ARCHITETTURE SOSTENIBILI

Monza

0 – PREMESSA ALL’APPLICAZIONE DEI 9 OBIETTIVI DI QUALITA’ Tema quanto mai “caldo” in questo periodo è quello della “dipendenza energetica” che oggi vede il nostro Paese, e non solo, in sofferenza dinnanzi le turbolenze geopolitiche dei principali paesi esportatori di combustibili fossili oltre che alla scontata perplessità di fronte al tema del nucleare ravvivato a seguito del recente terremoto in Giappone. Nel frattempo, in attesa che la politica sciolga le proprie titubanze, (nucleare si, nucleare no, rigassificatori si, rigassificatori no, fotovoltaico si, fotovoltaico no, ecc) ci siamo accorti del grande vuoto che l’assenza di una politica energetica nazionale ci ha oggi consegnato.
Purtroppo il problema attuale non riguarda solo il tema della riduzione delle immissioni climalteranti in atmosfera, di cui il settore dell’edilizia è uno dei principali responsabili, ma oggi la preoccupazione più grande riguarda le modalità e il costo “sopportabile” per garantire energia e combustibili fossili di cui i nostri edifici necessitano per funzionare. Ma il vuoto appare ancora più grande quando ci rendiamo conto del ruolo fortemente “energivoro” e dell’attuale forte dipendenza dai combustibili fossili del settore residenziale (e non solo) sia nella fase di costruzione che nella fase di utilizzo/fruizione, unitamente alla conclamata arretratezza nella diffusione delle cosiddette “rinnovabili” nel nostro paese rispetto al resto dell’Europa.
Nonostante tutto, il dibattito non si è fermato e dal recente seminario internazionale del CTI (Comitato Termotecnico Italiano) è emerso che la prima risorsa energetica per l’Europa è l’efficienza energetica.
E’ alla luce di questo enunciato che possiamo dichiarare la nostra teoria secondo la quale la costruzione di un edificio passivo ad altissime prestazioni energetiche (in particolare secondo lo standard del PHI, Passivehouse Institute di Darmstadt - D) possa soddisfare già implicitamente numerosi fra i 9 criteri di qualità di seguito trattati proiettandoci ai traguardi del 2020.
Il tema del progetto della scuola secondaria di primo grado nel comune di Fornovo San Giovanni (Bg) che per l’occasione del concorso “Architetture Sostenibili” è stato ulteriormente sviluppato nella componente sostenibilità e innovazione tecnologica vuol essere l’esempio di un progetto di edificio passivo ad altissime prestazioni energetiche già da ora realizzabile oltre le “mode energetiche e le classificazioni energetiche” in voga attualmente, nel pieno rispetto di quanto altri stati europei hanno già raggiunto e in linea con quanto l’Europa ci ha già chiesto con la Direttiva del Parlamento Europeo n°31/2010.

1 – CAMPI ELETTROMAGNETICI Per il livello di progettazione sin qui raggiunto il tema dei campi elettromagnetici in bassa ed alta frequenza non è stato approfondito. In realtà, dai sopralluoghi effettuati presso l’area di progetto non si è individuata una fonte evidente di campi elettromagnetici nelle immediate vicinanze. Ulteriori misurazioni e verifiche dovranno essere effettuate in situ.

2 – GAS RADON Le raccomandazioni Euratom 93/143 del 21/02/1990 prevede il limite di 400 Bq/mc per edifici esistenti e 200 Bq/mc per edifici nuovi.
La soluzione della problematica legata al rischio radon che abbiamo proposto è condizionata da un fattore “esterno” ovvero della presenza di falda acquifera a livelli superficiali nel terreno che comporta due implicazioni: il primo è quello della realizzazione di una fondazione a platea continua in calcestruzzo di spessore variabile in relazione alle caratteristiche geotecniche del terreno, la seconda è data dalla necessità di proteggere dalle fluttuazioni stagionali della falda sia la fondazione a platea che lo strato di isolamento termico sottofondazione con una manto impermeabile sintetico. L’impiego di un manto impermeabile nella versione certificata antiradon consente di creare un’ulteriore barriera oltre alla platea di calcestruzzo annullando di fatto il rischio di infiltrazione nell’edificio da parte del gas che, è risaputo, può trovarsi disciolto anche in acqua seppur in concentrazioni minori.

3 – CONTESTO E ARCHITETTURA Inquadramento: gli assi, tracce di centuriazione
L’intorno dell’area di progetto “testimonia” l’influenza della duplice matrice che lo ha generato: la prima è il tessuto, quale prodotto articolato dell’influenza della via di comunicazione in direzione sud che si “rapporta”, dall’altra, con l’orditura della campagna, dove sono ancora ben visibili le tracce di centuriazione che hanno ordinato la porzione ad ovest del comune di Fornovo San Giovanni. La seconda è costituita dalle emergenze architettoniche del costruito e del verde con cui relazionarsi: la “centralità” della palestra, che con la sua simmetria è in grado di stabilire una relazione col suo intorno, e il parco i cui caratteri a scala urbana sono avulsi dal contesto nel quale è inserito.
E’ da queste premesse che nasce la nostra proposta: gli elementi compositivi dialogano con la preesistenza della palestra e dall’altra si nutrono delle “tensioni” che il tessuto urbano secondo noi esprime in quel sito. L’inclinazione del corpo principale, orientato secondo la rotazione della centuriazione, consente di “chiudere” il parcheggio e di rapportarsi direttamente con il parco stesso; dall’altra, il corpo secondario più basso ad ovest recupera l’allineamento con gli assi principali della palestra individuando con questa due assi ortogonali che ordinano anche il parcheggio. La “piazza” coperta diventa “teatro”, il verde del parco la sua scenografia.
il progetto: controllo solare, ombre colorate
La scelta architettonica di posizionare le aule ad est con l’affaccio verso il parco, l’esigenza di controllare l’illuminazione diretta riducendo nel contempo l’apporto solare, la volontà di ricorrere ad un volume compatto, sia per fini tipologici che energetici, sono le premesse dalle quali abbiamo sviluppato la nostra proposta. La soluzione prevede volumi compatti la cui articolazione rispecchia coerentemente le premesse urbanistiche a scala microurbanistica con la volontà di sfruttare la massima lunghezza del lotto pur salvaguardando le preesistenze del verde. L’orientamento del corpo principale secondo l’asse nord-sud, con scarto verso nord di circa 12° ha reso possibile l’ipotesi del controllo solare delle vetrate delle aule mediante frangisole verticali. Dalla simulazione delle traiettorie solari nel periodo scolastico (settembre – giugno), abbiamo determinato la possibilità di “minimizzare” l’apporto solare delle prime ore del mattino facendo ricorso a frangisole verticali. L’utilizzo di questo sistema “passivo” ha il vantaggio ridurre, in particolar modo per il prospetto est, l’apporto solare e il rischio di abbagliamento da luce diretta, senza ricorrere a sistemi “attivi” quali tapparelle o tende interne, il cui impiego nelle ore mattutine di sole creerebbe condizioni di dis-comfort luminoso oltre che il ricorso all’illuminazione artificiale con conseguente consumo energetico. Questa intuizione ha “preso forma”, ideando un sistema ad elementi verticali di dimensione e posizionamento irregolari in grado effettuare il massimo CONTROLLO SOLARE e nel contempo di generare un gioco di OMBRE COLORATE che caratterizzano l’architettura dell’edificio garantendo il rapporto visivo verso il parco. Ciò che ne esce rafforzato dal gioco delle lame colorate e irregolari è l’intelligibilità di questa architetture i cui caratteri formali e cromatici rimandano inequivocabilmente ed allegoricamente ad un ambito scolastico, ad una libreria, in cui i volumi con il proprio titolo in evidenza, sono collocati disordinatamente. Funzionalmente il corpo principale si articola su due livelli il cui fulcro è costituito dal corpo scale: il piano terra con uffici e sale professori e il piano primo dove si trovano le aule. Il piano terra è organizzato dall’atrio d’ingresso con la portineria per il controllo degli accessi e dal corridoio che disimpegna le aule professori, la biblioteca e l’ufficio del preside con sala d’aspetto, la sala auditorium oltre ai servizi igienici; la porzione nord del piano terra è riservata al grande “atrio” coperto.
Questo spazio aperto direttamente accessibile dall’ingresso ovest della scuola si configura come “piazza” coperta per eventi di carattere scolastico: manifestazioni teatrali, ecc ma anche per eventi di carattere cittadino: riunioni, assemblee, spettacoli all’aperto, ed è indirettamente impreziosita e arricchita dalla scenografia verde del parco pubblico retrostante esistente. Al secondo piano le 6 aule sono in grado di ospitare fino a 20 alunni per classe e sono disimpegnate da un lungo corridoio in grado di gestire gli spostamenti da e per le aule oltre che per i momenti brevi di ricreazione o intervallo. La larghezza del corridoio consente anche la collocazione di armadietti per il deposito di oggetti e materiale degli alunni.

4 – PROGETTAZIONE BIOCLIMATICA Per la trattazione del tema della Progettazione Bioclimatica pensiamo sia necessario ri-partire da un nuovo approccio alla progettazione architettonica che preveda il passaggio dal concetto “prestazionale” (del singolo elemento, del sistema, ecc…) al concetto di comfort e benessere indoor in relazione ad un potenziale utente finale.

Alla luce di ciò abbiamo individuato i livelli di comfort attesi per un edificio scolastico PASSIVO:
1. elevato confort luminoso
2. elevato confort termoigrometrico
3. elevata qualità dell’aria


1. comfort luminoso:
Paradosso per un edificio scolastico è quello di necessitare della maggiore quantità possibile di luce naturale nelle aule e, nel contempo, di avere il minore irraggiamento solare che costituisce carico termico non desiderato; spesso l’irraggiamento solare incontrollato finisce per provocare fastidiosi fenomeni di abbagliamento tale per cui si ricorre generalmente a sistemi oscuranti orientabili quali tende interne, brise soleil, ecc. L’oscuramento delle finestre causa la riduzione di luminosità naturale indoor rendendo necessario l’utilizzo dell’illuminazione artificiale con conseguente “consumo energetico”. Giova ricordare che la luce naturale ha effetti benefici sulla psiche e sull’umore delle persone e che tali benefici non sono riprodotti dalle sorgenti di luce artificiale. Nell’edificio scolastico in oggetto lo studio dell’orientamento, in coerenza con la ricerca e le risultanze macro e micro urbanistiche, e l’impiego delle lame verticali che caratterizzano l’architettura della facciata est verso il parco hanno consentito di azzerare i carichi termici solari.
Tale condizione ha comportato una riduzione del FLDm (Fattore di Luce Diurna medio) da 2,90 a 2,10 e una riduzione della illuminanza da 189 a 130 Lux.
Gli obiettivi di comfort sono stati raggiunti mediante l’illuminazione zenitale delle aule con 4 lucernari in copertura che hanno innalzato l’FLDm da 2,10 a 4,80 (a fronte di un valore minimo del 3%) e l’Illuminanza da 130 a 304 Lux (a fronte di un minimo di 300 Lux). L’impiego dei lucernari zenitali in abbinamento ad una tenda retrattile orizzontale consente un controllo solare flessibile della modesta porzione di irraggiamento diretto che potrebbe penetrare in aula nei mesi di Aprile, Maggio e Giugno nelle condizioni di cielo limpido. Tale condizione è stato oggetto di simulazioni da parte nostra. Dai risultati emerge che il riscorso alla schermatura dei lucernari zenitali durante le giornate di cielo sereno con tende orizzontali non riduce i valori di FLDm e illuminanza sotto i valori di comfort.

2. comfort termoigrometrico:
Il benessere termico di un uomo, in questo caso di un ragazzo, posto all’interno di un ambiente confinato dipende da due fattori: il primo, dalla temperatura media operante, ovvero dalla temperatura delle pareti, dei soffitti e dei pavimenti, dell’aria, ecc. coi quali il corpo dell’individuo ha una serie di scambi termici, in secondo luogo dall’umidità relativa dell’aria È noto che la condizione di benessere si ha quando le somma delle temperature medie delle superfici della stanza con la temperatura dell’aria è prossima ai 37°C, cioè prossimo alla temperatura media del corpo umano (ovvero quando la temperatura media operante è prossima ai 19 °C). Parametro essenziale per il nostro edificio passivo è che non vi siano temperature superficiali minori di 17°C. In questo caso l’aria interna può quindi avere temperature di 20°C.
In edifici scarsamente o malamente isolati spesso la temperatura superficiale interna scende nella stagione invernale fino a 14-12°C favorendo lo sviluppo di muffe interne ma soprattutto creando dis-confort interno, le porzioni scoperte dal nostro corpo disperderanno calore per irraggiamento verso queste superfici molto fredde. Tali situazioni vengono “compensate” tradizionalmente con il sistema impiantistico, ovvero aumentando le temperature dell’aria a 22/24 °C ma con fastidiose sensazioni di piedi e mani fredde e volto caldo.

3. elevata qualità dell’aria
Il benessere fisico dipende oltre che dai due fattori succitati anche dalla qualità dell’aria i cui parametri variano per effetto dell’attività fisica, in particolare: l’aria fresca contiene il 21% di ossigeno, il 79% di azoto e lo 0,03% di biossido di carbonio; la presenza in un ambiente confinato (l’aula) di 100 mc di volume di alcuni bambini in condizioni di riposto comporta la modifica dei parametri sopra esposti. I processi metabolici riducono l’ossigeno della stanza incrementando l’anidride carbonica e l’umidità. L’aumento della CO2 generalmente è accompagnata dall’incremento di cattivi odori e della riduzione del benessere indoor. Il rapporto tra concentrazione di CO2 e benessere indoor è stato studiato e introdotto dall’igienista Petenkofer il quale ha stabilito come accettabile un indice di concentrazione massimo di CO2 del 0,1%; tale concetto si esprime praticamente introducendo il cosiddetto cubo d’aria, ovvero le quantità d’aria indoor “fresca” disponibile per contenere il limite di concentrazione dello 0,1% di CO2 per ogni bambino. Ammettendo che ogni bambino in aula produca 10 l/h di CO2, ovvero 10 l/h servirebbero 10/(1-0,3) = 14,28 mc/h per bambino ma considerando che già con 14 bambini in un aula di 97,20 mc (5,40x6x3) otteniamo che il cubo d’aria disponibile è di soli 6,94 mc. ciò significa che dovremmo ricambiare normalmente l’aria 1 volta ogni mezzora!
Abbiamo affrontato la questione proponendo un impianto di ventilazione meccanica controllata (VMC), che consente il ricambio d’aria continuo estraendo l’aria viziata e sostituendola con aria nuova, fresca.
In tale situazione si garantiscono ben quattro condizioni:
- un ricambio effettivo e controllato (non teorico)
- un lavaggio continuo dell’aria indoor
- l’allontanamento dell’umidità e della CO2 in eccesso
- l’allontanamento di eventuali composti organici volatili (VOC)
per un edificio passivo l’impianto di VMC con recupero di calore può diventare anche il sistema di “riscaldamento” vero e proprio dell’edificio che, come già detto, necessita di carichi termici molto ridotti e quindi è riscaldabile ad aria.

6 – IMPIANTO DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO Non è possibile parlare di ecocompatibilità di un materiale o di un prodotto senza parlare di ecocompatibilità o sostenibilità di un sistema. Nell’attuale approccio alla progettazione è difficile considerare un materiale in tutto il suo ciclo di vita, ovvero dall’estrazione delle materie prime passando dalla produzione/lavorazione, fino alla permanenza in edificio e alla rimozione e smaltimento.
Progettare un edificio significa “dimensionare” ovvero calcolare anche la vita utile del manufatto, gli eventuali interventi di manutenzione e, teoricamente, progettare il fine vita, ovvero modalità di disfacimento e di recupero dei materiali impiegati. La filosofia che ha guidato la scelta dei materiali e delle soluzioni tecniche idonee per il progetto dell’edificio scolastico è principalmente basata sul necessità/volontà di utilizzare materiali per isolamento termico naturali oltre a tecnologie e sistemi costruttivi “locali” ovvero legati ad una produzione riconducibile ad ambito regionale.
Nella progettazione dell’edificio scolastico abbiamo limitato l’impiego di materiali di sintesi per l’isolamento termoacustico, preferendo la lana di roccia per il cappotto e per la copertura. Per i materiali di finitura interna abbiamo optato per intonaci a base di calce e argilla, mentre per i controsoffitti si è pensato al sughero con ottime proprietà acustiche naturali. I serramenti passivi avranno triplo vetro e telaio in legno verniciato all’acqua. Così per le chiusure opache verticali sono stati impiegati blocchi in laterizio. La fornace andrà scelta tra quelle della regione per evitare tragitti troppo lunghi.

7 – IMPIANTO FOTOVOLTAICO Attualmente, purtroppo, il ricorso e la diffusione del fotovoltaico è associata ad un investimento economico e non tanto quanto fonte rinnovabile.
Installare il fotovoltaico non significa fare efficienza energetica.
Efficienza energetica in edilizia significa costruire edifici con fabbisogni ridottissimi che possono essere ragionevolmente coperti con energia elettrica e quindi azzerati con il fotovoltaico.
Nel nostro caso, non avendo previsto l’utilizzo del metano, tutti i consumi provengono da utenze elettriche che possono essere controbilanciate dall’impianto fotovoltaico stimato da circa 12 Kwp in silicio amorfo integrato sulla copertura.
Il silicio amorfo richiede superfici maggiori per ogni Kw di picco (circa 20 mq) ma tale sistema ha il vantaggio di essere integrato sulla membrana di impermeabilizzazione della copertura (con garanzia di 20 anni) con il beneficio della riduzione dell’impatto visivo tipico degli impianti classici in mono o policristallino; infine il silicio amorfo consente produzione di energia elettrica anche in situazione di cielo coperto e luce diffusa, tipiche delle stagioni primaverili e autunnali delle zone come la Lombardia e il nord Italia in generale.

8 – IMPIANTO ELETTRICO Per il livello del progetto sin qui sviluppato le indicazioni principali che riguardano l’impianto elettrico potrebbero essere le seguenti:
• controllo e prevenzione dei CEM (campi elettrici e magnetici) mediante progettazione delle linee (peraltro già obbligatoria), razionalizzazione dell’impianto, con attenzione ad evitare gli impianti “a stella”;
• attenzione alla scelta del sistema di illuminazione: sconsigliate le lampade ad incandescenza e alogene per preferire quelle fluorescenti a basso consumo;
• attenzione nella scelta della tipologia dei cavi elettrici privilegiando quelli che non contengono fluoro e cloro che in caso di incendio possono rilasciare sostanze tossiche.

9 – IMPIANTO IDROSANITARIO Per il livello del progetto sin qui sviluppato le indicazioni principali che riguardano l’impianto idrico sanitario, considerato che non sono previsti docce né spogliatoi le indicazioni potrebbero essere le seguenti:
• impiego nei bagni dei moderni sciacquoni dotati di tasto interruttore che riduce il flusso dai soliti 10 litri medi ai 3-4;
• impiego dei rubinetti frangigetto in grado di miscelare aria e acqua che consentono un risparmio fino al 50% di acqua consumata;