Appunti Architettura tecnica 2

22/10/2020

LA STRUTTURA TECNOLOGICA E IL CONTROLLO DELLE CONDIZIONI AMBIENTALI:

ENERGETICA

ABITAZIONE IPOGEA IN CINA: da sopra non si vede nulla, solo la terra e patii

scavati dove si aprono alcuni ambienti. A destra la pianta. Sono come delle

grotte scavate nel terreno. Senza nessun tipo di apporto impiantistico in

questi ambienti, nonostante ciò, ci sono 15 gradi in meno in estate e 10 in più

in inverno rispetto la temperatura esterna. Oggi non ci accontentiamo più di

questo, ma vogliamo un controllo delle questioni ambientali.

Q = k S ΔT, il calore scambiato con l’esterno è uguale al k coeff. di adduzione,

S superficie e ΔT la differenza di temperatura esterna e interna. Quindi in una situazione stazionaria le

condizioni ambientali devono essere tali da fornire tanto calore quanto ne esce fuori. Sulla differenza di

temperatura non si può influire, ma su k che ci dice quanto l’involucro è isolante e su S che ci fornisce

informazioni sulla morfologia dell’involucro dell’edificio. Lo scopo è diminuire Q, cioè il calore da generare

per mantenere la temperatura di comfort di 20 °C. In Italia, circa un terzo dei consumi energetici è dovuto

alle abitazioni, quindi dal punto di vista progettuale possiamo incidere molto.

Glass House, Philip Johnson: due case, una in muratura e una di vetro,

realizzate per dimostrare che si poteva realizzare la stessa casa ma

con materiali differenti, noi la useremo per dimostrare che una è

molto più isolante dell’altra.

Contrapposizione tra un edificio primitivo, la tenda, e il Seagram

Building, prisma di vetro moderno, entrambi realizzati in vista del

consumo, in uno il focolare, nell’altro l’impianto di condizionamento,

ognuno a seconda delle sue esigenze.

Anticamente non c’era un controllo delle condizioni ambientali all’interno di un edificio, al contrario col

tempo, tramite l’utilizzo di impianti, è stato possibile avere un controllo assoluto delle condizioni ambientali

all’interno di un edificio. Questo però ha determinato un consumo elevato dal punto di vista energetico.

Quindi bisogna cercare di poter controllare le condizioni ambientali all’interno di un edificio non tornando

indietro, ma ricercando nuove soluzioni efficienti a basso consumo.

La parola sistemi è un insieme strutturato di parti. Quindi l’edificio è un sistema, composto da una serie di

sistemi attivi

parti che devono collegarsi tra loro. I sistemi energetici si dividono in attivi e passivi. I sono

sistemi che presentano soluzioni di carattere impiantistico, pur necessitando di un’alimentazione

energetica tradizionale per il loro funzionamento, possono coprire parte del fabbisogno energetico

sistemi passivi

dell’edificio. I sono quei sistemi che utilizzano l’energia solare per il riscaldamento e la

refrigerazione degli edifici senza richiedere la somministrazione di forme di energia diverse da quella

termica di origine solare. Quindi lo stesso organismo edilizio, che in funzione di come è realizzato o riduce

i consumi o guadagna energia dall’esterno (es. serra guadagna energia dal sole).

Fare oggi il bilancio energetico è un procedimento abbastanza complesso, l’energetica è una materia

molto recente, la difficoltà dell’architettura tecnica è quella di recepire alcuni algoritmi e calcoli e

applicarli nella progettazione.

Efficienza energetica: è il rapporto tra la potenza in uscita e potenza in entrata. C’è

=

è sempre minore di 1. In termini edilizi vuol dire cercare di ottenere le stesse

sempre una perdita, quindi

prestazioni da parte dell’edificio, ma con il minor consumo possibile.

1

Bioarchitettura: si intende l’insieme delle discipline che attuano e presuppongono un atteggiamento

ecologicamente corretto nei confronti dell’ecosistema antropico-ambientale. Fare architettura con

attenzione all’ambiente.

Sostenibilità: è un termine scientifico normato internazionalmente, è uno sviluppo che soddisfa i bisogni del

presente senza compromettere la possibilità delle generazioni future di soddisfare i propri bisogni. Ciò

significa raggiungere il proprio scopo architettonico in maniera da non impattare negativamente

sull’ambiente. Anzi oggi si cerca di migliorare l’ambiente.

Energie rinnovabili: sono forme di energia generate da fonti che si rigenerano o sono “inesauribili” nella

scala dei tempi “umani”. La rinnovabilità dell’energia è valutata in funzione di tempi umani, perché tutte

le energie sono rinnovabili (anche il petrolio, ma in tempi molto lunghi).

Energie non rinnovabili: sono forme di energia con lunghi periodi di formazione o presenti in riserve non

inesauribili.

Secondo la legge n°10 del 1991 (prima legge sull’energia rinnovabile) venivano elencate le fonti rinnovabili

come:

- Sole

- Vento

- Energia idraulica

- Risorse geotermiche

- Le maree e il moto ondoso

- Trasformazione dei rifiuti organici e inorganici

A queste si aggiunge una categoria di fonti che possono essere considerate assimilabili a quelle rinnovabili.

Ecocompatibilità: riguarda materiali e processi che hanno la capacità di integrarsi con l’ambiente in cui

vive l’essere umano e in generale con l’ecosistema circostante.

Oggi, si tende ad utilizzare sia energie rinnovabili che non rinnovabili. Questo perché spesso le energie

rinnovabili non sono sempre disponibili (ad esempio il vento), a causa dell’assenza di sistemi di accumulo

efficienti, non inquinanti e durevoli. L’unico sistema attuale che conosciamo di accumulazione è la

batteria, che comunque ha una durata limitata.

STRATEGIE PROGETTUALI: riduzione consumo e integrazione fonti rinnovabili, in ordine da 1 a 3 abbiamo

interventi più complessi e strategie migliori dal punto di vista energetico.

FENR: Fonti energetiche nuove e rinnovabili.

RIDUZIONE CONSUMO INTEGRAZIONE FENR

1. Correzione dei ponti termici 1. Aggiunta sistemi attivi

2. Riduzione della dispersione 2. Aggiunta sistemi passivi

3. Iperisolamento 3. Progettazione passiva

LIVELLI PROGETTUALI:

SISTEMI ATTIVI FT SISTEMI ATTIVI FENR SISTEMI PASSIVI FENR

1. Addizione 1. Addizione 1. Addizione

2. Integrazione 2. Integrazione 2. Integrazione

3. Identificazione 3. Identificazione 3. Identificazione

Andando da sinistra a destra, e dal basso all’alto nella tabella si va migliorando la progettazione. Quindi

la soluzione migliore è quella in basso a destra. Il grigio sta per “soluzioni non praticabili”: i sistemi attivi sono

comunque impianti, quindi non si possono identificare con l’edificio stesso. FT: fonti tradizionali.

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Bisogna tener da conto i fenomeni di conduzione,convezione,irraggiamento,evaporazione. Nel

progettare un sistema bisogna tenere da conto della maggiore necessità di energia in inverno, quando il

consumo sarà maggiore e in estate di restituirla per equilibrare il bilancio energetico. Quindi l’apporto che

deve fornire l’impianto è discontinuo. Nel 1973 crisi petrolifera, quindi energetica, produzione

delle prime leggi sull’emissione dei consumi.

Successivamente la crisi ambientale. Le norme

impongono di ridurre la trasmittanza delle pareti, che

viene classificata in zone climatiche dalla A alla F. A

Roma la zona è D e si prevedeva di passare da 0.50 a

0.36. Ad oggi il valore è 0.29.

Come facciamo a collocarci in questa scala di valori?

Dove fermarsi? Si tratta di un’analisi costi-benefici.

INERZIA TERMICA Due situazioni ideali: linea nera isolante, colorato il resto

dell’involucro. Blu rappresenta il freddo delle pareti dell’involucro,

invece arancione le pareti sono calde anche all’interno. L’edificio

di sinistra si scalderà rapidamente, ma si raffredderà altrettanto

velocemente, disagevole come funzionamento. Al contrario

quello di destra, è migliore dal punto di vista di velocità di

raffreddamento, c’è una maggiore continuità, ma si paga in

termini economici perché bisognerà scaldare anche l’involucro.

Non c’è una soluzione migliore o peggiore dell’altra. Dipende

anche a seconda della destinazione d’uso (es. dell’albergo o

casa in montagna meglio il caso blu, cioè riscaldamento all’occorrenza; nel caso residenziale meglio il

caso arancione). Si dimostra che l’inerzia termica migliora gli scambi termici. La trasmittanza la calcoliamo

in regime statico, normalmente non è così, perché cambiano sia le condizioni interne che esterne, nel

momento in cui si passa a regime dinamico l’inerzia termica accumula calore e fa sfasare il

comportamento termico della parete (calore anche se è spento il riscaldamento) e si abbassa l’ampiezza

(produce risparmio energetico).

Meglio un’inerzia termica maggiore o minore? DIPENDE

L’inerzia termica è sia una condizione di benessere, ma anche

una condizione di risparmio. Quindi meglio avere un’inerzia

termica maggiore generalmente, la legge impone un’inerzia

termica minima, pari a una massa superficiale delle pareti

. Nel caso di rapida adattabilità

opache minima pari a 230 kg/m

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delle condizioni termiche è bene che sia bassa. Ciò è in contrasto

con l’esigenza statica ed economica di ridurre i carichi delle

pareti. Quindi nel ricercare una soluzione migliore bisogna

guardare ad un’analisi tra costi e benefici.

SCHERMATURA SOLARE

D’inverno il sole è più basso, d’estate più alto, questo ci consente di posizionare delle schermature

adeguate che permettono di ottimizzare il consumo dal punto di vista energetico. Il vetro è un elemento

critico importantissimo, perché cambia moltissimo in funzione dell’irraggiamento solare, quindi tra giorno

e notte.

3 In estate gli effetti del flusso di energia raggiante proveniente

dal sole interessano la copertura dell’edificio e le chiusure

disposte ad est e ad ovest. In estate infatti la posizione del sole

è elevata rispetto all’orizzonte. In inverno, quando la posizione

del sole è più bassa, gli effetti generati dal flusso di energia

raggiante interessano le chiusure dell’edificio disposte a sud,

ad est e ad ovest.

Per una progettazione energeticamente efficiente bisogna

principi di base

conoscere i (bilancio energetico,

contesto

terminologia, requisiti e prestazioni , risparmio energetico, certificazione energetica), il

ambientale, opaco

l’involucro (isolamento termico, procedimenti costruttivi, elementi costruttivi) e

trasparente

l’involucro (radiazione solare, procedimenti costruttivi, elementi costruttivi).

Approccio per sommatoria: un edificio che ha tutto questo è ottimo dal punto di vista prestazionale, però

bisogna avere un approccio architettonico, cioè trasformare il contrasto contro il consumo in architettura.

28/10/2020

STRUTTURA PROCEDURALE DELLA COSTRUZIONE: progettazione preliminare

EDIFICIO E CONTESTO

CRITERI TECNICI PER LE SCELTE PRELIMINARI

CARATTERI DEL SITO:

- aspetti ambientali ed energetici

- norme urbanistiche (prg, pp…)

- orografia, pendenze, scarpate

- infrastrutture (strade, mezzi pubblici, reti)

- visuali, preesistenze

CARATTERI DELL’OPERA:

- norme edilizie (distacchi, sagome, ambienti)

- norme igieniche (luce, aria)

- norme antincendio

- accessi e parcheggi

- accessibilità

- criteri distributivi generali (ecv, impianti)

RELAZIONE TRA EDIFICIO E AMBIENTE

AMBIENTE NATURALE:

- posizione geografica

- fascia climatica di appartenenza

- parametri meteorelogici

- morfologia dell’ambiente: situazione dei rilievi intorno all’edificio.

Ad esempio, in questa foto siamo in mezzo alle montagne, quindi

vediamo che in molti punti la luce del sole non arriva proprio.

- materiali locali: tema abbastanza recente, cioè l’effetto della

riflessione dei raggi solari sul suolo intorno all’edificio. Questo

fenomeno, infatti, si verifica molto all’interno delle città, per cui le

morfologie urbane spesso sono tali per cui i raggi solari rimangono

trattenuti nei “corridoi” tra gli edifici e questo aumenta il calore

locale: fenomeno noto come isola di calore.

4 Importanti sono, inoltre: presenza e uso del verde (ombreggiatura, ventilazione); presenza

dell’acqua (capacità termica, umidità del sito). 4/11/2020

caratteri generali

Consideriamo i del sito e poi quelle dell’opera, queste considerazioni sono di tipo

tecnico.

1. VISUALI E PREESISTENZE, le visuali vanno considerate dal sito e verso il sito, entrambe sono molto

importanti per comprendere al meglio lo scenario.

CLASSIFICAZIONE ACUSTICA DEL TERRITORIO: il territorio italiano è diviso in zone con precisazioni

2. ben precise sia per i rumori in entrata che per quelli in uscita. Nella nostra zona di progetto

l’area si trova in zona verde ad alta intensità umana. (zonizzazione acustica)

ACCESSI E PARCHEGGI: c’è un problema di rapporto con la viabilità, è utile fare rampe che

3. portano a zone di parcheggio, sono dei collegamenti al contorno che vanno considerati. Nel

nostro caso è un collegamento pedonale. Vedi la legge urbanistica 1942 ad es. 1mq di

parcheggi per ogni 10 mc di costruzione e norme edilizie. È importante anche il regolamento

edilizio per sagoma dei fabbricati.

Es: una finestra deve avere 8 mt davanti

NORME IGIENICHE

4. NORME ANTINCENDIO: deve essere garantito l’intervento dei mezzi di soccorso e incide sulla

5. sistemazione del lotto.

ACCESSIBILITÀ

6.

ASPETTI PROGETTUALI: CENTRALITÀ, CANALIZZAZIONI VERTICALI E DIRAMAZIONE

Inoltre, sono importanti illuminazione igiene e profondità del corpo di fabbrica e il rapporto con l’involucro.

ENERGETICA

SISTEMI PASSIVI CON PARTICOLARI IMPLICAZIONI A LIVELLO DI IMPOSTAZIONE DEL PROGETTO:

Tetto giardino: visto come zona totalmente accessibile della costruzione, hanno ovviamente

● problemi di manutenzione, tenuta all’acqua ecc… ma con opportuni accorgimenti hanno un

importante valore architettonico

Parete verde: dove è possibile fare anche un orto verticale. Esponendo i pannelli a sud ai fini

● della coltivazione. Lo considero come sistema energetico perché protegge l’edificio dagli

scambi di calore e d’estate ha un effetto di ombra. Il punto debole di questo sistema è però

l’irrigazione e le possibili infiltrazioni.

Roof pond: sono delle vasche d’acqua in copertura, dove l’acqua si riscalda durante il giorno

● accumulando calore cedendolo all’edificio. Alcune hanno la vera e propria funzione di piscina

altre invece sono chiuse. In questa tipologia così come nel tetto giardino i benefici sono per

l’ambiente sottostante

Serra solare: funziona per effetto serra, il vetro trattiene il calore all’interno, per noi è una

● grandissima risorsa, ma le criticità sono quelle estive dove dobbiamo schermare i raggi del sole.

La vetrata è anteposta alla parete.

Doppia pelle: simile alla serra solare, è un sistema che invece di essere vetro-parete è un sistema

● vetro-vetro dove però manca l’accumulo, abbatte il guadagno solare in estate. Serve a ridurre

l’apporto solare estivo senza ridurre l’apporto di luce. È l’equivalente trasparente della parete

vetrata. In realtà è un sistema molto complesso e comporta il raddoppio delle spese.

Buffer space: è una combinazione delle precedenti, si tratta di avere un ambiente intermedio

● che d’inverno si scalda e d’estate di raffresca. Quindi una parte dell’edificio prospetta su

5 quest’ambiente buffer. Questi spazi per lo più sono spazi comuni e hanno anche la funzione di

riparo in ambienti pubblici

Muro di trombe: più limitato dal punto di vista architettonico, crea una camera d’aria effetto

● serra. Prevede che il muro di fondo sia nero per accumulare più calore possibile.

Muro d’acqua: il muro d’acqua consiste nello stesso sistema del muro massivo e di Trombe, con

● la sola differenza che l’acqua sostituisce l’elemento murario. Poiché l’acqua ha una capacità

termica superiore a quella dei mattoni e del cemento e, inoltre, le correnti convettive al suo

interno la rendono un accumulo termico quasi isotermo. Il sistema può lavorare con un’efficienza

maggiore rispetto al muro massivo o di Trombe. Soluzione molto suggestiva, che

architettonicamente incide parecchio.

Effetto camino: sfrutta i movimenti d’aria dove l’esigenza è quella di dissipare calore,

● aumentando l’efficienza estiva. Sfrutta un fenomeno fisico che è la differenza di pressione

atmosferica in altezza.

Torri del vento: l’aria viene fatta entrare dall’alto, riesce sempre dall’alto sia per effetto della

● differenza di pressione sia per effetto di risucchio.

Sistema geotermico

● 11/11/2020

SISTEMI SOLARI PASSIVI

Sono un ottimo aiuto per il riscaldamento degli ambienti nel periodo invernale ed eventualmente per il

raffrescamento in quello estivo. Essi impiegano l’irraggiamento solare incidente sulle superfici dell’involucro

edilizio e meccanismi naturali, cioè senza l’ausilio di energia prodotta da impianti termici o importata dalla

rete, per il trasferimento del calore assorbito all’interno dell’edificio.

Principali subsistemi:

● Captazione dell’energia solare e trasferimento della stessa all’ambiente e/o all’ari