Accademia di Mont Cenis

IUAV

a.a.2003/2004

ClasArch – Sostenibilità

III laboratorio integrato

Corso di tecnologia

“Verifica della sostenibilità di un edificio”

Prof. Manfron

Lisa Oregioni 245464

L’Accademia dell’Emscher Park a Herne-Sodingen fa parte di un ampio programma di interventi coordinati, una nuova IBA, estesa a scala territoriale che interessa un parco lineare di 70 km lungo il canale Reno-Herne che prevede la rivitalizzazione e il recupero delle aree industriali dismesse.

Herne, da sempre dominata dall’industria pesante e Sodingen, vicino alle ex miniere di carbone del monte Cenis, sono ora il centro di una rigenerazione urbana ed economica che interessa la Ruhr.

Questo progetto si pone come esempio per una rivalutazione dell’area non solo socio– economica, ma anche ambientale riscattando le miniere, bonificando il terreno con una rete di canali e terrapieni, usando fonti energetiche rinnovabili e sistemi di riscaldamento-raffrescamento passivo.

Cronistoria

1991 L’IBA Emscher Park e il consiglio di Herne indicono una competizione di architettura.

1992 Il progetto di Jourda & Perraudin che prevede una serra energicamente autosufficiente vince il concorso.

1993 Grazie ad un programma di ricerca dell’Unione Europea “Joule II”, Jourda & Perraudin in collaborazione con lo studio di ingegneria Arup Partners e Agibat MTI, viene testato e dichiarato fattibile l’innovativo concetto di una capsula microclimatica.

1994 Il gruppo di progettazione viene allargato comprendendo gli ingegneri di Ove Arup & Partners, London e Agibat. Viene eseguito un più realistico progetto dell’impianto ad energia solare che ricoprirà un prospetto e la copertura. Viene fondata l’EMC (Entwicklungsgesellschaft Mont Cenis) in qualità di società appaltante.

1995 Sono necessari due anni per risolvere i problemi legali e finanziari e per sciogliere dubbi riguardo vari aspetti.

1996 Schlaich Bergermann und Partner di Stuttgart, assieme a HL-Technik, Frankfurt/Main, rilevano l’incarico della progettazione esecutiva da Ove Arup and Partners .

1997 Franz-Josef Kniola, il Ministro degli interni per la Renania - Westfalia del nord, e Wolfgang Becker, capo dell’Herne, posano la prima pietra dell’accademia. Il progetto viene presentato anche alla Biennale di Architettura di Venezia ed alla conferenza mondiale di Kyoto

1998 Il ministro delle infrastrutture Michael Vesper prende parte alla cerimonia per la conclusione dei lavori insieme agli operai.

1999 Il premier della Renania- Wesfalia del nord celebra l’ufficiale apertura dell’Accademia di Mont Cenis a Herne.

 

I nomi

Cliente: Akademie Mont-Cenis, Entwicklungsgesellschaft Mont-Cenis, Herne (DE)

Proprietari PV-System: Stadtwerke Herne AG, Herne (DE)

Architetti progettisti: Jourda Architects, Paris and HHS Planer + Architekten BDA, Kassel (DE)

Project management: dmp architekten gmbH, Stuttgart, (DE)

Progetto del controllo ambientale: Universität Dortmund, Fakultät für Bauwesen, Dortmund (DE), Schmidt Reuter Partner, Köln (DE), Institut für Licht und Bautechnik, Köln (DE)

Ingegnieri del sistema a pannelli: Flabec Solar International GmbH, Köln (DE), abakus energiesysteme gmbH, Gelsenkrichen (DE)

Fornitori: Wicona Bausysteme GmbH, Ulm (DE) (profili in alluminio), Rheinelektra Technik GmbH, Essen (DE) (squadra dell’impiano elettrico), ARGE Urban & Langwehr GmbH, Datteln (DE) (montaggio PV e pannelli di vetro)

Fabbricazione panelli fotovoltaici : Solarex Corp. Frederick, MD, (USA) (PV-Cells), Angewandte Solarenergie ASE GmbH, Heilbronn (DE) (PV-Cells), Flabec Solar International GmbH, Köln (DE) (PV-Modules), SMA Regelsysteme GmbH, Niestetal (DE) (inverter), Leopold Kostal GmbH & Co. KG, Lüdenscheid (DE) (connettori pannelli fotovoltaici)

Operazioni Costi netti Bonifica e ridisegno del territorio 15 milioni di €

Accademia del ministero degli interni 15,7 milioni di €

Municipio di Sodingen 4,91 milioni di €

Capsula climatica 14,42 milioni di €

Sistema fotovoltaico 7,82 milioni di €

Costi totali di ingegneria 42,85 milioni di €

Sviluppo, rinnovazione e rinnovo del territorio

11,68 milioni di €

Costo totale del progetto 57,21 milioni di €

Guadagno 8,18 milioni di €

Superficie Accademia mq

Uffici comunali mq

Totale mq

Superficie principale fruita 5,095 1,385 6,480

Superficie secondaria fruita 912 132 1,044

Superficie delle funzioni 582 325 907

Superficie collegamenti 3,586 867 4,453

Superficie netta al piano terra 10,175 2,709 12,884

Superficie costruita 1,889 274 2,163

Superficie lorda 12,064 2,983 15,047

Volume lordo 37,075 12,150 49,225

Superficie costruita 12,096

Open space all’interno della serra 4,377

Area non edificata 15,527

Superficie della pertinenza dell’edificio 32,000

I numeri

1. Accademia di formazione

2. Parco dell’Accademia

3. Parco urbano

4. Parcheggio

5.Centro commerciale

6. Negozi e uffici

7. Abitazioni

L’idea

L’idea è quella di una grande capsula di 13.000 mq (72 x 168 m alta 15 m) che copre una “micro-città” proteggendola dalle aggressioni climatiche esterne ed in perfetta osmosi con il paesaggio che la circonda.

All’interno di essa in un micro-clima mediterraneo sono posizionati due edifici lineari divergenti. Essi sono animati dalle diverse scelte tipologiche: volume conico per la biblioteca percepibile chiaramente anche dall’esterno, soluzioni a ballatoio per gli alloggi e sistemi a terrazze e percorsi in legno per le altre funzioni. Essi sono poi circondati da uno spazio comune “interno” trattato come un giardino d’inverno con percorsi di ghiaia, specchi d’acqua e vegetazione.

Tecnologia

Capsula microclimatica

Struttura

56 tronchi di abete e altri pilastri provenienti dalle aree circostanti formano la struttura dell’involucro microclimatico, per un totale di 3.475 m² di legno. Essi sono vincolati tra loro tramite nodi e tiranti di acciaio. Il materiale essendo posto in un interno non ha dovuto subire trattamenti.

L’uniformità della griglia basata su un modulo si 12x12 m ha permesso di ricorrere alla prefabbricazione e quindi di ottenere grandi risparmi.

All’esterno invece viene impiegato legno e lamellare di larice trattato con cera.

Attacco a terra

Chiusure superiori e verticali

La superficie vetrata, di 20.640 mq, è posata in strutture di alluminio. Di questi 10.000 mq sono accoppiati con moduli solari di modo che tutta l’area dell’open space interno e opportunamente ombreggiata e illuminata. Per ottenere questo effetto sono stato impiegati moduli solari con una “densità” luminosa del 53-93 % (dal 190 – 420 wp). Riflettori posti sulle finestre degli edifici interni intensificano l’illuminamento delle aree non esposte.

La costruzione di questo involucro ha dato impulso all’industria edile della regione, infatti e’ composta con elementi provenienti dal nord della Renania – Westfalia.

Edifici interni

La realizzazione dell’involucro microclimatico ha permesso una notevole economia nei materiali degli edifici interni.

Partizioni orizzontali e verticali

I solai sono realizzati in cemento con partizioni verticali:

- in muratura per gli alloggi;

- travi e pilastri in cemento armato (ottenendo massa termica) con trama regolare per il centro di formazione;

- strutture in cemento e legno per la biblioteca il ristorante e centro commerciale e la sala polivalente.

Impianti e clima interno

Riparando dalle intemperie l’involucro permette variazioni minime di temperatura ed un netto risparmio di energia che porta ad una riduzione nelle emissioni di anidride carbonica del 28 % rispetto ad un edificio tradizionale delle stesse dimensioni.

Il sistema di riscaldamento usa meno di 50 KWh/mq/anno ed il consumo totale di energia e’ stimato approssimativamente in 3250 KWh/mq/anno.

Inoltre l’acqua piovana, raccolta ed opportunamente filtrata, viene utilizzata per alimentare i bacini d’acqua ed i servizi sanitari.

Illuminazione

L’involucro e’ stato progettato in modo da ottenere un adeguato livello di illuminazione nell’open space come negli edifici. La copertura infatti è come un cielo nuvoloso e permette quindi di ottenere un illuminazione ideale. Le celle fotovoltaiche poste in copertura hanno differenti densità ombreggiando dove necessario. Alcune facciate interne sono trattate come degli specchi in modo da diffondere la luce anche nei punti bui mentre i due tronchi di cono che costituisco la biblioteca anno un sistema olografico incorporato con la luce diretta diurna.

Ventilazione

Il controllo microclimatico avviene tramite ventilazione naturale regolata utilizzando:

-aperture in copertura e sulle pareti laterali dell’involucro

-vaporizzatori collegati a bacini d’acqua

-un sistema di ombreggiatura che copre il 65-80% della copertura ed il 25-40% delle facciate costituito da tende appese all’orditura strutturale.

Funzionamento invernale

La grande serra protegge da venti e precipitazioni minimizza le perdite di calore.

Il volume di aria minimo viene prodotto da un sistema di ventilazione meccanica ed introdotto dall’alto attraverso un condotto posto sopra la copertura degli edifici interni e riscaldato dall’energia recuperata dal flusso uscente o nel caso in cui non sia sufficiente, da serpentine collegate all’impianto di acqua calda.

L’aria utilizzata viene convogliata e ridistribuita all’interno del contenitore vetrato, ad eccezione di quella delle toilette, delle cucine e degli spazi dedicati allo sport, che viene espulsa in copertura. La qualità dell’aria è regolata dall’apertura programmata di parti della copertura e sincronizzata in modo da mantenere confortevoli le condizioni degli edifici interni.

Funzionamento estivo

Per evitare il surriscaldamento, in quasi tutti gli spazi vengono messe in azione delle ventole ad alta velocità e le finestre dell’involucro vengono aperte per favorire la ventilazione naturale. L’aria calda sale ed esce attraverso la copertura mentre l’aria fresca viene aspirata dall’esterno ed immessa attraverso aperture poste vicino all’attacco a terra. La copertura e’ ombreggiata grazie ad un sistema di tende e dalla superficie semi opaca dei pannelli fotovoltaici. La vegetazione e i giochi d’acqua contribuiscono al raffrescamento regolarizzandone il grado di umidità. Alberature a foglie caduche poste sul lato ovest proteggono la parte bassa della struttura fornendo ampie zone ombreggiate durante l’estate (ma lasciando penetrare il basso sole invernale).

Energia

Materiale Consumo di energia MJ/kg

Alluminio 215,00

Vetro piano 19,00

Cemento 7,00,

Cemento armato 1,00

Mattoni pieni 2,86

Mattoni forati 2,96

Legno con formaldeide 14,00

Legno senza formaldeide 14,00

Materiali ed energia

Dati elaborati dall’università di Valencia.

Materiale Descrizione Recupero/riciclaggio

Pietra naturale Pietre lavorate quali: granito, porfido, arenaria, ecc.

Riutilizzo nella funzione originale, frantumazione in ghiaia sabbiosa da riciclare

Metalli Ghisa, acciaio, alluminio, zinco, piombo, ecc.

Commercio di rottami, separazione, produzione di metalli, recupero di elementi inerti.

Legno Elementi costruttivi smontati interi ed altri elementi quali tavolati, porte, finestre, imposte, pavimenti, ecc.

Recupero di elementi cotruttivi interi, lavorazione a pannelli truciolari, pannelli di legno lavorati con cemento, incenerimento

Vetro Vetro da finestre, mattonelle per vetrocemento, tegole di vetro.

Riciclaggio convenzionale o produzione di schiume e lane di vetro, prodotti in vetro cellulare, fondi per condotte

Materie plastiche Materiali di un solo tipo, come: PVC, PE, ecc.

Riciclaggio specifico di ogni materiale con produzione di profili per controsoffittature, tubi di drenaggio, guaine protettive per cavi, nuovi profilati in PVC con 70-80% di materiale recuperato

Materiali isolanti Pannelli truciolari, sughero, schiume, polistirolo.

Riciclaggio per materia, parzialmente possibile

Calcestruzzo Calcestruzzo da demolizione Granulato per calcestruzzo per calcestruzzo riciclato, stabilizzazioni, strati di fondazioni

Viste le tecniche costruttive utilizzate buona parte del complesso potrà essere smontata, favorendo quindi il riutilizzo di interi elementi. In altre parti, invece, sarà possibilela demolizione selettiva.

Produzione di energia

Il progetto prevedeva un capsula autosufficiente dal punto di vista energetico e tale scopo e’ inseguito con tre dispositivi.

Impianto di cogenerazione

L’impianto utilizza il gas che fuoriesce dalle miniere in disuso.

Vi sono due moduli di cogenerazione, uno sfrutta il gas proveniente dalle miniere mentre l’altro può funzionare anche con altro gas naturale. Ciascuno fornisce 253 kW di energia elettrica e 378 kW di riscaldamento.

Il calore prodotto viene utilizzato non solo nell’Accademia ma serve anche abitazioni ed un vicino ospedale.

Questa fonte viene sfruttata soprattutto in invervo per supplire alle carenze dell’impianto fotovoltaico. I pozzi delle miniere di carbone forniscono piu’ di 1 milione di mc di gas all’anno, il 60% di questo e’ costituito da metano. Lo sfruttamento di questo gas significa anche una riduzione delle immissioni di circa 12.000 tonnellate di anidride carbonica.

Impianto di batterie di accumulo

Consiste di 816 batterie (per un peso totale di 90 tonnellate) con un una potenza in uscita di 12 MW ed un accumulo di 12MWh. Questo sistema supplisce ai cali di potenza, compensa le oscillazioni dell’impianto a pannelli fotovoltaici e riduce il picco di domanda.

 Stazione fotovoltaica

Superficie totale della copertura

12,600 m2

PV area 8,400 m2

Pannello standard per coperture

1.16 m x 2.78 m

Pannello standard per facciate

1.16 m x 2.40 m

Numero di pannelli in copertura

2,904

Numero di pannelli in facciata

280

Potenza elettrica di ogni pannello

250 - 416 Wp

Angolo di inclinazione pannelli in copertura

5

Angolo di inclinazione pannelli in facciata

90

Numero di convertitori ca. 600

Potenza elettrica totale 1 MWp

Energia prodotta ca. 750,000 kWh

Oltre che nelle coperture i pannelli sono incorporati anche nella facciata a ovest.

Le celle vengono utilizzate sia fisse che integrate nelle aperture mobili.

Cosi’ l’installazione totale fornisce circa 750,000 kWh, potenza superiore a quella richiesta che viene spesso immessa nella rete locale grazie anche a 600 inverter che trasformano l’energia continua in alternata.

Bibliografia

“Abitare” n. 392, 2000, pgg. 96-101;

“L’architettura naturale” n. 17, 2002;

“L’arca” n. 143, 1999, pgg.10-17;

“Controspazio” n. 3, 2002, 26-37;

Niccolò Aste, “Il fotovoltaico in architettura”, SE, 2002, Napoli:

Dean Hawkes, Wayne Forster, Arup Partnership “Architecture engineering and environment”,

W.W. Norton & Company, 2002;

A.Tondi, S.Delli “ La casa riciclabile – I rifiuti in edilizia”, Edicom Edizioni, 1997, Gorizia;

G. Longhi “ Linee guida per una progettazione sostenibile”, Officina edizioni, 2003, Roma;

http://arch.hku.hk/teaching/cases/herne/herne.html (Università di Honk Kong)

http://www.akademie-mont-cenis-herne.nrw.de/english/architek/index.html

http://www.akademie-mont-cenis.de/EN/index.html

http://www.oja-services.nl/iea-pvps/cases/deu_01.htm

http://www.oja-services.nl/iea-pvps/cases/deu_01.htm

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Sostenibilità?

Conclusioni

L’approccio progettuale tenuto nella realizzazione dell’Accademia di Mont Cenis è completo di considerazioni ecologiche, tecnologiche, compositive rispondendo positivamente ai parametri di valutazione di sostenibilità.

Non bisogna dimenticare però che l’architettura sostenibile deve confrontarsi anche con aspetti non propriamente architettonici, quali il benessere sociale, avendo tra i suoi scopi anche l’aumento della qualità della vita delle generazioni future.

Il risparmio energetico, l’uso di materiali riciclabili, lo sfruttamento di energia solare, il riciclaggio dell’acque piovane qui confluiscono nell’intento di dare una qualità degli spazi, di atmosfere percepite, di ambienti di vita particolarmente favorevoli al benessere fisico e psichico dei fruitori, proponendo un luogo di vita comune.

Esso inoltre è inserito in in un ex area industriale, scenariocon il quale gli architetti saranno sempre più chiamati a confrontarsi, mostrando la possibilità di una progettazione attenta alle esigenze dei fruitori e dell’ambiente.