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di Alberto Arecchi
ARCHITETTURE BIOCLIMATICHE


Mesa verde (Colorado, USA)

L'insediamento degli indios Anasazi di Mesa Verde è il più famoso di quelli rimasti in tutta la regione circostante, che risalgono al nostro sec. XIII. Oltre all'uso di materiali locali e di tipologie edilizie particolarmente studiate, queste architetture sono generalmente apprezzate per la particolare attenzione posta all'insolazione, nelle differenti stagioni. Mesa Verde si trova all'interno di un'ampia caverna esposta a sud, al riparo dai raggi solari alti dell'estate, ma ben esposta per raccogliere i raggi più bassi dell'inverno, in modo che il calore della radiazione solare possa venire accumulato dal fondo roccioso della caverna.
Il calore viene immagazzinato dalla roccia della grotta e dai mattoni di terra delle costruzioni e poi ceduto gradualmente durante la notte, in modo da creare un microclima costantemente confortevole. La combinazione edifici + caverna, d'inverno, ha un'efficienza come accumulatore termico superiore del 56% a quella estiva.

Architettura sahariana (Ksur delle oasi, Algeria e altri paesi nordafricani)

Stratificate a gradini e terrazze sui versanti dell'oasi, esposti a sud, le città sahariane, con i loggiati dei loro cortili, ripetono in piccolo, caso per caso, l'artificio climatico già visto nel caso di Mesa Verde: le arcate dei portici permettono al basso sole invernale di raggiungere gli ambienti retrostanti, ma li proteggono dagli intensi raggi estivi con un cuscinetto d'ombra.
La ventilazione appare fondamentale nei climi caldi, ma occorre ventilare quando l'aria esterna è più fresca, altrimenti si porta all'interno delle case un flusso d'aria calda e quasi insopportabile.
L'architettura delle oasi sfrutta i cortili come "pozzi di fresco". In particolare, l'accoppiamento di un cortile ampio con un più stretto, in fondo al quale i raggi del sole arrivino difficilmente, permette di avere due serbatoi d'aria a temperatura differente, in modo da creare un flusso d'aria che attraversi i locali interposti, destinati al riposo meridiano, nelle ore più calde.
Il termine ksur (plurale dell'arabo ksar o qasr = castello) è generalmente usato per indicare i "centri storici" delle oasi sahariane.
Il caso meglio studiato, perché di grande pregio architettonico, è quello delle architetture "a misura d'uomo" delle oasi della vallata dello M'Zab, in Algeria, con capoluogo Ghardaia. L'eredità plastica di queste architetture e la loro dimensione conviviale hanno in larga misura contribuito a un aspetto importante della formazione di Le Corbusier.

Aspira-fresco e torri del vento iraniane

La realizzazione di condotti e cappe come quelle dei camini, per creare flussi d'aria, è ben conosciuta nell'architettura tradizionale del Medio Oriente. In Egitto si usano i malqaf, prese d'aria collegate con una maziara (orcio pieno d'acqua, che raffresca l'aria per evaporazione). Si ottiene una temperatura interna più fresca di una decina di gradi rispetto all'esterno. In Iran e in Pakistan esistono, sin dal sec. X, i baud-geers (acchiappa-vento), specie di torri o camini, che raccolgono il flusso d'aria in quota e, grazie alla depressione creata grazie ad un attento studio dei venti dominanti, lo incanala attraverso la casa.

Sassi di Matera e architettura trogloditica

L'architettura scavata nella roccia tenera costituisce un'ottima protezione contro i rigori del clima esterno. Esempi più vicini a noi: i sassi di Matera, le vallate di Purullena-Guadix, in Andalusia, i coni di Cappadocia in Turchia, la città scavata di Matmata in Tunisia.

Dammusi di Pantelleria e trulli

Il microclima interno delle case di pietra è reso confortevole dall'inerzia termica dei muri e dei tetti, soprattutto quando i costruttori hanno provveduto a favorire una corretta ventilazione naturale. Uno spessore dei muri di pietra di circa 80 cm rende praticamente costanti i valori della temperatura interna (circa 26°C, sia di giorno che di notte, nei mesi estivi).
E' importante che le cupole o false-cupole siano forate, per permettere la ventilazione. Se la massa d'aria soprastante le porte non viene smossa, può creare un vero e proprio "materasso caldo", che accumula, per convenzione, tutto il calore prodotto nella stanza e lo irradia nuovamente sugli occupanti dell'ambiente.

Case della Val Chiavenna e baite alpine

Citiamo in particolare quest'altro esempio di "architettura spontanea" perché è stato oggetto di studi accurati relativi al condizionamento bioclimatico. In una stanza chiamata stua, ove si svolgono le attività quotidiane principali, una studa a fuoco continuo (pigna) mantiene una temperatura costante di 17-18°C. Le pareti di legno, talvolta rivestite in pietra, garantiscono l'isolamento termico.

Limoniere del Garda, serre e Crystal Palace

A sud, lungo il fronte del terreno coltivato ad agrumi, sorgono solidi pilastri alti come il muro di cinta che formano lo schema del soffitto mobile. I vani trA un pilastro e l'altro sono chiusi da vetrate mobili, in modo da essere agevolmente aperte nelle calde giornate invernali per lasciar penetrare l'aria liberamente.
Queste grandi serre sono qui chiamate "giardini" e "campo" è lo spazio di terra compreso tra quattro pilastri, che misura circa 20 metri quadrati.
I più famosi giardini della riviera si trovano da Maderno a Limone, dove la coltura degli agrumi era più intensa, e particolarmente nel territorio di Gargnano.
Abbiamo riportato questa breve citazione per evitare di immergerci in un lungo capitolo sulle serre, che ci obbligherebbe a parlare del Crystal Palace, dei giardini tropicali dell'Inghilterra vittoriana e di molte altre provocazioni, certamente gustose per chi si interessi di "architettura e natura".

Villa Madama di Raffaello

La crisi energetica cui andò incontro l'Europa al principio del sec. XVI propose già allora il ritorno all'uso di soluzioni bioclimatiche, per migliorare le condizioni di vita con un ricorso minimo al consumo di combustibile.
La Villa è posta a mezzo la costa di Monte Mario che guarda con linea retta a grecho. Et perch'el monte gira, dalla parte che guarda Roma scopre il mezodì et da la opposita scopre maestro et alle spalle del monte restano lybicco et ponente, et grecho et tramontana et maestro... per porre la Villa a venti più sani ho volta la sua lunghezza per diretta linea a syroccho et a maestro, con questa advertentia che a syroccho non vengano finestra né abitatione alcune se non quelle che ànno bisogno del caldo. (da una lettera di Raffaello)

Le ville di Costozza

A Costozza, sulle pendici dei monti Berici, una decina di km a sud di Vicenza, sei ville costruite in varie epoche, a partire dal 1500, sfruttano lo stesso sistema di raffreddamento di certi antichi edifici iraniani, con condotti di ventilazione, collegati a cavità sotterranee. Si tratta in parte di caverne naturali e in parte di cantine artificiali (còvoli), la cui temperatura è costante, intorno agli 11-12°C, durante tutto l'anno. I ventidotti, canali di ventilazione che collegano questi còvoli alle ville, sono lunghi anche qualche centinaio di metri. L'aria fresca filtra nelle stanze dai pavimenti, attraverso rosoni di marmo traforati. Le ville di Costozza erano così celebri che ne parlò anche il Palladio, nel primo dei suoi "Quattro libri dell'Architettura".

F.Ll. Wright

L'edificio amministrativo Larkin era un semplice blocco di mattoni, isolato ermeticamente in modo da proteggere lo spazio interno dai gas dannosi provenienti dai treni della Central Station di New York, che sbuffavano in continuazione nelle vicinanze.
Un'altra opportunità moderna ci è offerta dall'efficace sistema di riscaldamento ad acqua bollente. La forma degli edifici può articolarsi in modo più complesso, con luce ed aria che arrivano da diverse parti. Mantenendo i soffitti bassi, le pareti possono aprirsi in una serie di finestre verso i fiori, gli alberi, l'atmosfera esterna, il panorama, ed è possibile articolare gli edifici, che una volta, nel nostro clima rigido, avevano forma di scatole compatte suddivise in locali... per fare di una casa, posta in un giardino o in campagna, quella cosa deliziosa, che l'immaginazione vorrebbe.

Principi energetici del razionalismo

Nella casa unifamiliare orientata a Sud, progettata per un concorso a Berlino - Dahlem nel 1932, Alexander Klein considera come elemento prioritario, per la determinazione della tipologia, l'orientamento corretto della casa in relazione al sole, studiato nel corso delle stagioni. Il soggiorno, lo studio e le camere da letto sono tutti disposti verso Sud, mentre nella parte Nord sono riuniti i servizi, la scala e i vari disimpegni, con aperture ridotte al minimo, secondo i moderni princìpi del risparmio energetico.
Per ogni alloggio dovrà essere stabilito un numero minimo di ore di insolazione.
Il sole deve penetrare in ogni alloggio per alcune ore al giorno, anche nella stagione meno favorita.
Dovrà essere rigidamente rifiutato qualsiasi progetto di habitat in cui anche un solo alloggio sia completamente orientato a Nord o venga privato del sole dalle ombre portate. Bisogna esigere da ogni costruttore un diagramma che dimostri come nel solstizio invernale il sole entri in ogni alloggio, almeno due ore al giorno. Ove ciò non avvenga, si deve rifiutare l'autorizzazione a costruire.
Far entrare il sole è il nuovo e più imperioso dovere dell'architettura.

Le Corbusier

La torre d'ombra (a Chandigarh) è una sala aperta, molto alta e ombreggiata. Questa atmosfera buia invita alla meditazione. L'edificio è esattamente orientato Nord-Sud e rompe deliberatamente la simmetria dell'immensa spianata. Il lato Nord è completamente aperto, mentre le altre tre facciate sono provviste di frangisole.
La Griglia climatica è un mezzo materiale di visualizzazione che permette di enumerare, coordinare e analizzare i dati climatici di un luogo, per orientare la ricerca architettonica verso soluzioni in accordo con la biologia umana. Occorre regolarizzare e controllare gli eccessi di climi "estremi" e realizzare condizioni di benessere tramite soluzioni architettoniche.
La Griglia comporterà quattro bande orizzontali che mostrano le variazioni di ciascuno dei fattori ambientali: a) temperatura; b) umidità dell'aria; c) movimento dell'aria (venti e correnti); d) irraggiamento termico degli oggetti presi in considerazione.
Nel senso della lunghezza, la Griglia è costituita da tre settori successivi che mostrano:
A - condizioni ambientali;
B - correzioni per ottenere il benessere;
C - soluzioni architettoniche.
Le Corbusier usa come materiale principe il calcestruzzo armato e libera la parete esterna dai carichi strutturali: l'involucro, non più "muro portante", è puro diaframma tra interno ed esterno e può essere interamente vetrato. Il progettista è ben cosciente dei problemi che si pongono con l'adozione generalizzata del "pannello di vetro".
Va da sé che si porranno problemi: riscaldamento dei locali, ventilazione e soprattutto... le condizioni del soleggiamento, dell'entrata benefica del sole in inverno, dell'entrata catastrofica del sole in estate.
Il gioco delle stagioni apporterà una gamma variata di vantaggi e danni: al soslstizio d'inverno, il sole è basso sull'orizzonte e i suoi raggi sono i benvenuti all'interno dell'alloggio, dove riscaldano psicologicamente e fisicamente. Le mezze stagioni, primavera e autunno, gratificano l'uomo di un sole dolce, ma il solstizio d'estata e la canicola, con temperature insopportabili, hanno fatto dell'amico sole un nemico implacabile. In queste ore calde, il bisogno d'ombra diviene imperativo: bisogna sbarrare le finestre, proteggere il pannello di vetro. Quali sono i mezzi disponibili?
Tende di tessuto, sottile e spesso, a più strati, imposte di diversi tipi, interne o esterne, schermi...
Le Corbusier approda così all'uso del frangisole, fisso o orientabile, che diviene quasi un "marchio" della sua architettura.

L. Halprin, Sea Ranch, California

Sea Ranch è una comunità di "seconde case" costruita nel 1965, 75 miglia a Nord di San Francisco. Progettata da Laurence Halprin, è considerata come uno dei migliori progetti di ambientamento e di bioarchitettura degli USA. Vi si è tenuto accuratamente conto di tutti i componenti climatici: dati igrotermici, insolazione, direzione e velocità dei venti, natura geo-morfologica del suolo, vegetazione (sino a tener conto della forma e del suono delle grandi onde del Pacifico). Il forte vento umido di Nord-Ovest batte la costa californiana in direzione quasi parallela ad essa. Pastori e ranchers usavano proteggere le loro greggi e mandrie con filari di cedri e di cipressi, ortogonali rispetto alla spiaggia, in modo da spezzare la velocità del vento.Halprin imita tali disposizioni con le sue file di case. Verso il vento, gli edifici offrono coperture inclinate, quasi aerodinamiche, protette da fitti filari di piante.e ritagliano invece spazi rivolti a Sud, ben soleggiati e protetti dal vento, rivolti all'Oceano.
Volevamo creare un ambiente di vita genuinamente gradevole cje fornisse riparo dal clima talvolta ventoso e umido, ma che offrisse anche un'abitazione aperta e apribile... contemporaneamente un "dentro" e un "fuori", protetto dal vento e aperto al paesaggio e al sole. Ciò è stato ottenuto con recinti entro recinti, a partire da un cubo base di 24 piedi (circa 7 m), circondato da verande, terrazzi, piattaforme protetti dal vento.

Buckminster Fuller, l'architettura come sistema energetico

Non cercate di combattere le forze, ma usatele. Non cercate l'isolamento contro tutto. Perché usare energie per combattere contro altre energie? sarebbe come far correre locomotive contro altre locomotive.
Buckminster Fuller è noto nel mondo come costruttore di cupole geodetiche. Già con il sistema 4 D "Bucky" elabora un elemento leggerissimo, per alloggi a più piani, capace di sfruttare vento e sole per ottenere un'ampia autonomia energetica. La sua elaborazione sfrutta gli elementi e le tecnologie più moderni per fornire gradi di libertà delle dipendenze energetiche e dell'ambiente mai visti prima (c'è chi ha voluto paragonarne il genio a quello di Leonardo da Vinci).
Nel procedere dei suoi progetti, Fuller propone una serie di unità residenziali, realizzate con tecniche avanzatissime, autonome e trasportabili ovunque. La cupola geodetica dovrebbe diventare, in questo quadro, la "casa non-edificio": si basa non soltanto su una brillante invenzione strutturale, ma sulla filosofia di un libero rapporto dell'uomo con la natura, di un modo "alternativo" di vivere. Una specie di tenda da campeggio, adattata però alla vita dell'uomo moderno. Non a caso, le cupole geodetiche hanno poi fatto parte del bagaglio dell'habitat alternativo, dagli hippies in poi, e sono state realizzate con un'infinità di materiali poveri o di scarti della società industriale.

Ralph Erskine e la città subartica

La città subartica di Ralph Erskine, un progetto utopico degli anni Settanta da costruire tra i ghiacci della Svezia, applica tutti gli accorgimenti dell'architettura tradizionale e della tecnica moderna per captare l'energia del sole e per proteggere gli abitanti dagli agenti meteorologici avversi, con un ricorso minimo al condizionamento artificiale. Un "gioco" che usa procedimenti ingegnosi, come frangisole altamente riflettenti, che si regolano in maniera automatica, grazie a due recipienti che contengono freon: l'esposizione al sole causa differenze di temperatura fra i due recipienti, che comandano l'apertura e la chiusura delle lamelle. Il progetto prevede l'uso delle moderne pellicole prodotte ormai industrialmente, che modificano le proprietà ottiche delle superfici. Tra queste, lo "specchio di calore", trasparente alla radiazione luminosa nella gamma ottica, ma opaco per l'infrarosso, al fine di impedire l'effetto serra.
Erskine pensa che la nota alienazione di cui soffrono gli svedesi possa facilmente essere correlata (culturalmente, non geneticamente) alle condizioni di isolamento del rigido inverno nordico. Non si può risolvere con edifici singoli, per quanto ben progettati e costruiti, ma occorre una megastruttura a dimensione urbana che elimini il gelo intenso e continuo, i fortissimi venti, la pesante coltre di neve, i lunghi periodi di buio.

casa solare

Il Project Monitor

A partire dagli anni Ottanta, la Direzione Generale XII della Comunità Europea per gli Affari scientifici, la ricerca e lo sviluppo ha promosso e finanziato diversi programmi sull'uso dell'energia solare nell'architettura. Alcuni programmi sperimentali e altri indirizzati al mondo della produzione edilizia. Viene pubblicata una "Guida europea alla progettazione solare passiva", vengono organizzati corsi e seminari periodici.
Il programma "Project Monitor", in particolare, ha carattere divulgativo e si rivolge ai professionisti per proporre un repertorio di diverse soluzioni già realizzate. Esso è stato pubblicato tra il 1986 e il 1989, sotto forma di diversi opuscoli-schede, ognuno dei quali espone un progetto con l'analisi delle caratteristiche tecniche principali e dei risultati di climatizzazione ottenuti.


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