Architettura sostenibile

CONCURSO ARQUITECTURA SOSTENIBLE CON INCLUSIO’N SOCIAL 2012

MEMORIA ARQUITECTO’NICA

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PREMESSA

La sostenibilità in architettura si presenta come una delle principali sfide tematiche nell’innovazione progettuale contemporanea; il tema del risparmio energetico e dell’utilizzo delle fonti rinnovabili, l’attenzione che una committenza sempre più attenta rivolge alla qualità ambientale. Il “Concorso Arquitectura sostenibile con inclusiòn social 2012”. ci ha dato l’occasione per proporre il nostro modo di intendere l’architettura, come ponte per una nuova qualità del costruire sostenibile, rivolto alla ricerca della qualità ambientale, della compatibilità bioecologica ed alla crescita qualitativa del segno architettonico. In questa visione al centro del nostro progetto ancor prima dell’ambiente e dei materiali da utilizzare abbiamo posto la sicurezza della “persona” come fruitrice degli spazi e dei luoghi in cui vive, dimora, e realizza i suoi sogni di vita e di relazioni famigliari e sociali.
Ci è sembrato naturale quindi proporre un modulo abitativo prefabbricato con caratteristiche antisismiche, facilmente trasportabile come un guscio chiuso, apribile ed apribile in cantiere, l’unione di cinque moduli da origine all’abitazioni prevista dal concorso.
La struttura prefabbricata è in grado di coniugare molteplici esigenze progettuali, materiche prestazionali e costruttive. I materiali biocompatibili permettono la creazione di ambienti sani e naturali, ha spiccate prestazioni termiche ed acustiche, ridotti tempi di realizzazione, possibilità di autocostruzione parziale per le partizioni e le finiture interne, l’edificio è energifero produce l’energia necessaria alle esigenze degli utilizzatori e la parte eccedente può essere ceduta alla rete elettrica pubblica
Il sistema di prefabbricazione adottato è realizzabile in officina, la semplicità degli elementi che compongono la struttura permettono la sua realizzazione in qualsiasi fabbrica minimamente attrezzata prossima al cantiere di costruzione. Esso è facilmente trasportabile grazie anche alle ridotte dimensioni del suo guscio chiuso che ha dimensioni di mt. 6,00 di lunghezza mt. 2.40 di larghezza ed un altezza di circa mt. 1,30. Questo significa che in un automezzo con rimorchio si può trasportare una intera abitazione di mq. 120. La struttura è in acciaio con travi perimetrali HEB 160 colonne in HEA 160 (materiale riciclato l’acciaio utilizzato può essere ricavato dalla fusione di ferro recuperato) il resto della struttura e dei tamponamenti è in legno o recupero della lavorazione del legno (materiale riproducibile), I travetti in legno dei solai poggiano sulle travi perimetrali, e sono completi di assito superiore per il calpestio e per le lavorazioni in cantiere. I tamponamenti perimetrali anch’essi prefabbricati sono realizzati unendo tre strati di pannelli in fibra di legno per la coibentazione termica e l’isolamento acustico, verranno posizionati al completamento della apertura della struttura prefabbricata, mentre come finitura interna verrà realizzata in opera la controparte ed il controsoffitto in cartongesso che avranno anche la funzione di coprire gli impianti tecnologici, anche le partizioni interne saranno in cartongesso. All’esterno verrà costruita un’intercapedine ventilata utilizzando il legno come finitura esterna, (è possibile anche l’utilizzo di altra tipologia di finitura in relazione ai luoghi ed agli ambienti in cui viene realizzata la costruzione). L’isolamento in legno proposto è sufficiente a rispondere alle esigenze di coibentazione e isolamento termico relativo alle tre regioni territoriali (tre strati da cm. 5) Tuttavia in ragione ed in funzione di diverse situazioni o per migliorare ulteriormente le prestazioni energetiche dell’edificio è possibile aggiungere internamente un altro strato di isolamento senza per questo variare o modificare la funzionalità degli interni.
La realizzazione del modulo prefabbricato in stabilimento permette una maggiore qualità del manufatto, riduce i tempi di cantiere, migliora la sicurezza dei luoghi di lavoro e riduce drasticamente la quantità di rifiuti di cantiere.
La scelta di alimentare energeticamente le abitazioni nei tre contesti ambientali unicamente con l’energia elettrica proveniente dai pannelli fotovoltaici è dovuta alla nostra difficoltà di reperire le carte eoliche del territorio peruviano, non avendo quindi la possibilità di formulare delle previsioni attendibili sull’energia producibile sfruttando la potenza del vento, si è scelto di produrre turra l’energia necessaria utilizzando il sole. Gli elaborati di progetto prevedono però la possibilità di sfruttare l’energia eolica, infatti negli elaborati di progetto viene posizionato un rotore eolico che possa contribuire a produrre l’energia necessaria a coprire il fabbisogno elettrico dell’edificio. Si è scelto di utilizzare l’energia elettrica per tutte le esigenze energetiche dell’edificio, anche per la cottura dei cibi, poiché questo elimina la necessità di collegare l’abitazione alla rete del gas o di alimentare il piano cottura con fonti fossili di energia, i fornelli elettrici, inoltre, migliorano sensibilmente la sicurezza dell’ambiente cucina.

LA PROGETTAZIONE HA AFFRONTATO I SEGUENTI OBIETTIVI DI QUALITA’:

GAS RADON

Il gas Radon è un gas naturale radioattivo, incolore, inodore ed insapore ma potenzialmente cancerogeno, al punto di essere la seconda causa di tumore ai polmoni dopo il fumo. Tale gas pesante, si localizza a livello sotterraneo o fino a 1,5 oltre il piano di campagna, e può migrare attraverso le porosità e le fessure dei materiali, attraverso le fondazioni o l’acqua.
Data la sua pericolosità è necessario prevedere una valutazione preventiva sul luogo di edificazione ed attuare tutte le tecniche preventive e/o di mitigazione possibile per tutelare la salute degli abitanti.
I sistemi di misurazione più affidabili sono basati sulla sua dosimetria passiva a medio-lungo termine. I sistemi progettuali di mitigazione consistono nella realizzazione di vespai aerati.
La Risposta progettuale a questa problematica è stata quella di realizzare un ampio vespaio aerato sotto il pavimento del piano terra.

CONTESTO ARCHITETTONICO PERCETTIVO

L’importanza di inserire l’architettura nel contesto di progetto è stato uno dei criteri che permette di ponderare nel modo migliore gli aspetti non solo estetici – formali ma anche percettivi e della gestione dei materiali. Si intende quindi il termine “contesto” nel senso più ampio del termine, fatto cioè delle caratteristiche estetiche – formali del contorno architettonico, dei tipi edilizi, delle emergenze del territorio, dei materiali locali, delle tipologie, e di ogni altra lettura del luogo non altrimenti codificabile.
L’architettura ha da sempre cercato livelli di progettazione aventi l’obiettivo di raggiungere un effetto armonico, basato sullo studio delle proporzioni (architettura classica occidentale), delle forme e degli orientamenti (architettura classica orientale, vastu feng-shui) delle geometrie e della sezione aurea (architettura gotica), del colore (applicazioni di cromoterapia), del genius luci e della percezione energetica del luogo.
Tutte queste modalità non possono essere ricondotte ad un unico corpo di conoscenze ma sono l’espressione di scuole operanti nelle diverse culture e concorrono alla realizzazione di un architettura armonica e legata alla ricerca del benessere.
Dal momento che il luogo di inserimento del progetto non è definito se non nella sua ubicazione nelle tre regioni del Peru, abbiamo immaginato l’abitazione pensandola integrabile a questo contesto ambientale ma riproducibile anche in ambito urbano. Il progetto propone infatti un modello architettonico ispirato alle case tradizionali, con ampio spazio comune all’ingresso un luogo polifunzionale versatile dove è possibile accogliere ospiti, lavorare, pranzare. Questo spazio è in stretta relazione con l’esterno sia esso un paesaggio o una strada urbana. All’ispirazione colta dal modo di vita tradizionale si è voluta accostare una ripartizione di spazi atta ad accogliere e separare le funzioni. I materiali reperibili sul posta sono stati scelti non solo in virtù delle loro qualità tecniche e di sostenibilità ma anche per una scelta estetica e di richiamo al mondo naturale e tradizionale.

PROGETTAZIONE BIOCLIMATICA

Progettare un edificio energeticamente efficiente e di alta qualità abitativa non significa solo rispettare i valori prestazionali dei singoli componenti, ma significa anche progettare il corretto inserimento del progetto nel contesto energetico del sito, legato cioè alla posizione rispetto al sole ed ai venti dominanti. Orientare e dimensionare l’edificio e le sue parti correttamente rispetto alle caratteristiche energetiche naturali del sito permette di migliorarne la qualità termica e quella dell’illuminazione interna.

Gli elementi da considerati possono essere così riassunti:

1. Orientamento dell’edificio: E’ importante basare la progettazione sull’orientamento dell’edificio e delle sue funzioni interne: l’involucro di nuova costruzione deve preferibilmente essere orientato con l’asse longitudinale principale lungo la direttrice Est-Ovest. Gli ambienti nei quali si svolge la maggior parte della vita abitativa devono essere disposti verso la zona maggiormente soleggiata, al contrario gli spazi che hanno meno bisogno di riscaldamento e di illuminazione saranno rivolti verso il lato opposto. Anche la disposizione delle aperture deve seguire la stessa logica. In ogni caso deve essere garantita la migliore esposizione in relazione all’apporto di energia solare.
2. Illuminazione interna: La premessa è quella che la luce naturale è biologicamente migliore di quella artificiale: nessuna lampadina garantisce l’ampiezza dello spettro della luce solare, che oltre ad essere quella migliore per la vista ha anche importanti funzioni biofisiche che i corpi illuminanti artificiali non garantiscono (sintesi della vitamina D, effetto antidepressivo ecc.). massimizzare quindi la qualità di luce naturale è stato obiettivo base, previa verifica delle schermature per evitare il surriscaldamento delle parti vetrate nel periodo estivo.
3. Controllo del soleggiamento estivo: Una causa del riscaldamento estivo è l’esposizione diretta delle componenti vetrate. E’ stata garantita un’efficace schermatura delle stesse, sia con elementi verticali esterni all’edificio che attraverso la progettazione della disposizione delle finestre e degli aggetti.
4. Ventilazione naturale estiva: Il raffrescamento naturale degli spazi dell’organismo edilizio e diminuire la percentuale di umidità presente al fine di assicurare il benessere termoigrometrico nel periodo estivo, utilizzando la ventilazione naturale e meccanica se necessaria, senza impedire la protezione dai venti invernali, tramite ventilazione incrociata dall’unità immobiliare.
5. Sistemi solari passivi: Nelle costruzioni è possibile realizzare dei volumi trasparenti o ad accumulo capaci di migliorare le prestazioni termiche dell’edificio. Questi sistemi possono essere serre o altri sistemi di tipo passivo e possono essere applicate sui balconi e sulle finestre e integrate nell’organismo edilizio. In questa fase il nostro progetto non ha indicato la tipologia degli elementi di integrazione energetica invernale e di schermatura estiva in grado di evitare fenomeni di surriscaldamento.

COMPATIBILITA’ BIOLOGICA DEI MATERIALI COSTRUTTIVI

Fra le diverse cause dell’inquinamento ambientale l’edilizia riveste un’importanza particolare; i materiali edili possono essere cioè causa di inquinamento sia direttamente, rilasciando inquinamento chimico in fase di produzione, uso e smaltimento dello stesso, sia indirettamente, richiedendo ingenti quantità di energia nelle fasi di produzione, trasporto uso e smaltimento.
La tossicologia dei materiali ci ha inoltre mostrato la pericolosità di alcuni materiali utilizzati per anni in edilizia (pensiamo all’amianto o alla formaldeide) ponendo seri dubbi sull’utilizzo generalizzato di materiali e finiture di sintesi.
La scelta del materiale edile non e stata fatta limitandosi alle sue caratteristiche prestazionali, legate cioè unicamente alle qualità statiche e di isolamento termoacustico, ma è stata ponderata sulla base dell’impatto ambientale e biologico che provoca.
In senso generale la scelta del materiale è stata fatta sulla base della compatibilità biologica, che non è solo legata all’inquinamento chimico, ma anche alle caratteristiche fisiche dello stesso in grado di migliorare il microclima interno (traspirabilità, alta temperatura superficiale) ed altre prestazioni come quelle di isolamento acustico e riduzione delle micro vibrazioni.
La definizione di materiale edile comprende quindi i diversi elementi a partire da quelli costruttivi, ma anche i serramenti, l’isolamento, le finiture come pavimenti e rivestimenti ed infine le pitture ed i trattamenti. La valutazione è stata effettuata sulla base dei seguenti punti principali:
• I materiali utilizzati (legno e derivati della sua lavorazione ed acciaio), garantiscono la realizzazione di edifici privi di sostanze tossiche e inquinanti dovrà essere fatta una scelta mirata fra le ditte che producono questi materiali che devono essere privi di formaldeide sostanze volatili (VOC) ecc. lungo tutto il ciclo di vita del materiale e partire dalla fase di produzione fino a quella di smaltimento e/o recupero.
• Sono stati privilegiati i materiali traspiranti, in grado di garantire cioè la traspirabilità dell’intera struttura edilizia.
• La scelta dei materiali interni è stata rivolta verso materiali con alta temperatura superficiale.

SOSTENIBILITA’ ECOLOGICA DEI MATERIALI COSTRUTTIVI

La scelta del materiale edile non si è limitata alle sue caratteristiche prestazionali, ma è stata ponderata sulla base della sostenibilità ambientale.
E’ quindi importante la valutazione del bilancio energetico durante l’intero ciclo di vita del materiale e la sua possibilità di essere recuperato riutilizzato ed essere smaltito in modo ecologico.
La definizione di materiale edile comprende quindi i diversi elementi edili, a partire da quelli costruttivi, ma anche i serramenti, l’isolamento, le finiture come pavimenti e rivestimenti ed infine le pitture ed i trattamenti. La valutazione è stata effettuata sulla base dei seguenti punti principali:
• Materiali con ridotto consumo di energia primaria nell’intero ciclo di vita.
• Materiali che devono essere rinnovabile, cioè non derivare da fonti esauribili e preferibilmente di origine naturale.
• Materiali che devono essere riutilizzabili (per la stesse funzione per la quale sono stati prodotti) o riciclabili (favorire cioè il riuso del materiale dopo la raccolta selettiva ed una successiva lavorazione).
• I materiali utilizzati devono essere preferibilmente disponibile in loco, quindi con costi di trasporto contenuti e valorizzazione dei caratteri formali dell’area.
• Materiali con caratteristiche di facilità di manutenzione durante la fase d’uso, il tutto garantendo comunque caratteristiche prestazionali inalterate per tutto il periodo d’uso.
• I materiali di isolamento, sono realizzati con materiali rinnovabili o quantomeno riciclati.

QUALITA’ BIO-ECOLOGICA DELL’IMPIANTO DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO

I caratteri per una corretta progettazione ecosostenibile dell’impianto di riscaldamento vertono su due aspetti principali: la qualità eco-logica relativa alla riduzione di emissioni inquinanti grazie ad impianti ad alto rendimento ed all’aumento dell’uso di fonti energetiche rinnovabili e la qualità bio-logica garantita da un sistema di riscaldamento.
Per quanto riguarda l’aspetto ecologico, è stata ottimizzata la rete di distribuzione e la regolazione del calore.
La produzione del calore è stata migliorata attraverso l’utilizzo dei seguenti sistemi:

• Utilizzo di pompe di calore abbinate al sistemi fotovoltaici per la produzione dell’energia elettrica necessaria.

La scelta tecnica adottata produce inoltre assenza di odori o altre emissioni inquinanti, assenza di fenomeni di combustione delle polveri.
Altri valori di valutazione considerati sono:

• produzione di acqua calda sanitaria interamente attraverso collettori solari.
• Impianto di condizionamento estivo con sistemi ad alto rendimento energetico e con utilizzo esclusivo di fonti energetiche rinnovabili quali il fotovoltaico copre interamente l’energia elettrica necessaria.

IMPIANTO FOTOVOLTAICO

Lo sviluppo del settore fotovoltaico, impone una particolare attenzione: E’ importante considerare che l’aspetto ecologico è legato esclusivamente al risparmio energetico, cioè alla riduzione di utilizzo di risorse di utilizzo fossile con la conseguenza di una riduzione dell’inquinamento dell’aria. Non vengono invece considerati aspetti di tipo ecologico legati ai materiali utilizzati nella produzione dei sistemi fotovoltaici o al loro smaltimento, non si considera inoltre in modo particolare l’impatto estetico dei pannelli stessi. Bisogna inoltre considerare che l’aspetto biologico, relativo cioè all’impatto sull’organismo, non cambia in relazione all’utilizzo del fotovoltaico.
Gli impianti a pannelli solari fotovoltaici trasformano direttamente la luce del sole in energia elettrica.
L’energia necessaria alla “vita” dell’involucro edilizio progettato, proviene interamente da questo sistema di produzione, la parte eccedente viene ceduta alla rete elettrica pubblica. Questa scelta progettuale, trasforma l’edificio non solo in consumatore ma anche di produttore di energia e di reddito (la cessione dell’energia alla rete pubblica è a pagamento).
Inoltre l’utilizzando il fotovoltaico per fornire l’energia necessaria all’impianto di raffrescamento ad alto rendimento si ottimizzato l’intero sistema impiantistico rivolgendosi verso obiettivi di edificio energeticamente autonomo o di tipo passivo.

IMPIANTO IDROSANITARIO

La qualità ecologica e bioecologica dell’impianto idrosanitario verte sul risparmio idrico, sul miglioramento delle prestazioni di confort acustico e vibratorio degli impianti stessi e sul riuso delle acque in chiave di risparmio dell’acqua.
La riduzione dei consumi d’acqua si è ottenuta con i seguenti accorgimenti:
• scarico dei wc con doppio pulsante
• utilizzo frangigetto ed aeratori per rubinetti e doccia
• dispositivi di decalcarizzazione
• dispositivi di controllo a tempo applicato ai singoli erogatori

RECUPERO DELLE ACQUE

Si è previsto il recupero delle acque meteoriche attraverso sistemi di captazione, filtraggio ed accumulo dell’acqua che proviene dalle coperture per successivi usi compatibili.
Il sistema di bio-fito depurazione che permette il recupero ed il riutilizzo di acque che altrimenti sarebbero disperse per la necessità di spazi adatti non è stata presa in considerazione perché il Concorso era limitato alla “ singola residenza” mentre per un progetto concreto di depurazione di questo tipo servono dedicate a questo scopo aree verdi e libere di una certa consistenza.

SPAZI VERDI

Il progetto ha voluto affrontare anche l’aspetto della sussistenza dei residenti dell’unità abitativa, è stata scelta la soluzione di destinare a verde sia la parte retrostante l’abitazione che una porzione della copertura. Questi spazi possono essere destinati alla produzione di ortaggi, piante aromatiche e di frutta.

DOMANDA ENERGETICA PER IL RISCALDAMENTO ED IL RAFFRESCAMENTO

Per la determinazione delle diverse necessità energetiche dell’edificio progettato, collocato nel contesto ambientale delle tre regioni geografiche Peruviane: Costa, Sierra e Selva, abbiamo proceduto scegliendo tre città campione che hanno le caratteristiche climatiche indicate nel bando. Questo ci ha permesso di avere l’andamento climatico annuale.
La scelta effettuata è stata la seguente:

• Costa – città di Trujillo;
• Sierra – città di Cuzco;
• Selva – città di Iquitos.

Il software utilizzato per il calcolo energetico dell’edificio è quello italiano e fa riferimento alla normativa ed ai parametri tecnici comuni a molti paesi europei. La comparazione degli andamenti climatici annuali delle tre città campione ci ha permesso di individuare delle località italiane che hanno le stesse caratteristiche atmosferiche e che sono state quindi utilizzate per il dimensionamento energetico degli alloggi.
Costa – città di Trujillo per questo ambiente il calcolo energetico è stato fatto per il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo. Il calcolo analitico dei singoli elementi sono riportati in allegato. Sinteticamente sono i seguenti:

• consumo elettrico annuale utenza 4.086,8 kWh/a
• energia elettrica annuale prodotta 4.500,0 kWh/a
• saldo energetico annuale + 410,0 kWh/a circa

Sierra – città di Cuzco per questo ambiente le risultanze energetiche per il riscaldamento invernale ed il raffrescamento estivo sono i seguenti:

• consumo elettrico annuale utenza 4.760,0 kWh/a
• energia elettrica annuale prodotta 6.000.0 kWh/a
• saldo energetico annuale + 1.240,0 kWh/a circa
  Selva – città di Iquitos per questo ambiente le risultanze energetiche per il solo raffrescamento estivo sono i seguenti:
• consumo elettrico annuale utenza 4.086,8 kWh/a
• energia elettrica annuale prodotta 4500 kWh/a
• saldo energetico annuale + 410 kWh/a circa

SPECIFICHE TECNICHE RIASSUNTIVE

“LA SFIDA” lanciata con il Concorso d’Arquitectura è quella di realizzare delle unità abitative ecosostenibili e di migliore qualità per la popolazione con ridotte possibilità economiche. Partendo da questi presupposti di base, l’unità edilizia proposta si colloca nel settore della prefabbricazione edilizia. Le caratteristiche principali sono quelle del contenimento dei costi generali, della rapidità di esecuzione delle opere, della riduzione dei tempi di cantiere, della maggiore sicurezza dei lavoratori e della possibilità di autocostruzione della propria abitazione per i cittadini che lo desiderano. La sommatoria di tutti questi fattori permette una riduzione dei costi rispetto ai tempi ed ai modi dell’edilizia tradizionale, questa quantificazione ci risulta difficile in quanto non conosciamo i costi dei materiali, il costo della manodopera e di tutti i quei costi che concorrono alla determinazione dell’ importo finale. L’esperienza accumulata in questi anni nel settore edilizio nella nostra nazione ci induce però a sostenere che questo tipo di intervento è certamente ideale per l’housing sociale.
Infine vorremmo segnalare che il progetto propone dei materiali che non sono prodotti in Peru e questa scelta è voluta, perché la loro produzione oltre ad arricchire la proposta produttiva nazionale potrebbe diventare occasione occupazionale per gli addetti a questi nuovi settori produttivi.