La bioclimatologia La bioclimatologia studia i rapporti che si instaurano tra clima e vita ed in particolare come l uomo costruisce la propria casa tenendo conto dei tipi di clima che esistono sulla terra
La bioclimatologia Koppen ha fondato tale disciplina ad inizio del XX sec, per spiegare le cause della distribuzione della vegetazione nelle diverse regioni della terra V.Olgyay è stato colui che per primo (negli anni 60) ha sviluppato l approccio bioclimatico nell ambito dell architettura Mario Cucinella architects Palazzina per uffici a Rimini Francoise Jourda e Gilles Perraudin Emscher Park ad Herne (Germania)
Si può definire architettura bioclimatica quel complesso di soluzioni progettuali che assicurano il mantenimento di condizioni di benessere, in un edificio, minimizzando l uso di impianti tradizionali che richiedono consumi energetici da fonti esauribili.
L edificio deve essere in grado di controllare le condizioni ambientali in virtù delle sue caratteristiche morfologiche, distributive, dimensionali e termofisiche. Insediamento indiano Anasazi - Mesa Verde Colorado U.S.A.
L architettura si può ritenere un sistema metabolico in grado di gestire i flussi di risorse in entrata ed in uscita (calore, aria, rifiuti, informazioni) con logiche simili a quelle di un sistema ecologico
Se un edificio utilizza fonti energetiche rinnovabili per la sua climatizzazione occorre che il suo involucro sia selettivo e in grado di gestire in modo dinamico i flussi energetici in entrata e uscita (guadagni e perdite)
In fase di progetto bisogna considerare le variabili relative a: - Caratteri del sito - Forma dell edificio - Configurazione dell involucro - Disposizione degli ambienti interni
Caratteri del sito: - Caratteri climatici - Caratteri geografici/orografia - Vegetazione - Caratteri idro-geologici - Caratteri antropici
Caratteri climatici mm 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Precipitazioni mensili in mm G F M A M G L A S O N D Venti Mese Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio Agosto Settembre Ottobre Novembre Dicembre Prevalenti Nodi ENE-5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-8.5 SSW-5 SSW-5 SSW-5 ENE-5 % 100 90 80 70 60 50 40 30 Umidità relativa / assoluta 20 10 0 G F M A M G L A S O N D Umidità Relativa Media Umidità Relativa Massima Precipitazioni medie annue in Campania Ore di insolazione media mensile Ore 300 250 200 150 100 50 0 G F M A M G L A S O N D
Caratteri climatici: radiazione solare / ombre
Caratteri climatici: vento NW INVERNO N 90 75 60 45 30 NE NW ESTATE N 90 75 60 45 30 NE W 15 E W 15 E SW SE SW SE S S
Caratteri climatici: vento / ventilazione naturale
Caratteri climatici: temperatura umidità - ventilazione Diagramma bioclimatico di Givoni
Integrazione architettura/vegetazione ACROS Fukuoka
Caratteri geografici/orografia
Orografia
Forma urbana La morfologia del suolo è importante a scala urbana In relazione alla forma urbana bisogna considerare : la densità e la conformazione del tessuto edilizio la sezione stradale (il rapporto tra altezza degli edifici e larghezza viaria la direzione e la continuità delle trame viarie
Geologia - idrogeologia
Idrografia
Caratteri antropici Industrie Reti infrastrutturali Emergenze monumentali Grandi strutture Cave Terrazzamenti
Quartiere Vomero - Napoli Corso integrato di Tecnologia dell Architettura Caratteri antropici: valutazioni paesaggistiche Tipo di paesaggio Urbano Suburbano Agrario Naturale Forma del paesaggio Pianeggiante Collinare Montuoso Alterazione del paesaggio Molto antropizzato Poco antropizzato Naturale Visibilità dell insediamento nell ambiente circostante Alta visibilità Media visibilità Bassa visibilità Presenza di emergenze storico-artistico SI NO Unicità di paesaggio SI NO Presenza di aree protette SI NO
Forma dell edificio Tipologia Forma planimetrica Compattezza
Forma dell edificio Rapporto tra superficie di involucro e volume contenuto (S/V) Le forme compatte minimizzano gli scambi energetici con l esterno (la dispersione nei climi freddi e la captazione solare nei climi caldi secchi) Le forme libere favoriscono gli scambi termici e la ventilazione naturale nei climi caldo umidi) La forma dell edificio cambia l effetto dei flussi energetici Lo stesso volume: sistemato in verticale (torre) avrà un guadagno termico maggiore in inverno sistemato in orizzontale (schiera) avrà un guadagno termico maggiore in estate
Edificio Configurazione dell involucro Disposizione degli ambienti interni
Edificio: involucro Il comportamento energetico dell involucro dipende da: Trasparenza alla luce Permeabilità all aria Isolamento termico Capacità termica Addossamento ad altri edifici Interramento
Edificio: comportamenti termici CONDUZIONE CONVEZIONE IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE I N V E R N O FAVORIRE IL GUADAGNO TERMICO RESISTERE ALLA DISPERSIONE TERMICA Ritardare i flussi termici periodici Minimizzare lo scambio per conduzione Minimizzare il flusso d aria esterno Minimizzare il flusso d aria esterno Favorire il guadagno solare E S T A T E RESISTERE AL GUADAGNO TERMICO FAVORIRE LA DISPERSIONE TERMICA Minimizzare lo scambio per conduzione Ritardare i flussi termici periodici Favorire la ventilazione Minimizzare il guadagno solare Favorire il raffrescamento radiativi Favorire il raffrescamento evaporativo
Edificio: comportamenti termici CAPTAZIONE LA RADIAZIONE SOLARE CHE INVESTE UN LEMENTO TRASPARENTE È IN PARTE RIFLESSA, IN PARTE ASSORBITA ED IN PARTE TRASMESSA LA PARTE ASSORBITA VIENE SUBITO RIEMESSA DA UNA PARTE E DALL ALTRA DELL ELEMENTO TRASPARENTE SOTTO FORMA DI RADIAZIONE INFRAROSSA LA RADIAZIONE SOLARE TRASMESSA INSIEME A QUELLA RIEMESSA VERSO L INTERNO COSTITUISCONO LA TRASMISSIONE ENERGETICA TOTALE, CIOÈ IL GUADAGNO SOLARE ENTRANTE IL GUADAGNO SOLARE È FUNZIONE DI: 1. ANGOLO DI INCIDENZA DELLA RADIAZIONE SULL ELEMENTO 2. ORIENTAMENTO DELL INCIDENZA 3. PROPRIETÀ FISICHE DEL MATERIALE TRASPARENTE
Edificio: serre solari EFFETTO SERRA 1 LA RADIAZIONE SOLARE TRASMESSA ATTRAVERSO IL VETRO VIENE ASSORBITA DAI CORPI POSTI NELL AMBIENTE DELIMITATO DALLA SUPERFICIE TRASPARENTE 2 I CORPI, RISCALDANDOSI, RIEMETTONO ENERGIA SOTTO FORMA DI RADIAZIONE INFRAROSSA (GRANDE LUNGHEZZA D ONDA) 3 IL MEZZO TRASPARENTE RIFLETTE VERSO L INTERNO LA RADIAZIONE CALORICA CHE LO COLPISCE 4 TALE FENOMENO, DETTO EFFETTO SERRA, È ALLA BASE DELLA CONVERSIONE DELLA RADIAZIONE SOLARE IN CALORE ATTRAVERSO TECNOLOGIE TERMOEDILIZIE
Edificio: serre solari
Edificio: serre solari
Edificio: serre solari
Edificio: serre solari
Edificio: serre solari
Edificio: comportamenti termici ACCUMULO - LA RADIAZIONE SOLARE CHE INVESTE UN MATERIALE OPACO VIENE IN PARTE RIFLESSA E IN PARTE ASSORBITA; LA PARTE ASSORBITA SI TRASFORMA IN CALORE E VIENE ACCUMULATA NEL SUO INTERNO - QUESTO PROCESSO SI DEFINISCE ACCUMULO DIRETTO - QUANDO UNA PARETE ACCUMULA CALORE PER SCAMBIO CONVETTIVO CON L ARIA O RADIATIVO CON UN ALTRA PARETE IL PROCESSO SI DEFINISCE COME ACCUMULO INDIRETTO - LA CAPACITÀ DI ACCUMULO DI UN MATERIALE DIPENDE DAL SUO CALORE SPECIFICO E DALLA SUA DENSITÀ ESPRIME QUANTO CALORE È POSSIBILE ACCUMULARE PER AUMENTARNE LA TEMPERATURA DI 1 C
Edificio: comportamenti termici ACCUMULO LA CAPACITÀ TERMICA SPECIFICA DI UN MATERIALE È DATA DALLA RELAZIONE: * c * C dove = densità ; c = calore specifico ; C = salto termico QUINDI VARIA A SECONDA DEL PESO SPECIFICO E DEL CALORE SPECIFICO DEL MATERIALE - POICHÉ IL CALORE SPECIFICO DI MOLTI MATERIALI EDILI HA VALORI SIMILI (800 J/Kg C) LA CAPACITÀ TERMICA VARIA IN FUNZIONE DEL PESO SPECIFICO DI TALI MATERIALI - AD ESEMPIO UN CLS. CELLULARE CHE HA UN PESO SPECIFICO DI 600 Kg/mc POSSIEDE UNA CAPACITÀ TERMICA DI 750 KJ/mc C ED UN CLS. PESANTE (2400 Kg/mc) NE HA UNA DI 2900 KJ/mc C - L ACQUA HA UNA GRANDE CAPACITÀ TERMICA (2900 KJ/mc C) - NEL PROCESSO DI CLIMATIZZAZIONE NATURALE, L ACCUMULO RENDE POSSIBILE L UTILIZZO DELLE FONTI GRATUITE INTERMITTENTI ( SI ACCUMULA CALORE QUANDO L OFFERTA ECCEDE LA DOMANDA (ad es. giorno) E SI CEDE CALORE NELLA SITUAZIONE INVERSA (ad es. notte)