architettura tecnica iii · termini di sostenibilità energetica e manutenzione degli impianti,...

ARCHITETTURA TECNICA III 2012-13

Ing. Nicola Bartolini

APPROCCIO BIOCLIMATICO ALLA PROGETTAZIONE

- PROGETTAZIONE BIOCLIMATICA;

- IMPATTO SOLE-ARIA;

- TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE e PASSIVE.

nicola.bartolini5@unibo.it

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TEMA DI PROGETTO

Analisi delle criticità (weakness) e potenzialità (strength) del contesto (area di studio-ambiti esterni)

CRITICITA’

-NICCHIA (BUIA)

-PRESENZA (VINCOLO) SCALE

- CATTIVA ESPOSIZIONE, POSTO

sullo SFONDO

- VISUALE VERSO I GAZEBO

(MANCATA INTERAZIONE)

-IMPATTO VOLUMETRICO MURI

-NON LUOGO, RIPOSTIGLIO

-CONTRASTO CON IL VERDE

RETROSTANTE (E DOMINANTE)

-ATRIO INGEGNERIA NON

ATTRATTIVO

-RIGIDEZZA DELLO SPAZIO

POTENZALITA’/VALORI

-SPAZIO RACCHIUSO

-POSSIBILITA’ DI UTILIZZO DELLE SCALE?

-ADATTO/ADATTABILE A ESSERE

“RIEMPITO”?

-POTENZIALITA’ ALLA CONNESSIONE CON

IL CENTRO “ATTRATTIVO”

-POSSIBILITA’ DI MITIGARE CON IL NUOVO

EDIFICIO

-CARATTERIZZAZIONE DEI LUOGHI

ATTRAVERSO IL NUOVO EDIFICIO

-POSSIBILITA’ DI STABILIRE UNA

CONTINUITA’ NELL’EDIFICIO?

-RIQUALIFICAZIONE PERCORRENZE

-QUALE “MORBIDEZZA” INVECE?

L’APPROCCIO BIOCLIMATICO

L’approccio bioclimatico alla progettazione consiste nel porsi come obiettivo

la realizzazione di edifici energeticamente razionali adatti a soddisfare al

meglio le esigenze fisiologiche umane, mediante lo sfruttamento equilibrato

delle potenzialità naturali dell’ambiente e del suo clima

I principi alla base dell’architettura bioclimatica non sono affatto nuovi, ma

rappresentano la sintesi di metodologie costruttive che caratterizzano larga

parte dell’architettura storica, quando la scarsità di risorse energetiche ed i

limitati mezzi tecnologici limitavano le possibilità di controllo dell’uomo

sull’ambiente e quindi facevano sì che fosse l’uomo ad adattare le proprie

costruzioni all’ambiente circostante.

L’APPROCCIO BIOCLIMATICO

Negli ultimi decenni la presa di coscienza dei problemi di molti edifici in

termini di sostenibilità energetica e manutenzione degli impianti,

compromissione della salute e confort degli utenti, ha portato i progettisti a

rivalutare l’antico patrimonio costruttivo dell’architettura tradizionale.

Quando, con l’evoluzione tecnologica, si è potuto ovviare artificialmente

alle sollecitazioni climatiche, l’antico sapere costruttivo è stato

progressivamente messo da parte, soppiantato dalla piena fiducia nei

nuovi strumenti e con minore attenzione ai costi energetici ed alle possibili

interazioni tra l’uomo stesso e le nuove soluzioni.

L’APPROCCIO BIOCLIMATICO

La costruzione ha le proprie radici nell’ambiente e nelle peculiarità

intrinseche che il suolo, la vegetazione, il clima, il sole, i venti e i materiali

possedevano in un luogo specifico.

Lo stretto rapporto che l’edificio del passato instaurava con l’ambiente e

con l’uomo lo rendono simile a un “organismo” vivente, la cui

sopravvivenza dipende dalla capacità di prelevare dall’ambiente le risorse

necessarie alla vita e di cedere i prodotti di scarto, secondo una dinamica

improntata alla sostenibilità.

L’APPROCCIO BIOCLIMATICO

Quando, con l’evoluzione tecnologica, si è potuto ovviare artificialmente

alle sollecitazioni climatiche, l’antico sapere costruttivo è stato

progressivamente messo da parte, soppiantato dalla piena fiducia nei

nuovi strumenti e con minore attenzione ai costi energetici ed alle possibili

interazioni tra l’uomo stesso e le nuove soluzioni.

La progettazione bioclimatica attuale si propone di trovare soluzioni

adeguate ai seguenti problemi:

-Risparmio ed ottimizzazione delle risorse energetiche (sfruttamento

apporto solare, sfruttamento della ventilazione naturale, utilizzo di fonti

energetiche rinnovabili, utilizzo di materiali riciclabili non necessariamente

naturali, ecc).

- riduzione dei costi di manutenzione dell’edificio;

- miglioramento del confort ambientale e degli standard qualitativi di

vita dell’utenza.

L’APPROCCIO BIOCLIMATICO

Alcuni criteri alla base dell’approccio bioclimatico:

- Sfruttamento dell’apporto solare mediante sistemi passivi ed attivi;

- Studio degli ombreggiamenti e degli ostacoli che possono ostruire

l’accesso al sole dell’edificio (strumento di controllo migliore: assonometrie

solari);

- Studio del rapporto con le correnti d’aria ed i venti prevalenti per

migliorare la qualità dell’aria indoor e diminuire l’utilizzo di sistemi di

climatizzazione (estiva ed invernale) per il trattamento dell’aria.

- raccolta e riuso delle acque piovane;

- Studio dell’influenza della vegetazione circostante preesistente sulle

prestazioni dell’edificio e suo utilizzo come strumento di controllo di alcune

sollecitazioni esterne (barriera acustica, schermo dissipativo alle correnti

d’aria, regolazione stagionale dell’irraggiamento;

- Studio dei criteri distributivi interni alle unità immobiliari in rapporto

all’impatto sole-aria dell’edificio.

CRITERI DISTRIBUTIVI IN RAPPORTO ALL’IMPATTO SOLE-ARIA

CAPIRE LA RADIAZIONE SOLARE: IL RAPPORTO TERRA-SOLE

L’inclinazione della Terra nel suo

percorso attorno al Sole rimane

costante.

L’inclinazione dell’asse terrestre

genera le stagioni.

QUANTA ENERGIA?

La radiazione solare che arriva

sulla terra è composta da un

insieme di raggi paralleli.

Più i raggi sono perpendicolari alla superficie irraggiata e maggiore è la loro

densità (kWh/mq) e quindi maggiore è la quantità di energia trasmessa.

Questo di traduce in una maggiore quantità di energia irraggiata in estate

piuttosto che in inverno.

QUANTA ENERGIA?

A livello del suolo, a causa di fenomeni

di diffusione ed assorbimento da parte

dell’atmosfera arrivano mediamente, in

funzione dell’inclinanzione del sole

sull’orizzonte, al massimo 1000 W/mq

(irraggiamento al suolo, in condizioni di

giornata serena e sole a mazzogiorno.

La radiazione solare si propaga con simmetria sferica nello spazio raggiungendo

l’atmosfera terrestre con un valore di potenza per unità di superficie pari a 1353

W/mq (costante solare).

Un dispositivo che catturi la radiazione solare incidente su una superficie al

suolo renderà disponibile energia in funzione di due fattori:

- l’angolo con cui la radiazione arriva sulla superficie considerata (che nella

posizione più favorevole dovrà essere perpendicolare ai raggi);

- lo spessore dell’atmosfera attraversato (dipendente dalla latitudine).

RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE (LAT. 40°N)

Impatto della radiazione solare

alle diverse latitudini.

RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE A DIVERSE LATITUDINI

MA…QUANTA ENERGIA?

La quantità di energia irraggiata in estate è maggiore rispetto a quella

irraggiata in inverno.

COME CONTROLLARE L’IMPATTO DEL SOLE?

I DIAGRAMMI SOLARI consentono di poter

controllare il percorsi che il Sole compie durante

l’arco del giorno e durante l’arco dell’anno.

Esistono diverse tipologie di diagrammi solari, i più

utilizzati sono il DIAGRAMMA SOLARE

CILINDRICO ed il DIAGRAMMA SOLARE

SFERICO.

IL DIAGRAMMA SOLARE SFERICO

Diagramma solare sferico per

una latitudine di 44°.

IL DIAGRAMMA SOLARE CILINDRICO

Angolo di altezza solare

Angolo di azimuth

IL DIAGRAMMA SOLARE CILINDRICO

Costruzione del Diagramma Solare cilindrico

IL DIAGRAMMA SOLARE CILINDRICO

Costruzione del Diagramma Solare cilindrico

IL DIAGRAMMA SOLARE CILINDRICO

Valutazione degli ostacoli presenti che possono generare ombreggiamenti

VALUTAZIONE DEGLI OMBREGGIAMENTI

Shadow range (21 Dicembre)

ANALISI DELLA RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE SU UNA FINESTRA POSTA SUD

21 Agosto ore 12 21 Ottobre ore 12 21 Novembre ore 12

ANALISI DELLA RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE SU UNA FINESTRA POSTA SUD

21 Dicembre ore 12

21 Giugno ore 12

COME PROTEGGERSI?

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TEMA DI PROGETTO

LOCALIZZAZIONE GEOGRAFICA

ALTITUDINE (slm): 70 metri circa

ORIENTAMENTO: edificio orientato lungo l’asse Nord-Sud (le facciate principali

sono orientate ad est e ad ovest.

LOCALIZZAZIONE: vista a volo d’uccello da SUD (fonte Bing Maps)

LOCALIZZAZIONE: vista a volo d’uccello da EST (fonte Bing Maps)

LOCALIZZAZIONE: vista a volo d’uccello da NORD (fonte Bing Maps)

LOCALIZZAZIONE: vista a volo d’uccello da NORD (fonte Bing Maps)