CONCEPT: VERSO UNA TRASPARENZA ENERGETICA
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
L’idea progettuale nasce dall’attenta analisi dello stato di fatto coniugando i vincoli strutturali, architettonici, paesaggistici già presenti con la richiesta da parte della committenza di rilanciare l’immagine dell’area commerciale attraverso un involucro esterno altamente tecnologico, dal forte linguaggio visivo e dalla modernità tecnologica. L’urgenza del problema energetico nella realtà economica attuale impone un approccio alla progettazione che necessariamente deve essere integrato (forma, struttura, impianti) e una attenzione particolare al processo edilizio (tecnologie, materiali, tecniche costruttive). Oggi il professionista deve essere in grado di progettare soluzioni tecnico-organizzative, attente agli aspetti economici e rispondenti a quelle esigenze di sostenibilità ambientale che sono considerate prioritarie a livello Comunitario: la salvaguardia del territorio e il risparmio energetico. Gli obiettivi del Protocollo di Kyoto possono essere raggiunti infatti attraverso misure pratiche di risparmio energetico in edifici nuovi ed esistenti. La più efficace fonte rinnovabile è quindi l’edificio a basso consumo e la migliore fonte d’energia è l’efficienza energetica. In questa ottica l’involucro esterno è sicuramente il principale sub-sistema attraverso il quale i parametri esterni possono essere regolati per ottenere i requisiti di comfort negli ambienti interni e per produrre energia da fonti rinnovabili e dove la progettazione deve prevedere un approccio integrato. Infatti in un sistema edilizio integrato, i requisiti funzionali e il comfort godono della stessa considerazione rispetto alle funzionalità strutturali, estetiche ed ecologiche poiché interdipendenti e capaci di influenzarsi reciprocamente. Progettare un involucro innovativo significa, quindi, porsi come obiettivo l’autosufficienza energetica dell’edificio. Per raggiungere tale scopo si sono utilizzati materiali simboli della modernità costruttiva: acciaio, vetro e alluminio. Con questi materiali si vuole proporre una soluzione altamente tecnologica e innovativa in grado di catturare l’energia solare e trasformarla in energia elettrica e acqua calda. Il tutto in totale trasparenza. Una TRASPARENZA ENERGETICA, appunto.
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
IL PROGETTO
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
Oggi l’involucro non è più elemento di separazione con l’esterno ma è diventato elemento di connessione tra interno e esterno e assolve molteplici funzioni risultando determinante per il consumo energetico di un edificio. SCELTE FORMALI La scelta di utilizzare come materiale principale il vetro trasparente, riflettente e colorato nasce dalla volontà di progettare una parete ventilata trasparente in grado di far leggere la modularità del prospetto retrostante e di essere al tempo stesso capace di produrre energia elettrica e termica utilizzando l’irraggiamento solare. Si è mantenuto il prospetto originale della parete in pannelli prefabbricati di calcestruzzo per continuità con la parte di edificio già esistente e per coerenza con il progetto preliminare dell’area. A questo si è applicata una pelle ventilata caratterizzata da forte dinamismo costituita da lamelle in frangisole in vetro riflettente. Questi frangisole in vetro hanno lunghezza 170 cm, pari al modulo principale del prospetto che detta le larghezze dei serramenti, e larghezza 30 cm. La loro disposizione e forma geometrica accentua l’orizzontalità della facciata conferendole allo stesso tempo leggerezza e vitalità. Dotati di un certo grado di riflessione i vetri sono in grado di controllare le condizioni esterne per migliorare le condizioni interne influendo sul carico termico dell’intero edificio. Essi hanno degli attacchi puntuali sulla struttura retrostante composta da profili in acciaio. Gli attacchi, grazie a un sistema domotico, permettono alle lamelle di orientarsi nelle diverse ore della giornata. Utilizzando sensori di zona interni ed esterni si può controllare in ogni istante il microclima interno e disporre le lamelle frangisole con l’inclinazione ottimale per raggiungere le migliori condizioni di benessere termoigrometrico. L’ultima fascia di queste lamelle frangisole è composta da vetri trasparenti fotovoltaici in grado di catturare l’energia del sole e trasformarla in energia elettrica. A tutte le lamelle sono applicate delle pellicole colorate che sono rimovibili per poter ad ogni attività presente all’interno dell’edificio apporre il proprio logo: una pubblicità dal forte impatto visivo che non altera le prestazioni della pelle innovativa. Le singole attività commerciali possono quindi essere facilmente identificate grazie ai diversi colori delle lamelle. Nel caso in cui ci fosse la necessitò di attaccare una insegna o un monitor a led si potranno rimuovere da due a tre lamelle per tre file. In questo modo si offre piena libertà di azione per ogni attività commerciale rimanendo sempre all’interno del modulo. Inoltre i vetri accoppiati hanno incollate delle strisce a led per illuminare di sera le lamelle e, di conseguenza, dare vitalità all’edificio in ogni ora della giornata. La struttura in acciaio che sorregge le lamelle è composta da profili principali a IPE e come montanti si è utilizzato un profilo a U per mascherare il passaggio delle componentistiche necessarie. Il prospetto retrostante rimane caratterizzato da una regolarità ritmica scandita da finestre a nastro la cui continuitàè interrotta da delle rientranze a forma regolari a doppia altezza che creano delle zone relax all’aperto per il piano primo. In corrispondenza di queste aree l’involucro esterno cambia funzione e di conseguenza aspetto, tecnologia e materiali. Si utilizzano lamelle frangisole in alluminio di larghezza 30 cm distanziate con lo stesso passo delle lamelle in vetro. All’interno di queste corre un tubo in rame nel quale circola acqua glicolata. Il colore scuro delle lamelle contrasta con la trasparenza colorata dei vetri. Le vernici scure selettive applicate alle lamelle in alluminio captano in maniera ottimale l’irraggiamento solare andando a scaldare la cavità delle lamelle dove è posizionato il tubo. Con questo metodo l’acqua che circola all’interno si scalda e raggiunge temperature ottimali per l’utilizzo sanitario. A livello formale il collegamento con l’edificio esistente avviene con l’utilizzo di lamelle che escono dallo schema regolare dell’involucro creando una sfumatura visiva dal forte impatto estetico soprattutto per i numerosi osservatori che percorrono viale del Sole. Una pelle innovativa trasparente e ad alte prestazioni che dialoga con gli edifici esistenti dotata di forza espressiva dinamica ad ogni ora del giorno.
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
TECNOLOGIA E INNOVAZIONE
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
I parametri utilizzati per la progettazione dell’involucro edilizio sono:- Controllo delle condizioni esterne per assicurare le condizioni interne
- Energia supplementare per il funzionamento degli impianti tecnici
- Reazione alle condizioni climatiche esterne per regolare gli effetti sul microclima
L’involucro innovativo è composto principalmente da lamelle frangisole composte da un vetro esterno riflettente da 8 mm, una intercapedine d’aria di 2 mm e uno interno da 6 mm. Con questi vetri il 30% circa dell’energia solare è riflesso subito, mentre il 40% attraversa il vetro. Il rimanente 30% è assorbito dal vetro, che si riscalda momentaneamente, e poi ritrasmette una parte del calore all’interno e una parte all’esterno. Alla fine, l’energia riflessa dal vetro è circa il 50% del totale. L’aggancio alla struttura in acciaio è motorizzato. Una serie di sensori elabora le condizioni climatiche esterne e interne e orienta le lamelle in base alla posizione del sole per un maggiore controllo del carico termico e dell’illuminazione naturale. La possibilità di disporre le lamelle parallelamente alla parete esterna dell’edificio crea, grazie al riscaldamento dell’aria interposta, un effetto camino che amplifica gli effetti positivi derivanti dall’utilizzo della ventilazione naturale in facciata. In questo modo si riduce significativamente il carico termico delle pareti esposte a sud e est. La fascia sommitale in vetro fotovoltaico trasparente con tecnologia cristallina, oltre a produrre elettricità, consente l’ingresso della luce del sole all’interno, e impedisce al contempo la penetrazione dei raggi UVA nocivi e delle radiazioni infrarosse. Si utilizzano vetri fotovoltaici con 180 Wp/m2 e si prevede il recupero di potenza elettrica pari a 18 kW.
© Giovanni Brugnaro . Published on June 21, 2013.
Le condizioni al contorno per studiare il funzionamento della ventilazione naturale della pelle ventilata sono:- Temperatura interna dell’aria
- Temperatura media delle superfici
- Velocità di ricambio dell’aria
- Umidità interna relativa
- Luminescenza e illuminamento
Il sistema di ancoraggio della struttura in acciaio è puntiforme. Risulta fondamentale che tutte le spinte, sia verticali che orizzontali, siano poste a carico della struttura portante dell’edificio. Sommando all’incidenza dei carichi orizzontali, le variabili rapportate alla zona, all’altezza, alla snellezza e all’esposizione dell’edificio, ne consegue automaticamente come la valutazione globale delle forze incidenti sul punto di fissaggio sia tale da suggerire di trasferire ogni spinta a carico delle strutture portanti del fabbricato. In questo caso si può procedere ad un ancoraggio di tipo puntiforme, di per sé già a carico della struttura portante.
All’interno delle lamelle frangisole in alluminio sono collocati dei tubi in rame nei quali circola acqua. Le vernici scure selettive applicate alle lamelle in alluminio captano in maniera ottimale l’irraggiamento solare andando a scaldare la cavità delle lamelle dove è posizionato il tubo. Con questo metodo l’acqua che circola all’interno si scalda e raggiunge temperature ottimali per l’utilizzo sanitario. Il liquido termovettore è composta da acqua e glicole al 25%. Per far girare l’acqua glicolata all’interno delle tubazioni in rame si posiziona in copertura una pompa di circolazione con motore brushless con regolazione elettronica della velocità a mezzo di un PID retroazionato da un salto termico dell’acqua e da un controllo sulla perdita di carico sul circuito. L’impianto per acs con tubi in rame prevede attacchi in pvc morbido per poter assorbire eventuali sollecitazioni. Si prevede una potenza termica recuperata di 17 kW. L’elettricità generata dall’utilizzo di vetri trasparenti fotovoltaici può esser convogliata direttamente nella rete e perciò commercializzata ai grandi distributori e essere impiegata per il consumo personale (sistema isolato).
Riassumendo, l’involucro innovativo progettato svolge le seguenti funzioni:- Produzione di energia elettrica
- Produzione di ACS
- Diminuzione carico termico
- Aumento comfort termico negli ambienti interni
- Forte dinamismo e vitalità della facciata