Architettura Bioclimatica

L'INVOLUCRO EDILIZIO DELL'AMBIENTE ESTERNO E DI QUELLO INTERNO: ARCHITETTURA BIOCLIMATICA E HIGH-TECH. Innanzi tutto si ricorda che la parola "involucro edilizio" definisce l'insieme degli elementi geometrici che delimitano lo spazio interno rispetto all'esterno; per meglio chiarire, involucro da una parte sono gli elementi che devono rispondere a certe funzioni, quali l'isolamento termico ed acustico, e dall'altra è la forma geometrica dell'edificio data dai suoi pieni e vuoti. Le attuali correnti di architettura sono quella bioclimatica e quella high-tech. La prima pone l'accento sul risparmio energetico tenendo conto di quelle che sono, in generale, le variazioni climatiche: è un'architettura che considera le variabili dell'ambiente. Conseguentemente l'involucro edilizio assume aspetto variegato a seconda dell'ambiente esterno. E' il clima che condiziona il modo d'essere dell'edificio. L'energia principalmente utilizzata è quella solare, ed è possibile organizzare sia un sistema solare attivo sia un sistema solare passivo. Nel primo caso, l'energia solare viene immagazzinata e poi liberata opportunamente da particolari impianti che, ovviamente, non hanno attinenza con l'involucro. Nel secondo caso, invece, l'involucro è l'elemento essenziale per la ricezione e l'utilizzo dell'energia solare. Mediamente una superficie, posta in posizione intermedia fra Terra e Sole, assorbe 1353 W/mq (costante solare) ma di questa quantità sulla Terra giunge solo il 68% mentre la restante viene dispersa nell'atmosfera. Non si dimentichi, in ogni modo, che questa percentuale si abbassa notevolmente se si considera l'incidenza del raggio solare. Difatti, sapendo che il Sole è più alto all'orizzonte in Giugno che in inverno, si ha che l'edificio è maggiormente sottoposto ai raggi solari in estate. Quindi, dato che un edificio necessita di maggior irraggiamento nel periodo invernale, occorre disporre la superficie più ampia a sud, preferibilmente con una inclinazione di 60°; ciò trova giustificazione in degli studi svolti dai quali si ricava che la facciata a sud in inverno raggiunge intensità solare di circa 600 W/mq ed in estate scende a circa 250, il tutto contro i 50 della facciata a nord in inverno ed i 700 della facciata ad est in estate. Riassumendo, il disporre la facciata a sud è conveniente sia in inverno per l'apporto di calore che in estate per la scarsa esposizione ai raggi solari. L'elemento che meglio capta l'energia solare è il vetro: infatti, la lunghezza d'onda delle radiazioni solari consente la trasmissione dell'energia attraverso il vetro mentre l'energia termica, accumulata all'interno, non può trasmettersi all'ambiente esterno data la sua maggiore lunghezza d'onda. Gli elementi fondamentali dei sistemi solari passivi sono: -il collettore: superficie vetrata disposta verticalmente o inclinata; -l'assorbitore: superficie opaca, esposta alla radiazione solare, che converte l'energia solare in quella termica; -l'accumulatore: materiale con buona inerzia termica; -il sistema di distribuzione: il calore captato e accumulato viene distribuito negli ambienti per convenzione, irraggiamento e conduzione; -il sistema di controllo: controllano i flussi di calore, e possono essere i sistemi di schermatura, i riflettori ed i sistemi di isolamento mobili. I sistemi solari passivi sono, a seconda del luogo ove è posto l'accumulatore, a: -a guadagno diretto: l'energia solare entra nell'ambiente e riscalda le pareti opposte alle vetrate. -a guadagno indiretto: l'energia solare entra attraverso la vetrata, distanziata circa 8-10 cm dall'accumulatore (muratura). Nella camera d'aria si ha aria calda e, quindi, durante il giorno si ha circolo d'aria calda attraverso le bocchette poste superiormente ed inferiormente alla parete di accumulo. Nel momento notturno le bocchette vanno chiuse e la parete di accumulo rilascia l'energia immagazzinata (molto dipende dalla sua capacità termica). Se la parete è di calcestruzzo il calore si sposta nella muratura di un centimetro ogni 18 minuti: quindi basta una parete di 20 cm per far trasmettere calore dopo 6 ore dal tramonto. La vetrata va in ogni caso schermata onde evitare che il calore trasmigri verso l'ambiente esterno. In estate le vetrate devono rimanere schermate. -a guadagno isolato: serra con muro di accumulo retrostante (in pratica è una maggiore camera d'aria isolata). Si può anche avere una serra a captazione diretta: ovvero parete retrostante vetrata. Anziché la serra si può avere la loggia vetrata. Si può anche avere il collettore ad aria, in altre parole l'energia solare viene assorbita da pannelli posti all'esterno e poi incanalata in tubazioni che la rilasciano in prossimità del pavimento. Altro sistema che si può applicare è il roof pond: consiste in un tetto piano con acqua; questa, data l'elevata inerzia termica, di notte, col tetto chiuso, cede calore alla lamiera grecata sottostante quindi alla muratura interna (ed ovviamente all'ambiente interno). In estate avviene esattamente l'opposto: l'acqua durante il giorno immagazzina il calore degli ambienti interni che poi di notte, togliendo i pannelli isolanti, cede all'ambiente esterno. High Tech è l'abbreviazione di "alta tecnologia" in inglese. È un'architettura rivolta a complessi edilizi importanti come la Hong Kong Bank ad Hong Kong. Emblematico è anche il grattacielo detto Millenium Tower, che sorgerà nella baia di Tokyo, alto circa 860 metri. L'importanza di questa architettura si riscontra anche nel fatto che permette sia una pianta libera (con, solitamente, tutti i servizi posti alle estremità) sia la trasparenza dell'involucro edilizio, in altre parole utilizza struttura puntuale e materiali come l'acciaio ed il vetro. Non è difficile constatare come questa sia una corrente rivolta verso il futuro, senza alcun contatto con il passato. Pietra miliare dell'architettura High Tech è il Cristal Palace. L'edificio, realizzato in 39 settimane, era smontabile, economico, illuminato dall'alto,... ma, purtroppo, è andato distrutto in un incendio. Non si dimentichino, comunque, le geodetiche del Furer e le tensostrutture. Si analizza, ora, la Banca di Hong Kong e Shanghai: sono 5 pacchetti di 4 piani ciascuno sospesi a 4 torri che scaricano a terra. I pilastri sono collegati tra loro e permettono, lungo i primi 13 piani, la presenza di un vuoto interno, illuminato attraverso specchi opportunamente collocati. All'interno della banca sono rimaste le gru servite per la costruzione ed ora utilizzate per la manutenzione. Di estrema importanza è l'elemento di unione delle singole chiusure verticali in quanto permette di realizzare il solaio di ogni piano ed inoltre permette le oscillazioni in seguito alle azioni del vento (tifone). Si ha un gioco di circa 2-6 cm. Altro esempio di architettura High Tech è la Città delle Scienze a Parigi di Adrien Fainsiber e Peter Rice. Il pannello di facciata è costituito da elementi di circa 2 m. x 2m., tutti sospesi ad elementi molto simili agli ammortizzatori, in modo da scaricare, eventualmente, sovraccarichi ogni 4x4 lastre. Ognuna di queste si ancora con bulloni snodati in modo da evitare torsioni e flessioni che potrebbero provocare la rottura della lastra. La trave a cavi tesi permette alle lastre di rispondere a sforzi sia di trazione verso l'interno che verso l'esterno. Sarebbe questo il sistema di controventamento disposto ogni 4x4 lastre. Ultimo edificio che si considera è l'Institute du Monde Arabe a Parigi, progettato da Jean Nouvel. Particolare più caratteristico è la superficie solare della facciata, ornata con arabeschi. In ogni pannello ci sono circa 79 diaframmi che, a seconda dell'intensità luminosa, si aprono o chiudono per far entrare una certa quantità di luce. Curioso è il fatto che la piazza antistante l'edificio presenti lo stesso disegno della facciata (80x30 metri). Torna anche in questo caso il concetto di tirante: l'orizzontamento è sostenuto da una serie di tiranti.