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Plesso scolastico a Cressy (CH): sistema a doppia pelle con tende tecniche integrate. Architetti: Devanthéry & Lamunière Architectes – Foto © Fausto Pluchinotta (per gentile concessione Serge Ferrari).

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Alessandro Premier

Alessandro Premier è docente a contratto di tecnologia dell’architettura, Università degli Studi di Udine

SCHERMATURE DINAMICHE INTEGRATE

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Come è ben noto le schermature solari dinamiche sono più efficaci se posizionate all’esterno della superficie traslucida/trasparente in modo da intercettare i raggi solari prima che entrino nell’edificio modificandone il microclima interno. In molti casi però per esigenze architettoniche o tecnologi-che non è possibile installare le schermature solari diretta-mente sulla facciata dell’edificio. In questi casi è possibile ricorrere alle soluzioni integrate. Infatti, secondo quanto in-dicato dalle norme UNI 8369-4:1988 e UNI 12216:2006, uno dei metodi per classificare i sistemi di schermatura è la col-locazione rispetto alla chiusura verticale. Il posizionamento della schermatura può essere di tre tipi:• sull’infisso (sul telaio o integrata);• sulle strutture portanti dell’edificio;• su struttura di indipendente (appositamente realizzata).

Esistono in commercio dei sistemi vetrati dove la scherma-tura solare è integrata nel vetro-camera dell’infisso. Si trat-ta di sistemi complessivamente meno performanti rispetto

alla dotazione di schermature esterne, anche se l’applica-zione su un triplo vetro-camera può fornire prestazioni mol-to valide. La protezione solare integrata rappresenta un si-stema relativamente efficace per la schermatura, può esse-re parzialmente o completamente oscurante e, almeno per i sistemi manuali, non necessita di un cassonetto avvolgitore aggiuntivo, perciò può essere facilmente utilizzata nella so-stituzione di infissi esistenti con opere murarie minime. Le schermature integrate sono dotate di una resistenza al ven-to estremamente elevata. Il sistema di manovra può essere automatico (con motore ad alimentazione elettrica) o ma-nuale (a pomolo o a corda). I sistemi manuali possono esse-re particolarmente soggetti ad usura (corde) e necessitare quindi interventi di manutenzione. Il sistema a corda utilizza due giunti magnetici per effettuare il sollevamento e l’orien-tamento dello schermo. Uno dei due giunti è applicato nel cassonetto all’interno del vetro e l’altro all’esterno, garan-tendo l’ermeticità del sistema. I sistemi motorizzati si avval-gono di un motore elettrico integrato nel cassonetto e di una centralina miniaturizzata. Possono essere azionati a pul-sante, telecomando o mediante smartphone o sistema inte-grato nell’impianto domotico. Alcuni sistemi sono dotati di

1 - Veneziane integrate nell’infisso (Foto © Alessandro Premier).

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batterie e possono essere alimentati direttamente da foto-voltaico. Un vantaggio notevole è rappresentato dalla pulizia. L’infis-so, libero da schermature antistanti, è facilmente lavabile, mentre la schermatura essendo contenuta nel vetro-came-ra non è soggetta a sporcizia. Le tipologie di schermatura integrate nel vetro-camera so-no prevalentemente:• veneziane;• tende a pacchetto (o plissè);• tende verticali (a rullo).

Le veneziane sono molto diffuse, spesso adottate nei siste-mi ad azionamento manuale (foto 1). In molti casi non richie-dono la presenza del cassonetto. Le tende a pacchetto (o plissè) sono azionate mediante cavi. Il sistema è ad impac-chettamento verticale come la veneziana. Le tende verticali a rullo sono azionate mediante cavi e necessitano del classi-co rullo avvolgitore che in molti casi può essere direttamen-te integrato nell’infisso. Tutti questi sistemi si adattano facil-mente ad edifici con facciate di tipo tradizionale opache con finestre singole così come a sistemi per facciate continue.

2 - Plesso scolastico a Cressy (CH): vista notturna. Architetti: Devanthéry & Lamunière Architectes –Foto © Fausto Pluchinotta (per gentile concessione di Serge Ferrari).

Le facciate continue (curtain-wall) si possono classificare in vari modi. La classificazione per “configurazione” prevede:• facciate a singola pelle;• facciate a doppia pelle;• facciate a forma libera.

Si tratta di termini provenienti dall’inglese: single skin façade, double skin façade, freeform façade (Cfr. EN 13119:2007 Cur-tain walling – Terminology).

FacciateasingolapelleLe facciate continue a singola pelle sono facciate a montan-ti e traversi caratterizzate da un unico elemento tecnico di separazione (vetrata) fra interno ed esterno. Si tratta di si-stemi vetrati isolanti con vetro-camera singolo, doppio, tri-plo ecc. Le schermature mobili possono essere integrate in questi sistemi di facciata così come negli infissi. Alcune aziende che producono sistemi per facciate continue hanno elaborato propri sistemi di protezione solare per le facciate a singola pelle. L’azienda Schüco ha sviluppato il si-stema di protezione solare CTB integrato nella facciata tipo SFC 85 e in altri sistemi di facciata di propria produzione. La protezione solare Schüco CTB (Concealed Toughened Blind) è una schermatura solare integrata nella facciata. La scher-matura è realizzata in micro-lamelle di alluminio anodizza-to avvolgibili elettricamente. L’avvolgimento si integra nella zona marcapiano della facciata (cassonetto integrato), men-tre lo schermo scorre lungo i ferma-vetri delle singole cel-lule di facciata. Come già indicato questi sistemi sono parti-colarmente adatti in condizioni di vento gravose (resistenza al vento fino a 30m/s) ed in particolare negli edifici alti con facciata a singola pelle. L’ombreggiatura completa è garan-tita a partire da un’altezza del sole di 20° sull’orizzonte. Presso l’istituto IFT di Rosenheim (in Germania) sono state effettuate le misurazioni del valore g tot per la protezione solare CTB. Il g tot rappresenta il fattore solare dato dalla combinazione vetro-dispositivo di schermatura e caratteriz-za la prestazione globale del sistema. Il g tot è stato calcola-to in funzione dell’altezza del sole. Pertanto, in estate, con un’altezza del sole pari a 50°, entra all’interno dell’edificio meno del 2% dell’energia solare.

FacciateadoppiapelleLe facciate a doppia pelle sono costituite da due involucri, uno interno costituito da vetrate a montanti e traversi o cur-tain-wall e uno esterno a montanti e traversi o in vetro strut-turale. Tra le due pelli vi è uno spazio tecnico di almeno 60 cm in cui possono essere inseriti i dispositivi di schermatu-ra. In questo modo è possibile conservare all’esterno dell’e-dificio una superficie completamente vetrata pur benefi-ciando di prestazioni ottimali da parte dei dispositivi di schermatura. Questa soluzione si adatta particolarmente bene agli edifici alti, dove le schermature sono protette dal-le forti raffiche di vento che spirano ad alta quota. Le finestre possono essere aperte in tutta sicurezza anche ai piani più alti. Nello spazio tecnico possono essere inseriti tutti i tipi di frangisole orientabili, compresi frangisole a diaframmi mec-

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canici, veneziane o sistemi smart e ovviamente le tende ver-ticali a rullo. Compatibilmente con le destinazioni d’uso de-gli ambienti interni (uffici, residenze o altro) i frangisole o le tende possono essere di qualsiasi colore e con svariate com-binazioni cromatiche senza il vincolo di dover relazionare i colori scelti alle parti opache dell’involucro. In ogni caso la facciata a doppia pelle consente una grande libertà compo-sitiva, soprattutto dal punto di vista cromatico. Fra gli esempi più classici relativi a questo sistema di faccia-ta vi è la torre GSW a Berlino progettata da Sauerbruch & Hutton (1999). La facciata esterna è costituita da moduli pre-

fabbricati rettangolari ancorati alle strutture della torre me-diante mensole aggettanti. Nello spazio tecnico, dove è pre-sente anche una passerella in grigliato metallico, sono col-locati dei frangisole a lame verticali in alluminio forato. Le lame sono appese per il lembo superiore, possono ruotare ed impacchettarsi a lato in ogni modulo. Ogni modulo della facciata è quindi dotato di tre lame in grado di formare un piano completamente chiuso o completamente aperto e tut-te le relative posizioni intermedie. Ogni gruppo di tre lame è colorato con una tinta diversa: i toni vanno dal rosso borgo-gna, al ciliegia, al rosa, al malva, fino all’arancio e al bianco. I colori dei moduli sono disposti secondo una logica appa-rentemente casuale che crea dinamismo nella facciata. Di-namismo che viene accentuato dalla possibilità di aprire e chiudere a piacimento ogni modulo e cambiare costante-mente l’aspetto della facciata stessa. Le lame sono colorate di bianco sul lato interno in modo da non diffondere una lu-ce colorata negli uffici. Nella sede centrale di Deloitte a Copenhagen (2005) 3XN Ar-chitects hanno realizzato una pelle esterna in vetro struttu-rale con particolari agganci metallici a “C”. Nell’intercapedi-ne tecnica sono stati inseriti dei frangisole a doghe orizzon-tali in legno di color giallo oro che dialogano con le strutture metalliche color bronzo. Klaus Kada all’Accademia Europea di Bolzano (EURAC), completata nel 2003, ha realizzato una doppia pelle in vetro strutturale con spider-glass che avvolge l’involucro di un volume prismatico dove la parte a sbalzo è sorretta da due sole coppie di esili pilastri tondi. Il volume, completamente vetrato, è schermato con veneziane in alluminio nell’inter-capedine fra le due pelli. Le veneziane hanno la prerogati-va di poter essere completamente impacchettate nella parte superiore e quindi di poter scomparire dalla facciata conservando la purezza di un volume completamente di cristallo. Il plesso scolastico a Cressy in Svizzera (2006) disegnato dal gruppo DL-A, Patrick Devanthéry & Inès Lamunière, collo-cato al centro di un nuovo complesso di edifici residenziali, è costituito da tre edifici distanziati l’uno dall’altro in virtù di una serie di rotazioni geometriche che creano spazi vuoti che si aprono l’uno nell’altro. Il progetto sottolinea la parti-colare natura “giocosa” di questi edifici pubblici. Ciascuno dei quattro volumi è avvolto da una doppia pelle in vetro che garantisce una gestione razionale dello scambio termico fra l’edificio e l’ambiente. La pelle esterna si configura come una teca in vetro strutturale (sistema spider-glass). Il volu-me neutro è colorato dalla presenza di schermature solari tessili installate nell’intercapedine tra le due pelli. La faccia-ta è così progettata per fasce verticali scandite dal diverso colore delle tende tecniche utilizzate. Il tessuto impiegato è uno screen tipo Soltis 92 di Serge Ferrari adatto ad applica-zioni su facciate. L’alternanza cromatica per fasce verticali gioca su un contrasto fra colori freddi e caldi: verde, giallo, arancio, azzurro, beige (foto apertura articolo). Di notte, la doppia pelle si illumina a seconda dell’energia accumulata durante la giornata (foto 2). Alcuni dati sul sistema di faccia-ta: la superficie lorda di pavimento del plesso scolastico è

3 - SmartScreen I versione A (Foto © Decker Yeadon LLC).

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6.042 m²; la superficie totale finestrata della pelle interna (prima pelle) è di 2.600 m²; la superficie totale vetrata della seconda pelle esterna è di 2.900 m²; il coefficiente di scam-bio termico h del sistema a doppia pelle è 0,88W/(m²K).

IntegrazioneconsistemidischermaturaintelligentiesmartLe facciate a doppia pelle rappresentano una soluzione otti-male per l’installazione di frangisole a diaframmi realizzati

mediante dispositivi particolarmente fragili come, ad esem-pio, i polimeri dielettrici o altri dispositivi elettro-meccanici. L’antesignano di questi progetti è l’ormai consueto IMA di Jean Nouvel e Architecture Studio a Parigi (1987) dove nella doppia pelle in vetro furono applicati dei dispositivi a dia-frammi ottici che nella composizione del pannello richiama-no motivi arabeggianti. Diversi progetti sperimentali riguardanti le schermature so-

4 - SmartScreen I versione C. (Foto © Decker Yeadon LLC).

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lari che prevedono l’applicazione di tecnologie smart o near zero energy consumption (a consumo di energia quasi zero) sono stati sviluppati da Decker Yeadon LLC di New York. Il gruppo di progettazione è stato attivo dal 2008 al 2013. At-tualmente gli ex soci operano separatamente: Peter Yeadon prosegue la sua attività di progettista sperimentale con la Yeadon Space Agency a New York (www.yeadonspaceagency.com), mentre Martina Decker insegna al New Jersey Institu-te of Technology di Newark (NJ). I loro progetti riguardanti le schermature smart sono stati elaborati per l’integrazione nei sistemi vetrati a singola pelle e a doppia pelle. Si tratta di progetti che lavorano prevalentemente con polimeri a me-moria di forma, cioè in grado di ritornare da uno stato defor-mato (forma temporanea) alla loro forma originale indotta da uno stimolo esterno (innesco), come ad esempio il cam-biamento di temperatura. I prototipi SmartScreen I versioni A, B e C sono stati proget-tati per l’integrazione negli infissi e nei sistemi a singola pel-

le. Si tratta di sistemi smart a energia zero. SmartScreen versione A regola continuamente il trasferimento di calore dall’esterno all’interno dell’edificio senza bisogno di energia per il proprio funzionamento. Il sistema di schermatura è stato realizzato con materiali a memoria di forma che hanno la capacità di aprire e chiudere delle fenditure realizzate nello schermo che assume l’aspetto di una tenda (foto 3). In questo modo è possibile regolare l’apporto di luce naturale e calore attraverso le finestre. Gli attuatori a memoria di for-ma del sistema SmartScreen I versione A necessitano solo di cambiamenti di temperatura per poter funzionare. Essi sono i loro stessi sensori e attuatori e non necessitano di ul-teriore energia per il funzionamento. SmartScreen I versione C funziona invece grazie allo scorri-mento di due tessuti forati su se stessi. Il tessuto superiore viene fatto scorrere in modo da coprire o scoprire i fori e quindi far passare o meno la luce. Il movimento automatico è garantito da una molla in metallo a memoria di forma che

5 - Homeostatic Façade System: integrazione con facciata a doppia pelle. (Foto © Decker Yeadon LLC).

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si contrae quando la temperatura è più bassa aprendo la schermatura e si decontrae via via che la temperatura si al-za chiudendo la stessa (foto 4).L’Homeostatic Façade System, progettato nel 2010, è invece un sistema di schermatura intelligente applicabile nei siste-mi di facciata a doppia pelle vetrata (foto 5). Homeostatic Façade System sfrutta la flessibilità unica e il basso consu-mo energetico degli elastomeri dielettrici. È un sistema in-telligente quindi necessita di sensori, una centralina di con-trollo e attuatori. L’attuatore è un “muscolo artificiale”, co-stituito da un elastomero dielettrico avvolto su un nucleo po-limerico flessibile. L’espansione e la contrazione dell’elasto-mero provocano la piegatura dell’anima polimerica flessibi-le. Un rullo nella parte superiore dell’anima polimerica as-sicura un movimento graduale in relazione ai movimenti dell’elastomero stesso. L’elastomero dielettrico comprende elettrodi d’argento su entrambe le facce. L’argento comple-ta il sistema riflettendo e diffondendo la luce naturale e di-

stribuendo la carica elettrica attraverso l’elastomero, provo-candone la deformazione (foto 6). Alcuni dei lavori di Decker Yeadon sono stati esposti alla mostra “Building with Texti-les” presso il TextielMuseum di Tilburg (NL) dal 27 settem-bre 2014 al 25 gennaio 2015.

RiferimentibibliograficiPremier A., Superfici dinamiche: le schermature mobili nel progetto di architettura, Franco Angeli, Milano, 2012.Premier A., “Sun-shading systems for the design of dynamic facades” in, Tsenko Tsenkov, Doncho Partov, editors, Proce-edings 11th International Scientific Conference VSU’ 2011, June 2-3 2011, Sofia, Bulgaria, Vol. II, Part III, pp. 245-250, ISSN 1314-071XUNI EN 12216:2005 Chiusure oscuranti, tende interne ed esterne - Terminologia, glossario e definizioni.BS EN 13119:2007 Curtain walling – Terminology.

6 - Homeostatic Façade System: dettaglio del singolo componente di schermatura. (Foto © Decker Yeadon LLC).