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Raffrescare naturalmente un edificio con le tecniche costruttive storiche dell’architettura pugliese

Lembo 2 foto primo lotto
Foto 1. Il primo lotto dell’edificio realizzato

di Filiberto Lembo, Francesco P.R. Marino • La progettazione del raffrescamento passivo radiativo può efficacemente avvalersi dello studio dei modi costruttivi della tradizione: grande inerzia termica utile delle frontiere, stretto rapporto col terreno di edifici ad un solo piano, isolamento perimetrale, ambienti alti, con ventilazione sommitale, gestione intelligente della ventilazione naturale

 


La progettazione bioclimatica è un potentissimo strumento per la realizzazione di un’architettura sostenibile: recentissime acquisizioni, frutto del lavoro di ricerca svolto nel Laboratorio La.Te.C. dell’Università della Basilicata – Potenza (Dipartimento di Architettura, Pianificazione ed Infrastrutture di Trasporto – DAPIT della Facoltà di Ingegneria) sul confronto, su di un concreto caso di studio di edilizia residenziale low rise-high density in due versioni, una in cemento armato e blocchetti gasbeton, e l’altra in legno con isolamento in fibra di legno, tra alcuni dei più aggiornati metodi per la valutazione analitica della sostenibilità («Eco-indicator 99» dei Paesi Bassi, «EPS 2000» svedese, «EDIP/UMIP 97» danese), basati tutti sulla metodologia Life Cycle Analysis (LCA), di cui alle normative della serie ISO 14040, provano che il peso della frazione di risorse ambientali consumata per riscaldare/raffrescare un edificio di dimensione medio-piccola è nettamente preponderante rispetto al consumo di risorse necessario per la sua costruzione (Tesi di Laurea in Ingegneria Edile-Architettura, Fac. di Ing. Univ. della Basilicata «Aspetti metodologici della Valutazione Ambientale per edifici basata su LCA», Ivan Volini, Potenza, 7/12/11, Relatore prof. arch. F. Lembo, Correlatore dott. ing. Francesco P.R. Marino). Pertanto, fermo restando l’interesse per la scelta dei materiali e delle modalità costruttive più consone a minimizzare l’impatto ambientale dell’edificio [Lembo Filiberto; Marino Francesco P.R.; Ioanni Daniela, Software for Environmental Assessment of Building Materials – Product Module (EABM-P) and Component Module (EABM-C), due comunicazioni paper reviewed in agenda al «BSA 2012 – 1st International Conference on Building Sustainability Assessment», in programma a Porto (Portogallo) dal 23 al 25 maggio 2012], è assolutamente valido e condivisibile quanto affermato da Norbert Lantschner, ideatore del progetto CasaClima e Fondatore della relativa Agenzia, nel convegno di Roma (10/6/11, Ambasciata Svizzera), dal titolo: «Social Housing: costruire e abitare nel segno della sostenibilità»: “L’energia più intelligente è quella non utilizzata… la metamorfosi dell’abitare impone la concezione dell’edificio come una piramide alla cui base è l’efficienza ed il risparmio, nella parte mediana è l’impiantistica, e nella parte sommitale la gestione… lo sviluppo futuro dell’abitare è quello del bruco da cui nasce la farfalla, è quello della massimizzazione dell’intelligenza, che porta alla minimizzazione del fabbisogno energetico, e dunque è sbagliata l’impostazione della Normativa, che valorizza l’impiantistica”.

Da questi principi, nel suo pensiero, scaturiscono le 10 regole che propone per realizzare edifici energeticamente ottimizzati:

1. progettazione integrale e gestione della qualità; 2. preferenza all’efficienza ed al risparmio energetico; 3. costruzione compatta ed orientamento favorevole; 4. migliore coibentazione; 5. evitare i ponti termici ed ottimizzare la tenuta all’aria; 6. sfruttare l’energia solare con le superfici trasparenti; 7. evitare l’uso di energia per il raffrescamento; 8. uso intelligente dell’impiantistica; 9. uso di impianti di ventilazione controllata; 10. uso di energie rinnovabili.

Gli obiettivi sono dunque da un lato il rendimento energetico complessivo, attraverso la qualità dell’involucro e dell’insediamento, e dall’altro la sua eco-compatibilità. Onde, il Protocollo Clima Habitat.

Il Villaggio Turistico per anziani di Mottola «Villa Francesco»

Le finalità ed i principi enunciati da Norbert Lantschner sono proprio quelli alla base del progetto del Villaggio Turistico per anziani a Mottola (Taranto), anche se esso è stato ideato nel 2003, fatto oggetto di un Accordo di Programma tra Regione Puglia e Comune di Mottola nel 2005, e della Convenzione Urbanistica nel 2006; i lavori di costruzione (per il primo lotto (cfr. foto 1), comprendente uno dei quattro corpi di fabbrica per residenze) si sono svolti fra il 2007 ed il 2009. Il complesso è operante dal 14 gennaio 2010.

Lembo 3 primo lottto

Il complesso (in pratica, una «Residenza Socio-Sanitaria Assistenziale» – RSSA, come ora effettivamente classificato ed abilitato) è sito ad una altitudine di 320 m s.l.m., sulla Strada Provinciale n. 377 Mottola-Noci, a km 3,150 da Mottola, su uno degli spalti calcarei dell’arco ionico, in una splendida posizione panoramica degradante verso Sud (cfr. foto 2), riparato dai venti da Nord dallo spalto successivo, più alto di una sessantina di metri, a distanza di poche centinaia di metri da un grandissimo bosco di centinaia di ettari di Quercus Troiana Webb, Quercus Pubescens, Pinus Halepensis e macchia mediterranea di mirto, piante officinali ed orchidee selvagge, fra gravine ed insediamenti rupestri, masserie e trulli.

Il sito e le scelte tipologiche e morfologiche

È un sito a meno di 10 km dal mare (Lido Azzurro di Taranto, Chiatona, Castellaneta Marina), abbastanza secco per l’area in cui sorge (le nuvole da Scirocco gli passano sul capo, per andare a fermarsi più in alto, ai 420 m s.l.m. di Noci e 431 di Martina Franca), con inverni miti ed estati calde. Quindi un sito nel quale la progettazione doveva soprattutto pensare a risparmiare energia di raffrescamento, più che di riscaldamento.

Di qui la scelta di un edificio ad un piano solo, disposto in senso Ovest-Est per massimizzare gli apporti solari gratuiti alle stanze degli ospiti, disposte soltanto dalla parte verso il sole, a Sud e largamente finestrate (sole = vita per gli utenti anziani; ombra, come libera scelta), mentre i corridoi di distribuzione, attrezzati con zone di sosta e rivolti a Nord e le sale di riunione, anch’esse rivolte a Nord, costituiscono la riserva di fresco estivo (cfr. foto 3 del render del complesso nel suo insieme).

Lembo 1 figura 1

Ovviamente, la forte differenza di temperatura tra i due fronti attiva i moti d’aria trasversali, fattore decisivo di comfort estivo, se implementato da lucernai-camini di ventilazione inseriti nelle coperture piramidali che sormontano, come trulli, le camere soggiorno-letto dei mini-alloggi, gli altri lucernai-camini che sono disposti sui bagni, e le finestre in alto nelle sale di soggiorno (cfr. figura 1, sezione tipo). In questo modo è possibile la regolazione più completa e flessibile (perché regolabile dall’utente in ogni punto mediante comandi diretti o remoti) della ventilazione trasversale e per «effetto camino», consentendo sia la purificazione dell’aria, che l’allontanamento dell’aria calda.

L’edificio realizzato è solo il più settentrionale dei quattro corpi da fabbrica previsti, aperti a ventaglio e collegati fra loro e con il corpo dei servizi comuni da due strade coperte ed attrezzate. La disposizione dei corpi di fabbrica è stata studiata in modo tale che tutti i mini-alloggi abbiano la vista libera verso il panorama a Sud, e che il massimo scostamento dalla direzione Ovest-Est sia di 30° verso Nord o verso Sud: quindi le facciate sono ottimizzate per il «riscaldamento solare passivo» invernale, secondo la tecnica del «guadagno diretto».

Tutte le facciate a Sud sono destinate ad essere schermate da pergolati di viti da frutto ed alberi da frutto, e quindi a foglia caduca, a guarnizione di piccoli orti e giardini privati. Il corpo di fabbrica realizzato, che ha come colore conduttore il rosa vinaccia degli infissi, presenta due alberi di ciliegio per ogni unità abitativa, oltre a siepi di Pittosporum Tobira, lungo i muri a secco di recinzione ed a dividere i giardini tra di loro.

A regime, il complesso prevede la realizzazione di 80 mini-appartamenti doppi, e tutti i relativi servizi, dal ristorante a sale per spettacoli, intrattenimento e TV, palestra, piscina per rieducazione, chiesa, negozi, parrucchiere, estetista e quant’altro; tutto giocato sul recupero (in un linguaggio architettonico moderno ed esente da qualunque nostalgia di facile «kitch riproduttivo»), delle tipologie storiche, proprie del linguaggio della tradizione architettonica pugliese.

Lembo 4 Render

Oltre ai trulli, quella delle case à pignon delle masserie e dei centri storici della Murgia (soprattutto Noci e Martina Franca), che rivestono particolare interesse per il fatto che, come i trulli, sono basate sull’impiego di coperture voltate con forti inclinazioni che, se dotate di lucernai e windcatchers sommitali, ben si prestano a condurre in alto ed estrarre l’aria calda. In accoppiamento con solai a terra raffrescati naturalmente dal terreno in condizioni di isolamento tali da non poter subire sovra-riscaldamenti estivi, consentono di realizzare dispositivi di raffrescamento radiativo a costo zero, di grande gradevolezza sensoriale, per la qualità delle temperature superficiali degli elementi dell’involucro.

La scelta è stata quindi quella di realizzare un edificio isolato perimetralmente anche in fondazione, che utilizzasse il terreno come elemento scambiatore di raffrescamento, in una situazione nella quale esso, alla profondità di 3,00-3,50 metri, ha la temperatura costante (estate-inverno) di 12,5°C. Uno scambiatore grande quanto tutto l’edificio.

Una scelta, dunque, contraria a quella che normalmente si farebbe, in un edificio energeticamente efficiente (ma progettato per l’inverno, non per l’estate): quella di tenere il rapporto S/V quanto più basso possibile, e quindi conferirgli una forma quanto più vicina possibile alla sfera; isolandolo all’attacco con il terreno, per diminuire al massimo le dispersioni verso terra in inverno.

La scelta è stata avvalorata dall’attenta osservazione delle tipologie costruttive tradizionali: le masserie, per la gran parte solo a piano terra, con i moduli edilizi dei trulli per le abitazioni dei «villani» raccolti intorno a cortili centrali, e solo l’abitazione del «signore» a marcare la sua diversa collocazione sociale con un «corpo» di fabbrica a piano terra (carrozza, granaio) e primo piano per l’abitazione. Anche qui, muratura spesse ed inerti, di pietra e riempimento in terra e calce, con ritardi e smorzamenti di fase grandissimi, anche se senza isolamento. E coperture in pietra per i trulli, con le «chiancarelle» poggiate a secco su strati di terra dello spessore di diverse decine di centimetri, o in tegole marsigliesi per stalle e granai, su arcarecci e listelli ventilati inferiormente.

Questa è la «mediterraneità» tanto di moda, ma che il più delle volte non si sa reinterpretare nella contemporaneità.

Non a caso, le stesse scelte, proprie dell’architettura pugliese storica, sono state operate, in un contesto produttivo aggiornato, per l’edificio del villaggio: muratura in blocchetti semipieni di calcestruzzo cementizio di spessore 30 cm, con massa frontale di 330 kg/m2, con isolamento dall’esterno ad intonaco sottile su isolante in polistirene da cm 12 StoTherm Classic e finitura con Stolit K 1,5, bianco dal lato Sud (e Nord per la parte residenziale), e contraddistinto dalla vivace coloritura dei volumi dei servizi dal lato Nord, con una gamma che gradualmente passa dal verde al rosso bordeaux (cfr. foto 4). Quello del codice-colore, utilizzato all’interno ed all’esterno per identificare i diversi mini-appartamenti e le diverse zone, non è soltanto un elemento di arricchimento formale, che rende più gioiosi gli ambienti, ma anche un prezioso elemento di identificazione ed orizzontamento per i malati di Alzheimer.

Lembo 5 centro Alzheimer

 

La copertura dei volumi piramidali sui soggiorni dei mini-alloggi è realizzata con elementi prefabbricati in calcestruzzo di cemento fibrorinforzato purpose-made di spessore 4 cm, in posa a secco con ventilazione inferiore su lastre di poliuretano espanso ISOTEC da cm 8, barriera al vapore e solaio in cemento armato da cm 25. La copertura dei volumi delle sale riunioni e pranzo è stata realizzata con tegole marsigliesi, in posa ventilata su lastre in poliuretano espanso ISOTEC da cm 8, barriera al vapore e solaio in cemento armato da cm 30. La copertura delle parti piane è stata realizzata con un pavimento sopraelevato in pietrini «millerighe» in calcestruzzo di cemento bianco, distanziatori in polipropilene di altezza cm 2, TNT 200 gr/m2, pannello di polistirene espanso estruso battentato STYRODUR 3035 CS – BASF, TNT, doppia guaina bituminosa, liscio a cemento, argilla espansa sciolta per le pendenze cm 2-30, con esalatori a maglia di m 3,00 x 3,00, solaio in c.a. da cm 25.

Lembo 6 fondazioni

All’attacco col terreno, l’isolamento è solo perimetrale: un rivestimento di spessore cm 5 di polistirene espanso estruso scende dal livello del piano di campagna circostante l’edificio, a rivestire la fondazione [diretta e superficiale (1,20 metri sotto il piano di campagna), visto che la roccia è affiorante], fino al «magrone» alla sua base; e di qui si allarga intorno all’edificio, fino a raggiungere la lunghezza complessiva di 3 metri di sviluppo (cfr. foto 5). Una canalizzazione di drenaggio gira intorno all’edificio e lo attraversa ad intervalli regolari, e raccoglie le acque di percolamento. L’isolante è stato poi protetto con un TNT di poliestere da 200 gr/m2, e 10 centimetri di spessore di misto stabilizzato di cava. Al di sopra è stato realizzato un drenaggio in ghiaia di fiume lavata, e poi effettuato il reinterro. In questo modo, il terreno sotto l’edificio è stato «tagliato termicamente» da quello circostante, e non risente più delle variazioni di temperatura dovute all’alternarsi del giorno e della notte, dell’estate e dell’inverno. Il terreno circostante è drenato, e per questo meno conduttivo.

Una vasca interrata di capacità 150 m3 raccoglie l’acqua delle coperture, per il suo riutilizzo per la cura del verde.

Gli infissi sono in alluminio a taglio termico, con vetrocamera 4-12-4, con un vetro bassoemissivo, con protezione dal sole mediante avvolgibile in PVC e zanzariera. La loro superficie si avvicina ad ¼ della superficie degli ambienti, perché possano funzionare da «collettori solari diretti».

Ne è risultato un edificio che avrebbe dovuto essere in classe A, ma che si trova in classe B (50,3 kW/m2 anno) per la scelta della Committenza di impiegare infissi di Uw = 3,83 W/m2K invece dell’Uw = 2,2 W/m2K previsto.

Quanto agli impianti, quelli del primo lotto realizzato sono stati concepiti come il più tradizionali possibile, per evitare di rendere ancora più difficile un programma edilizio già molto ambizioso. Non sono stati previsti né pannelli fotovoltaici, né micro-generatori eolici, per la vicinanza con aree di stretta tutela ambientale. La produzione di acqua calda sanitaria con pannelli solari non è stata valutata economicamente conveniente, atteso il limitato consumo e la configurazione dell’edificio, e sono stati installati piccoli boiler da 20 litri.

È stato dunque previsto un impianto di climatizzazione a fan-coils, con caldaia a metano/GPL e gruppo frigorifero aria-aria.

Ma, e questo è il tratto rivoluzionario dell’esperienza, sono sorte difficoltà nell’approvvigionare tutta la potenza elettrica necessaria per alimentare il gruppo frigorifero (calcolato come se l’edificio fosse dotato di un comportamento «tradizionale» avrebbe richiesto, da solo, 75 kW, oltre ai 70 già impegnati per le diverse necessità della struttura). Sarebbe stato necessario realizzare una nuova cabina elettrica, del costo di 30mila euro, spropositato rispetto al lotto in fase di realizzazione, e poi 23mila euro per il gruppo frigorifero.

Chi scrive si è presa la responsabilità (contro il parere dell’impiantista, ed in una situazione nella quale le valutazioni analitiche sull’efficienza di un sistema di scambio radiativo coincidente con l’edificio non sono poi così avanzate e sistematizzate) di non realizzare la nuova cabina elettrica, e non acquistare il gruppo frigorifero, contando sulla efficienza del sistema costruttivo, per raffrescare naturalmente l’immobile. Con il rischio di un grave insuccesso.

Così non è stato: nella prima estate di funzionamento, si è riscontrato, con temperature esterne che nelle ore centrali della giornata raggiungevano valori di 32-34°C, una temperatura interna di 21-23°C, sostanzialmente costante, con una gradevolissima sensazione di freschezza, per effetto della bassa temperatura delle superfici interne (non solo i pavimenti, ma anche le pareti ed i soffitti).

Tutti gli ospiti (ed anche i committenti) erano convinti che l’impianto di climatizzazione fosse in funzione, e si meravigliavano della sua silenziosità.

Anche i consumi nella gestione invernale si sono rivelati particolarmente bassi, e dunque la scelta di non isolare a pavimento si è rivelata corretta.

Ma è altrettanto fondamentale notare che l’efficienza del sistema edilizio è risultata strettamente collegata all’intelligenza nella gestione delle aperture di ventilazione. Infatti, una unità del personale è addetta, fra l’altro, al controllo dell’apertura e della chiusura delle finestre, sia quelle disposte in basso, che quelle dei lucernai, a seconda che sia estate od inverno, giorno o notte, in modo da facilitare l’accumulo del calore solare (d’inverno), o la sua dispersione (d’estate). È bastato che, nel periodo più caldo dell’estate, questa persona non ci sia stata per due settimane, e non abbia provveduto sia al «lavaggio termico» notturno dei locali (aprendo le finestre in basso a Sud ed a Nord, per raffrescare), sia all’apertura diurna dei lucernai in alto (per far uscire l’aria calda), perché si sia dovuto riscontrare un innalzamento della temperatura dell’aria interna di diversi gradi; e ciò, nonostante l’inerzia termica infinita della frontiera inferiore, direttamente poggiata sul terreno, alla sua temperatura (12,5°C), ed isolata rispetto al terreno circostante, riscaldato dal sole. È evidente che, se si lascia che l’aria si riscaldi, la temperatura si alza, e si producono surriscaldamenti.

E dunque, anche chi scrive è ora del parere che, almeno nel caso di una utenza che ha problemi di comprensione e comportamentali, sia utile la gestione assistita della ventilazione, anche di quella naturale, come nel caso di specie; e che quindi la scelta di progettare edifici, le cui aperture siano sotto il controllo di un computer, con un intelligente programma di gestione, sia in questi casi obbligata.

 

Filiberto Lembo
Facoltà di Ingegneria, Università della Basilicata
Francesco P.R. Marino
Responsabile tecnico, Laboratorio di Tecnologia ?delle Costruzioni, Università della Basilicata