Appunti riassuntivi completi del corso di Principi di architettura sostenibile

Principi di architettura sostenibile

Introduzione

Architettura, energia, ambiente

• 28% Trasporti
• 35% Edilizia (produzione – costruzione – funzionamento - fine vita)
• 32% Industria
• 5% Altro

La responsabilità dell’architetto: la progettazione sostenibile (a scala urbana, di quartiere, edilizia e di prodotto) è un obbligo morale e l'unico modo eticamente accettabile di agire. Il problema del consumo energetico è evidente nell’attuale moda insostenibile dei nuovi grattacieli vetrati. Un edificio in vetro consuma molto più che uno in muratura.

Architettura sostenibile

L’architettura sostenibile si propone di limitare l’impatto ambientale del costruito, ponendosi come finalità progettuali il contenimento degli inquinanti, l’efficienza energetica, il miglioramento della salute, del comfort e della qualità della fruizione degli abitanti/utenti. Questi obiettivi sono raggiungibili mediante l’applicazione di metodologie, tecnologie e materiali appropriati. Il risultato finale consiste in un’edilizia in grado di soddisfare al meglio le necessità funzionali, tenendo conto fin dalle prime fasi del processo progettuale delle istanze ambientali e delle risorse naturali, senza arrecare danno o disagio all’ecosistema e dialogando armoniosamente con il contesto.

Architettura vernacolare

L’architettura tradizionale storica era sostenibile (anche per esigenze fisiche e tecniche) e la sua forma veniva spesso dettata dalla funzione, dal contesto ambientale e dal clima. Ne sono un esempio la capanna in legno, la tenda in pelle, l’igloo di ghiaccio, la cascina in pietra, l’abitazione tropicale, la domus romana, la corte islamica (sfruttava il vento per autoclimatizzare gli ambienti) o la casa vichinga.

Innovazioni che rivoluzionano l’architettura

Riscaldamento

Dal camino con canna fumaria che si diffonde in Inghilterra a partire dal 1270, si arriva fino all’invenzione del radiatore nel 1855 in Russia. Nell’iconico progetto di Villa Savoye del 1929, Le Corbusier vuole esprimere il modernismo progressista attraverso nuovi materiali e forme. Pareti di 10 cm di cemento però, non permettevano la giusta coibentazione termica che sceglie di compensare predisponendo un enorme quantità di caloriferi all’interno dell’abitazione. Visto che il problema termico era risolvibile anch’esso con le tecnologie di riscaldamento, non si badava al consumo energetico e, di conseguenza, all’inquinamento dell’edificio. I proprietari di casa si lamentarono più volte per le numerose infiltrazioni d’acqua e le bollette troppo salate. Non vi era una consapevolezza delle tematiche ambientali semplicemente perché in quell’epoca problemi come effetto serra, cambiamento climatico, consumo di suolo e sovrappopolazione, non esistevano ancora.

Raffrescamento

Dalle torri del vento del X sec. a.C. in Persia che incanalavano l’aria per ventilare, si arriva all’invenzione dell’aria condizionata in USA, 1902-1925.

Vetro

“Fino al Rinascimento le finestre non erano dotate di vetri. Le vetrate cominciarono ad apparire nei palazzi degli abitanti più ricchi di Firenze, Venezia, Genova alla fine del XIII secolo. Il processo di diffusione fu molto lento, e solo all'inizio del XIX secolo nelle principali città europee tutte le finestre furono vetrate, tranne quelle dei più poveri.” Federico M. Butera (2004)

Fu un materiale rivoluzionario perché permise di far entrare la luce senza far passare l’aria fredda. I principali metodi di produzione del vetro sono il metodo Saint-Gobian inventato nel XVII-XVIII sec in Francia, e quello Float nel 1952 in Inghilterra. Il vetro divenne simbolo del modernismo e riferimento dell’evoluzione tecnologica e sociale. Un entusiasmo collettivo che in parte è presente ancora oggi.

Cemento armato

“Ogni volta che scopriamo nuove tecniche spesso ci atteniamo stupidamente alle vecchie forme. Un nuovo materiale, come il cemento, crea da sé le sue forme. Una struttura è architettonicamente valida quando è corretta.” Pier Luigi Nervi (1964)

Dall’opus caementitium romano (III sec. a.C.) si arriva al calcestruzzo armato inventato in Francia nel 1867.

Acciaio

Il metallo è assente nelle strutture architettoniche fino al tardo Settecento. Le prime opere interessate a questa nuova struttura furono i ponti in Inghilterra, poi si arrivò ai grattacieli di Chicago di LeBaron Jenney dal 1885.

Rivoluzione industriale

Avviene a partire dal 1750-70 in Inghilterra, dove si iniziano a produrre in grande quantità macchinari tramite il carbone.

Movimento moderno

“La casa è una macchina per abitare, non tanto in quanto automobile, ma come meccanismo, strumento per abitare, per realizzare spazi di qualità per la vita dell’uomo.” Le Corbusier (1923)

Il Movimento Moderno ricerca uno stile architettonico nuovo che rispecchia la società dell’epoca esaltando l’evoluzione tecnologica. Il problema della sostenibilità non esisteva quindi non poteva essere considerato.

Architettura organica

Nasce una visione differente, una propensione che lega maggiormente uomo e natura. Si frena il pensiero rigorosamente artificioso.

“Anche se non ha mai raggiunto una definizione precisa, si può affermare che per Wright [l’architettura organica] corrispondesse alla creazione, economica, di forme e spazi costruiti che rispondessero ai principi più aggiornati della natura, rendendoli manifesti attraverso l’utilizzo della costruzione in calcestruzzo.” Kenneth Frampton

“Mi piace credere che una casa debba esistere come una nobile compagna degli uomini e degli alberi. Per questo una casa deve produrre un’impressione di pace e di grazia, armonizzandosi con la natura. (...) Non oltraggeremo le macchine rendendo le nostre case troppo simili ad esse.” Frank Lloyd Wright

“Lo scopo della nostra ricerca è un sistema che ci consenta di realizzare case secondo una varietà funzionale e in rapporto a specifiche condizioni ambientali. Le case devono risultare diverse le une dalle altre, ma in un modo organico, non arbitrario. L'architettura deve garantire all'edificio, e all'uomo in particolare che è la cosa più importante di tutte, un contatto organico con la natura, in ogni momento.” Alvar Aalto

Architettura bioclimatica

“Il dispositivo di controllo della radiazione solare deve essere posto all'esterno dell'edificio, un elemento della facciata, un elemento dell'architettura. E poiché questo dispositivo è una parte così importante della nostra architettura aperta, può svilupparsi in una forma caratteristica, così come la colonna dorica.” Victor Olgyay (1955)

Si inizia a recuperare un rapporto con la natura non solo visivo ed estetico, ma anche termico e acustico.

Frìas+Tomchinsky, Casa Laguna El Rosario, Buenos Aires, 2011

Bio-architettura

Esprime la preoccupazione per la casa malata, considerata disumana e contro natura. Bisogna garantire ricambio d’aria, pulizia, comfort termico e acustico. Un pioniere di questi concetti fu Hubert Palm, che riassume nel testo pubblicato nel 1968.

Prima crisi energetica (1973)

La riduzione della quantità di petrolio arabo in Occidente ha fatto schizzare i prezzi dell’energia alle stelle. Fu la prima occasione in cui si iniziò a preoccuparsi realmente dei consumi energetici, tentando di ridurli al minimo perché non più sostenibili economicamente.

Solar Architecture

La Solar Architecture è il filone principale che raccoglie la consapevolezza al basso consumo.

“Se intendiamo l'involucro di un edificio come la sua pelle che protegge la zona interna dalle influenze climatiche e allo stesso tempo sfrutta il loro potenziale, possiamo creare uno spazio protetto e controllabile. In questo caso le condizioni circostanti diventano una risorsa e non rappresentano più la forza della natura che dobbiamo combattere. Allo stesso tempo l'involucro diventa una 'pelle reattiva', migliorando il clima interno e aprendo ampie possibilità di cambiamento.” Thomas Herzog

“Ciò di cui abbiamo bisogno è un cambiamento di paradigma nel modo in cui guardiamo al consumo di energia in questo paese. È l'architettura - gli edifici residenziali, commerciali e industriali e i loro materiali da costruzione - che è responsabile di quasi metà di tutta l'energia usata in questo paese ogni anno. E sono gli architetti che detengono la chiave per abbassare il termostato globale.” Edward Mazria

“Solar power is not about fashion. It's about survival.” Norman Foster

Douglas Kelbaugh, Kelbaugh House (New Jersey, 1975) Fraunhofer Institute, Self Sufficient Solar House (1992)

Passivhaus

Nel 1991 viene sviluppato questo nuovo prototipo di casa passiva da Wolfgang Feist dove sole e vento concorrono a garantire alte efficienze energetiche. Il problema della Passivhaus è che essa è adatta e creata per climi freddi, non mediterranei. L’iper-isolamento è un problema se non è utilizzato nel giusto contesto.

Passivhaus, Wolfgang Feist, Darmstadt Kranichstein 1991

Sviluppo ed edilizia sostenibile

Si inizia a parlare di edilizia sostenibile con l’arrivo in America della crisi petrolifera nel 1970. Nasce l’interesse al legame tra le attività antropiche e l’ecosistema.

“[Ecosviluppo:] un approccio allo sviluppo che mira ad armonizzare gli obiettivi sociali ed economici con una gestione sana dal punto di vista ecologico, in uno spirito di solidarietà con le generazioni future.” Ignacy Sachs (1978)

Nel 1987 viene pubblicato il rapporto Brundtland in cui viene enunciato il significato di sviluppo sostenibile, tutt’oggi utilizzato: “Lo sviluppo sostenibile è quello sviluppo che consente alla generazione presente di soddisfare i propri bisogni senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri.” WCED (1987)

Nel 1994 in Florida si tiene la prima conferenza internazionale sull’edilizia sostenibile. Si codificano i primi concetti in questo campo: “Lo scopo di questo sforzo è di stabilire i criteri di sostenibilità per l'edilizia, definire le questioni e i principi dell'edilizia sostenibile e creare un modello per l'industria delle costruzioni da usare come strumento per capire e valutare approcci alternativi per raggiungere un ambiente costruito più sano dal punto di vista ambientale.” Charles J. Kibert (1994)

Bill Dunster, Beddington Zero Energy Development (BEDZED), Sutton (London, 2000-2002)

Renzo Piano, Centre of excellence for paediatric surgery Entebbe, Uganda, 2017

Greenwashing

Per Greenwashing si intende spacciare per sostenibile qualcosa che non lo è.

“Oggi sembra che il sistema capitalista abbia integrato con successo gli argomenti ecologici per promuovere il proprio interesse. Cioè, per realizzare gli obiettivi ecologici, bisogna comprare certi prodotti, i nostri prodotti, piuttosto che altri.” Andri Gerber (2010)

Clima e parametri caratteristici

Progettare con il clima

Per progettare con il clima si intende pianificare l’orientamento e la forma di un edificio sulla base dell’illuminazione (percorso solare), dei venti, dell’umidità etc.

Zone climatiche

La classificazione di Köppen definisce le zone climatiche da tre lettere: la prima ci dice la tipologia climatica (tropicale, polare, mediterranea temperata etc.), la seconda parla delle condizioni di umidità del clima (umido, monsonico, secco), la terza ci dà indicazioni aggiuntive sulla temperatura (arida, mite, freddo, fresco). In Italia clima temperato mediterraneo più caldo verso sud e freddo a nord.

Questa classificazione ci dice che non posso costruire lo stesso edificio ovunque, ma in base al clima di quell’area geografica. È importante infatti la conoscenza delle caratteristiche climatiche del luogo di costruzione per poterle utilizzare nella progettazione.

Edificio e clima

Prossimo raggruppare le diverse prestazioni di un edificio rispetto al freddo e al caldo. Devo aver cura, nel clima freddo, che la quantità di calore dispersa esternamente sia uguale a quella presente internamente, limitando dunque le dispersioni. Al contrario, nel caso di clima caldo devo aver cura di non fare entrare calore all’interno, limitare gli apporti termici. Lo scopo è mantenere all’interno dell’abitazione le condizioni di comfort necessarie, minimizzando allo stesso tempo l’utilizzo di risorse.

In inverno In estate È evidente che in base al clima materiali e forma della casa varieranno. Si possono ad esempio prevedere sistemi vetrati per far entrare calore a sud nelle zone fredde; oppure in clima sistemi ombreggianti in quelli caldi.

Clima

Con il termine clima si intende l’insieme dei fenomeni atmosferici che caratterizzano le condizioni ambientali di una determinata località geografica per lunghi periodi di tempo, ripetendosi secondo cadenze stagionali. A seconda delle dimensioni dell’area cui ci si riferisce, si può parlare di macroclima per un ampio territorio, mesoclima per un territorio di medie dimensioni, clima locale per un’area circoscritta e microclima a livello dell’individuo o di un singolo spazio confinato. Il clima locale, riferito ad esempio ad un fondovalle o una porzione di tessuto costruito, è caratterizzato da variazioni nei parametri ambientali rispetto al contesto circostante (differenze di temperatura, umidità relativa, vento, soleggiamento, ecc.), a causa della specificità dei luoghi, definita da topografia, morfologia urbana, esposizione, natura dei materiali, vicinanza di masse d’acqua, presenza di vegetazione, ecc.

Il clima locale è uno dei fattori di maggiore rilevanza ai fini della progettazione edilizia ed urbanistica, in quanto influenza fortemente le condizioni di benessere ottenibili e/o desiderabili nell’ambito dello specifico contesto considerato. Il benessere ambientale, o comfort (= assenza di disagio), si riferisce al piacere provocato dalle condizioni ambientali di un determinato luogo ed è legato alle percezioni sensoriali (termiche, acustiche o visive) dei suoi occupanti ed alle relative condizioni personali (attività, età, abitudini, ecc.).

La qualità dell’architettura dipende anche e soprattutto dalla vivibilità degli ambienti che è capace di creare. Dal punto di vista strettamente energetico-ambientale, tanto più questa vivibilità viene ottenuta sfruttando opportunamente i parametri climatici via via disponibili, tanto maggiore è l’efficienza conseguita. La ventilazione naturale, ad esempio, può ridurre i carichi per raffrescamento, mentre il controllo della radiazione solare può influire positivamente sui fabbisogni per climatizzazione e può ridurre i consumi per illuminazione artificiale.

Parametri climatici

Il clima, alle sue varie scale, è definito da valori di specifici parametri che ne individuano le caratteristiche ed influenzano significativamente la prestazione energetico-ambientale dell’edificio. I principali parametri climatici sono:

• Temperatura dell’aria
• Radiazione solare
• Umidità relativa
• Vento
• Precipitazioni

Temperatura dell’aria

La temperatura dell’aria è condizionata dal contesto, dipende da fattori geografici (latitudine ed idrografia), topografici (altitudine ed andamento orografico del territorio) e superficiali (composizione e colore del terreno), nonché dalla localizzazione (contesto urbano o rurale). Non bisogna, poi, sottovalutare l’azione dei venti, che, tramite correnti calde o fredde, possono provocarne variazioni più o meno significative. L’andamento della temperatura è soggetto a variazioni cicliche durante il giorno e nel corso dell’anno, seguendo oscillazioni sinusoidali, con massimi e minimi ritardati rispetto ai contemporanei valori di soleggiamento.

Nell’arco di una giornata, la temperatura dell’aria tocca il suo valore minimo poco prima dell’alba, quindi aumenta fino a raggiungere il valore massimo nel primo pomeriggio, dopodiché comincia a diminuire lentamente. Durante l’anno, invece, i valori più alti vengono raggiunti generalmente nel mese successivo a quello caratterizzato da maggiore soleggiamento. Ai fini della progettazione edilizia, i valori dei dati di temperatura utilizzati più comunemente sono quelli giornalieri mensili della temperatura media e della differenza tra la massima e la minima. La caratterizzazione della temperatura dell’aria esterna, riferita ad un determinato sito, implica l’individuazione di alcuni valori specifici, medi e/o puntuali, su base oraria, giornaliera, mensile ed annuale.

Temperatura di comfort

A titolo indicativo, è opportuno ricordare che, negli ambienti confinati, la temperatura di comfort (temperatura dell’aria interno) varia tra i 20 ed i 24 °C durante la stagione fredda e tra i 24 ed i 27 °C durante quella calda.

Temperatura percepita

La temperatura percepita esprime la sensazione termica avvertita da un individuo in relazione non solo alla temperatura dell'aria, ma anche ad altre condizioni ambientali, come umidità e vento. È un indicatore delle percezioni esterne condizionato da vari fattori. Per esempio l’incremento di umidità relativa e l’irraggiamento solare possono aumentare la sensazione di caldo, mentre il vento può aumentare la sensazione di freddo.

Isola di calore urbana

Le porzioni urbanizzate di territorio presentano, per configurazione morfologica e caratteristiche dei materiali, un'elevata concentrazione di calore rispetto alle aree rurali circostanti.