Progettazione ambientale/Metaprogetto
Da TecnoLogica.
Il lemma è un contributo originale dell'autore
Descrizione
Nella progettazione ambientale, il metaprogetto ha lo scopo di soddisfare i requisiti ambientali attraverso l'impiego di strategie e tecniche sostenibili, cioè in grado di minimizzare il consumo di risorse e la produzione di rifiuti.
Inoltre, tra i diversi processi produttivi possibili, sono da preferirsi quelli che utilizzano risorse rinnovabili ed emettono rifiuti facilmente riciclabili o smaltibili.
Dal punto di vista delle classi di esigenza, la metaprogettazione ambientale ha quindi l'obiettivo di soddisfare contemporaneamente il benessere degli utenti e la salvaguardia dell'ambiente.
Applicando l'approccio tecnologico e sistemico, la costruzione da progettare può essere scomposta utilizzando il sistema ambientale e quello tecnologico: in tal caso, il metaprogetto ambientale si riduce all'impiego di strategie adeguate alla determinazione degli elementi costituenti il sistema edilizio in grado di massimizzare il perseguimento degli obiettivi.
In particolare, il processo metaprogettuale segue cinque fasi prestabilite, e cioè:
- collocazione delle unità ambientali;
- conformazione degli elementi spaziali;
- collocazione delle classi di elementi tecnici architettonici;
- conformazione e caratterizzazione delle classi di elementi tecnici architettonici;
- composizione degli elementi tecnici architettonici.
Occorre però definire che si intende per:
- collocazione: stabilire la posizione delle unità o degli elementi nello spazio, e loro reciproche relazioni geometriche;
- conformazione: stabilire la forma e la dimensione degli elementi;
- caratterizzazione: stabilire le caratteristiche tecniche degli elementi;
- composizione: stabilire come sono formati gli elementi.
Collocazione delle unità ambientali
Durante questa fase, le diverse unità ambientali devono essere collocate nella costruzione; tale scelta deve essere fatta sia verticalmente che orizzontalmente, posizionando l'unità ad un determinato livello e in una particolare posizione del piano.
Per poter scegliere la migliore posizione tra i differenti livelli dell'edificio, è necessario sapere che in generale:
| Livello | Temperatura e umidità | Qualità dell'aria | Rumore | Luminosità |
|---|---|---|---|---|
| Interrato o seminterrato | La temperatura è generalmente stabile e bassa (intorno ai 10 - 12°C); l'umidità è alta (oltre il 70%) e possono essere presenti problemi di condensa superficiale o interna. | La qualità dell'aria è generalmente bassa perché la ventilazione naturale è debole o assente. Negli ambienti possono stagnare cattivi odori, funghi, spore, batteri. | Il rumore è generalmente attutito dalla presenza del terreno che circonda le chiusure e la dimensione di solito ridotta delle aperture, mentre possono essere consistenti le vibrazioni dovute al traffico veicolare e ferroviario. | La luminosità naturale è scarsa o nulla. |
| Terra o primo | La temperatura non subisce variazioni di rilievo rispetto agli altri piani. L'umidità è leggermente più alta a causa della vicinanza con il piano di campagna. | La qualità dell'aria è inferiore rispetto ai livelli più alti soprattutto nei luoghi densamente urbanizzati a causa del traffico veicolare. La ventilazione naturale è meno efficiente perché la velocità del vento si riduce in prossimità del piano di campagna. | Il rumore è più elevato per costruzioni prossime alle strade limitrofe; d'altro canto sono più efficaci i sistemi di schermatura e le barriere antirumore. | La luminosità naturale è svantaggiata rispetto ai livelli più alti, soprattutto in zone densamente costruite. |
| Intermedi | I valori di temperatura e umidità non subiscono variazioni di rilievo rispetto agli altri piani. | La qualità dell'aria migliora rispetto ai piani più bassi. | Il rumore diminuisce a causa della divergenza geometrica. Sistemi di schermatura sono meno efficaci. | La luminosità naturale è migliore rispetto ai piani più bassi. |
| Ultimo | I valori di temperatura sono più freddi di inverno e più caldi d'estate, a causa delle dispersioni che si manifestano anche attraverso la copertura. L'umidità è più bassa rispetto agli altri livelli. | La qualità dell'aria è migliore, come è più efficiente la ventilazione naturale. | Il rumore diminuisce a causa della divergenza geometrica. Sistemi di schermatura sono meno efficaci. | La luminosità è la migliore; sono possibili anche aperture nella copertura, favorendo l'illuminamento naturale dall'alto. |
La posizione delle unità ambientali sul piano deve essere definita in funzione:
- della posizione delle fonti di rumore;
- dell'orientamento rispetto al sole.
Per quanto riguarda la rumorosità, unità ambientali che necessitano di un clima acustico caratterizzato da livelli di pressione sonora bassi dovrebbero essere esposte in opposizione rispetto alle fonti di rumore.
Per quanto riguarda la temperatura e la luminosità, queste sono funzione dell'orientamento rispetto al sole, come riportato nella seguente tabella:
| Nord | Est | Sud | Ovest | |
|---|---|---|---|---|
| Temperatura | I locali sono freddi di inverno e freschi d'estate; in generale l'umidità è più alta. | I locali sono riscaldati dal sole nelle prime ore del mattino, e si raffreddano nel corso della giornata. | I locali sono riscaldati dal sole nelle ore centrali del giorno, sono più confortevoli d'inverno e tendono ad essere sovrariscaldati d'estate. | I locali sono riscaldati dal sole nelle ore della sera, sono abbastanza confortevoli d'inverno e tendono ad essere molto sovrariscaldati d'estate. |
| Luminosità | I locali sono illuminati soltanto dalla volta celeste, con un'illuminazione uniforme, tendenzialmente senza ombre, e caratterizzati da temperature di colore molto elevate (luce bianco-azzurra). | I locali sono illuminati direttamente nelle prime ore del mattino, con raggi bassi sull'orizzonte, che possono procurare fenomeni di abbagliamento diretto o riflesso. | I locali sono illuminati direttamente durante le ore centrali della giornata, con raggi più alti sull'orizzonte. | I locali sono illuminati direttamente nelle ultime ore del giorno, con raggi bassi sull'orizzonte, che possono procurare fenomeni di abbagliamento diretto o riflesso. |
| Impieghi comuni | Possono essere collocati ambienti di servizio, come depositi, ripostigli, garages, o di collegamento, come scale, corridoi, disimpegni, o generalmente umidi, come bagni o cucine. | Possono essere collocati ambienti che si utilizzano nelle ore notturne e nelle prime ore del mattino, come camere da letto, uffici, aule scolastiche. Occorre però evitare l'abbagliamento diretto delle postazioni dove si legge e si scrive. | Possono essere collocati ambienti che si utilizzano nel corso della giornata, come soggiorni, uffici, aule scolastiche; sono i punti ottimali per collocare ambienti che fungono da accumulatori o volani termici, come le serre. | Possono essere collocati ambienti che si utilizzano nel pomeriggio, come soggiorni, uffici, laboratori. Occorre però evitare l'abbagliamento diretto delle postazioni dove si legge e si scrive. |
Conformazione degli elementi spaziali
Gli elementi spaziali possono avere forme e dimensioni differenti, con diversi comportamenti dal punto di vista del microclima termico, acustico e luminoso.
In generale, locali con forma in pianta molto regolare tendono ad avere un comportamento generalmente uniforme, cioè invariante da punto a punto; al contrario una pianta fortemente irregolare o allungata comporta grandi differenze tra punti diversi.
Inoltre, locali che hanno molte chiusure, cioè superfici di contatto con l'ambiente esterno, hanno variazioni del microclima termico e acustico più accentuate rispetto ad altri, che sono invece più stabili nel tempo.
Dal punto di vista termico riveste una grande importanza il volume dell'elemento spaziale: piccoli volumi tendono a riscaldarsi più rapidamente, e quindi sono consigliabili per climi rigidi, mentre grandi volumi sono indicati per climi caldi. Ferma quindi restando la superficie, altezze comprese tra i 2.70 e i 3.00 metri devono osservarsi in località fredde, e valori superiori ai 3.00 metri fino ai 5.00 metri altrove.
Per quanto riguarda l'illuminamento naturale, ambienti molto lunghi sono da evitarsi, perché hanno zone eccessivamente lontane rispetto alle finestre. Naturalmente, se la luminosità non è un requisito fondamentale della rispettiva unità ambientale - come per corridoi e disimpegni - questa regola può anche non essere rispettata. In generale però è buona norma evitare ambienti con lunghezza superiore ai 6.00 metri in quanto oltre tale limite la luce naturale non riesce a garantire livelli di illuminamento sufficienti.
Collocazione delle classi di elementi tecnici architettonici
Dopo aver collocato le unità ambientali e conformato gli elementi spaziali, si procede a collocare le classi di elementi tecnici architettonici.
Infissi esterni
Per prima cosa deve definirsi la posizione degli infissi esterni, perché da questi avviene sia l'accesso solare, e quindi l'ingresso negli ambienti di luce e calore, che acustico.
L'unica e semplice regola da seguire è la seguente: una stanza orientata, per esempio, a sud deve avere un infisso rivolto in quella direzione.
Schermature
Posizionati gli infissi si provvede quindi a collocare le schermature. Per schermatura si intende qualsiasi elemento in grado di opporsi all'estensione di un fenomeno: una barriera che attenua un segnale acustico, o uno schermo che blocca i raggi del sole sono due esempi di sistemi schermanti.
Le schermature hanno i seguenti scopi:
- attenuare i segnali acustici provenienti da forme di rumore;
- ridurre la velocità del vento;
- bloccare i raggi solari che colpiscono gli infissi.
L'attenuazione dei rumori si ottiene principalmente utilizzando delle barriere esterne, cioè collocate al di fuori della costruzione lungo la direzione che congiunge l'origine del segnale sonoro al punto di ascolto. La loro efficacia è massima quando sono posizionate in prossimità della sorgente di rumore o del ricevitore, ed è minore o nulla se si trovano in un punto intermedio. Tra le due opzioni, è senz'altro preferibile posizionare barriere antirumore nelle vicinanze della sorgente, ma tale soluzione non è sempre perseguibile. Inoltre, è possibile inserire delle schermature per il rumore in prossimità della costruzione solo quando questa dispone di pertinenze esterne, come giardini o cortili.
Estremamente importante è la collocazione delle barriere per ridurre la velocità del vento nei mesi invernali, perché ciò contribuisce a diminuire la dispersione termica nei periodi di sottoriscaldamento, con un conseguente aumento del confort termico e una riduzione del consumo di risorse per la climatizzazione.
La posizione delle barriere deve essere esterna, prossima alla costruzione, nella direzione di arrivo dei venti invernali; inoltre, non deve bloccare i venti estivi, perché questi sono fondamentali nei periodi di sovrariscaldamento in quanto abbattono la sensazione di caldo grazie allo scambio termico latente dovuto alla sudorazione.
Se la direzione dei vento in estate ed in inverno è la stessa, occorrerà predisporre barriere stagionali, cioè in grado di essere efficaci in inverno ma non in estate. Questo può essere ottenuto con elementi rimuovibili o con piantumazioni di alberi caducifoglie. Nel caso di essenze arboree, sarà necessario scegliere specie con fogliame esteso e fitto, evitando però di introdurre vegetazione non appartenente alla bioregione in cui si colloca l'intervento edilizio.
La schermatura dai raggi solari, necessaria in estate per abbattere il carico termico dovuto all'irraggiamento, può essere ottenuta in diversi modi; in tutti i casi però gli ostacoli devono essere anch'essi stagionali, cioè in grado di permettere l'accesso solare nei periodi di sottoriscaldamento. Prima di procedere, bisogna però verificare - grazie ai diagrammi ottenuti durante l'analisi solare del sito - che gli infissi siano effettivamente colpiti direttamente dal sole; in caso contrario l'orizzonte fisco o gli ostacoli naturali e artificiali si frapporranno già tra il punto di osservazione ed il sole, rendento inutile la progettazione di un ulteriore elemento di copertura.
Il primo sistema consiste nel posizionare strategicamente delle alberature fitte caducifoglie, in grado quindi - come nel caso della ventilazione - di consentire il passaggio dei raggi del sole in inverno e di impedirlo in estate. Ancora una volta è necessario disporre di una pertinenza esterna sufficientemente ampia per consentire la piantumazione degli alberi.
Il secondo sistema consiste nel realizzare delle schermature utilizzando gli aggetti dell'edificio, come cornici, balconi e logge. Aggetti orizzontali sono più efficaci nelle ore centrali della giornata, quanto il sole raggiunge l'altezza maggiore sull'orizzonte, e, se correttamente dimensionati, sono in grado di arrestare i raggi soltanto nel periodo estivo, permettendo l'accesso in inverno. Aggetti verticali, come cornici, o muretti laterali posizionati sui balconi, permettono di bloccare invece i raggi nelle prime e nelle ultime ore del dì.
Il terzo sistema consiste nel sovrapporre alla chiusura un sistema frangisole, cioè composto da lamelle orizzontali o verticali, la cui dimensione e distanza permette il passaggio dei raggi invernali più bassi sull'orizzonte, mentre blocca quelli estivi.
Accumulatori e volani termici
Proseguento a lavorare sulle chiusure, è possibile inserire anche accumulatori e volani termici, cioè sistemi in grado di accumulare e rilasciare il calore nel tempo, permettendo di mantenere quasi costante la temperatura interna dell'aria. Questi sistemi sono pareti o coperture composte da materiali con un'elevata capacità termica, e cioè in grado di riscaldarsi molto lentamente e, di conseguenza, di raffreddarsi con altrettanta lentezza. Per poter funzionare, gli accumulatori ed i volani devono essere direttamente irraggiati dal sole, per cui è fondamentale che siano posizionati in luoghi soleggiati. Ancora una volta i diagrammi ottenuti durante l'analisi solare permettono di trovare i punti migliori per poter posizionare questi elementi.
Rivestimenti a cappotto e facciate ventilate
Il posizinamento di rivestimenti a cappotto ha lo scopo di aumentare la resistenza termica totale della parete di chiusura. Questa tecnica dovrebbe essere messa in pratica nei seguenti casi:
- quando non è possibile progettare una parete in grado di raggiungere i valori di trasmittanza di progetto;
- quando il sistema costruttivo adottato comporta una serie di ponti termici, che possono essere ridotti appunto con un cappotto esterno;
- quando, nelle chiusure esposte a nord, può essere conveniente diminuire la trasmittanza per l'assenza dei carichi termici solari.
Allo stesso modo, le facciate ventilate hanno lo scopo di aumentare la resistenza termica della parete, ma questa viene ridotta quando l'intercapedine interna viene messa in comunicazione con l'esterno grazie a delle bocchette di aerazione (che talvolta sono fornite di sistemi di apertura e chiusura). Questo permette di rendere stagionale la resistenza termica della parete, rendendola massima in inverno quando occorre ridurre la dispersione, e minima in estate per favorire lo smaltimento del calore che si accumula negli ambienti interni.
Per poter funzionare al meglio, le facciate ventilate devono avere un numero ridotto di inifissi: se le aperture sono molte, diminuisce la ventilazione all'interno dell'intercapedine inibendo il funzionamento.
Infissi interni
La posizione degli infissi interni (porte di accesso alle varie stanze) hanno influenza su due fenomeni: la ventilazione e la propagazione dei segnali acustici. Le regole di collocazione sono semplici, ed in particolare:
- se le porte vengono allineate - e cioè posizionate una di fronte all'altra - si favorisce sia la ventilazione incrociata che la trasmissione dei rumori da un ambiente all'altro;
- se le porte vengono disallineate - e cioè posizionate secondo un criterio che obbliga i flussi d'aria a percorrere traiettorie labirintiche - si sfavorisce la ventilazione incrociata e la propagazione dei rumori.
La scelta tra i due criteri dipende dalle necessità del progetto.
Conformazione e caratterizzazione delle classi di elementi tecnici architettonici
In questa fase devono essere definite le principali caratteristiche fisiche delle classi di elementi tecnici, ed in particolar modo si stabiliscono:
- i valori massimi di trasmittanza termica di tutte le chiusure secondo le indicazioni della legge vigente[1];
- i valori di fonoassorbimento di tutte le chiusure, allo scopo di avere all'interno dei diversi ambienti un livello di pressione sonora che non superi il valore indicativo di 50 dB.
Queste indicazioni permetteranno nella fase successiva di determinare la composizione dei singoli elementi tecnici.
Alcuni miglioramenti però possono essere introdotti variando la forma e le dimensioni di alcuni elementi. Di seguito sono riportate alcune regole da seguire nella conformazione degli elementi.
Infissi esterni
La superficie degli infissi esterni deve essere stabilita in funzione dell'area calpestabile della stanza. Il rapporto tra la superficie dell'infisso e quella del locale è detto rapporto aeroilluminante, ed è regolamentato in funzione dell'uso. In generale per le abitazioni tale rapporto è pari o superiore a 1/8; nei locali scolastici tale limite sale a 1/6.
L'altezza massima dell'infisso è fondamentale per determinare la sua capacità di portare la luce anche nei punti più remoti della stanza, e non dovrebbe essere inferiore ai 2.10 metri dal piano del pavimento. La relazione empirica:
dluce = 2.5 x hinf,
dove dluce è la distanza massima a cui può arrivare l'illuminamento naturale, e hinf l'altezza massima dell'infisso, permette di stabilire che, per un ambiente della lunghezza di 6.00 metri occorre un infisso di altezza massima non inferiore a 2.40 metri. Conosciuta l'altezza, e nota l'area grazie al rapporto aeroilluminante è possibile calcolare la base.
Anche la forma dell'infisso è estremamente importante ai fini dell'accesso solare, cioè della capacità del sole di entrare direttamente all'interno della stanza. Infissi con la base delle stesse dimensioni dell'altezza (infissi quadrati) , o anche maggiori (infissi a nastro) permettono un maggiore accesso solare, e sono da preferirsi per località con climi freddi; infissi con la base minore dell'altezza rendono più difficoltoso l'accesso solare, e sono quindi preferibili in località con climi caldi.
Schermature
Tutte le schermature devono seguire la semplice ed intuitiva regola di estendersi a sufficienza per interporsi tra il fenomeno che vogliono ostacolare e il punto da proteggere.
Si comprende facilmente che barriere contro i rumori o contro il vento possono difficilmente fornire riparo ai ai livelli più elevati della costruzione.
Aggetti orizzontali e verticali, così come i sistemi frangisole, devono essere opportunamente dimensionati per permettere un efficace funzionamento; questa verifica può essere effettuata direttamente sul diagramma solare del luogo, disegnando gli aggetti.
Composizione degli elementi tecnici architettonici
La composizione degli elementi tecnici conclude la fase della metaprogettazione, e consiste nel verificare che sia possibile realizzare le diverse parti della costruzione rispettando le caratteristiche precedentemente stabilite, ma anche tenendo conto di una serie di regole che consentono di perseguire la salvaguardia dell'ambiente.
Queste regole possono essere sintetizzate come segue:
- utilizzare materiali locali e che necessitano di ridotti processi di trasformazione;
- utilizzare materiali riciclati o riciclabili;
- preferire tecniche di montaggio a secco o che impieghino piccole quantità di acqua;
- evitare o ridurre al massimo processi che impiegano la combustione;
- scegliere elementi con un ridotto numero di componenti;
- impiegare elementi che forniscono garanzie di durabilità.
Nel caso sia impossibile soddisfare tutti i criteri contemporaneamente, a seconda dei casi si preferirà quale di questi sia più importante rispetto agli altri.
Voci correlate
- Benessere
- Elemento spaziale
- Elemento tecnico
- Metaprogetto
- Progettazione ambientale
- Progetto architettonico
- Salvaguardia dell'ambiente
- Unità ambientale
Note
- ↑ DM 26 gennaio 2010.
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