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analisi bioclimatiche _ II parte
+ presentazione di un caso studio: analisi in galleria del vento ambientale
facoltà di architettura di genova_docente_andrea giachetta
corso di progettazione bioclimatica - modulo: sostenibilità ambientale
MORFOLOGIA DEL TERRITORIOle componenti principali che costituiscono la morfologia di un territorio sono l’altitudine ed i rilievi, la clivometria,l’orientamento dei pendii
nella progettazione bioclimatica tali componenti hanno grande rilievo
situazioni molto favorevoli: versanti esposti a sud con clivometria pari circa alla latitudine del luogo e altitudine media
altitudine: influenza la temperatura dell’aria che varia di circa 1 °C ogni 180m di dislivello in estate e ogni 220 m di dislivello in inverno
rilievi: influenzano notevolmente il regime dei venti e la presenza di ombre portate
clivometria: pendenza media del terreno rispetto all’orizzontale; può comportare ombre portate più o meno ampie
orientamento dei pendii: influisce molto sulla temperatura dell’aria; i pendii a sud offrono, di norma, migliori condizioni per l’insolazione degli edifici
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nella progettazione bioclimatica riveste inoltre una grande importanza:
il possibile orientamento dell’area, del lotto, dell’edificio
TIPO DI SUOLO E ALBEDOil tipo di suolo riveste una grande importanza
terreni dove prevalgono sabbia e ghiaia determinano temperature più elevate e minore umidità
terreni argillosi determinano temperature più basse ed elevata umidità
superfici erbose possono creare, d’estate, evaporazione con abbassamento delle temperature
ogni tipo di suolo o vegetazione ha un proprio valore di albedo
per effetto albedo si intende la quota della radiazione solare diretta e diffusa che viene riflessa dal terreno
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lo studio della radiazione solare con i metodi analizzati, consente la corretta progettazione di sistemi di captazione dell’energia solare (sistemi solari passivi, solare termico, fotovoltaico)
i meccanismi di funzionamento di tali sistemi verranno approfonditi in lezioni successive ...
SISTEMI SOLARI PASSIVI ... un accennoNormalmente vengono così definiti quei componenti edilizi che consentono che parte dell'energia radiante solare che raggiunge l'involucro dell' edificio, sia captata, convertita in calore, immagazzinata e distribuita all'interno degli edifici senza necessità di sistemi che richiedono l’impiego di energia fossile
I sistemi solari passivi si basano sull’effetto serra del vetro ovvero sulla sua trasparenza all'energia radiante molto elevata per lunghezze d'onda fino a 2-3 micron, e molto piccola per lunghezze d'onda maggiori
guadagno diretto muro Trombe
serra – guadagno indiretto sistema Barra-Costantini
la radiazione solare è anche di tipo luminoso
il suo studio permette dunque l’applicazione di strategie per l’ illuminazione naturaletali strategie verranno approfondite in successive lezioni
di seguito un breve accenno ...
La luce naturale ha grande importanza nella vita dell’uomo, sia per le attività “involontarie” (necessità biologiche) che “volontarie” (luce necessaria per svolgere un lavoro)
Il problema principale nel controllo naturale della radiazione luminosa solare è la compresenza della radiazione termica
L'utilizzazione della luce naturale negli edifici è in generale molto limitata
I benefici che si potrebbero ottenere con un maggiore e miglioreimpiego della luce naturale sono legati sia al risparmio di energia elettrica (con conseguente riduzione di inquinamento), sia al confort ambientale
ILLUMINAZIONE NATURALE
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Descrizione del campo luminosooltre al controllo della quantità di luce (lux) è possibile anche una descrizione del campo luminoso (spazio soggetto ad illuminazione)
livello
morfologia
gradiente
tipo
stabilità
tendenza
vista
dipendenza
Modelli di cielo
• Modello di cielo standard uniformemente coperto
• Modello di cielo standard sereno
• Modello di cielo mediterraneo
esistono specifiche strategie progettuali e componenti edilizi che permettono di utilizzare e controllare l’illuminazione naturale negli edifici
approfondimenti in successive lezioni...
regime dei venticontrollo naturale delle
correnti d’aria negli spazi aperti
il vento è caratterizzato da 3 parametri
velocità (misurata con anemometri o anemografi)
direzione (misurata con anemoscopi)
frequenza
vi sono diversi tipi di “rosa dei venti” che mettono in relazione questi parametri descrivendo il regime dei venti in una determinata zona
una raccomandazione generica è quella di evitare
velocità medie dei venti superiori a
5 m/sec in aree esterne (soprattutto se di sosta)
0,15 m/sec in ambienti confinati, durante l’inverno
0,25 m/sec in ambienti confinati, durante l’estate
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scala Beaufort della forza del vento
il controllo naturale dei venti e della ventilazione nelle aree aperte e negli edifici permette:
eliminazione di fastidiose correnti d’aria,
raffrescamento estivo,
umidificazione o, a seconda dei casi, deumidificazione dell’aria,
eliminazione di sostanze inquinanti e miglioramento della qualità dell’aria,
eliminazione di eventuali effetti indotti sulle aree circostanti dai nuovi volumi progettati
se il controllo climatico del riscaldamento e dell’illuminazione naturali si può anche effettuare con strumentazioni semplici e risultati attendibili
il controllo naturale dei venti e della ventilazione può essere, a seconda dei casi, molto difficile, perché dipendente da numerosi fattori
•combinazione differente di velocità, frequenza, direzione, temperatura, umidità delle correnti d’aria;
•condizioni climatiche della zona di interesse;
•specifiche condizioni morfologiche del sito;
•caratteristiche delle zone vicine;
•presenza o meno di ostacoli naturali e artificiali e loro specifiche caratteristiche;
•presenza di vegetazione, corsi o specchi d’acqua, fontane;
•variazione dei fattori determinanti le caratteristiche delle correnti d’aria e degli effetti di queste ultime a diverse altezze;
•caratteristiche specifiche di quanto progettato
•campagne di rilevamento specifiche di medio-lunga durata,
•simulazioni economicamente onerose e calcoli complessi non sempre attendibili
Per esempio
Per l’analisi del regime dei venti di norma occorrono:
gallerie del vento ambientaliper riprodurre e studiare la ventilazione naturale ed i suoi effetti sugli edifici e le aree urbane ed extraurbane
utilizzate sia nelle fasi analitiche che per verificare le ipotesi progettuali
possibili studi in galleria del vento (diversi tipi di galleria)
studi sulle forze del vento sugli edifici e le strutture
studi sulla dinamica delle strutture
studi sui venti locali e la ventilazione naturale
studi sul trasporto di masse attraverso il vento
aerodinamica dei mezzi di trasporto
studi sull’energia eolica
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all’interno della galleria del vento occorre riprodurre il profilo del flusso d’aria - lo strato limite atmosferico -con l’ausilio di elementi che riproducano la rugosità della superficie terrestre
per un’analisi completa dei fenomeni ventilativi sugli edifici si può ricorrere alla sperimentazione in galleria del vento ambientale, dove è possibile riprodurre i flussi d’aria in scala adeguata e verificare gli effetti dei fenomeni ventilativi su un modello che riproduce l’area oggetto di studio in scala adeguata
cuspidi e cubetti di legno all’inizio della
galleria per la simulazione delle condizioni reali di
ventilazione (vortici ed attrito con il terreno)
Galleria dellaMonash University a Melbourne in Australia
per “vedere” il movimento dei flussi d’aria si ricorre all’uso di fluidi e/o gas visibili e sonde posizionate su punti strategici dei modelli testatile sonde rilevano i dati relativi alla pressione esercitata dai flussi d’aria con intensità diverse su punti significativi dell’involucro
le indicazioni fornite da fumi e sonde vengono rilevate ed elaborate per renderle “leggibili”
l’arch. Paola Catrambone
ha eseguito una serie di prove nella galleria del vento ambientale del Politecnico di Milano (sul modello ridotto)
per studiare 3 edifici ad Albenga di ARTE (edilizia sociale)
gli edifici sono situati accanto al letto del fiumeCenta, con un orientamento longitudinale lungo l’asse nord-sud
si tratta di una zona esposta alle brezze di mare e di terra e ai flussi delle correnti d’aria che si generano per la presenza del fiume
prima di eseguire le prove in galleria del vento sul sito è stata effettuata un’indagine bioclimatica approfondita
i dati meteorologici di base sono stati forniti dalla stazione di rilevamento di Capo Mele e dall’aeroporto di Villanova d’Albenga
profilo IIprofilo I
profilo III
edificio Bedificio A edificio C
N90°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
44 LN
21 nov
21 ott
21 set
21 ago
21 lug21 giu
21 mag
21 apr
21 mar
21 feb
21 gen
21 dic
altezza solare
SUD
mezzogiornoore 13
ore 14
ore 15
ore 16
ore 17
ore 18
ore 19
ore 11
ore 10
ore 9
ore 8
ore 7
ore 6
120°105°
ore 5
120° 105° 75°60°45°30°15°15°30°45°60°75°
IIprofilo
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prototipo in scala 1:9 della galleria del vento del politecnico di Milano, qui sono state effettuate le prove
modello in legno in scala 1:200 dell’area di studio, posto su una base circolare con diametro 120 cm, il modello può ruotare per permettere di fare valutazioni rispetto alle diverse direzioni di vento
in questa specifica galleria: la sezione della camera di prova, larga 140cm e alta 40 cm, consente l’inserimento di un modello con diametro massimo di 120 cm e non più alto di 16cm, poiché un ingombro al di sopra di questa quota non consente un’adeguata riproduzione del profilo dello strato limite terrestre
per posizionare il modello all’interno della camera di prova, non essendo questa dotata di un’apertura idonea, è stato necessario smontare l’intero corpo del condotto verticale
una volta posizionato il modello, il disco di base è stato fissato con un perno per regolare la rotazione nella posizione desiderata
una volta sistemato il modello e richiusa la galleria sono statiposizionati, attraverso aperture apposite, i tubi di immissione del fumo
i movimenti dei flussi sono stati registrati dai calcolatori e filmati dall’alto
le visualizzazioni:vento da nord-ovest
il flusso d’aria si scontra sull’intero fronte dei prospetti ovest, con la formazione di ampi vortici: necessaria unastrategia di protezione all’aria e alberature, trattandosi di vento prevalentemente invernale
le visualizzazioni:vento da nord
il vento di tramontana non trova ostacoli e raggiunge liberamente le facciate ovest,con velocità notevoli in copertura: essendo un vento invernale, va prevista una strategia di tenuta all’aria della facciata
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le visualizzazioni:vento da nord-est
la differenza di pressione tra le facciate est ed ovest può generare correnti all’interno degli alloggi: tali correnti sono da sfruttare per ilraffrescamento estivo,ma da queste occorre proteggersi durante la stagione invernale
le visualizzazioni:vento da est
il tessuto urbano non protegge dal vento proveniente da est, che si incanala tra gli edifici. l’ipotesi di rendere vivibile lo spazio tra un edificio e l’altro va quindi abbandonata.
anche se non portano a risultati attendibili da un punto di vista quantitativo, possono essere applicati alcuni sistemi molto semplici per la preliminare valutazione qualitativa dei fenomeni ventosi
le indagini in galleria del vento sono, di norma, molto costose e non applicabili se non in casi particolari ... negli altri casi ...
un esempio ...
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A=alba, B=mattina, C=mezzogiorno, D=pomeriggio,
E=sera, FGH=notte
brezza di mare e brezza di terra
Strategie progettuali per gli edificiper gli edifici possono essere utilizzate diverse strategie progettuali agendo, in sequenza:
•sulle aree aperte,
•sull’involucro,
•negli spazi di transizione
tra interno ed esterno,
•negli spazi interni
si approfondirà questo tema in successive lezioni ...
Frangivento•murature piene
•schermi di diverso tipo
•barriere vegetali
(controllo dell’umidità
e del soleggiamento,
riqualificazione del paesaggio)
riduzione del 50% della velocità del vento ad un’altezza pari alla metà della barriera utilizzata, barriera vegetale ad una distanza pari a 27 volte quella della barriera stessa
Strategie progettuali nelle aree aperte
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estensione dell’area di calma -velocità del vento ridotta al 50% -nella zona sottovento di un filare di alberi
Incanalatori/deviatori (forma ad imbuto)
Creazione di corsi o specchi d’acqua, fontane
Creazione di aree verdi
effetto di barriera o deviatore di correnti d’aria
umidificare o purificare l’aria
Definizione del tessuto urbano attraverso un’adeguata distribuzione di lotti edificabili e non, assi viari, zone a parco, ecc.
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