Architettura bioclimatica

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Architettura bioclimatica

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L’architettura bioclimatica usa gli elementi naturali come il sole, il vento, l’acqua, il terreno e la vegetazione per realizzare edifici estremamente efficienti, capaci di garantire un notevole risparmio energetico attraverso il ricorso alle fonti rinnovabili.

Analisi del contesto e orientamento dell’edificio

 Per una progettazione sostenibile, non si può prescindere dall’analisi dell’area e del contesto, perciò̀ bisognerà̀ preventivamente:

  • analizzare i fattori climatici e geologici del luogo;
  • verificare la presenza di fonti di inquinamento (atmosferico, acustico etc.);
  • analizzare i venti predominanti;
  • analizzare il percorso del sole e l’inclinazione dei raggi solari durante l’anno, relativamente alla latitudine dove si opera.

Lo scopo di tali operazioni preventive dovrebbe garantire il giusto compromesso tra le problematiche di orientamento e il contesto.

Uno sforzo ulteriore andrà fatto nel momento in cui ci si troverà a dover progettare in centro città, dove la maggiore densità di edifici comporta vincoli sotto tutti gli aspetti: dalla forma, all’orientamento, alle dimensioni etc.

Forma e caratteristiche dell’involucro in relazione alla radiazione solare

 Una volta ubicato correttamente l’edificio nel lotto, bisognerà considerare anche:

  • La corretta distribuzione degli ambienti interni.

Posto che le variabili sono numerose, che si deve considerare di potersi trovare in un edificio a stecca, in villette a schiera etc. e che questo comporterà valutazioni specifiche per ogni caso, si consideri che, in linea generale, con facciate principali a nord e sud, a nord si avrà la zona notte e a sud gli ambienti principali; con facciate principali a est e ovest, ad est si avrà la zona notte e ad ovest gli ambienti principali.

  • La scelta della forma dell’involucro dell’edificio.

Tale scelta incide sicuramente in maniera importante sull’aspetto estetico dell’edificio; ma, volendo pensare puramente in chiave bioclimatica, l’involucro potrebbe essere caratterizzato da balconi, logge e grandi finestre sul fronte sud. Perché? Tali aperture, servendosi dell’effetto serra, conseguenza delle proprietà del vetro, genereranno un naturale aumento della temperatura interna invernale. Al contempo questo significa che, se queste aperture sono efficienti per il riscaldamento invernale, in estate dovranno essere dotate di altrettanto efficienti sistemi di schermatura (tendaggi fissi o mobili, brise soleil etc.), che collaborino con la vegetazione adeguata e che, unitamente a quest’ultima, garantiscano raffreddamento. Si considerino, quindi, la distribuzione interna degli ambienti, la configurazione di forme e volumi dell’involucro, la distribuzione e le dimensioni delle aperture, la progettazione di schermature e l’eventuale utilizzo di sistemi solari a guadagno indiretto.

Esempi di sistemi solari a guadagno indiretto

  • Il muro termico: esposto a sud e protetto da una vetrata, accumula calore che viene rilasciato alla parete per conduzione e ceduto all’ambiente interno per irraggiamento o convezione;
  • Il muro Trombe: funziona come il muro termico, ma ha la parete esposta a sud di colore scuro e, tramite aperture nella parte alta e bassa della parete, in collegamento con gli ambienti interni, permette una termocircolazione naturale dell’aria calda;
  • Il sistema Barra-Costantini (evoluzione del muro Trombe): la presenza di una lastra metallica scura viene inserita tra parete e vetro e funge da captatore solare;
  • Il sistema “pozzo solare”: una vetrata di captazione emerge dalla copertura dell’edificio, tramite l’apposita struttura, appunto il “pozzo solare”. All’interno del pozzo solare, si verifica l’effetto serra, con il calore che, per conduzione, viene trasmesso al muro che separa il “pozzo” dall’ambiente abitato;
  • Le serre solari: ve ne sono di diverse tipologie e mirano all’accumulo solare attraverso specifici ambienti serra posti a sud dell’edificio (si vedano serre addossate con accumulo in muro termico, con sistema rock-bed-wall, con sistema rock-bed, con parete divisoria trasparente, etc.)

Tamponature in funzione della progettazione sostenibile

Il comfort ambientale dipende anche dalla scelta dei materiali impiegati per le tamponature (mura perimetrali) e la realizzazione di esse; è, infatti, necessario che abbiano le seguenti caratteristiche:

  • elevata resistenza termica, cioè l’isolamento ottenuto con pannelli posti verso l’esterno;
  • elevata inerzia termica, cioè la capacità di attenuare all’interno le oscillazioni di temperatura che si verificano all’esterno;
  • che vi siano meno ponti termici possibili;
  • che siano ben isolate acusticamente.

Le tamponature, quindi, possono essere realizzate:

  • con sistemi tradizionali (es: cappotto);
  • con pannelli trasparenti o opachi, connessi tramite struttura metallica;
  • con facciata continua (la cosiddetta curtain wall);
  • con parete ventilata, una parete multistrato, che assolve molto bene le problematiche di efficienza energetica.

Tale parete è caratterizzata da una stratificazione che, se letta dall’interno verso l’esterno, appare così:

  • parete interna
  • barriera al vapore
  • strato isolante continuo a cappotto sulla faccia esterna
  • intercapedine di ventilazione
  • struttura di sostegno del rivestimento esterno
  • rivestimento esterno

Pareti verdi come tamponature in funzione della progettazione sostenibile

Il vantaggio delle pareti verdi è dato dal fatto che possono funzionare molto bene anche esteticamente e non solo dal punto di vista bioclimatico.

La vegetazione come rivestimento è indubbiamente una delle strategie che ben si presta a migliorare la qualità ambientale sia in città che nelle aree rurali e possiamo delineare tre macro gruppi:

  1. Facciate verdi: vegetazione rampicante che cresce da terra su un graticcio ai piedi della facciata;
  2. Giardini verticali: vegetazione che cresce in vasche ancorate alla parete e irrigate con sistemi distanziati dalla parete;
  3. Pareti viventi: moduli prevegetati in materiale inorganico, montati in facciata e alimentati da processi di fertirrigazione.

Benché tali tecnologie comportino elevati costi di realizzazione e manutenzione e richiedano dispendio energetico per l’irrigazione automatica, le normative locali spesso tendono ad incentivarne l’uso, visti i comprovati effetti benefici sul microclima dell’area, l’ombreggiatura che creano e la protezione dagli effetti inquinanti che garantiscono.

Coperture in funzione della progettazione sostenibile

Passando ai tetti verdi, sono anch’essi una soluzione sempre più diffusa, viste le ricadute positive sul microclima e lo smaltimento idrico, visto l’isolamento termico ed acustico, la riduzione delle emissioni inquinanti e il vantaggio anche dal punto di vista estetico.

Possiamo suddividerli in due tipologie:

  1. Tetti verdi estensivi, con uno spessore compreso tra gli 8 e i 15cm e con una stratigrafia che generalmente si snoda, sopra la struttura della copertura, così:
  • Barriera al vapore
  • Isolante termico
  • Strato impermeabilizzante
  • Strato antiradice
  • Elementi drenanti con riserva d’acqua
  • Strato filtrante
  • Terra di coltura con drenaggio perimetrale

La tipologia di vegetazione scelta, dipenderà dalla geolocalizzazione dell’edificio

  1. Tetti verdi intensivi, con uno strato più profondo compreso tra i 15 cm minimi e 1 metro, e che prevede l’inserimento di cespugli, ortaggi e arbusti di media altezza. In questo caso, quindi, si realizza un vero e proprio giardino calpestabile, che richiederà anche l’eventuale adeguamento della struttura sottostante.

Infissi e bucature

Le bucature costituiscono un altro punto critico nell’isolamento termico e acustico dell’edificio.

Gli infissi possono essere realizzati in legno, in materiali metallici quali alluminio, acciaio e pvc a taglio termico, o con sistemi misti.

La scelta del materiale, ovviamente, influirà non solo sulla prestazione dell’edificio, ma anche sull’aspetto estetico dell’involucro e di conseguenza sugli interni.

Impianti e sostenibilità

In chiave bioclimatica, molte sono le possibilità di interventi migliorativi che incidano positivamente sia sullo sfruttamento delle risorse, sia sulla mitigazione dei consumi.

Le normative vigenti, peraltro, obbligano, nelle nuove costruzioni, la produzione di almeno il 50% del fabbisogno di energia termica con sistemi di energia rinnovabile.

Attraverso i sistemi solari, possono essere prodotte energia elettrica e acqua calda per uso igienico-sanitario e per la climatizzazione degli ambienti.

Pannelli fotovoltaici

La produzione di energia elettrica è possibile grazie ai pannelli fotovoltaici che sfruttano le proprietà del silicio (di cui sono fatti) di trasformare in energia elettrica continua la radiazione solare. Per il miglior rendimento, in Italia i pannelli dovrebbero essere posizionati a sud, inclinati di circa 30 gradi, per precisione a Milano 35°, a Roma 32.6°, a Siracusa 29.28°.

Si consideri che, per la produzione elettrica, vi sono differenti tipi di pannelli fotovoltaici, con caratteristiche e prestazioni diverse: pannelli monocristallini e policristallini, pannelli a film sottile amorfo e pannelli integrati nell’edificio, BiPV technology, acronimo appunto di Building Integrated Photovoltaics.

Per quanto riguarda, invece, i pannelli fotovoltaici per la produzione di acqua calda igienico-sanitaria, possono essere a circolazione naturale o a circolazione forzata. I secondi, maggiormente efficienti dei primi, hanno al loro interno dei tubi in cui scorrono acqua e antigelo che si scaldano, quando esposti al sole. Quando il liquido della centralina raggiunge una temperatura maggiore rispetto all’acqua del serbatoio, la centralina avvia la pompa che spinge il liquido nel circuito, in modo da farlo passare, attraverso una serpentina, nel serbatoio. É attraverso tale serpentina che il calore del liquido passa all’acqua del serbatoio.

Anche in questo caso l’inclinazione dei pannelli è di circa 30 gradi e bisogna comunque considerare che, ad oggi, non è ancora possibile riscaldare una casa al 100% con sistemi fotovoltaici, perciò sarà necessaria una caldaia a condensazione.

Impianti eolici

Si tratta di sistemi tecnologici che trasformando l’energia cinetica del vento in energia elettrica.
Essi sono composti da una turbina, formata da un generatore e da pale che generano una rotazione, grazie alla velocità del vento.

Si parla anche di impianto minieolico, di ridotte dimensioni e di semplice installazione, che ben si presta ad essere installato in edifici esistenti di privati e aziende.

Impianti idroelettrici

Si tratta di sistemi che utilizzano l’acqua per ottenere energia elettrica, perciò si trovano in aree ricche di bacini idrici importanti. Una turbina idraulica, azionata dal movimento dell’acqua, provocherà la rotazione che genera energia elettrica.

La potenza di un impianto idroelettrico è determinata da:

  • Il volume della massa d’acqua movimentata, ovvero la portata;
  • Il dislivello tra la quota da cui viene prelevata l’acqua e la quota a cui viene restituita.

La geotermia

Concludiamo la lunga lista di opzioni possibili, citando brevemente una tipologia di sistemi poco sfruttata in Iralia. Essi sfruttano l’energia del terreno, ma trovano maggiore diffusione nell’Europa del Nord e negli Stati Uniti. Gli impianti geotermici permettono non solo di produrre acqua calda per il riscaldamento invernale e per uso igienico-sanitario, ma anche acqua fredda per raffrescare gli ambienti in estate.

In conclusione, la progettazione in chiave bioclimatica e sostenibile, è più vicino di quanto riusciamo ad immaginare alla progettazione pre-rivoluzione industriale.

La velocità della tecnologia ci ha portato a pensare che godessimo di risorse infinite, ma sono bastati pochi anni per rendersi conto della necessità di riparare ai danni fatti, a causa di questa falsa credenza. Ecco perché si parla sempre più spesso di architettura bioclimatica ed ecco perché tanta importanza e tanto interesse in questo ambito. Si riparte da una progettazione consapevole, che analizzi il contesto nel quale viene collocata e che veda gli elementi naturali come i principali alleati della buona architettura.

La consulenza di Inside Project

Il nostro studio offre una consulenza qualificata ed esperta su diverse materie che riguardano l’architettura bioclimatica, le certificazioni energetiche, la progettazione ambientale, l’architettura biosostenibile. La nostra sede è a Vigasio, in provincia di Verona, e i nostri clienti sono sia privati che aziende: operiamo sia sul territorio che a livello nazionale attraverso la consulenza per alcune tra le più importanti imprese di costruzioni italiane.

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