ilProgettoSostenibile 39

Semestrale anno XIV n° 39 giugno 2017 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

ISSN 1974-3327

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ilProgettoSostenibile ricerca e tecnologie per l’ambiente costruito

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BEHAVIOURAL DESIGN Approccio smart e sostenibile alla progettazione Il “Behavioural Design” per la sicurezza sostenibile nel (e del) Building Heritage Evacuazione post-sisma nei centri storici Interazione uomo-ambiente nelle aule scolastiche Soluzioni non invasive per la sicurezza urbana post-sisma Wayfinding e gestione dell’esodo in caso di incendio nei teatri storici

Con piacere presentiamo questo numero de ilProgettoSostenibile che prosegue il percorso di documentazione delle innovazioni e delle nuove frontiere della ricerca scientifica italiana.

Compito principale di una rivista scientifica, accanto alla rigorosa documentazione dello stato di avanzamento della ricerca accademica, è infatti quello di offrire opportunità.

Opportunità di divulgazione di contenuti e saperi al vasto mondo non solo accademico ma anche della progettazione più attenta ed innovativa.

Opportunità di incontro e scambio di conoscenze che sempre sono in grado di costruire reti e nodi di forza nella comunità scientifica.

In quest’ottica nasce quindi l’idea di dedicare alcuni numeri de ilProgettoSostenibile a quanti, Dipartimenti, Gruppi di Ricerca, Cluster, … vogliano raccontare, con modalità monografica, attraverso le proprie ricerche, il percorso che stanno compiendo, inserendolo in quel continuum che è la forza di un gruppo e che lo fa così riconoscere autorevole punto di riferimento nel panorama collettivo della Comunità scientifica.

Un grazie quindi al Gruppo di Ricerca sul “Behavioural Design” dell’Università Politecnica delle Marche che ha inteso accogliere con entusiasmo questa avventura editoriale.

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39. ilProgettoSostenibile Behavioural Design

6.

Progettazione sostenibile degli spazi architettonici: ripartiamo dagli utenti Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini

36.

Sustainable design of architectural spaces: restarting from the users’ perspective

10.

Focus Il “Behavioural Design” degli spazi architettonici: verso un approccio smart e sostenibile alla progettazione Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini

Livelli di comfort e consumi energetici negli edifici: verso una progettazione basata sul comportamento degli utenti Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini Francesca Stazi Federica Naspi

Comfort levels and building energy consumptions: toward a behavioural design approach

26.

Il “Behavioural Design” per la sicurezza sostenibile nel (e del) Building Heritage Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini

Modelli comportamentali e indicatori prestazionali per la valutazione dell’emergenza sismica a scala urbana Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini Silvia Santarelli

Assessment criteria for the safety of seismic emergency at urban scale

44.

Behavioural design for architectures: towards smart and sustainable spaces design

18.

Studi e ricerche

Evacuazione post-sisma nei centri storici: dalla stima del danno alla mitigazione del rischio per la popolazione Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini Silvia Santarelli

Post-seismic evacuation in historical centers: from the damage estimation to the risk mitigation for population

52.

Interazione uomo-ambiente nelle aule scolastiche: driving factors per la progettazione di soluzioni sostenibili Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini Francesca Stazi Federica Naspi

User-environment interaction in schools: assesing driving factors for smart solutions

A “Behavioural design” point of view on safety in (and of ) Building Heritage

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ilProgettoSostenibile Ricerca e tecnologie per l’ambiente costruito Rivista semestrale Anno XIV – n° 39 giugno 2017 – 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: PressUp – Roma 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.

56.

76.

Soluzioni di wayfinding non invasive per aumentare la sicurezza antincendio negli edifici storici Gabriele Bernardini Marco D’Orazio Enrico Quagliarini

Not-invasive wayfinding solutions for occupants’ fire safety in Building Heritage

64.

Wayfinding e gestione dell’esodo in caso di incendio nei teatri storici: soluzioni innovative (e sostenibili) a confronto Gabriele Bernardini Enrico Quagliarini Marco D’Orazio Active wayfinding system for improving autonomous occupants’ fire egress times in Building Heritage

Progetti Soluzioni non invasive per la sicurezza urbana post-sisma: valutazione di un sistema di guida dell’evacuazione Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Gabriele Bernardini Silvia Santarelli Not invasive solutions for the post-seism urban safety: assessment of a guidance system for the evacuation

70.

Algoritmi di ottimizzazione del comfort termico e di qualità dell’aria nelle scuole: sviluppo di un sistema BD-based Marco D’Orazio Enrico Quagliarini Francesca Stazi Gabriele Bernardini Federica Naspi Costanzo Di Perna Giulia Ulpiani

Optimization algorithms for thermal comfort and indoor air quality in schools: development of a BD-based system

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Comitato scientifico

Referenti sedi universitarie

Carlo Cecere Sapienza Università di Roma

Gabriele Bellingeri Università di Roma 3

Stefano Della Torre Politecnico di Milano Marco Filippi Politecnico di Torino Dora Francese Università di Napoli “Federico II” Riccardo Gulli Università di Bologna

Carlo Cellamare Sapienza Università di Roma Enrico De Angelis Politecnico di Milano Costanzo Di Perna Politecnica delle Marche Enrico Fabrizio Università di Torino Rossella Franchino Seconda Università di Napoli

Gianfranco Rizzo Università di Palermo

Anna Frangipane Università di Udine

Marco Sala Università di Firenze

Paola Gallo Università di Firenze

Antonello Sanna Università di Cagliari Matheos Santamouris Università di Atene

Jacopo Gaspari Università di Bologna Maria Luisa Germanà Università di Palermo Mario Grosso Politecnico di Torino Adriano Magliocco Università di Genova Alessandra Marin Università di Trieste Francesco Martellotta Politecnico di Bari Vincenzo Sapienza Università di Catania Fabrizio Tucci Sapienza Università di Roma

Comitato Peer Review

Simoetta Acacia Università di Genova

Giuseppe Desogus Università di Cagliari

Adriano Paolella Università Mediterranea di Reggio Calabria

Benno Albrect Università IUAV di Venezia

Costanzo Di Perna Università Politecnica delle Marche

Carlo Patrizio Sapienza Università di Roma

Ernesto Antonini Università di Bologna

Kristian Fabbri Università di Bologna

Giulia Pellegri Università di Genova

Fabio Armillotta Università di Pescara

Annarita Ferrante Università di Bologna

Anna Pellegrino Politecnico di Torino

Francesco Asdrubali Università di Perugia

Paola Gallo Università di Firenze

Romeno Petruzzi Università di Udine

Moreno Baccichet Università IUAV di Venezia

Giorgio Garau Università di Padova

Enrico Quagliarini Università Politecnica delle Marche

Sara Basso Università di Trieste

Jacopo Gaspari Università di Bologna

Andrea Rinaldi Università di Ferrara

Alessandra Battisti Sapienza Università di Roma

Maria Luisa Germanà Università di Palermo

Piercarlo Romagnoni Università IUAV di Venezia

Gabriele Bellingeri Università di Roma Tre

Mario Grosso Politecnico di Torino

Massimo Rossetti Università IUAV di Venezia

Chiara Boccali Università di Trieste

Luca Guardigli Università di Bologna

Rosa Romano Università di Firenze

Andrea Boeri Università di Bologna

Marco Pio Lauriola Università di Firenze

Alessandro Santarossa Università IUAV di Venezia

Marco Bragadin Università di Bologna

Adriano Magliocco Università di Genova

Riccardo Santolini Università di Urbino

Cristina Candito Università di Genova

Nicola Maiellaro CNR

Vicenzo Sapienza Università di Catania

Carlo Cellamare Sapienza Università di Roma

Petra Malisan Università di Udine

Giovanni Semprini Università di Bologna

Carla Chiarantoni Politecnico di Bari

Alessandra Marin Università di Trieste

Valentina Serra Politecnico di Torino

Maddalena Coccagna Università di Ferrara

Francesco Martellotta Politecnico di Bari

Maurizio Sibilla Sapienza Univeristà di Roma

Pietro Cordara Associazione Analisti Ambientali

Rossella Maspoli Politecnico di Torino

Cinzia Talamo Politecnico di Milano

Vincenzo Corrado Politecnico di Torino

Giovanni Mochi Università di Bologna

Fabrizio Tucci Sapienza Università di Roma

Edoardo Currà Sapienza Università di Roma

Antonello Monsù Scolaro Università di Sassari

Maria Rosa Valluzzi Università di Padova

Corrado Curti Politecnico di Torino

Elena Montacchini Politecnico di Torino

Edino Valcovich Università di Trieste

Enrico De Angelis Politecnico di Milano

Marco Munari Università di Padova

Giovanni Vragnaz Università di Trieste

Milena De Matteis Università IUAV di Venezia

Simonetta Pagliolico Politecnico di Torino

Marco Zuppiroli Università di Ferrara

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Progettazione sostenibile degli spazi architettonici: ripartiamo dagli utenti Sustainable design of architectural spaces: restarting from the users’ perspective

ilProgettoSostenibile

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Marco D’Orazio Professore Ordinario, DICEA, Università Politecnica delle Marche m.dorazio@staff.univpm.it Enrico Quagliarini Professore Ordinario, DICEA, Università Politecnica delle Marche e.quagliarini@univpm.it Gabriele Bernardini Dottore di ricerca, assegnista di ricerca, DICEA, Università Politecnica delle Marche g.bernardini@univpm.it

La progettazione degli organismi architettonici tende spesso a sottovalutare il comportamento degli utenti finali, e a considerare, invece, come questo possa essere direttamente “plasmato” dalla conformazione predefinita di spazi e facilities. Infatti, l’interazione uomo-ambiente, ferme restando determinate condizioni al contorno, è considerata come facilmente schematizzabile e prevedibile, mentre le variazioni da individuo ad individuo sono sottostimate.

Nell’ottica di “catalogare” l’utente, l’approccio solitamente porta a fornire indicazioni progettuali quantitative su ipotetici comportamenti medi e modelli semplificati spesso basati su dati obsoleti. Questo approccio caratterizza la pratica comune di progettare le molte declinazioni della vita funzionale di un edificio o di uno spazio urbano, come quelle legate al comfort ambientale e la sicurezza degli occupanti. Questa metodologia è stata ampliamente condivisa nella determinazione dei canoni normativi e delle linee guida, diventando parte integrante del corredo manualistico per la progettazione, e può essere definita come “deterministica”, seguendo la definizione data L. Sauer nel 1978 nell’intervista con Amos Rappoport, Edward Ostrander e John Zeisel, dal titolo “An architect’s view of behavioural science as a practical aid to design”, o quella ripresa da A. Marmot nell’articolo “Architectural determinism. Does design change behaviour?” pubblicato nel 2002 su The British Journal of General Practice.

Per quanto possa essere rilevante la valenza del “determinismo architettonico”, il progettista che ne fa uso corre il rischio di affrontare la progettazione creando modelli (o condizioni) d’uso limitati per l’ambiente di vita, sottostimando o addirittura travisando i possibili fenomeni di interazione (sia positivi che negativi, con tutte le loro varianti) che vanno ad instaurarsi tra uomo e ambiente durante l’uso dell’organismo edile. Esempi reali evidenziano i limiti dell’approccio deterministico alla progettazione, dimostrando la limitata rispondenza tra modello preliminare (e quindi progetto originario) ed effettivo comportamento degli utenti, sia nel normale uso delle strutture che nell’emergenza. Le cause sono spesso da riscontrarsi proprio specialmente nella sottostima di fattori comportamentali (anche stocastici) o nella inadeguatezza delle basi empiriche delle

correlazioni operativi (ad esempio, a causa del tipo di campione di partenza, o della sua possibile “obsolescenza”).

Altri fattori scatenanti di possibili “carenze” di questi approccio sono legati alle richieste di fruizione e funzionalità da parte degli utenti, i quali hanno stili di vita in evoluzione e sempre più legati ad elevate richieste prestazionali, nonché alle crescenti stratificazioni e complessità di interventi sul e al patrimonio esistente (storico e non), che devono essere sempre più sostenibili e reversibili.

Partendo da questo problema, le attività da noi coordinate all’interno del Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile ed Architettura dell’Università Politecnica delle Marche hanno spostato l’attenzione dalla rigidità dei modelli deterministici alla flessibilità di quelli fondati su una diretta comprensione del comportamento umano, partendo da analisi sperimentali, e con la finalità ultima di proporre soluzioni in grado di aumentare il livello di prestazione degli spazi proprio partendo dalla risposta “naturale” dell’utente. Per l’organismo edile, per i suoi componenti architettonici e sistemici, per il suo essere singolo elemento o parte di un vasto complesso urbano/territoriale, fornire una risposta efficace alle esigenze degli occupanti è requisito basilare, specialmente in caso di condizioni critiche all’interno di una struttura.

Le ricerche del nostro gruppo di ricerca, di cui si offre un quadro generale in questo numero monografico fornendo alcuni esempi significativi nel sistema della progettazione, sono animate dalla volontà di proporre il principio del behavioural design (BD) come metodologia alternativa per una progettazione “ragionata” ed efficace, attingendo ai criteri spesso usati in campo sociologico, nonché dell’Information Technologies e dello sviluppo di smart devices. Se il “determinismo” architettonico presume infatti che sia lo spazio a forgiare il comportamento umano, il behavioural design si pone l’obbiettivo di conformare gli ambienti di vita a seconda del comportamento dall’utente. L’approccio “sperimentale” studia quindi il comportamento indotto negli utenti dalle modalità di design di un oggetto, al fine di sviluppare prodotti che riescano effettivamente a soddisfare le esigenze dell’utente finale (design customer-oriented).In questo processo, il controllo di efficienza e qualità è analiz-

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zabile con l’uso di tecniche innovative di monitoraggio (es.: tracciamento del movimento individuale; apparecchiature elettroencefalografiche per valutare la reazione agli stimoli ambientali; strumenti di analisi emotiva, usati già nel campo del marketing; test in realtà virtuale e tramite simulatori comportamentali experimental-based). La metodologia BD, applicata all’architettura, concorda con il concetto vitruviano, espandendo le variabili da considerare non solo ai rapporti dimensionali, ma anche a quelli di movimento e di comportamento che si instaurano quando l’individuo gode dell’ambiente architettonico.

Nelle attività svolte, gli output legati all’applicazione del BD possono quindi arrivare a coinvolgere l’integrazione di aspetti comportamentali nelle metodologie di calcolo e negli standard edilizi- urbanistici, la definizione di strumenti e software per la

progettazione degli spazi architettonici in grado di simulare il comportamento umano e l’interrelazione uomo-ambiente, il design di componenti interattivi (in grado cioè di capire come si comporta l’utente e ad interagire con lui per fornire una giusta risposta alle sue esigenze). I campi più promettenti per lo sviluppo delle metodologie BD, e qui illustrati in questo numero monografico, sono rappresentati da quelli della sicurezza e del comfort termico, come anche dimostrato dai recenti studi internazionali e dalle ricerche che si stanno avviando (anche con un occhio ai progetti europei come quelli di Horizon2020).

Nel perseguire questi obbiettivi, il gruppo di ricerca ha avviato un sistema di collaborazione con gli altri soggetti dell’ateneo di appartenenza (in primis,quelli del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione), ma anche con soggetti esterni ed esteri che si occupano sia di analisi del costruito (specialmente storico)

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che di aspetti di automazione e simulazione. Due esempi su tutti sono rappresentati dal progetto a rilevanza nazionale cluster TAV SHELL_CTN01_00128 – TAV Tecnologie per gli ambienti di vita – “Ecosistemi domestici condivisi ed interoperabili per ambienti di vita sostenibili, confortevoli e sicuri” finanziato dal MIUR, il progetto NewTREND (New integrated methodology and Tools for Retrofit design towards a next generation of ENergy efficient and sustainable buildings and Districts) nel quadro H2020 (GA no. 680474) e il progetto biennale BRIDGE (Building Resilience to flood Impact Deriving from Global warming in Europe) finanziato dall’ateneo. Al contempo, al fine di avvicinare i progettisti del domani alle tematiche di progettazione a partire dal fattore umano, sono state avviate attività di formazione all’interno dei corsi di studio di Laurea Magistrale in Ingegneria Edile e Architettura e in Ingegneria Edile, nei corsi orientati alla progettazione per il

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recupero degli edifici, nelle attività dei laboratori di tesi di laurea degli stessi corsi, e nei corsi di Perfezionamenti per la progettazione e lo sviluppo di tecnologie domotiche per gli ambienti di vita” nell’ambito delle attività formative del cluster TAV SHELL. D’altronde, progettare partendo dagli aspetti comportamentali permette effettivamente di collocare risorse là dove è maggiormente necessario e nella forma ottimale, e di attuare una sensibilizzazione dell’utente grazie all’interazione con i suoi comportamenti “naturali”. La progettazione di interventi edili, architettonici e impiantistici, nel futuro, dovrà tenere conto, infatti, dell’analisi del requisito funzionale da parte dell’utente e non sulla “speranza” di indurre un uso particolare da parte di esso, al fine di aumentare sempre di più qualità e sicurezza degli ambienti di vita del domani.