sistema di ombreggiamento

Dati generali T. Herzog Regensburg, Germania 1977-79 Residenziale Sud Dati tecnici 85 600 15%

Dati generali ARGE Vienna, Austria 1989-91 Residenziale Sud Dati tecnici 50 320 15%

Dati generali G. W. Reinberg Weidling, Austria 2004-05 Terziario Sud Dati tecnici 760 1630 46%

70 (pavimento) 100 70%

24 (muro) 51 47%

120 (muro) 245 49%

Telaio in legno e vetro doppio Trasparente Convezione

Telaio in legno e vetri isolanti Trasparente Convezione e conduzione

Telaio in acciaio e vetro triplo Opaca Conduzione

Serramenti apribili Vegetazione

Serramenti apribili e bocchette Aggetto e tapparelle

Collettore terra-aria Aggetto e tende esterne

Tabella 1. Le serre addossate: dati generali e tecnici.

SERRE INCORPORATE

4. Cooper House[4]

5. Maison Individuelle[5]

6. Casa del cielo[6]

Dati generali Architetto Sito Anno Destinazione d’uso Orientamento serra Dati tecnici Volume serra [m3] Volume edificio [m3] Rapporto tra il volume della serra e il volume dell’edificio Sup. accumulo serra [m2] Sup. trasparente serra[m2] Rapporto tra la superficie di accumulo e la superficie trasparente Tipo di serramento Copertura serra Modalità di trasmissione del calore dalla serra al locale adiacente Sistema di ventilazione Sistema di ombreggiamento

Dati generali C. J. Cooper Middelton, Gran Bretagna 1982-83 Residenziale Sud Dati tecnici 23 838 3%

Dati generali A. Lacaton, J. P. Vassal Saint Pardoux La Rivière, Francia 1996-97 Residenziale Est-Ovest Dati tecnici 225 968 24%

Dati generali F. Skude Hummingen, Danimarca 1999 Residenziale Est-Ovest Dati tecnici 200 300 67%

40,8 + 6,9 (parete; pavimento) 19 250%

60 (parete) 90 67%

45 (parete) 40 112%

9 Telaio in legno e vetro singolo Convezione e conduzione

74 Telaio in legno e vetro doppio Convezione e conduzione

28 Telaio in legno e acciaio e vetro triplo Conduzione

Serramenti apribili Tende interne

Serramenti apribili –

Serramenti apribili Brise soleil mobili e tende interne

Tabella 2. Le serre incorporate: dati generali e tecnici.

74 STUDI E RICERCHE

PARETI SOLARI

7. Administration Building[7]

8. Housing Estate[8]

9. Naked House[9]

Dati generali Architetto Sito Anno Destinazione d’uso Dati tecnici

Dati generali Webler&Geissler Würzburg, Germania 1996 Terziario Dati tecnici

Dati generali 3XNIELSEN Kolding, Danimarca 1998 Residenziale Dati tecnici

Dati generali S.Ban Architects Kawagoe, Giappone 2001 Residenziale Dati tecnici

Parete solare: Esterno [mm] Intercapedine [cm] Interno [mm] Telaio Orientamento parete solare Orientamento edificio

8+22+6 (vetrocamera) 60 (aria) 6+16+6 (vetrocamera) Alluminio Tutto il perimetro (Pianta quadrata)

8+12+3 (vetrocamera) 20 + 12,5 (aria e lana di roccia) 100 (muro pieno) Acciaio Sud Est-Ovest

Fibra di vetro Sacchetti di plastica con polietilene estruso Membrana di nylon Legno Nord e Sud Est-Ovest

Tabella 3. Le pareti solari: dati generali e tecnici.

CASE SERRA

10. Casa di campagna[10]

11. Camouflaged House[11]

12. Low3 [12]

Dati generali Architetto Sito Anno Destinazione d’uso Dati tecnici

Dati generali Niederwohrmeier+Kief Norimberga, Germania 2000 Residenziale Dati tecnici

Dati generali H. Iguchi Nagano, Giappone 2008 Residenziale Dati tecnici

Dati generali T. Massek Madrid, Spagna 2010 Residenziale Dati tecnici

Involucro

Completamente vetrato

Telaio

Acciaio

Superficie vetrata e struttura opaca separata a nord Acciaio

Pareti perimetrali e copertura in policarbonato (copertura in parte coperta da fotovoltaico) Acciaio

Tabella 4. Le case serra: dati generali e tecnici.

sviluppata nei climi più rigidi del Nord Europa in quanto la conformazione permette di avere meno superficie vetrata e più superficie d’accumulo, aumentando il contatto con gli ambienti interni e ottenendo così un maggiore guadagno (tab. 2).

In questi esempi, esclusa la Maison Individuelle, la percentuale della superficie di accumulo rispetto a quella trasparente supera il 100%, arrivando addirittura al 250% nella Cooper House; ciò è dovuto dalla conformazione della serra che ha più pareti in comune con gli spazi abitati. La serra incorporata presenta l’utilizzo della copertura vetrata per ottimizzare l’apporto solare in periodo invernale mentre in periodo estivo sono previsti sia sistemi di ombreggiamento che di

ventilazione.

Il progetto della Maison Individuelle, invece, interpreta lo spazio soleggiato come locale fruibile tutto l’anno e, grazie anche alle condizioni climatiche, funziona da giardino d’inverno: le porte scorrevoli permettono di avere uno spazio flessibile a seconda delle esigenze e non è necessaria la presenza di muri di accumulo massicci essendo sufficiente l’apporto diretto.

La Casa del cielo è atipica in quanto la serra è parte integrante dello spazio interno. La copertura vetrata della serra permette l’ingresso della luce naturale nello spazio abitato mentre a livello energetico è schermata da sistemi di protezione solare e dotata di ampie porzioni opache di accumulo.

ilProgettoSostenibile

Gli esempi successivi si discostano dalle classiche tipologie di serra ma sono riportati come evoluzione funzionale del concetto di guadagno termico e luminoso rispetto ai casi precedenti. Il funzionamento di queste serre è concentrato in particolari pareti che permettono l’entrata dell’energia radiante e la sua successiva trasmissione come avviene nelle serre tradizionali. L’elevata efficienza energetica invernale e la facilità di ventilazione estiva della parete solare vanno però a discapito dello spazio vivibile e confortevole offerto dalla serra (tab. 3).

Il progetto dell’Administration Building si distingue dagli altri per la presenza della parete solare su tutto il perimetro, per l’utilizzo di lamelle interne per regolare l’entrata della luce e bocchette di areazione per limitare il surriscaldamento estivo.

Nell’Housing Estate il concetto di parete solare si riduce a fasce verticali aventi funzione di sistema di riscaldamento invernale vero e proprio: la presenza di uno strato assorbente in lamiera metallica verniciata di nero aumenta la resa di accumulo del muro posteriore, mentre gli strati di lana di roccia e pietra migliorano lo sfasamento termico necessario alle abitazioni. Per evitare il surriscaldamento estivo, i vetri esterni possono essere aperti sia elettricamente che manualmente, mentre il sistema di ventilazione automatico svolge, invece, una doppia funzione: in estate espelle l’aria calda mentre in inverno la immette nei locali riscaldati.

Il caso della Naked House è quello più singolare a causa delle esigenze dei committenti. La volontà di avere solo spazi interni comuni ha portato il progettista alla realizzazione di un unico locale suddiviso da stanze mobili. Ne consegue però la necessità di privacy verso l’esterno che porta alla definizione di un involucro semitrasparente.

La soluzione a parete traslucida permette contemporaneamente l’apporto di luce all’interno e il senso d’intimità rispetto l’esterno, aumentando anche l’isolamento termico.

Negli esempi seguenti la serra torna alle sue origini di spazio completamente vetrato e in grado di creare un microclima favorevole rispetto a quello esterno. Ciò nonostante è stato necessario introdurre partizioni interne massive per raggiungere condizioni di benessere termoigrometrico sia nel periodo invernale che estivo (tab. 4).

Questi esempi hanno caratteristiche differenti: la Casa di campagna ha un involucro esterno vetrato ben definito, la Camouflaged House presenta un appendice opaca verso nord e l’ultimo esempio, Low3, è suddiviso da partizioni interne non completamente separate dall’involucro semitrasparente.

Analizzando il clima si nota che, nella Casa di campagna, le temperature invernali rigide portano ad avere molta superficie vetrata in modo da catturare più calore possibile. L’ottimizzazione estiva, invece, prevede la possibilità di aprire gran parte dell’involucro trasparente.

Nella Camouflaged House, invece, la serra ingloba solo in parte gli spazi abitati dividendo così la zona giorno, la parte soleggiata a sud, dalla zona notte a nord, che confina direttamente con l’esterno attraverso una superficie opaca.

Low3 è stato realizzato per un concorso internazionale finalizzato allo sfruttamento dell’energia solare: la progettazione di uno spazio abitativo interno a un involucro traslucido ci permette di affermare l’importanza di questa soluzione nell’architettura bioclimatica contemporanea, supportata da nuove soluzioni tecnologiche e impiantistiche.

75

Prestazione energetica: metodo “serra 13790” L’utilizzo della serra in paesi del Nord Europa permette lo sfruttamento della radiazione solare per il contenimento delle dispersioni termiche; il trasferimento di tali sistemi in condizioni climatiche più miti necessita la verifica del comportamento estivo della serra.

Il programma presentato prende il nome di “SERRA 13790” in riferimento alla UNI EN ISO 13790 del 2008. Questa ha permesso di implementare e rendere più precisi alcuni calcoli già presenti nel programma precedente (SERRA 832) basato sull’omonima norma, la UNI EN 832 del 2001. Per quanto riguarda la valutazione invernale sono stati modificati alcuni parametri che, seppur di apparente poca importanza, correggono sensibilmente i risultati finali: l’utilizzo di fattori di riduzione per ombreggiamento Fsh mensili e non più annuali e la possibilità di indicare la trasmittanza termica notturna delle finestre Uw,corr (data dalla presenza di sistemi di oscuramento). La principale evoluzione della UNI EN ISO 13790 riguarda, però, la valutazione del bilancio energetico estivo (e non solo più invernale) dell’edificio, ma non fornisce un modello matematico per valutare il comportamento della serra nei mesi caldi.

Si è deciso, quindi, di introdurre il calcolo della ventilazione naturale per determinare l’adeguatezza delle aperture previste nel progetto della serra solare al fine di annullare il surriscaldamento estivo prodotto nella stessa (tab. 5).

Il programma si compone di tre parti principali: il bilancio invernale, il bilancio estivo e lo studio della ventilazione; per un totale di 32 fogli di calcolo.

I calcoli di valutazione si combinano attraverso la seguente equazione: QS = Qss – L dove QS è il guadagno al netto delle perdite dato dalla serra (fig. 1).

Calcolo invernale Il diagramma seguente mostra parte della struttura riguardante il calcolo invernale ed evidenzia la gerarchia dei fogli di lavoro e le parti principali in cui è suddiviso (fig. 2).

Per comprendere meglio l’efficacia delle modifiche apportate al metodo di calcolo, viene proposto un confronto tra i risultati ottenuti con il programma SERRA 832 e con l’elaborazione e integrazione SERRA 13790. Questo è possibile, però, solamente per il bilancio invernale, in quanto la parte estiva non veniva presa in considerazione nella prima versione.

I valori nelle figuea 4 e 5 si riferiscono al caso studio preso in esame per la verifica del programma (fig. 3). Il nuovo metodo, infatti, è stato applicato a un progetto sviluppato dallo Studio ATA di Arona per l’Ente Parco di Borgo Ticino. Previsto in una zona di campagna, libera da ostruzioni esterne come edifici, e in prossimità del Bosco Solivo, ha come principali ostacoli alla radiazione solare gli alberi a foglia caduca sui lati sud e ovest. L’edificio, essendo utilizzato dai fruitori del Parco per l’organizzazione di laboratori e riunioni, verrà sfruttato maggiormente nei mesi primaverili e nelle ore centrali del giorno. È stata volontà dei committenti la presenza di uno spazio vetrato a sud che permetta di avere luce naturale e un diretto rapporto visivo con l’esterno durante tutto l’anno, con particolare attenzione ai mesi prima citati. Il blocco principale raggruppa l’ufficio e i locali di servizio (60 m2), una sala riunioni da 50 persone (53 m2), e lo spazio soleggiato non riscaldato (18 m2). Il volume semplice si compone di due superfici opache a est e ovest, e due trasparenti a

76 STUDI E RICERCHE

AGGIORNAMENTI E MODIFICHE AL MODELLO DI CALCOLO

FORMULA UTILIZZATA

Trasmittanza termica ridotta della finestra e della chiusura oscurante Fattori di riduzione dovuti all’ombreggiatura Fattore di riduzione per ombreggiatura relativo a dispositivi di schermatura mobili Temperatura in ambiente non riscaldato Fabbisogno di ricambi d’aria derivati dall’apporto di calore a serra chiusa Portata d’aria per ventilazione passante - ambiente monozona Flusso d’aria per effetto camino

Uw,corr = Uw+shut fshut + Uw (1 – fshut) Fsh = Fhor Fov Ffin Fsh,gl = [(1- Fsh,with)ggl + Fsh,with ggl+sh]/ ggl θu = (φ+θiHiu+θeHue) / (Hiu+Hue) Qrva = (Hs)/ρaca(Ti-Te) con Hs = Fsh,e(1 – FF,e) ge As Ie Qv = Cd A ν(zse) √(Cp+–Cp-) Qc = Cd A √[2 g h(Ti-Te)/T]

Tabella 5. Principali modifiche apportate al programma di valutazione delle prestazioni della serra solare.

1

Qss = Qsd-t + Qsd-o + Qsi

L = Hu (θi – θe) t

1. Qsd-t: apporti solari diretti da superfici trasparenti [kWh/giorno] 2. Qsd-o: apporti solari diretti da superfici opache [kWh/giorno] 3. IQ: energia assorbita dalla serra [kWh/giorno] 4. Hue – Hiu: scambi termici globali (interno-serra-esterno) [W/K] 4. Uw,corr: trasmittanza ridotta notturna [W/m2K] 5. b Hu: fattore di correzione [-]; coefficiente di perdita di calore [W/K] 6. Qsi: apporti solari indiretti [kWh/giorno] 8. L: dispersioni termiche [kWh/giorno] 9. Qs: guadagni al netto delle perdite [kWh/giorno] 28. Fsh,ob: fattore di correzione per ombreggiatura relativo agli ostacoli esterni [-] 29. Fhor: fattore di correzione parziale per ombreggiatura dall’orizzonte [-] 30. Fov: fattore di correzione parziale per ombreggiatura dovuta ad aggetti orizzontali [-] 31. Ffin: fattore di correzione parziale per ombreggiatura dovuta ad aggetti verticali [-]

2 1. Schemi di funzionamento della serra.

2. Schema dell’organizzazione dei fogli di calcoli del bilancio invernale della serra nel programma SERRA 13790.

3. Pianta e sezione del caso studio: Centro Visite Parco Borgo Ticino (Fonte: Studio ATA, Arona).

4. Confronto tra gli apporti termici solari complessivi, calcolati con le due versioni del programma.

5. Confronto tra i vantaggi energetici globali della serra, calcolati con le due versioni del programma.

3

ilProgettoSostenibile

Trasmittanza, U 2

2,8 W/m K 1,9 W/m2K 1,9 W/m2K 0,2 W/m2K 0,2 W/m2K

Vetro ESTERNO doppio – Sud Vetro INTERNO triplo – Sud Vetro ESTERNO triplo – Est Ovest Muri – Est Ovest Pavimento + terra

77

Fatt. trasmissione solare vetro, ggl

Area

0,68 0,63 0,63 – –

28 m2 28 m2 8 m2 12 m2 17,5 m2

Tabella 6. - Caratteristiche fisico-tecniche della serra solare.

sud e nord. I pacchetti murari ad alta resistenza termica, il tetto giardino e l’uso di doppie pareti vetrate permettono di non avere alte dispersioni in inverno ed elevati sbalzi termici tra interno ed esterno in estate (fig. 3, tab. 6).

Mettendo in relazione i valori mensili, si nota come la sola modifica dei fattori di ombreggiamento corregga l’apporto solare nei mesi più freddi; l’utilizzo di un valore medio annuale (SERRA 832), quindi, portava ad avvantaggiare in modo errato i mesi invernali.

In Italia, molti regolamenti comunali richiedono che sia esplicitato l’effettivo beneficio termico della serra. In alcuni casi, il bilancio energetico invernale della serra (QS) risulta negativo, in quanto le dispersioni invernali L possono avere un valore superiore ai guadagni termici solari Qss, ma considerandolo all’interno del bilancio complessivo dell’edificio, si ottiene in ogni caso una riduzione delle dispersioni termiche e, quindi, del fabbisogno complessivo invernale. Ciò deriva dal fatto che in climi rigidi o per configurazioni con intenti progettuali specifici, la serra solare svolge sostanzialmente la funzione cuscinetto. Il programma, pertanto, permette di calcolare il vantaggio energetico globale (fig. 5) ottenuto con il sistema solare passivo comparando i risultati del bilancio della costruzione in una configurazione con e senza serra (fig. 4).

Viene presentato nella figura 6 il diagramma che mostra i fogli di lavoro e la loro relazione nella parte di programma che interessa l’argomento ventilazione.

Per poter valutare se le aperture previste sono sufficienti allo smaltimento del calore, bisogna confrontare il fabbisogno dei ricambi d’aria teorico calcolando la portata d’aria effettiva. È, quindi, necessario conoscere l’andamento delle temperature all’interno della serra. L’utilizzo di valori medi mensili non permette di ottenere fabbisogni realistici in quanto non tengono conto dei picchi giornalieri.

Se nel periodo invernale è possibile fare un’approssimazione ragionevole utilizzando il regime stazionario, nel periodo estivo è necessario adottare un diverso approccio, passando a un calcolo orario su un giorno rappresentativo al mese. Il vantaggio dell’uso del foglio di calcolo proposto, rispetto all’utilizzo di software complessi che lavorano a regime dinamico, è di rendere più veloce e agevole uno studio articolato durante le fasi di progetto.

Lo studio dell’ombreggiamento estivo nel caso studio, per evitare il surriscaldamento, è stato il primo e fondamentale passo che ha portato alla definizione di alcune piccole modifiche al progetto iniziale.

Dall’analisi è stato possibile capire la necessità di integrare le aperture esistenti per l’ottimizzazione della ventilazione e di aggiungere un aggetto orizzontale mobile a sud per il contenimento del carico estivo (aprile-settembre).

Calcolo estivo

4

In seguito sono stati stimati i carichi termici nella serra in periodo estivo andando a correggere la progettazione dei sistemi di schermatura solare e di ventilazione. I fogli riguardanti il calcolo di questi fattori si basano su valori mensili forniti dalla UNI EN ISO 13790, in grado di determinare gli apporti termici globali estivi (fig. 7).

La verifica della ventilazione si basa sulla definizione dell’andamento orario della temperatura all’interno della serra, andando a calcola-

[kWh/giorno]

[kWh/giorno]

Il passo successivo ha riguardato la valutazione estiva. Il problema principale della serra in questi mesi è proprio legato alla sua capacità di “aprirsi” sufficientemente per non creare più l’effetto serra che andrebbe ad aumentare le temperature e nuocere, quindi, al benessere interno. In Italia è necessario assicurarsi che la serra elimini il proprio effetto nei mesi estivi in modo da non comportare un sovraccarico di calore e quindi non dispendio energetico per l’eventuale sistemi di climatizzazione estiva dell’edificio a cui è addossata.

5

78 STUDI E RICERCHE

6. Schema dell’organizzazione dei fogli di calcolo per la valutazione della ventilazione estiva del programma SERRA 13790.

re la portata d’aria garantita dal dimensionamento delle aperture per l’efficace rimozione del carico termico accumulato all’interno dello spazio chiuso della serra. Si riportano i profili di temperatura del giorno medio di tutti i mesi estivi, nel caso base del progetto (Progetto Iniziale, fig. 8) e nella versione ottimizzata (Progetto modificato, fig. 9). È possibile notare come con le variazioni di schermatura solare introdotte nel progetto modificato sia possibile ridurre di quasi 5 °C la temperatura all’interno della serra, per poi operare con la ventilazione attivata tramite le nuove aperture che, nel progetto iniziale erano localizzate solo sul fronte sud, mentre nel progetto modificato hanno interessato anche gli orientamenti est e ovest.

L’ultimo grafico (fig. 10) mostra il confronto tra i ricambi d’aria necessari a rimuovere il carico di calore interno alla serra e quelli garantiti con le nuove aperture introdotte. In questo modo è stato possibile rimuovere il calore, calcolato precedentemente, grazie alle modifiche introdotte nel progetto in un percorso di verifica dell’efficacia delle strategie di risparmio energetico che dovrebbe interessate tutte le fasi del progetto. Inizialmente i ricambi reali attuabili risultavano nulli per l’impossibilità di attivare una ventilazione tra le aperture monoaffaccio.

Conclusioni In conclusione, la struttura del software vuole portare alla luce le componenti in gioco che, in concomitanza alla fase progettuale, potranno essere modificate evitando situazioni di grave discomfort a opera conclusa. Se è semplice trovare informazioni, normative e programmi di simulazione che indagano il funzionamento della serra in inverno, non è così per il periodo estivo, anche per quanto riguarda l’intero edificio. Come lo stesso Reinberg sottolinea nell’in-

tervista a F. Sartogo,“oggi le tecniche per lo sfruttamento della ventilazione, ovviando al surriscaldamento estivo, sono diventate fondamentali nella progettazione delle serre solari, che non vengono utilizzate più solo per l’accumulo di calore in inverno”. La difficoltà nel gestire le variabili in gioco, dalle fluttuazioni di temperatura alla ventilazione, ha portato a forti discussioni riguardo all’argomento senza giungere a soluzioni definitive. Pertanto la ricerca qui presentata è un piccolo passo d’introduzione all’argomento, che vuole evidenziare la criticità del tema.

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C. Zappone, La serra solare, Napoli, 2009.

25.

25.

Ti – Te: Temperature di progetto orarie estive [°C] Qsd-t: Apporti termici solari diretti orari estivi superfici trasparenti [kWh/giorno] 26.

ACH: ricambi d’aria orari [h-1] 26.

Qrva: Portata aria di raffrescamento [m3/h] 26-27. V(Zse): Velocità locale del vento [m/s] 26-27. Qc: Flusso d'aria per effetto camino [m3/h] 26-27. Qv: Portata d'aria per ventilazione [m3/h] 27.

Hi: Apporti interni [W] 6

79

[kWh/giorno]

ilProgettoSostenibile

7

[°C]

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8

9 Note copyright immagini tabelle 1 - Particolare del progetto, fonte: www.herzog-und-partner.de; Credits: Richard Schenkirz 2 - Particolare del progetto, fonte: www.reinberg.net; Credits: Arge Reinberg, Trebersburg und Raith 3 - Particolare del progetto, fonte: www.reinberg.net 4 - Particolare del progetto, fonte: S. Yannas, Solar energy and housing design vol. 2: examples, Architectural Association, 1994; Credits: Yannas 5 - Particolare del progetto, fonte: www.lacatonvassal.com; Credits: Lacaton Vassal 6 - Particolare del progetto, fonte: www.arkitekturbilleder.dk; Credits: Flemming Skude 7 - Particolare del progetto, fonte:“Atlante di bioarchitettura”, in Grande atlante di architettura, UTET, 2002 8 - Particolare del progetto, fonte:“Atlante di bioarchitettura”, in Grande atlante di architettura, UTET, 2002 9 - Particolare del progetto, fonte: Notebook.neilbarrett.com 10 - Particolare del progetto, fonte:“Idee trasparenti” in Villegiardini n.383, 2002 11 - Particolare del progetto, fonte: www.desmint.com; Credits: Alessio Guarino 12 - Particolare del progetto, fonte: www.solardecathlon.upc.edu

[h]

[°C]

Norme Tecniche UNI EN 832:2001 Prestazione termica degli edifici – Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento UNI EN ISO 13786:2008 “Prestazione termica dei componenti per l’edilizia – Caratteristiche termiche dinamiche – Metodi di calcolo” UNI EN ISO 13789:2008 Prestazione termica degli edifici - Coefficiente di perdita di calore per trasmissione – Metodo di calcolo UNI EN 13790:2005 Prestazione termica degli edifici – Calcolo del fabbisogno di energia per il riscaldamento UNI EN ISO 6946:2008 Componenti ed elementi per edilizia – Resistenza termica e trasmittanza termica – Metodo di calcolo UNI EN ISO 13790:2008 Calcolo dei fabbisogni di energia per il riscaldamento e il raffrescamento UNI 113000-1:2008 Specifica tecnica per la modalità di applicazione nazionale della UNI EN ISO 13790:2008 con riferimento al metodo mensile per il calcolo dei fabbisogni di energia termica per riscaldamento e raffrescamento.

[h]

7. Confronto tra gli apporti termici solari complessivi per il Centro Visite: Progetto iniziale e Progetto modificato.

8. Andamento orario delle temperature nella serra nel periodo estivo: Progetto iniziale.

9. Andamento orario delle temperature nella serra nel periodo estivo: Progetto modificato.

10. Confronto tra ricambi d’aria richiesti e ottenuti con la progettazione delle nuove aperture: Progetto modificato.

10

80 STUDI E RICERCHE

Energy efficiency in the ventilated building envelope sector The new ventilated wall facade wants to propose an innovative idea, in order to contribute to the development of research into ventilated building envelope sector.

The new tile “SHADING SCREEN” has been designed in order to improve the building performance in terms of reduced solar absorption, thermal insulation and components optimization.

The ventilated wall facade has been designed with a specific configuration that allows to change the thermo-hygrometric and environmental parameters, which contribute to the improvement of energy saving and energy efficiency in the buildings.

Efficienza energetica nell’involucro edilizio assemblato a secco efficienza energetica - involucro edilizio - facciata a schermo avanzato

Proposta di un componente multistrato ventilato a schermo avanzato e una nuova lastra in cotto “shading screen” progettati in modo da contribuire al miglioramento prestazionale complessivo della facciata in termini di ridotto assorbimento solare, isolamento termico e razionalizzazione dei componenti.

Milagros Villalta Begazo Laureata in Architettura presso l’Università San Agustin di Arequipa (Perù), dottore di ricerca in Tecnologia dell’Architettura presso l’Università di Firenze. milagros.villalta@unifi.it

“L’involucro multistrato ventilato a scherma avanzato”1, nasce con l'obiettivo di investigare sui sistemi di involucri edilizi concepiti come membrana multilayer tra interno ed esterno, ad alte prestazioni energetiche e formati mediante l'assemblaggio a secco di componenti di facciata evoluti.

L’oggetto specifico dell’indagine sono stati gli edifici terziari collocati in climi caldi -umidi.

Il sistema La proposta dell’involucro multistrato ventilato a schermo avanzato è composto da due subsistemi: il primo, più interno, formato da un sistema multistrato montato a secco, il secondo, quale sistema di chiusura esterna, formato da un “pacchetto” a “parete ventilata”. Ognuno dei due sub-sistemi è a sua volta suddiviso in diversi strati funzionali come quelli di seguito elencati.

Sistema di tamponamento multistrato interno Articolo sottoposto a Peer Review

L’involucro verticale multistrato è costituito da un sistema di elementi montati a secco che

costituiscono una sub-struttura stratificata di elementi costruttivi leggeri e ad alte prestazioni. A ogni assemblaggio di differenti strati corrisponde un insieme di differenti prestazioni fisiche. L’involucro multistrato è costituito dai seguenti elementi e strati: • sottostruttura a orditura metallica: struttura di supporto in profilati in acciaio zincato, con guida orizzontale (profilato a U) e montanti (profilati a C); • strato di rivestimento interno: lastre costituite da una miscela omogenea di gesso e fibra di cellulosa; • strato isolante: pannelli di lana di polistirene espanso e/o altri isolanti sintetici.

Sistema di chiusura esterna a schermo avanzato Il sistema di chiusura esterna a schermo avanzato è composto da uno strato esterno di lastre estruse in laterizio fissate – tramite ancoraggio meccanico a pioli – a una sotto-struttura metallica di montanti (con profilo “a gola” di dimensioni 300x200x2 mm) ancorata, a sua volta, alla

ilProgettoSostenibile

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1. Stratigrafia del pacchetto murario.

2. Disposizione della lastra shading screen ad orientamento orizzontale.

struttura principale dell’edificio tramite staffe a “L” (di dimensioni 500x500x5 mm ca.). Gli strati che costituiscono i sistemi sono: • elementi della sottostruttura portante di facciata: montanti, staffe, elementi di ancoraggio; • elementi accessori e giunti: cuscinetti distanziatori in pvc a sezione circolare e perni a sezione rettangolare per frangisole; • lo strato isolante di lana di roccia di 50 m; • lo strato di regolazione; • lo strato di ventilazione; • lastre di rivestimento in laterizio: - lastra Shading Screen TR1 (tavella utilizzabile in due direzioni) - lastra Shading Screen TR2 (angolare orizzontale e/o verticale) - lastra Shading Screen TR3 (davanzale) - lastra Shading Screen TR5 (marcapiano) - lastra Shading Screen TR6 (bacchetta frangisole).

Lastra shading screen

attraverso lo sviluppo più ampio possibile della superficie disperdente. La lastra “SHADING SCREEN”, infatti presenta una superficie esterna 3 volte superiore alla superficie di una normale lastra da rivestimento di facciate a secco.

Un ulteriore obiettivo è stato quello di creare un tipo di lastra che presentasse un rilievo e quindi un disegno della superficie esterna applicabile nelle due diverse direzioni (orizzontale e verticale), sia per adattarsi a esigenze estetiche che per garantire la protezione dall’irraggiamento solare in differenti condizioni di orientamento.

Per contribuire ai miglioramento termico della lastra, risulta determinante anche la scelta del colore. I colori chiari hanno maggiore riflessione e minore quantità di assorbimento della radiazione solare, permettendo alla lastra di raffreddarsi più facilmente (nel caso che si desideri ottenere un risultato contrario sono più consigliabili i colori scuri).

Valori termici della lastra2

La lastra “SHADING SCREEN” è stata ideata allo scopo di creare un elemento auto-ombreggiante di rivestimento per facciate ventilate.

Uno degli obiettivi principali del progetto della lastra è quello dell’ottimizzazione della geometria della superficie esterna, in modo che essa stessa contribuisca ad attenuare l’assorbimento di calore

Il calcolo della trasmittanza è stato svolto con il programma CRTherm conforme ai requisiti previsti dalla UNI EN ISO 1745, Appendice D, utilizzando il metodo degli elementi finiti applicato a una sezione piana bidimensionale della lastra parallela alla direzione macroscopica del flusso termico.

1

2

82 STUDI E RICERCHE

La resistenza termica delle cavità delle lastre è stata valutata secondo la metodologia indicata nella UNI EN ISO 6946-1996, punto 5.2.

Il calcolo è stato svolto su due prove.

La prima con una lastra di dimensioni di 400x400 mm, assumendo un’argilla da 1800 kg/m3 con conduttività, maggiorata per umidità, di 0,62 W/mK. Risulta: Conduttività λ 1,080 W/mK Conduttanza C 14,994 W/m2K Resistenza R 0,067 W/m2K Trasmittanza U 4,227 W/m2K/W La seconda lastra su dimensioni di 500x500 mm, a parità di dati d’ingresso, risulta: Conduttività λ 1,26 W/mK Conduttanza C 13,44 W/m2K Resistenza R 0,074 W/m2K Trasmittanza U 4,66 W/m2K Durante il calcolo applicato alla lastra proposta è stato rilevato un miglioramento del comportamento termico (riduzione dell’assorbimento termico), sia per le cavità di aria presenti sia per la forma disperdente.

Verifica delle prestazione energetiche dell’involucro a secco3 La verifica è stata effettuata simulando un edificio localizzato ad Abu Dhabi (Emirati Arabi Uniti, latitudine 24,6° N): la particolare località è stata scelta per valutare il comportamento del sistema in condizioni estreme. Sono state valutate le prestazioni energetiche dell’involucro multistrato con lastre shading screen montate “a secco”, divise in tre fasi: • verifiche igro-termiche • verifiche fisico-termiche • consumi energetici su una Test-Room con l’applicazione del componente di facciata.

Le verifiche igro-termiche, effettuate mediante un programma di simulazione energetica, sono state condotte considerando i valori di irraggiamento sulle superfici dei rivestimenti e con il calcolo dei flussi di calore per conduzione e convezione all’interno della parete nella direzione dall’ambiente esterno all‘interno dell’edificio.

Le condizioni di partenza sono: 1. valutazione per una superficie di 100 m2 (10x10 m) 2. colori della lastra: rosso e sabbia 3. dimensioni dell’intercapedine d’aria: 2,5 cm, 5 cm e 10 cm 4. disposizione orizzontale della superficie corrugata esterna della lastra.

Sono stati assunti come termini di confronto una lastra in laterizio a sezione costante di 7 cm. Ciò consente di valutare le prestazioni di SHADING SCREEN in rapporto a un altro componente che presenta le più elevate caratteristiche della gamma considerata, quindi l’indagine è effettuata nelle condizioni più svantaggiose per la lastra in progetto.

L’indagine è stata sviluppata con una metodologia di progressiva induzione di dati e valori da una sequenza di fasi di calcolo riguardanti vari parametri, come: - percentuale di superficie ombreggiata della lastra - temperatura media della superficie esterna della lastra - flusso di calore passante dalla superficie esterna della lastra alla superficie interna della parete.

GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE

FACCIATA EST MEDIA STAGIONALE IRRAGGIAMENTO λsoleggiato%

λombreggiato%

FACCIATA OVEST MEDIA STAGIONALE IRRAGGIAMENTO λsoleggiato%

λombreggiato%

FACCIATA SUD MEDIA STAGIONALE IRRAGGIAMENTO λsoleggiato%

λombreggiato%

317,4 314,2 418,4 363,9 427,8 402,1 354,8 392,4 387,6 395,1 466,4 330,0

317,4 314,2 418,4 363,9 427,8 402,1 354,8 392,4 387,6 395,1 466,4 330,0

66,62% 65,79% 61,66% 57,40% 60,22% 61,19% 60,03% 57,89% 57,23% 60,52% 68,81% 68,19%

Tabella 1.

GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE

316,1 372,2 425,2 329,8 390,5 354,1 312,4 350,2 386,7 384,6 346,9 290,5

33,86% 36,73% 37,40% 40,42% 38,42% 36,69% 36,78% 39,07% 39,05% 38,72% 28,49% 30,03%

66,14% 63,27% 62,60% 59,58% 61,58% 63,31% 63,22% 60,93% 60,95% 61,28% 71,51% 69,97%

Tabella 2.

GENNAIO FEBBRAIO MARZO APRILE MAGGIO GIUGNO LUGLIO AGOSTO SETTEMBRE OTTOBRE NOVEMBRE DICEMBRE

408,1 351,0 318,9 188,4 141,4 123,6 123,9 164,9 258,8 365,8 547,0 420,7

53,45% 48,25% 44,39% 43,40% 40,75% 39,91% 40,23% 42,02% 43,90% 48,61% 51,06% 53,61%

46,55% 51,75% 55,61% 56,60% 59,25% 60,09% 59,77% 57,98% 56,10% 51,39% 48,94% 46,39%

Tabella 3.

Per la lastra SHADING SCREEN ROSSO, i diagrammi risultanti denotano però un’efficacia nella riduzione della superficie esposta a irraggiamento, evidenziando che: • nel caso dell’orientamento est, l’ombreggiamento della superficie della lastra varia tra il minimo di 57,23% nel mese di settembre e il massimo del 68,81%; • nel caso dell’orientamento ovest, l’ombreggiamento della superficie della lastra varia tra il minimo di 59,58% nel mese di ottobre e il massimo del 71,51%; • nel caso degli orientamenti sud, l’ombreggiamento della superficie della lastra varia tra il minimo di 46,39% nel mese di dicembre e il massimo del 60,09% (tabb. 1, 2, 3).

Nella fase di calcolo della temperatura media della superficie ester-

ilProgettoSostenibile

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te, la procedura di calcolo, come nel caso di Singapore, pone una temperatura della superficie interna stabile di 20 °C e assume come imput i dati relativi alla variazione della temperatura superficiale esterna nel corso del giorno e tutti i giorni dell’anno e alla variazione dei valori di resistenza termica dell’intero pacchetto di parete.

3

4

5 Tabelle 1, 2, 3. Percentuale di ombreggiamento superficiale della soluzione shading screen in funzione delle stagioni e i diversi orientamenti dell'edificio simulato.

Figure 3, 4, 5. Confronto della temperatura esterna tra la lastra shading screen (grigio scuro) e una lastra piana (grigio chiaro) in funzione ai diversi orientamenti.

na della lastra di colore rosso (valore di assorbimento 0,5) sono posti in termini di confronto gli effetti dell’irraggiamento sulla lastra shading screen con quelli relativi alla lastra piana (figg. 3, 4, 5).

Dalle tabelle e dai grafici si rileva che, se da una parte le temperature raggiunte dalla superficie esterna delle lastre in esame, nonostante la diversità morfologica, sono molto simili, dall’altra la dispersione del calore da parte di SHADING SCREEN ROSSO è maggiore rispetto a quella della lastra piana, dimostrando non solo l’efficacia della superficie corrugata quale sistema di dissipazione termica.

Per quanto riguarda la determinazione del flusso di calore passante dalla superficie esterna della lastra alla superficie interna della pare-

I risultati evidenziano che: - con SHADING SCREEN ROSSO applicato con orientamento est, il flusso di calore entrante in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 84,18 Wh/m2*giorno, a cui si deve sottrarre il flusso di calore uscente dalla parte ombreggiata pari a 60,98 Wh/m2*giorno, con un flusso risultante di 23,20 Wh/m2*giorno.

- con la lastra piana, il flusso di calore entrante in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 50,94 Wh/m2*giorno, valore a cui non si sottrarre alcun flusso di calore uscente; - nel confronto si evince che il risultante flusso di calore entrante della parete con SHADING SCREEN ROSSO è minore del flusso entrante nella parete con lastra piana, con una differenza che va dal 12% al 60% e che rappresenta l’efficienza del sistema SHADING SCREEN ROSSO rispetto a quello con lastra piana sulla facciata rivolta a est (tab. 6); - con SHADING SCREEN ROSSO applicato con orientamento ovest, il flusso di calore entrante in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 79,72 Wh/m2*giorno, a cui si deve sottrarre il flusso di calore uscente dalla parte ombreggiata pari a 45,44 Wh/m2*giorno, con un flusso risultante di 34,27Wh/m2*giorno; - con la lastra piana, il flusso di calore entrante in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 62,10 Wh/m2*giorno, valore a cui non si sottrarre alcun flusso di calore uscente; - nel confronto si evince che il risultante flusso di calore entrante della parete con SHADING SCREEN ROSSO è minore del flusso entrante nella parete con lastra piana, con una differenza che va dal 7% al 48% e che rappresenta l’efficienza del sistema SHADING SCREEN ROSSO rispetto a quello con lastra piana sulla facciata rivolta a est (tab. 7); - con SHADING SCREEN ROSSO applicato con orientamento nord o sud, il flusso di calore entrante in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 117,68 Wh/m2*giorno, a cui si deve sottrarre il flusso di calore uscente dalla parte ombreggiata pari a 33,81 Wh/m2*giorno, con un flusso risultante di 83,88Wh/m2*giorno; - con la lastra piana, il flusso di calore uscente in parete per la parte soleggiata nel migliore dei casi è di 96,89 Wh/m2*giorno; - nel confronto si evince che il risultante flusso di calore entrante della parete con SHADING SCREEN ROSSO è minore del flusso entrante nella parete con lastra piana nei mesi con maggiore irraggiamento, con una differenza che va dal 7% al 23% (tab. 8).

Sono stati seguiti gli stessi procedimenti di calcolo per la lastra SHADING SCREEN SABBIA con un valore di assorbimento di 0.2 e i risultati rilevano che le temperature raggiunte dalla superficie esterna delle lastre in esame, nonostante la diversità morfologica, sono molto simili, ma che la dispersione del calore da parte di SHADING SCREEN SABBIA è più o meno identica a quella della lastra piana, per effetto dello scarso assorbimento di calore causato a sua volta da una spiccata riflessione. In questo caso non è confermata una maggiore efficacia quale sistema di dissipazione termica per la superficie corrugata rispetto a quella piana.

84 STUDI E RICERCHE

Risultati finali per Abu Dabhi

LASTRA SHADING SCREEN Wh/m2*giorno Calore Soleggiato

Wh/m2*giorno Calore Ombreggiato

Wh/m2*giorno Calore somma

LASTRA PIANA Wh/m2*giorno Calore Lastra piana

Differenza

%

Gli obiettivi di questa fase finale 84,18 -60,98 23,20 -27,74 -22.26 -54% di valutazione sono relativi 84,44 -58,02 26,43 -25,76 -27.40 -49% all’ottenimento di dati in grado 113,58 -48,75 64,83 -31,86 -30.29 -33% di esprimere l’entità dei consumi 111,74 -42,24 69,50 -13,44 -5.83 -16% energetici per riscaldamento o 125,16 -36,46 88,70 -28,79 -17.71 -25% raffrescamento dell’aria interna 118,49 -34,51 83,99 -27,12 -15.31 -24% a seconda del salto termico tra 110,92 -28,57 82,35 -18,42 -9.62 -18% 125,28 -28,25 97,03 -15,80 -7.48 -14% l’aria esterna e l’aria interna ope125,08 -32,61 92,47 -12,29 -13.56 -12% rante posta a 20 °C. Tali consumi 116,58 -39,51 77,07 -20,83 -15.23 -21% sono espressi in Wh e sono riferi108,08 -58,27 49,81 -59,75 -41.70 -55% ti a un volume definito TEST 84,08 -58,98 25,10 -38,09 -27.82 -60% ROOM di 10 m, consentendo di Tabella 4. ottenere una sorta di unità di LASTRA SHADING SCREEN LASTRA PIANA misura spaziale-energetica rap2 2 2 2 Wh/m *giorno Wh/m *giorno Wh/m *giorno Wh/m *giorno Differenza % presentata dalla superficie periCalore Calore Calore Calore metrale del volume unitario Soleggiato Ombreggiato somma Lastra piana 10*10*10, rapportabile al pro88.66 -47.53 41.12 63.39 -22.26 -35% getto di un organismo edilizio.

102.49 -43.24 59.25 86.65 -27.40 -32% Il procedimento di calcolo per119.37 -35.74 83.63 113.92 -30.29 -27% 110.12 -26.62 83.49 89.32 -5.83 -7% mette di individuare: 123.25 -18.81 104.44 122.15 -17.71 -14% - i consumi medi annui di ciascu113.31 -17.68 95.62 110.94 -15.31 -14% na delle facce del TEST ROOM, 105.58 -14.39 91.18 100.80 -9.62 -10% secondo il loro orientamento; 119.42 -12.26 107.16 114.64 -7.48 -7% - i consumi medi annui del TEST 125.22 -17.42 107.80 121.36 -13.56 -11% ROOM nel suo complesso.

121.46 -22.81 98.65 113.88 -15.23 -13% 89.03 -44.61 44.42 86.12 -41.70 -48% Il consumo è ricavato come fun79.72 -45.44 34.27 62.10 -27.82 -45% zione diretta di tutti i fattori Tabella 5. considerati nelle fasi precedenti e comprende, come nelle fasi LASTRA SHADING SCREEN LASTRA PIANA 2 2 2 2 dette, il confronto tra pareti Wh/m *giorno Wh/m *giorno Wh/m *giorno Wh/m *giorno Differenza % dotate di lastre SHADING Calore Calore Calore Calore Soleggiato Ombreggiato somma Lastra piana SCREEN, distinte in colore rosso 111.53 -37.15 74.37 83.99 -9.62 -11% e colore sabbia, e pareti dotate 99.74 -39.82 59.92 69.36 -9.43 -14% di lastra piana di riferimento.

101.93 -36.73 65.21 69.86 -4.65 -7% Come evidenziato dai grafici, nel 72.24 -31.67 40.57 25.93 14.65 56% caso di Abu Dabhi i consumi 61.85 -24.99 36.85 17.83 19.02 107% energetici totali della TEST ROOM 54.82 -23.36 31.45 13.48 17.98 133% applicando la lastra SHADING 57.68 -19.41 38.27 20.53 17.74 86% 74.35 -18.35 56.01 37.93 18.08 48% SCREEN SABBIA sono superiori 98.92 -22.66 76.26 67.62 8.64 13% (+8%) a quelli che si avrebbero 120.45 -24.98 95.47 99.17 -3.70 -4% applicando una lastra piana. Ciò 146.93 -34.68 112.25 145.59 -33.34 -23% permette di comprendere che 117.68 -33.81 83.88 96.89 -13.01 -13% SHADING SCREEN a colorazione Tabella 6. chiara risulta poco efficiente nel contesto analizzato (considerato però, come già detto, che la simulazione è limitata all’analisi del flusso con corrugamenti verticali. Questi risultati lusinghieri sono ulteriormente incoraggianti per il fatto che: di calore passante e non comprende valutazioni fluidodinamiche).

Applicando invece la lastra SHADING SCREEN ROSSA, la situazione si - la simulazione non prende in considerazione le minori esigenze di regolazione dell’umidità negli ambienti interni per effetto di un rovescia e gli stessi consumi sono significativamente ridotti (-16,1%) minor flusso entrante; rispetto a quelli che si avrebbero applicando una lastra piana, essenla simulazione prevede le “condizioni” meno vantaggiose per l’apdoci sia un assorbimento che una dispersione maggiore del calore. I plicazione di SHADING SCREEN, poiché la lastra piana presenta risultati migliori (maggiori risparmi) si verificano sui versanti est e uno spessore maggiore (7 cm) rispetto agli spessori delle lastre da ovest, mentre appare evidente che sui versanti nord e sud, come è rivestimento più comuni (3 cm). intuibile, potrebbero ottenersi risultati migliori orientando la lastra

ilProgettoSostenibile

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rati, sopratutto per quanto riguarda le stagioni calde.

L’associazione tra fattori quali: resistenza termica del laterizio, disegno di una superficie corrugata capace di gettare ombre sulla superficie, alcune forature interne finalizzate a migliorarne la resistenza al passaggio del calore, appare quindi, alla luce dei risultati, come una “valida strategia di ottimizzazione del rivestimento esterno” di una facciata a schermo avanzato, nell’ambito di una logica sistemica orientata allo sviluppo dell’edilizia sostenibile.

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Tabelle 4, 5, 6. Confronto di efficienza termica tra soluzione con lastra shading screen rosso e con lastra piana: orientamenti est, ovest, nord-sud.

Figure 6, 7, 8. Flusso di calore passante. Orientamenti est, ovest, nord-sud (shading screen: grigio scuro; lastra piana: grigio chiaro).

Conclusioni e possibili sviluppi Sulla base dei risultati dei test simulati precedentemente descritti è stato possibile verificare e convalidare l’ipotesi intuitiva che un componente di rivestimento per facciate ventilate presentasse proprietà adeguate per ridurre l’assorbimento di energia solare nei climi con forte irraggiamento. I risultati dei test non solo convalidano l’ipotesi suddetta, ma prospettano che l’efficienza dimostrata dalla lastra in progetto possa risultare utile anche nei climi tempe-

I livelli di riduzione del flusso termico attraverso il componente che sono stati registrati dai test sono da attribuirsi esclusivamente al fattore forma, perciò i futuri sviluppi potrebbero essere gli ulteriori studi di approfondimento che considerino anche gli aspetti fluidodinamici della trasmissione del calore, in modo da avere un quadro ancor più preciso del funzionamento e delle prestazioni della lastra.

Tali ulteriori indagini, inoltre, potrebbero riguardare il sistema di rivestimento con lastra disposta in orizzontale e in verticale, poiché è presumibile in corrispondenza delle facciate rivolte a nord e sud la disposizione verticale possa contribuire ad incrementare le prestazioni.

Note 1 - Il presente articolo sviluppa dati e informazioni tratti dalla tesi di dottorato in Tecnologia dell’Architettura e Design, Università degli Studi di Firenze (XXI ciclo),“L’efficienza energetica dell’involucro edilizio assemblato a secco per climi caldo-umidi”, Tutor prof. Marco Sala, Co-tutor arch. Giovanni Galanti.

2 - Il presente calcolo è stato svolto in collaborazione con l’Ing. Giorgio Zanarini (ex-direttore del Consorzio Alveolater).

3 - Il presente calcolo è stato svolto in collaborazione con la Facoltà di di Energetica “Sergio Stecco” dell’Università di Firenze in particolare con il Prof.

Maurizio de Lucia e l’Ing. Davide Fissi.

4 - Dobbiamo considerare che nelle localizzazione più vicine all’equatore le facciate esposte a Est-Ovest sono quelle che subiscono l’irraggiamento più intenso.

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Tucci F., Involucro ben temperato, Alinea Editrice, Firenze 2006.

86 STUDI E RICERCHE

Regulation and construction products: the sustainability way The last update of legislation in building sector (Dir. 2002/91/CE, and Dir. 2010/30/UE) expresses significant advances in the introduction of sustainable technologies and practices, establishing that energy performance evaluation must be done encompassing total consumption of buildings.

UE environmental policies, of extended and shared producer responsibility, aim to: • reduce environmental footprint of services and products • sensitize construction products’ enterprises about environmental costs of their life cicle production. Construction process stakeholders needs to face up to the rise of quality in building sector, adopting their involvement to define best practices for green design, joint with end user new sustainability requirements. New regulations, related to construction products, (ErP Directive 2009/125/CE, Regulation 305/2011/Ue, Italian D.L. 15/2011) constitute guidelines for stakeholders, furthering and promoting best practices applications for sustainable buildings development.

Normativa e prodotti edilizi: verso la sostenibilità del costruito ecodesign - edilizia green - efficienza energetica - impatto ambientale di prodotto

“Un edificio sostenibile potrà essere definito tale, quando la somma di materiali, componenti e sistemi sono realizzati con i criteri di sostenibilità nelle varie fasi del processo edilizio, in modo da non contribuire all’aumento del livello di inquinamento” (definizione stabilita durante il convegno Sustainable Building 2000 tenutosi a Maastricht).

Valentina Gianfrate Architetto e Dottore di Ricerca in Tecnologia dell’Architettura presso l’Università Alma Mater Studiorum di Bologna. valentina.gianfrate@libero.it

Articolo sottoposto a Peer Review

Il recente aggiornamento del quadro normativo nel settore delle costruzioni mostra importanti passi avanti nell’introduzione di pratiche e tecnologie volte all’efficienza energetica in edilizia.

A partire dalla Direttiva 2002/91/CE, poi integrata dalla Direttiva 2010/30/UE, si stabilisce che la valutazione della prestazione energetica deve essere effettuata considerando la totalità dei consumi dell’edificio: riscaldamento invernale, condizionamento estivo, produzione di acqua calda sanitaria ed illuminazione. A corredo della normativa sono perseguite a livello comunitario le politiche ambientali di extended and shared producer responsibility, volte alla riduzione dell’impatto ambientale di prodotti e servizi attraverso la responsabilizzazione dei produttori concernente i costi ambientali del ciclo di vita dei beni che immettono sul mercato.

La sostenibilità ambientale degli edifici e, nello specifico, dei prodotti edilizi continua però ad apparire un obiettivo complesso da raggiungere e il ritardo con cui il settore assimila l’innovazione tecnologica costituisce un freno al progressivo sgravio dell’ambiente dai carichi impo-

stigli dalla pratica edilizia. Nonostante ciò, negli ultimi anni si percepisce una maggiore sensibilità ai temi della sostenibilità del costruito da parte delle imprese: l’ambiente naturale non è più una semplice variabile operativa, ma viene considerata una variabile strategica in grado di influenzare la pianificazione e la gestione del progetto a diversi livelli di approfondimento.

Le figure del processo edilizio si trovano pertanto a confrontarsi con l’innalzamento del livello di qualità nel settore costruzioni e il loro coinvolgimento appare indispensabile nella definizione di un insieme di buone regole per il progetto, finalizzate al raggiungimento di risultati qualitativamente adeguati collegati alle esigenze di sostenibilità degli utenti.

La sfida per progettisti, imprese di costruzione, produttori di materiali e componenti per l’edilizia, consiste nella esplicitazione di obiettivi complessi: • la messa a punto di strumenti finalizzati ad orientarsi nell’affollamento che caratterizza il mercato dei prodotti edilizi sostenibili (o dichiarati tali); • la previsione dei cambiamenti futuri che

ilProgettoSostenibile

87

BAT (best available technics)

Gestione integrata dei rifiuti

Politiche integrate di prodotto

Eco-incentivi

Life Cycle Design

Green public procurement

Sistema di gestione ambientale

Etichettatura Ecologica

Progettazione sostenibile

Elementi del Life Cycle Design.

influenzeranno le scelte degli acquirenti e dell’utenza; • l’individuazione di modalità di partecipazione, attraverso le quali i vari portatori d’interesse potranno essere coinvolti attivamente nella progettazione dei nuovi materiali e componenti, per dar forma a prodotti coerenti con la loro cultura, i valori e i bisogni percepiti.

Un valido supporto al raggiungimento delle suddette priorità strategiche è costituito da due elementi: 1. l’insieme di informazioni fornito attraverso strumenti di comunicazione efficaci ed efficientemente promossi, che contribuiscono alla diffusione di un linguaggio che si esprime tramite parametri della sostenibilità dei prodotti da costruzione arricchendo il mercato di barriere qualitative 2. Le novità legislative (in particolare comunitarie) relative ai prodotti utilizzati in edilizia, che forniscono uno strumento guida per i vari operatori e al contempo incoraggiano e promuovono l’adozione di buone pratiche per lo sviluppo di edifici sostenibili.

In particolare, le normative emanate negli ultimi anni, relative ai prodotti da costruzione forniscono al progettista indicazioni e regole ponendo una serie di vincoli dal punto di vista del risultato ambientale, perseguendo dunque un miglioramento sostanziale della performance ambientale del prodotto durante tutto il suo ciclo di vita.

Le normative comunitarie sui prodotti da costruzione A livello europeo il primo passo è stato il tentativo di superare il legame alle tradizioni costruttive e legislative nazionali nel settore delle costruzioni: infatti l’esistenza di sistemi legislativi e normativi diversi nei vari Stati Membri, rappresenta una barriera alla libera circolazione di un numero consistente di prodotti industriali destinati alla costruzione, dando luogo quindi alla necessità per l’UE di intervenire con una azione di armonizzazione. Nel campo delle costruzioni edili questo obiettivo è stato reso possibile dalla Direttiva 89/106/CEE “Prodotti da Costruzione” (CPD). La Direttiva CPD aveva l’obiettivo di assicurare all’utente che i prodotti da costruzione immessi sul mercato fossero costruiti o realizzati in modo che l’opera di costruzione che li integrava rispettasse alcuni requisiti ritenuti essenziali per la sicurezza, la salute e altre esigenze di ordine collettivo dell’utenza. Il ravvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati membri concernenti i prodotti da costruzione, puntava pertanto ad eliminare gli ostacoli tecnici agli scambi nel campo dei prodotti da costruzione per migliorarne la libera circolazione in seno al mercato interno. Al fine di realizzare

tale obiettivo, la direttiva 89/106/CEE prevedeva la definizione di norme armonizzate per i prodotti da costruzione e il rilascio di benestare tecnici europei. Il requisito di base delle opere di costruzione, relativo all’uso sostenibile delle risorse naturali, sottolineava in particolare la necessità della possibilità di riciclo delle opere di costruzione, dei loro materiali e delle loro parti dopo la demolizione, della durabilità delle opere di costruzione e dell’uso di materie prime e secondarie ecologicamente compatibili nelle opere di costruzione.

Nel 2011 tale direttiva è stata sostituita dal nuovo Regolamento per i prodotti da costruzione (305/2011/Ue). Il regolamento, approvato dall’Europarlamento il 18 gennaio 2011, disciplina la vendita nella UE di prodotti da costruzione. Con le nuove norme, la ‘dichiarazione di prestazione’ sostituisce la dichiarazione di conformità, introdotta dalla Direttiva 89/106/CEE, necessaria per ogni prodotto da costruzione, e contiene informazioni sulle sostanze pericolose, come richiesto dal REACH regolamento del 2006, al fine di migliorare la possibilità di realizzare costruzioni ecosostenibili e lo sviluppo di prodotti rispettosi dell’ambiente, e in modo da soddisfare gli standard di salute e sicurezza e rendere chiaro il contenuto a tutti gli utenti. La Commissione indica le informazioni necessarie su queste sostanze, tenendo conto delle esigenze di riciclo o riutilizzo. Il regolamento intende semplificare il sistema di valutazione di prestazione dei prodotti soprattutto per le micro-imprese che potranno optare per le nuove procedure semplificate, a condizione che questi beni siano ancora conformi alle norme UE armonizzate. Gli Stati membri dovranno, inoltre, istituire ‘Punti di Contatto per i Prodotti’ per fornire informazioni sui prodotti da costruzione e sul loro uso a titolo gratuito, e dovranno mostrarsi imparziali per quanto riguarda il processo di ottenimento della marcatura CE. L’unica deroga è concessa ai prodotti da costruzione realizzati secondo procedure tradizionali o adatti alla conservazione del patrimonio, con processi non industriali che potranno essere esentati dall’obbligo di ‘dichiarazione di prestazione’. Altre modifiche alla legislazione approvate dal Consiglio sono finalizzate al riciclo dei prodotti da costruzione e alla tutela dell’ambiente e della salute e sicurezza durante l’intero ciclo di vita del prodotto da costruzione. Il processo di semplificazione avviene in maniera graduale poiché le misure contenute nella Direttiva 89/106/CE restano in vigore ancora fino al 1° luglio 2013.

Un secondo gruppo di normative riguarda la limitazione del consumo energetico connesso ai prodotti da costruzione.

88 STUDI E RICERCHE

Il primo provvedimento è costituito dalla Direttiva 2005/32/CE (EuP – Energy using Products) pubblicata il 6 luglio 2005 dalla Commissione Europea. La direttiva sottolineava che, al fine di favorire lo sviluppo sostenibile è opportuno alleggerire progressivamente l’impatto ambientale complessivo dei prodotti e delle apparecchiature che consumano energia, in particolare identificando le principali fonti di impatto negativo. La progettazione ecologica, quale impostazione preventiva finalizzata all’ottimizzazione delle prestazioni ambientali, mantenendo inalterate le qualità d’uso, veniva intesa come motore per attivare nuove ed effettive opportunità per ogni elemento della filiera, dal fabbricante al consumatore. Il provvedimento aveva lo scopo di: - promuovere l’integrazione degli aspetti ambientali nella progettazione delle apparecchiature; - elaborare specifiche comunitarie in grado di uniformare e regolare nuovi criteri di eco-design al fine di garantire la libera circolazione dei prodotti nel mercato interno, realizzabili attraverso misure di implementazione adottate sotto forma di Regolamenti o Direttive da parte della Commissione Europea, riferite a: - requisiti di prodotto che fissano un limite su alcuni parametri ambientali significativi come, ad esempio, l’efficienza energetica o il consumo d’acqua - requisiti generici concernenti le prestazioni ambientali del prodotto nel suo complesso, senza la fissazione di limiti quantitativi Le misure di esecuzione della Direttiva “EuP”, intervenivano in aree specifiche, considerate prioritarie dalla Commissione, attraverso un apposito studio che ne ha valutato l’impatto ambientale. Le aree interessate riguardavano: sistemi per il riscaldamento e la produzione d’acqua calda, motori elettrici, illuminazione nel settore residenziale e terziario, elettrodomestici, strumenti da ufficio, elettronica per la grande diffusione e sistemi di ventilazione e climatizzazione.

Alla base della Direttiva c’era la consapevolezza che proprio nella fase progettuale del prodotto si determina l’inquinamento provocato durante il ciclo di vita. Il miglioramento del rendimento energetico dei prodotti contribuiva, inoltre, a garantire la sicurezza dell’approvvigionamento energetico, presupposto indispensabile per un’attività economica solida e sostenibile.

Il 20 Novembre 2009 la Direttiva EuP 2005/32/CE è stata sostituita dalla Direttiva ErP (Energy related Products) 2009/125/CE, relativa all’istituzione di un quadro per l’elaborazione di specifiche per la progettazione ecocompatibile dei prodotti connessi all’energia.

La nuova direttiva ha ampliato considerevolmente il proprio ambito di applicazione, riguardando direttamente tutti i prodotti in qualche modo connessi con il risparmio energetico, differentemente da quanto faceva la normativa precedente, applicabile solamente a prodotti che consumano energia. Oltre a televisioni e computer quindi, anche finestre, materiali isolanti e rubinetti, sono sottoposte al rispetto delle prescrizioni minime per poter essere commercializ-

zati. La direttiva prevede che vengano elaborate, attraverso misure di esecuzione, disposizioni armonizzate e vincolanti per la progettazione ecocompatibile dei prodotti, in modo che questi non siano pericolosi per l’ambiente.

Le misure di esecuzione sono requisiti obbligatori in forma di norme che entrano in vigore direttamente, senza dover essere trasposte nelle legislazioni nazionali.

La Commissione Europea, dopo aver consultato gli Stati Membri, gli operatori di mercato e le altre parti interessate, ha selezionato i gruppi di prodotti per il cosiddetto Piano di Lavoro: tali gruppi vengono aggiornati ogni tre anni. Studi preparatori commissionati dalla Commissione Europea forniscono dati specifici per ciascun gruppo di prodotti, che fungono da punto di partenza per lo sviluppo di requisiti minimi appropriati per le loro prestazioni ambientali. La Direttiva privilegia l’autoregolamentazione da parte dei fabbricanti in alternativa alle Norme purché si rispettino i criteri indicati nella norma.

La Direttiva prevede che le misure di esecuzione, che dovranno soddisfare alcuni principi chiave, debbano essere predisposte solo per prodotti che: - rappresentino un volume di vendite significativo (indicativamente superiore a 200.000 unità all’anno); - abbiano un rilevante impatto ambientale; - possiedano significative potenzialità di miglioramento relativamente all’impatto ambientale senza costi eccessivi.

La normativa nazionale Lo Stato Italiano in recepimento della Direttiva 2009/125/CE, ha emanato il Decreto Legislativo n. 15 del 16 febbraio 2011. Si tratta di un decreto attuativo della Direttiva europea sull’Ecodesign degli Energy-related Products (ErPs). Il provvedimento ambisce a limitare la circolazione sul mercato unico europeo ai prodotti conformi ai criteri stabiliti dall’UE e recepisce senza sostanziali modifiche quanto previsto dal testo della direttiva.

Ad arricchire il quadro normativo in materia, e i vari regolamenti UE, durante lo scorso anno è stato approvato il Decreto Legislativo 104/2012, che costituisce il decreto attuativo della Direttiva 2010/30/UE, relativamente all’indicazione del consumo di energia dei prodotti mediante l’etichettatura. Il decreto recepisce l’ampliamento dell’etichettatura energetica non solo per gli elettrodomestici, ma anche per tutti i prodotti che hanno un notevole impatto diretto o indiretto sul consumo di energia durante il loro uso (rientrano ad esempio anche porte, infissi, materiali isolanti).

L’obiettivo della norma è orientare i consumatori alla scelta di prodotti connessi al consumo di energia che comportino un minor consumo, attraverso etichette e informazioni uniformi. In base al nuovo Decreto, i fornitori che immettono sul mercato o che mettono in

ilProgettoSostenibile

89

Embodied Energy [MJ/kg] Zinco Vetro Vernice Stagno Rame Ploistirolo Polietilene Poliestere Plastica Piombo Ottone Olio lubr.

Mattoni Legno Lane minerali Inerti Ghisa Gesso Cemento Calce Amianto Alluminio Acciaio

5. individua le condizioni per le quali i prodotti da costruzione possono essere confrontati sulla base delle informazioni fornite nella EPD. Per quanto riguarda le EPD relative ad attività di servizio nel settore delle costruzioni, si applicano regole e requisiti identici a quelli dei prodotti.

Questa valutazione della sostenibilità è riferita alle prestazioni ambientali, sociali ed economiche degli edifici, utilizzando indicatori sia quantitativi, sia qualitativi, entrambi misurati senza giudizio di valore.

0

20

40

60

80

100 120

140 160

Energia incorporata materiali da costruzione (Elaborazione CNR).

servizio i prodotti coperti da una misura di implementazione, avranno l’obbligo di fornire un’etichetta e una scheda del prodotto. Allo stesso tempo, i distributori dovranno esporre le etichette, in maniera visibile e leggibile, ma anche presentare la scheda nell’opuscolo del prodotto o in ogni altra documentazione che correda i prodotti al momento della vendita. Questi obblighi devono essere rispettati anche quando il cliente non può prendere visione del prodotto (vendita per corrispondenza, su catalogo o via internet).

La norma Uni EN 15804 Infine lo sviluppo normativo sulla valutazione della sostenibilità dei prodotti da costruzione, contempla la norma EN 15804 “Sustainability of construction works — Environmental product declarations — Core rules for the product category of construction products”. Tale norma, elaborata dalla commissione tecnica internazionale CEN/TC 350 “Sostenibilità in Edilizia”, definisce gli standard volontari per l’elaborazione di “dichiarazioni ambientali di prodotto” (EPD) e dei metodi per l’aggregazione di queste informazioni all’interno di una valutazione della sostenibilità complessiva di edifici nuovi ed esistenti. La norma fornisce regole chiave, suddivise per categoria di prodotto (PCR), per lo sviluppo di dichiarazioni ambientali relative a prodotti e servizi nel settore delle costruzioni: 1. definisce i parametri da dichiarare e i modi in cui sono raccolti e comunicati; 2. descrive quali fasi del ciclo di vita sono considerate nella dichiarazione ambientale di prodotto (EPD) e quali processi sono da includere; 3. stabilisce le regole per lo sviluppo di scenari; 4. include le regole per il calcolo d’inventario e la valutazione di impatto nell’analisi del ciclo di vita, alla base della EPD, comprese le specifiche da applicare sulla qualità dei dati;

Conclusioni Dall’analisi dell’aggiornamento normativo sia a livello comunitario che a livello nazionale si evince la volontà politica di costruire un nuovo modello economico legato al settore delle costruzioni, basato sulla sostenibilità: l’innovazione dei prodotti, della produzione e dei processi che accompagnano il ciclo di vita dei beni commercializzati avviene in virtù del nuovo significato che assumono le produzioni sostenibili rispetto a quelle tradizionali, ciò grazie al crescente valore conferito al rispetto per l’ambiente e alla sua divulgazione per l’innalzamento del livello di qualità in termini di sostenibilità.

Se pensiamo ad un futuro dell’edilizia “green”, i prodotti da costruzione vanno adattati e innovati per rispondere alle esigenti richieste del mercato. Ciò non significa soltanto costruire in modo sostenibile, rispettando l’ambiente, ma significa anche valorizzare il sistema-edificio, e il suo investimento, per avere efficienza energetica e ambienti abitativi più confortevoli e più salubri.

Le nuove prestazioni e l’innalzamento del livello di qualità dei prodotti nel settore edilizio rappresentano uno dei pilastri alla base del successo di politiche eco-efficienti, costruzioni sostenibili e sviluppo del mercato. Uno degli obiettivi delle nuove normative consiste infatti nel supportare le aziende, che potranno trovare margini di vantaggio e guadagnare nuovi mercati se sapranno comunicare in modo efficiente un pacchetto di nuove informazioni in merito alla sostenibilità intesa come un aspetto della qualità dei prodotti da costruzione di nuova rilevanza. Le aziende produttrici dovranno però essere in grado di comprendere il linguaggio della sostenibilità, gli strumenti utili per la sua comunicazione e i processi attraverso i quali la domanda arriva ad emergere (anche grazie alla spinta propositiva dell’offerta delle aziende).

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90 TESI DI DOTTORATO

Università: Sapienza – Università di Roma Dipartimento: Dipartimento DATA Corso di Dottorato: Progettazione Ambientale Ciclo di Dottorato: XXIII Anno discussione tesi: 2011 Tutor: prof. Salvatore Dierna Co-tutor: prof. Fabrizio Tucci Parole-chiave: sistemi passivi; simulazione dinamica; certificazione energetica

I sistemi di controllo passivo nella valutazione dell’efficienza energetica degli edifici in area mediterranea Marco Cimillo Sapienza – Università di Roma

Obiettivi. Lo studio riguarda l’efficienza energeti-

certificazione energetica e per la valutazione dei

per la certificazione energetica di un edificio,

ca in architettura, collocandosi nel quadro delle

sistemi passivi. Inoltre vengono fornite indicazio-

secondo quanto stabilito dalle norme.

politiche energetiche dell’Unione Europea e, più in

ni precise sul campo di validità dei due metodi

La seconda riguarda l’uso delle simulazioni dina-

generale, della promozione dello sviluppo sosteni-

sperimentati.

miche come strumento di ricerca attraverso il

bile. Tali politiche, perseguendo oltre alla sosteni-

Si tratta tuttavia di soluzioni parziali che non

quale aggiornare i metodi più semplificati attual-

bilità, la sicurezza e la competitività del sistema,

esauriscono il problema e che si prestano a ulte-

mente in uso, al fine renderli adatti alla valutazio-

impongono obiettivi rigorosi in termini di efficien-

riori sviluppi, sia riguardo alla propria accuratezza

ne di sistemi passivi. In questo caso è stata effet-

za e risparmio, che in edilizia diverranno ancor più

ed affidabilità, sia in relazione alle norme tecniche

tuata un serie di test simulati sul sistema dei con-

pressanti nella prospettiva degli “edifici a energia

di riferimento. Essendo queste ultime regolar-

dotti interrati, al fine di osservarne le prestazioni

quasi zero”. A tali obiettivi, sostenuti dal sistema di

mente sottoposte a processi di revisione, impon-

al variare dei principali parametri tecnologici, cli-

certificazione energetica, possono dare un appor-

gono periodici aggiornamenti della ricerca.

matici e di funzionamento. Nel complesso sono

Risultati. La ricerca fornisce, attraverso lo studio

serie di 5.760 simulazioni. L’elaborazione dei dati,

ne e valutazione degli stessi presentano tuttora

di casi originali, indicazioni sul potenziale contri-

per mezzo degli strumenti della statistica inferen-

elementi problematici, alla cui soluzione la ricerca

buto energetico dei sistemi passivi e traccia un

ziale, ha consentito quindi di ricavare una formu-

to notevole (e molto coerente con le strategie comunitarie) i sistemi passivi. Tuttavia progettazio-

state ottenute 33.600 osservazioni orarie da una

si propone di offrire un contributo. Gli obiettivi

quadro dei problemi legati alla valutazione delle

la semplificata che permette di calcolare l’effi-

specifici della ricerca consistono nell’elaborazione

prestazioni energetiche degli edifici in relazione

cienza del sistema e di integrare tale valore nella

di metodi applicabili alla valutazione e certificazio-

all’uso degli stessi. Nella sua parte più sperimen-

procedura di calcolo prevista per la certificazione

ne di tali sistemi, avvalendosi di metodologie lega-

tale, infine, propone per tali problemi due solu-

energetica dalle norme UNI TS 11300.

te alla simulazione dinamica, che rappresenta lo

zioni basate su diverse applicazioni delle simula-

Entrambe le soluzioni possono risultare utili

zioni dinamiche. La prima prevede un utilizzo

anche per la valutazione dei sistemi passivi in

diretto in fase di certificazione e presuppone la

fase di progettazione.

strumento più avanzato disponibile.

Destinatari. La ricerca si rivolge a consulenti, cer-

validazione di un modello di calcolo. Questa ipo-

tificatori, ricercatori e ai soggetti tecnici coinvolti

tesi è stata attuata attraverso la validazione del

del processo di legislazione e normazione in

modello di calcolo EnergyPlus, sviluppato dal

materia di certificazione energetica. Più in gene-

Department of Energy degli Stati Uniti e dai

rale i risultati possono essere d’interesse per tutti

Berkeley Laboratories, secondo la norma europea

gli attori implicati nel processo di certificazione,

EN 15265, che prevede una serie di test di calcolo

compresi gli sviluppatori di software commerciali.

su un modello predefinito e in condizioni climati-

Il testo integrale della ricerca è disponibile su PADIS all’indirizzo http://hdl.handle.net/10805/1244

Punti di forza e di debolezza. Le soluzioni pro-

sente di utilizzare i risultati di un calcolo (effettua-

Marco Cimillo Già professore a contratto presso la Sapienza - Università di Roma, è docente in Master Universitari e in Master e corsi post laurea presso Inarch, Cesarch e altri enti di formazione. Autore di pubblicazioni su temi energetici e ambientali, lavora a Roma come architetto, ricercatore e consulente.

poste sono immediatamente utilizzabili per la

to con le modalità stabilite nel rapporto stesso)

marco.cimillo@awn.it

che date. Il rapporto di validazione prodotto, con-

ilProgettoSostenibile

91

Università: Sapienza – Università di Roma Dipartimento: DATA – Design, Tecnologia dell’Architettura, Territorio e Ambiente Corso di Dottorato: progettazione ambientale Ciclo di Dottorato: XXIV Anno discussione tesi: 2012 Tutor: prof. arch. Fabio Di Carlo Coordinatore: prof. arch. Eliana Cangelli Parole-chiave: rischio idrogeologico; stress idrico; immaginario collettivo

Acque di superficie e paesaggio.

Equilibrio idrico sostenibile, progetto, tecnologia e consapevolezza ambientale Cristiana Costanzo Sapienza – Università di Roma

Argomento. Nelle fasi storiche più recenti il tema

comune a queste scelte è l’ampliamento del pro-

una logica di controllo territoriale pubblico, per

“acqua” nell’architettura del paesaggio ha subito

cesso di sviluppo del fattore acqua oltre la solu-

garantire l’equilibrio fra interessi privati e colletti-

un processo di negazione ed emarginazione, che

zione tecnologica ed economica limitata alla

vità; partecipazione alle scelte della società attiva,

ha contribuito negli anni a una vera e propria

gestione degli effetti, il suo trasferimento alla

per il conseguimento di una sedimentazione di

banalizzazione di questa risorsa silenziosa, por-

risoluzione ex-ante delle cause dei disagi.

saperi e regole di comportamento.

tando a scenari dalla struttura debole dove si

Si tratta d’incoraggiare un nuovo atteggiamento

confondono margini urbani recenti e segni anti-

attivo di tutela e gestione, che supera la tradizio-

Destinatari. In conclusione, se pur ogni innova-

chi, qualità ambientali e detrattori. Così, il fattore

nale concezione marcatamente idealistica del vin-

zione implica il suo malfunzionamento, cioè il suo

acqua, che ha storicamente rappresentato un ele-

colo (F. Schiaffonati, 2008), a favore di un approc-

incidente (P. Virilio, 2002), il discorso deve essere

mento fondamentale nei processi di strutturazio-

cio multidisciplinare alla materia.

portato avanti verso l’implementazione di tutti quei criteri di progettazione, attuazione e valuta-

ne del territorio, ha assunto connotati sempre più

Tuttavia, la scelta di ricostruire una forma unitaria

riferibili alla progettazione ambientale, divenen-

per le linee guide al progetto urbanistico,

zione della sostenibilità delle tecnologie applica-

do una delle chiavi di lettura dei nuovi paradigmi:

ambientale, tecnico-scientifico e filosofico-cultu-

te generalmente alle risorse naturali.

la consapevole limitatezza delle risorse naturali; il

rale, può tralasciare quegli approfondimenti che

La ricerca futura non dovrebbe riguardare solo gli

perseguimento della qualità ecologica dei sistemi

riconoscono nella specificità dei luoghi il maggior

aspetti interpretativi della problematica, ma una pratica sperimentale che contempli la possibilità

abitativi; la modificazione del rapporto natu-

punto d’appoggio dell’aspetto compositivo.

ra/artificio, con nuove potenzialità tecniche fino a

Non si tratta di un processo di omogeneizzazio-

di azioni concrete oltre che mentali.

pochi anni fa sconosciute.

ne, bensì della volontà di dimostrare come la

Progettisti, imprese e produttori, uffici tecnici

Obiettivi. L’obiettivo della tesi è di estrapolare

disciplina del paesaggio possa essere il connetti-

degli enti pubblici e normativi, nonché la comu-

vo fra tecnica ecologica e pratica artistica.

nità scientifica e le popolazioni locali, possono

criteri e parametri qualitativi e quantitativi per

agire secondo le rispettive competenze: possono

definire un supporto metodologico applicativo

Risultati. Le scelte finali trovano nell’intelligenza

provare quella convinzione preziosa per cui si può

alla progettazione di nuovi equilibri “idrologici”

e nella ricostruzione di un rapporto d’intelligibili-

dipingere tutto basta solo riuscire a vederlo (G.

fra abbondanza e scarsità d’acqua.

tà fra le parti (ambiente/crescita socia-

Morandi, 1978).

Obiettivo perseguito con la lettura analitica dei

le/economia e gestione) i loro fondamenti: identi-

casi studio individuati e la conseguente indivi-

ficazione della problematica idrogeologica e di

duazione di un quadro di linee guida d’interven-

gestione dei rischi; perseguimento di una visione

to nell’ambito di 3 categorie: 1. prevenzione al

complessiva sul paesaggio di riferimento, per

sicurezza e la ridefinizione del sistema dei tra-

Cristiana Costanzo Specializzata a Roma in Architettura del Paesaggio, dal 2007 lavora sui temi della tecnologia del verde e della gestione delle acque. Ha ottenuto riconoscimenti nazionali e internazionali (IFLA/EFLA) e collabora con instituti di consulenza, ricerca e didattica.

sporti e delle comunicazioni; identificazione di

cristiana.costanzo@uniroma1.it

rischio; 2. salvaguardia della scarsa risorsa idrica;

garantire una diffusa qualità ecologico-ambienta-

3. informazione e consapevolezza ambientale.

le; valorizzazione in chiave fruitiva, interattiva e di

Punti di forza e di debolezza. Il punto di forza

92 TESI DI DOTTORATO

Università: Sapienza – Università di Roma Dipartimento: Pianificazione, Design, tecnologia dell’Architettura (ex DATA) Corso di Dottorato: Pianificazione Territoriale e Urbana Ciclo di Dottorato: XXIV Anno discussione tesi: 2012 Tutor: prof. arch. Paolo De Pascali Parole-chiave: pianificazione energetica; Piano Energetico Urbano; binomio “Energia Pianificazione del Territorio”

La pianificazione energetica urbana nei processi di trasformazione della città Daniela De Ioris Sapienza – Università di Roma

Argomento. La ricerca esamina le relazioni tra

Punti di forza e di debolezza. La ricerca ha rile-

te “energia” nel piano comporta un approfondi-

programmazione energetica e pianificazione del

vato: • l’inefficacia della tematica energetica, se

mento in termini di applicazioni tecnologiche,

territorio. Il tema è esplorato: • in termini teorici,

considerata in modo settoriale; • come il campo

strategie di sviluppo del territorio e coinvolgi-

evidenziando le relazioni tra sistema energetico e

inesplorato della valenza energetica nei processi

mento attivo degli stakeholders.

struttura fisico-funzionale degli insediamenti, e

di piano offra grandi potenzialità per lo sviluppo

rilevando la necessità di una pianificazione capace

responsabile del territorio (l’energia diventa il

Risultati. La ricerca delinea un quadro interpreta-

di far collidere i due apporti; • passando in rasse-

motore nell’organizzazione fisico-funzionale degli

tivo del binomio “Energia - Pianificazione del

gna i principali movimenti internazionali che

insediamenti); • indirizzi di approfondimento per

Territorio”, sostenendo che le impostazioni e i

hanno ricercato un “ponte” trans-disciplinare defi-

rispondere al problema “Energia – Pianificazione

contenuti del piano urbanistico possono efficace-

nendo modelli spaziali ad alta efficienza energeti-

del Territorio” (modelli per la valutazione delle

mente essere adattati alle esigenze di uno svilup-

ca (New Urbanism, Smarth Growth, Car Free

prestazioni energetico-ambientali degli insedia-

po locale che tenga conto della valenza energeti-

Cities, Low Carbon Cities, Post Carbon Cities,

menti, distretti energetici “energy driver”, approcci

ca, sia in termini di input che di output. Il lavoro

Transition Towns), e le iniziative/programmi

per la transizione energetica etc.).

esamina e connota i principali indirizzi evolutivi

Europei volti verso la declinazione locale della

Per contro, sono emerse alcune difficoltà nella

del piano lungo tale direttrice, focalizzandosi su:

valenza energetica; • analizzando alcuni casi di

declinazione del binomio “Energia - Pianificazione

la dimensione territoriale “conforme” del piano

studio significativi (propedeutici all’individuazio-

del Territorio”; e cioè: la valenza energetica del

locale a valenza energetica; le partizioni territoria-

ne degli elementi caratterizzanti il piano a valen-

piano è efficace nell’area vasta (perché si coniu-

li; l’attenuazione della settorialita attraverso la

za energetica) in cui il processo di integrazione

gano indirizzi, procedure anti sprawl e approcci

considerazione delle componenti tecnologiche,

delle due discipline (pianificazione urbanistica e

per modificare il sistema degli spostamenti nella

dello sviluppo socio-economico, della qualita

programmazione energetica) sia maggiormente

direzione dell’efficienza), piuttosto che a livello

insediativa, dei processi locali di democratizzazio-

evidente.

strettamente urbano (ci si ferma a criteri e princi-

ne/inclusione degli abitanti; le articolazioni del

pi-guida per l’organizzazione insediativa); le parti-

rapporto pubblico-privato e il ruolo dell’ente

Obiettivi. Il percorso di ricerca ha evidenziato i

zioni territoriali (distretti energetici), fondamenta-

locale (in termini di conflitti e convergenze) nella

vincoli e le possibilità connesse all’introduzione

li per l’integrazione, mancano di una definizione

riqualificazione energetica urbana.

della valenza energetica nel piano urbanistico

chiara e condivisa (al momento è troppo ancora-

ordinario, per indirizzare le strategie di piano nei

ta alle specificità locali e tralascia la convergenza

processi di trasformazione fisico-funzionale della

tra domanda e offerta); la convergenza dei due

città, luogo energivoro per eccellenza nonché

apporti disciplinari innesca inevitabilmente dei

locale nei processi di trasformazione urbana in

Daniela De Ioris è pianificatore territoriale e dottore di ricerca in Pianificazione Territoriale e Urbana, collabora con il gruppo di ricerca coordinato dal prof. P. De Pascali (Dip. ex DATA, Sapienza – Università di Roma) sul tema dell’energia nella pianificazione del territorio.

chiave energetica; l’integrazione della componen-

daniela@deioris.com

chiave di volta per la transizione, verso un model-

conflitti, sui quali occorre intervenire in termini di

lo insediativo più virtuoso nell’uso delle risorse.

rapporto pubblico-privato e di ruolo dell’ente

Destinatari. Strumentazione urbanistica ordinaria.

ilProgettoSostenibile

93

Credits: Elisa Monte

Foto: Alessandra Marin

Università: Università degli Studi di Trieste Dipartimento: Ingegneria e Architettura Corso di Dottorato: Scuola di Dottorato in Scienze integrate per la sostenibilità territoriale Ciclo di Dottorato: XXIV Anno discussione tesi: 2012 Tutor: prof. Giovanni Corbellini; prof.ssa Alessandra Marin Parole-chiave: illegale; appropriazione; spazio pubblico

Illegale al 90%. Forme instabili della strada

Claudia Marcon Università degli Studi di Trieste

Argomento. Lo spazio della strada è da sempre

duare strumenti adeguati, allo scopo di suggerire

e illecite, queste azioni sono anche in grado di

uno dei luoghi dotati di maggiore vivacità all’in-

nuovi modi flessibili di progettare lo spazio stra-

rivelare esigenze legate alla ricerca di una miglio-

terno delle strutture urbane, caratteristica questa,

da; come se fosse una sorta di “kit per la sopravvi-

re condizione di vita e hanno perciò la capacità di

dovuta soprattutto al frequente mutare delle sue

venza sulla strada”, che fornisce indicazioni su

modificare “dal basso” l’assetto dello spazio pub-

proprietà formali e spaziali, così come alla sua

cosa fare, dove e come agire, a partire dalla con-

blico, supplendo all’azione di molte amministra-

capacità di accogliere differenti funzioni. Se un

vinzione che l’architettura dello spazio pubblico

zioni, che considerano lo spazio della strada solo

tempo la strada era considerata come uno spazio

sia una disciplina che può essere re-inventata.

come luogo tecnico della circolazione.

tra auto e pedoni ne fa un luogo conteso e spes-

Destinatari. Questa ricerca si rivolge al cittadino,

Risultati. Comprendere le dinamiche di queste

so non agevolmente “abitabile”. L’aumento della

a tutti coloro che desiderano essere attivamente

azioni penso possa permettere di definire modi innovativi di intervento sullo spazio strada, facen-

collettivo, oggi, la crescente disparità nel rapporto

superficie “sacrificata” alle necessità di circolazio-

informati sui modi possibili di “riprendersi la stra-

ne e sosta dell’automobile è cresciuto in modo

da”, stimolando, spero, anche una maggiore atten-

do diventare (o tornare ad essere) questo luogo

direttamente proporzionale al ruolo acquisito dai

zione alla progettazione consapevole e flessibile

uno spazio abitabile esterno, prolungamento e

trasporti, causando problemi rilevanti sia ai pedo-

dello spazio pubblico e ricordando che questo

complemento di quello domestico; un luogo in

ni sia agli automobilisti. Per queste ragioni la

tema costituisce in realtà un argomento non solo

cui nuove forme di occupazione del suolo pubbli-

ricerca intraprende un percorso di lettura riferito

relativo alla qualità della vita, ma anche alla

co ed esperienze di microprogettualità innovativa

ai modi d’uso dello spazio strada e ai progetti

sopravvivenza di una forma di civiltà che “deve

mettono in luce la flessibilità di questo manufatto

informali di riappropriazione da parte dei suoi

essere garantita nonostante la diminuzione delle

e degli spazi che con esso si relazionano. Il risulta-

diversi utenti, anche attraverso modalità non

scorte ”.

codificate e non istituzionali, nel tentativo di met-

to della ricerca è stato quello di mettere in luce nuove strategie e processi attivabili per favorire

tere in luce strategie e processi attivabili per favo-

Punti di forza e di debolezza. Il pericolo di una

una nuova configurazione del rapporto tra strada

rire nuove configurazioni del rapporto tra strada

ricerca legata ai temi dell’appropriazione è di farsi

e città, assegnando un ruolo importante ai suoi

e città.

coinvolgere eccessivamente dagli aspetti feno-

protagonisti, pur apparendo questo manufatto,

menologici con il rischio di essere trasportati in

uno spazio minacciato e poco sicuro.

Obiettivi. Questa ricerca non vuole definire un

“un mondo diverso: in una vibrante sottocultura

progetto per una città senza automobili, né ha la

che si infiltra nella monotonia del quotidiano ”.

pretesa di saper leggere e interpretare il comples-

L’attenzione che si deve prestare nella lettura di

so dei fenomeni e delle dinamiche urbane che

queste azioni spontanee è che ci si deve saper

assecondare il processo di conquista dello spazio

re un’autonomia nei confronti del potere che

Claudia Marcon architetto e phd in Scienze Integrate per la Sostenibilità Territoriale. Nel 2008, con Adriano Venudo, ha fondato lo studio Stradivarie architetti associati, specializzandosi nella progettazione del paesaggio e delle infrastrutture.

strada da parte delle automobili, dall’altro indivi-

gestisce lo spazio pubblico. Quasi sempre abusive

claudiamarcon@libero.it

coinvolgono lo spazio pubblico. L’obiettivo è

concentrare non tanto sull’esito formale, quanto

duplice: da un lato sollecitare il cittadino a non

sul fatto che queste azioni nascono per rivendica-

94 TESI DI DOTTORATO

Università: Sapienza – Università di Roma Dipartimento: DATA - Design, Tecnologia dell’Architettura, Territorio e Ambiente Corso di Dottorato: Progettazione Ambientale Ciclo di Dottorato: XXIV Anno discussione tesi: 2012 Tutor: prof. Salvatore Dierna; prof. Alessandra Battisti Parole-chiave: agricoltura urbana; produzione agricola indoor; edificio eco-sistemico

Urban farm. Buone pratiche per l’implementazione dei caratteri innovativi e delle tecnologie sostenibili dell’edificio ecosistemico Caterina Naglieri Sapienza – Università di Roma

Argomento. La tematica dell’urban farm, ovvero

Obiettivi. La ricerca indaga quali sono le configu-

di un sistema di valutazione e certificazione ener-

lo sviluppo di spazi preposti alla coltivazione di

razioni tipologiche e tecnologiche che più si pre-

getico ambientale specifico per la tipologia edili-

prodotti di agricoltura e di allevamento in ambito

stano ad integrare nuove forme di produzione

zia dell’urban farm; la sperimentazione, sistema-

urbano, si lega alle questioni ambientali che

agricola negli edifici.

tizzazione delle conoscenze, valutazione della fat-

hanno caratterizzato questo passaggio di secolo:

L’obiettivo generale consiste nella sistematizza-

tibilità ed eventuale stesura di strumenti-guida

l’aumento della popolazione, in particolare nelle

zione delle conoscenze fino ad oggi acquisite

per il progetto di edifici agricoli destinati a usi -

città, con il conseguente innalzamento dei consu-

relative alla sperimentazione sulle urban farm,

trattati solo marginalmente nel presente lavoro -

mi e della quantità di rifiuti prodotti; la crisi ali-

mostrando un metodo di progettazione integrato

alternativi a quello alimentare; la creazione di

mentare e la scarsità di terre coltivabili; i cambia-

ed olistico.

strumenti amministrativi volti all’incentivazione

menti climatici antropogenici; l’impoverimento

L’obiettivo specifico è fornire al progettista le

della pratica agricola indoor nelle aree metropoli-

del suolo, la deforestazione, le emissioni nocive e

strumentazioni atte a gestire il progetto di questa

tane, in particolare sotto forma di riutilizzo del

la scarsità delle risorse idriche; l’importanza della

nuova tipologia di edificio, in tutte le sue fasi e

patrimonio edilizio a disposizione.

dimensione del “locale” in un sistema globalizza-

nei diversi scenari di riferimento.

to; la necessità di fonti energetiche alternative ai

Risultati. Il primo risultato ottenuto è un quadro

combustibili fossili.

Destinatari. I destinatari della ricerca sono tutti

teorico di riferimento. Il secondo è una rassegna

coloro che gestiscono i processi di ideazione, rea-

sintetico-valutativa dei caratteri delle urban farm,

L’agricoltura sostenibile su scala locale, frutto di

lizzazione e valutazione di un edificio-fattoria

alla luce di quanto prodotto nella prima fase.

una più ampia rivoluzione del sistema economico

urbano, individuabili soprattutto nei progettisti.

Infine è stato elaborato uno strumento per la pro-

e del cambiamento del rapporto tra città e produzione agroalimentare, sembra essere una delle

gettazione e la valutazione delle urban farm, Punti di forza e di debolezza. Punto di forza

ovvero le “buone pratiche” attraverso l’organizza-

risposte più concrete.

della ricerca è che essa è uno dei primi tentativi

zione, la gestione e il controllo dei requisiti spazia-

Grande attenzione si è sviluppata verso il cosid-

di sistematizzazione delle conoscenze in materia

li, funzionali, produttivi, tecnologici e ambientali.

detto “km zero”, l’agricoltura urbana, gli orti

di fattorie urbane. Con essa è stato definito un

domestici, le coltivazioni biologiche, le tecniche

quadro conoscitivo organico, finora mancante,

agricole “soil-less” ecc.

relativo in particolare ai sistemi tecnologici.

litane che emula nel suo funzionamento i proces-

un campionario di sistemi di produzione e dota-

Caterina Naglieri si laurea in Architettura nel 2008 e consegue il titolo di dottore di ricerca in Progettazione Ambientale nel 2012 presso il Dipartimento DATA della Sapienza - Università di Roma. Ha svolto attività didattica e di ricerca sui temi della residenza per anziani ecoefficiente e dell’edificio agricolo urbano. Attualmente svolge attività professionale a Varsavia.

si naturali.

zioni impiantistiche in esercizio; la messa a punto

caterina.naglieri@gmail.com

In questo contesto culturale si inserisce l’idea,

Punto di debolezza è la mancanza di un numero

nata nel 2000 negli Stati Uniti, di vertical farm: un

adeguato di progetti realizzati. Sono necessari

edificio multipiano energeticamente autosuffi-

pertanto ulteriori sviluppi, tra i quali quelli ritenu-

ciente, destinato alla produzione agricola e all’al-

ti più significativi sono: la raccolta e l’organizza-

levamento, inserito nelle aree cittadine metropo-

zione dei dati ottenuti dall’analisi comparativa di

ilProgettoSostenibile

95

Università: Università degli Studi di Catania Dipartimento: DARC - Dipartimento di Architettura Corso: Diploma conclusivo della Scuola Superiore di Catania Anno discussione tesi: 2012 Tutor: prof. Vincenzo Sapienza Parole-chiave: parametrizzazione, sottovuoto, flessibilità, trasporto, leggerezza

Parametric Architecture and Vacuumatics: project of lightweight S.E.T.S. Michele Versaci Università degli Studi di Catania, Politecnico di Milano, ETH Zurich

Argomento. La ricerca pone le sue basi su tre pre-

prende il nome di modellazione parametrica, per il

rolo espanso, facilmente reperibile ed economico,

gnanti aspetti di sperimentazione: parametrizza-

ruolo centrale dei dati iniziali di input, i parametri,

che presenta inoltre una rilevante resistenza pla-

zione, sottovuoto e cinematismo.

che possono essere le caratteristiche del materiale

nare. Il polietilene usato per l’involucro, preferito

L’idea nasce dell’arte giapponese degli origami: la

usato o i dati ambientali di contesto. Il risultato è

al poliuretano per la sua reperibilità e minor

piegatura conferisce una resistenza aggiuntiva per

un sistema complesso dove il particolare e il

costo, ha conferito invece un’ottima resistenza a

forma e consente un passaggio cinematico da

generale sono in continua relazione.

uno stato bidimensionale a una configurazione

trazione della struttura. Un aspetto ancora da esaminare rimane la messa a punto del processo

spaziale. Lo studio della cinematica degli origami

Obiettivi. La peculiare tecnologia sperimentata,

produttivo e ingegneristico: le difficoltà maggiori

rivela che ciascuna delle pieghe è parte di un

low tech e high tech allo stesso tempo, ha permes-

sono rappresentate dalla smussatura degli ele-

meccanismo e una siffatta struttura può essere

so di elaborare una struttura temporanea, flessibi-

menti ai bordi (funzionale al cinematismo) e tutti

descritta come un unico automatismo con molte

le, leggera e sperimentale, capace di passare da

i risvolti pratici legati alla realizzazione di un pro-

parti mobili, reciprocamente legate da interrela-

una configurazione bidimensionale (adatta al tra-

totipo in scala reale.

zioni matematiche. L’innovazione risiede nel con-

sporto e allo stoccaggio) a una spaziale (adattabi-

gelamento della forma e delle parti del sistema,

le a vari usi), grazie al pattern modulare ed alla

Risultati attesi. La prototipazione, che aprirebbe

tramite una tecnologia antica ma innovativa: il

depressurizzazione. Tali caratteristiche consento-

senza dubbio scenari importanti, è riservata

sottovuoto. Il vuoto, infatti, è capace di creare

no il riuso continuo e la velocità di installazione.

all’immediato futuro tramite il coinvolgimento di

grandi forze di coesione tra due o più elementi,

un’azienda produttrice di materiali polimerici che

sfruttando unicamente la pressione atmosferica

Destinatari. Leggerezza e flessibilità rendono il

sponsorizzi la realizzazione mettendo a disposi-

esterna come compressione. Le strutture che si

manufatto adatto a usi temporanei, legati sia alle

zione il materiale di base. Il padiglione potrebbe

basano sulla “depressione”, dette vacuumatics,

esigenze in caso di calamità sia a eventi di carat-

esser montato nella biblioteca principale del

costituiscono una famiglia che segue una via di

tere ludico o culturale in cui il padiglione deve

Politecnico e all’occorrenza spostato, grazie alla

sviluppo e sperimentazione parallela a quella, più

possedere una certa neutralità, per inserirsi asetti-

facile movimentazione, per esser esposto in occa-

antica e consolidata, dei manufatti pneumatici.

camente in contesti urbani.

L’estrazione dell’aria dall’interno di un involucro

sioni di mostre o saloni riguardanti il design, l’architettura o la tecnologia.

dove sono posti i componenti di una struttura fol-

Punti di forza e di debolezza. Le prove speri-

ded innesca una forza di (pre)compressione che

mentali, condotte presso l’ETH e Politecnico,

“piega” la geometria complessiva e lega rigida-

hanno chiarito potenzialità e punti deboli dell’in-

mente gli elementi tra loro. Alla fine del processo,

novativa tecnologia. Un modello in scala 1:50 ha

la struttura si ritrova “solidificata” nella forma volu-

permesso di confermare la validità dell’aspetto

ta. Il pattern usato per la modellazione ben si lega

cinematico del sottovuoto e, allo stesso tempo, di

al concetto di parametrizzazione. La definizione di

evidenziare qualche criticità. La notevole legge-

Michele Versaci Laurea in Ingegneria edileArchitettura presso l’Università di Catania nel 2011; Visiting Scientist presso l’ETH di Zurigo; Diploma Alta Formazione presso la Scuola Superiore di Catania nel 2012; cultore di “Architettura e Composizione II”, Università di Catania, 2011/13.

modelli tridimensionali mediante un algoritmo

rezza è stata conseguita grazie all’uso del polisti-

michele.versaci@gmail.com

la rivista scientifica con peer review per i settori disciplinari architettura e ingegneria

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