POTENZIALITA’ DI UNO SPAZIO DI TRANSIZIONE … · Figura 17. La casa mediterranea secondo...

POLITECNICO DI MILANO Dipartimento di Architettura, Ingegneria delle Costruzioni e Ambiente Costruito

Dottorato di Ricerca in

Tecnologia e Progetto per l’Ambiente Costruito

XXVII ciclo

Coordinatore: Prof. Anna Mangiarotti

Data: 25 marzo 2015

POTENZIALITA’ DI UNO SPAZIO DI TRANSIZIONE

MICROCLIMATICA:

il portico nel clima mediterraneo-temperato

Dottorando: Claudia Poggi

matricola 785154

Tutor: Prof. Alessandro Rogora

Relatore: Prof. Alessandro Rogora

Correlatore: Prof. Gianni Scudo

2

Indice

Abstract

Introduzione ................................................................................................... 11

1.1 Il limite tra l’esterno e l’interno .......................................................... 11

1.2 La necessità di spazi di transizione nella città contemporanea ........ 13

PARTE 1 Analisi teorica

1 Gli spazi di transizione ........................................................................... 17

1.1 Le tipologie di spazi di transizione esistenti ..................................... 19

1.2 Una classificazione rispetto all’edificio ............................................. 21

2 Lo spazio di transizione perimetrale ..................................................... 23

2.1 Il valore dell’ombra nel mondo ......................................................... 24

2.2 Il valore climatico e culturale ............................................................ 26

2.2.1 Il clima mediterraneo temperato: il portico e la loggia ................... 26

2.2.2 Il clima temperato fresco: la serra solare ...................................... 27 2.2.3 Il clima caldo umido: la veranda.................................................... 28 2.2.4 Il clima caldo secco: la mashrabiya .............................................. 30

2.3 Il valore sensoriale: l’engawa ........................................................... 34

3 Il portico: una strategia bioclimatica tradizionale ................................ 36

3.1 Etimologia e definizione ................................................................... 37

3.2 L’aspetto morfologico e funzionale ................................................... 38

3.3 Le origini e l’evoluzione nella storia ................................................. 41

3.3.1 Il mondo classico .......................................................................... 41

3.3.2 L’età medioevale ........................................................................... 43

3.3.3 L’età rinascimentale ...................................................................... 45 3.3.4 L’età moderna ............................................................................... 47 3.3.5 Il XIX-XX secolo ............................................................................ 48

3.4 Un caso emblematico: i portici a Bologna ........................................ 49

4 La configurazione spaziale del tipo perimetrale ................................... 51

4.1 La scala architettonica: il rapporto con l’edificio ............................... 52

4.1.1 Le variabili morfo-tipologiche ........................................................ 52

4.1.2 Le configurazioni spaziali esistenti ................................................ 55

4.2 La scala urbana: il rapporto con lo spazio aperto ............................. 57

5 La dimensione sociale di uno spazio perimetrale ................................ 63

3

5.1 Un filtro tra pubblico e privato .......................................................... 64

5.2 L’impatto sull’ interazione sociale ..................................................... 65

5.3 Le potenzialità di uno spazio “a livello basamentale” ....................... 67

6 La dimensione del controllo ambientale di uno spazio perimetrale ... 68

6.1 Il controllo termico ............................................................................ 71

6.2 Il controllo luminoso e visivo ............................................................ 73

6.3 Il controllo del movimento dell’aria ................................................... 79

7 La dimensione percettiva dello spazio semi-aperto ............................ 79

7.1 La percezione polisensoriale ............................................................ 80

7.2 Il comfort ambientale negli spazi semi-aperti ................................... 81

7.3 Gli approcci al comfort termico ......................................................... 83

7.3.1 L’importanza dell’adattamento ...................................................... 83

PARTE 2 La valutazione del controllo ambientale del portico

8 La valutazione microclimatica: un approccio transcalare ................... 86

8.1 L’ambito di analisi: la scala micro-urbana ........................................ 86

8.2 Il portico: una strategia di mitigazione microclimatica ...................... 87

8.2.1 La radiazione solare ..................................................................... 88

8.2.2 Il movimento dell’aria .................................................................... 89

8.3 Le variabili geometriche ................................................................... 90

8.3.1 Le proporzioni ............................................................................... 90

8.3.2 Il fattore di vista del cielo .............................................................. 93

8.4 I fattori termo-fisici ............................................................................ 94

8.4.1 L’albedo e l’emissività ................................................................... 95 8.4.2 La capacità termica ....................................................................... 96

8.4.3 Diffusività termica ......................................................................... 96

8.5 I modelli di funzionamento ............................................................... 97

9 Il metodo di analisi e valutazione .......................................................... 98

9.1 La valutazione dell’effetto della geometria - la prima fase.............. 100

9.1.1 Il controllo della radiazione diretta .............................................. 101 9.1.2 ll controllo della radiazione diffusa .............................................. 102

9.2 La valutazione dell’effetto dei materiali – la seconda fase ............. 106

9.2.1 La simulazione termo-radiativa con solene-microclimat ............. 107

9.2.2 La simulazione della luce naturale in un ambiente interno ......... 112 9.2.3 Confronto tra simulazioni e rilievi sul campo ............................... 113

9.3 La valutazione del benessere termico (la terza fase) ..................... 115

9.3.1 Il controllo del campo radiante .................................................... 116 9.3.2 Il calcolo della temperatura media radiante ................................ 116 9.3.3 Il calcolo di indici di comfort termico ........................................... 119

4

10 Il modello di studio................................................................................ 122

10.1 Descrizione e limiti di applicabilità del modello .............................. 123

10.2 L’effetto della geometria (fase 1) .................................................... 126

10.3 L’effetto dei materiali (fase 2) ......................................................... 130

10.3.1 Il FLD e l’Uniformità nello spazio interno .................................... 130 10.3.2 La temperatura delle superfici..................................................... 133

10.4 L’effetto del campo radiante sull’individuo (fase 3) ........................ 139

11 Linee guida per la progettazione di un portico ................................... 146

11.1 Indicazioni per il progetto ............................................................... 146

11.2 Le procedure analitiche per il dimensionamento del portico .......... 154

11.2.1 Dimensionare ombreggiamento e soleggiamento (fase 1) ......... 154 11.2.2 Dimensionare l’illuminazione naturale (fase 1-2) ........................ 159 11.2.3 Dimensionare il campo radiante (fase 3) .................................... 163

Conclusioni ................................................................................................... 166

Allegato A...................................................................................................... 169

Allegato B...................................................................................................... 170

Bibliografia .................................................................................................... 175

PARTE 1 ..................................................................................................... 175

PARTE 2 ..................................................................................................... 180

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Indice delle figure Figura 1. Spazio “incluso” o “addossato”. (Da Cadima, 2000) 20 Figura 2. Tipologie di spazi semi-chiusi. Da sinistra: porch, arcade, portico e hypostyle hall (Da: Steemers, 2004). 20

Figura 3. Tipologie attraverso cui si possono classificare gli spazi di transizione Da sinistra, in pianta: centrale (corte), perimetrale (portico), passante (galleria). 21 Figura 4. Esempio di ibridazione del tipo perimetrale e passante nel mercato di Traiano nel 110 D.C. ed esempio di portico vetrato definito galleria 23

Figura 5. La domus romana in cui è visibile la combinazione di corte e portico (peristilium). 23

Figura 6. Distribuzione degli spazi di transizione perimetrali nel mondo. 25

Figura 7. Configurazione di portici con integrazione di sistemi ombreggianti nel clima mediterraneo temperato. 27 Figura 8. Esempi di serre in un clima temperato fresco. 28 Figura 9. Tipi di coperture nell'architettura tradizionale cinese (da Kostov, 1985) 29

Figura 10. Casa con veranda e tipi di veranda nei climi caldo umidi 29 Figura 11. Un tradizionale toldos a Siviglia (a sinistra) e un souk a Marakkech (a destra). 31

Figura 12. Esempi di mashrabyie in Arabia Saudita (a sinistra) e in Egitto (a destra). 32 Figura 13. Spazi di transizione tipici dei climi caldo secchi: il takhtabush ( a sinistra) e il maqa’ad (a destra) in due abitazioni al Cairo 33

Figura 14. La moschea di Kairouan, Tunisia 34 Figura 15. Moschea di Altunbugha Al-Maridani, Cairo, Egitto (sinistra) e l’Alhambra in Spagna (destra). 34

Figura 16. Engawa giapponese 35 Figura 17. La casa mediterranea secondo l’idea del filosofo greco Socrate 36

Figura 18. Stoà nell'agorà greca, esempio di portico in cui la profondità è doppia rispetto all’altezza. 40 Figura 19. Portico dello Spedale degli Innocenti a Firenze come esempio dell’effetto di permebilità dato dal rapporto tra intercolumnio e sezione del pilastro. 41 Figura 20. Agorà con edifici porticati (stoai). 42

Figura 21. La domus romana con il peristilio interno. 43 Figura 22. Chiostri medievali 43 Figura 23. Portici medioevali in una piazza italiana e in una Bastide francese in cui si riconosce l’appartenenza del portico alla casa-bottega 44 Figura 24. Loggia medioevale 45

Figura 25. Portici all’interno di palazzi o chiostri rinascimentali, progettati da Bramante. 46 Figura 26. La Basilica di Vicenza (a sinistra) e la villa Almerico Capra di Palladio (a destra). 47 Figura 27. Il portico legato all'edilizia rurale: la cascina lombarda. 48

Figura 28. Portici tipici dell'architettura fascista. 48

Figura 29. Strade urbane con edilizia civile porticata 49

Figura 30. Le origini: sporti (a sinistra) e beccatelli (al centro e a destra). 50 Figura 31. Evoluzione del portico bolognese 51

6

Figura 32. Variabili che identificano uno spazio di transizione perimetrale secondo la sua posizione (in sezione). 53 Figura 33. Variabili che identificano uno spazio di transizione perimetrale secondo la sua forma (in prospetto). 54

Figura 34. Configurazioni spaziali esistenti derivanti dall'intersezione delle variabili morfo-tipologiche 56 Figura 35. Esempi di architetture esistenti in cui la composizione dell’involucro è determinato dalla presenza di spazi di transizione perimetrali. 57 Figura 36. Disegni di Krier che mostrano il rapporto tra l’alzato e la base dello spazio pubblico. 58 Figura 37. Strada romana porticata 59

Figura 38. Evoluzione del rapporto tra il portico e la strada (caso di Bologna) 59

Figura 39. Il balcone e il rapporto con lo spazio aperto. 60 Figura 40. Agorà (a sinistra) e foro (a destra) come piazze archetipiche porticate. 60 Figura 41. Piazza della Signoria Firenze e Loggia dei Lanzi 61 Figura 42. Piazza-strada porticata: il portico degli Uffizi. 61

Figura 43. Plaza Mayor (Madrid) e Place Royal (Parigi). 62 Figura 44. Piazza Ducale di Vigevano. 62 Figura 45. Piazza aperta a Faenza (a sinistra) e a Firenze (a destra). 62

Figura 46. Esedra porticata in Piazza San Pietro a Roma. 63 Figura 47. Elementi che favoriscono o inibiscono le relazioni: muri, dislivelli e schermature (da: Gehl,1987) 65

Figura 48. Diverso tipo di contatto sociale al variare della posizione in altezza 66

Figura 49. Le caratteristiche di uno spazio di transizione secondo C. Alexander (1977). 67 Figura 50. Tipi di trattamento di un margine che vanno dalla totale integrazione permeabilità fisica a una permeabilità solo visiva (studi di T.G. Lòpez). 67 Figura 51. Esempio di piazza in cui la presenza dei portici induce l'effetto confine 68 Figura 52. Zone in cui è possibile suddividere un edificio nel suo rapporto con il contesto ambientale (Ridisegnato da Hyde, 2000). 69 Figura 53. Profondità della “zona passiva” (Baker and Steemers, 2000). 70

Figura 54. Funzionamento giorno notte 71 Figura 55. Se lo spazio di transizione è addossato, la coperture diverse producono diversi effetti. 72 Figura 56. Spazio di transizione vetrato può diventare una doppia pelle o una serra transizione addossato o incluso 72 Figura 57. Schema di funzionamento di una serra 73 Figura 58. Radiazione solare e luce naturale 74

Figura 59. Spazi di luce intermedi 75 Figura 60. Strategie riferite al posizionamento della finestra rispetto alla radiazione in estate-inverno per la protezione da abbagliamento 75 Figura 61. Lo spazio di luce intermedio come light shelf 76 Figura 62. Light-shelf nei diversi orientamenti 77

Figura 63. Strategie di applicazione di un light-shelf 78

Figura 64. Effetto della presenza di un elemento aggettante sul movimento dell’aria (rielaborato da: Lechner, 2001) 79 Figura 65. L’effetto estetico-percettivo dato dai portici, visibile nelle architettura di L.Kahn. 81

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Figura 66. Lo spazio di transizione e la scala microurbana 87 Figura 67. Le variabili dimensionali che identificano una porzione di spazio urbano 90 Figura 68. Distribuzione schematica della radiazione solare incidente in configurazioni urbane con diversi H/W : a) H/W=0, b) H/W=1, c) H/W>1 (rielaborazione da: Givoni, 1988). 91 Figura 69. Studio che ha dimostrato l'influenza sul pavimento e le pareti e un individuo in uno spazio urbano al variare di latitudine e orientamento e proporzioni (H/W=0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4). (Da: Arnfield, 1990) 92

Figura 70. Configurazione di strade con portici (sopra) e distribuzione spaziale e temporale dell’indice di comfort termico PET in canyon urbani con portici in sezioni stradali orientati E-W e N-S in un giorno tipico estivo in una latitudine di 32°N (clima caldo secco). (Da: Ali-Toudert, 2005). 93 Figura 71. Materiali caldi e freddi 96 Figura 72. Grafico con gli effetti delle proprietà termofisiche dei materiali. 97 Figura 73. Schemi che mostrano il funzionamento di un'area ombreggiata di giorno e di notte (a sinistra) e un'area schermata solo di giorno (a destra) 98

Figura 74. Schema che descrive in modo sintetico il metodo di analisi e valutazione attraverso le variabili, gli strumenti utilizzati in ciascuna fase. 100 Figura 75. Valutazione integrata che si sintetizza le valutazioni della prima fase del metodo (Elaborazione dell’autore utilizzando Heliodon2). 101 Figura 76. Le componenti della luce naturale che determinano il FLD (CC+IC) 102

Figura 77. Presenza di un elemento orizzontale e andamento qualitativo delle curve che indicano la modifica del livello di luce diurna nella stanza. (Da: Tips for Daylighting with windows, J. O’Connor, LBNL) 104 Figura 78. Esempio di calcolo della CC su un piano (h=0,80) rispetto a un punto A sulla limite della stanza (Elaborazione con Heliodon2 e con la DDC). 106

Figura 79. Esempio di calcolo del FV Heliodon su un piano (h=1,50 m) rispetto a un punto A sul limite della stanza (Elaborazione con Heliodon2). 106 Figura 80. Rappresentazione della volta celeste (a sinistra), dstribuzione delle luminanze per una latitudine di 40° alle ore 14 con un cielo chiaro CIE (in

mezzo) e con un cielo coperto chiaro = 1 ; = 0; 35 (a destra) (in seguito a: Bouyer, 2009) 108 Figura 81. Definizione geometrica del Fattore di Forma (a sinistra) e bilancio radiativo di un “patch” di superficie i (a destra), (Miguet, 2000). 109 Figura 82. Modello nodale di parete (a sinistra) e di suolo (a destra). 111

Figura 83. Esempio di visualizzazione dei fattori di forma 113 Figura 84. Confronto di Tse (rilevate e simulate) di asfalto e porfido al sole e all’ombra, Ta e Radiazione Globale. 115 Figura 85. Flussi a diversa lunghezza d'onda (SW+LW) che determinano la Tmrt in uno spazio di transizione. 117

Figura 86. Fattori di vista per i quali devono essere pesati i flusi solari e infrarossi che si possono calcolare attraverso il metodo proposto da Fanger (1970). 117

Figura 87. Condizioni di comfort calcolate con l'indice di Bilancio Termico (o Budget). 121

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Figura 88. Classi di stress termico (considerando un tasso metabolico di 80 W e una resistenza del vestiario di 0,9 clo) modificate (in seguito a: Matzarakis e Mayer, 1996) 122 Figura 89. Effetto dell’ombreggiamento nel corso della giornata (h 8-16) il 21 giugno (a sinistra) e il 21 dicembre (a destra) rispetto a uno spazio di transizione lineare. 123 Figura 90. Effetto dell’ombreggiamento nel corso della giornata (h 8-16) il 21 giugno (a sinistra) e il 21 dicembre (a destra) rispetto a uno spazio di transizione puntuale. 124

Figura 91. Effetto della radiazione giornaliera in uno spazio dimensionato come lineare il 21 giugno (Elaborazione con il software Heliodon2). 125

Figura 92. Modello con riferimento in cui il portico è lineare e puntuale e dimensioni 126 Figura 93. Schema del campo di radiazione/ombreggiamento di un portico al variare della sezione dello spazio aperto antistante il 21 giu e il 21 dic . 127 Figura 94. Effetto di diversi H/D in termini di F.O in estate e F.S. in inverno dalle ore 8 alle ore 16 in uno spazio lineare. 127

Figura 95. Componente del cielo (CC) per diverse configurazioni su un piano di lavoro (h=0,80). 128 Figura 96. Effetto integrato delle diverse proporzioni (caso di portico lineare). 129 Figura 97. Combinazioni di coefficienti di riflessione superficiale analizzate. 131 Figura 98. Componente del cielo, CC + Componente riflessa interna ed esterna IC (CRI e CRE)= FLD 131

Figura 99. Casi analizzati e distribuzione del FLD su un piano (h 0,80) nei due casi in cui il coefficienti di riflessioni sono medi o alti. 131 Figura 100. FLD a 0, 3 e 6 m all’interno della stanza, FLDm e Uniformità. 132

Figura 101. Modello di studio con individuati i punti al sole e all'ombra di riferimento (a sinistra) e la visualizzazione dello SVF (a destra). 133

Figura 102. Andamento Tse parete massiva/leggera al sole/ombra con diversi albedi a=0,2 (a sinistra), a=0,5 (al centro) e a=0,8 (a destra) 135 Figura 103. Tse -Ta per le pareti A e B all’ombra il 21 giugno (9h-21h), e alle h15 con diversi albedi. 135

Figura 104. Confronto materiali pavimentazione Sole-Ombra con lo stesso valore di Albedo (A=0,5). durante il 21 giugno. 136

Figura 106. Tse granito (a sinistra) e legno (a destra) con albedo 0,5 alle h12. 137 Figura 107. Granito con diversi albedi (A=0,2; A=0,5, A=0,8) 138 Figura 108. Legno con diversi albedi (A=0,2; A=0,5, A=0,8) 138 Figura 110. Configurazioni: RC, H/D=1, H/D=0,5, (GVF=0,33) con riferimento di S/O alle h 12. 140 Figura 111. Configurazioni: H/D=1 H/ L=0,6 e H/D=1 H1/W con riferimento di S/O alle h 12. 140 Figura 112. Configurazione di un portico rispetto un caso di riferimento, con il diverso peso delle superfici al sole e all'ombra alle ore 12 del 21/06. 141

Figura 113. Flussi radiativi assorbiti a onda corta (Kabs) e a onda lunga (Labs) per diverse configurazioni con albedo medio. 141 Figura 114. Andamento della Tmrt nel corso della giornata (ora solare) per diverse configurazioni 142

9

Figura 115. H/D=1 e H/D=0,5: Andamento della Tmrt durante la giornata con diversi albedi 144 Figura 116. Variazione del BT al variare dell'albedo, della configurazione e della velocità del vento alle h12. 144

Figura 117. Possibili configurazioni rispetto ai piani superiori dell’edificio (da sinistra: incluso, addossato, semi incluso). 147 Figura 118. Accessibilità solare e contesti di riferimento (A e B). 149

Figura 119. Contesto A: H1/W 0,4 149 Figura 120. Strategie in caso di vincoli edilizi: a. Altezza, H (a sinistra) e b. Profondità, D (a destra) in un contesto A. 151 Figura 121. Strategie di intervento con diversi livelli di ostruzione solare invernale. 152

Figura 122. Caso a: h 1 m da terra. 152 Figura 123. Caso b: h=altezza max piano terra. 152 Figura 124. Contesto B: h> altezza max piano terra 153 Figura 125. Individuazione delle dimensioni da considerare per progettare un portico. 155 Figura 126. Determinazione in prospetto della lunghezza di un portico lineare in cui l’effetto d’angolo non è significativo 155

Figura 127. Dimensionamento di uno portico nel contesto A. 156 Figura 128. Dimensionamento di un portico nel contesto B: vincolo di altezza (H). 157

Figura 129. Esempi di strategie da adottare in caso di vincoli di altezza (H) e profondità(D) in un contesto A. 158 Figura 130. Dimensionare un’apertura per la luce naturale. 160 Figura 131. Esempio di utilizzo di una maschera di ombreggiamento con sovrapposta una DDC (cielo coperto) ad un’h di 0,80 m. 162

Figura 132. mrt per diverse configurazioni con albedo medio. 164 Figura 133. Fattori di vista di un individuo sotto un portico, pesati rispetto alle superfici al sole e all’ombra alle h12. 164 Indice delle tabelle Tabella 1. Termini usati da diversi autori per riferirsi a uno spazio di transizione da un punto di vista energetico-ambientale. ..................................................... 18

Tabella 2. Termini usati dai diversi autori per definire spazi di transizione "perimetrali". ..................................................................................................... 24 Tabella 3. Configurazione spaziale di spazi di transizione perimetrali esistenti. ......................................................................................................................... 56 Tabella 4. Caratteristiche termo fisiche dei materiali rilevati e simulati. .......... 114 Tabella 5. Dati di Ta, HR e Radiazione Globale rilevati e/o simulati il 1 agosto a Milano. ............................................................................................................ 114 Tabella 6. Tipi di materiali utilizzati per il confronto di pareti........................... 134

Tabella 7. Tipi di materiali utilizzati per il confronto di pavimentazioni. ........... 134 Tabella 8. Lat. 45 N: a è la % di ombra sul pavimento in estate (FO) e b è la % di sole sulla parete in inverno (FS) nelle diverse ore del giorno. .................... 159 Tabella 9. Fattori a e b per la determinazione della Tmrt, in diversi momenti di una giornata estiva. ........................................................................................ 164

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Abstract

Questa ricerca propone l’analisi, la descrizione e la valutazione delle prestazioni

ambientali di spazi di transizione in quanto elementi architettonici tradizionali,

con particolare riferimento al portico nel contesto climatico mediterraneo-

temperato. Essi sono spazi di interfaccia tra due condizioni differenti

(interno/esterno; pubblico/privato; edificio/città ecc.) tra le quali si pongono

come elementi di modulazione di flussi energetici e interazione sociale.

In particolare la presente ricerca analizza le potenzialità del il portico, al fine di

determinare in che modo questo spazio contribuisca al miglioramento del

benessere dell’uomo, delle condizioni termiche e luminose dell’edificio che vi si

affaccia e delle possibilità d’uso dello spazio urbano circostante.

La ricerca, in una prima parte, si focalizza sull’analisi del portico, in quanto

archetipo di una categoria di spazi transizione, coperti e perimetrali rispetto

all’edificio, studiandone l’evoluzione storica e le sue variazioni morfo-

tipologiche. Tale approfondimento teorico, che sottolinea il valore di tale spazio

da un punto di vista culturale, sociale e ambientale è la premessa allo studio del

suo comportamento fisico.

La seconda parte della ricerca, infatti, valuta le potenzialità di controllo

ambientale di uno spazio di transizione “perimetrale” attraverso lo studio di un

modello teorico variando proporzioni, materiali e vincoli di contesti urbani.

Attraverso un metodo di analisi e valutazione per fasi, viene definita l’efficacia di

diverse configurazioni rispetto a esigenze di tipo termico (ombreggiamento

estivo, accessibilità solare invernale) e visivo-percettivo (luce naturale e visione

verso l’esterno). Vengono anche definiti i limiti entro i quali uno spazio di

transizione influisce sulla variazione del campo radiante e quindi del benessere

termico di un individuo presente nello spazio stesso.

A conclusione della ricerca i risultati ottenuti vengono tradotti in linee guida che

rappresentano uno strumento di supporto alla progettazione ambientalmente

consapevole di un portico in un contesto climatico temperato. Tale strumento

aiuta infatti a prevedere le implicazioni in termini di controllo ambientale e

integrazione formale delle scelte progettuali effettuate, in relazione al benessere

degli utenti.

11

Introduzione

Gli spazi di transizione si collocano in una condizione intermedia tra uno

spazio interno e uno esterno, ai quali si relazionano modulando e filtrando

condizioni climatiche e modalità d’uso, influenzando quindi le interazioni

sociali. E’ necessario indagare le potenzialità dello spazio di transizione in

architettura, partendo dal significato di limite che, da mera linea di chiusura

può diventare uno spazio “abitabile”, facendo dialogare sfera pubblica e

sfera privata. Tale “spessore” racchiude l’idea del riunirsi e del relazionarsi da

sempre presente nella cultura tradizionale mediterranea.

Per questo è necessario recuperare il valore degli spazi di transizione nella

città contemporanea partendo dallo studio degli archetipi, e ritrovare nella

tradizione quegli elementi che hanno permesso alle società di tutte le epoche

storiche di rispondere a bisogni climatici, sociali, funzionali ed estetici.

1.1 Il limite tra l’esterno e l’interno

"il limite non consiste nella fine di qualcosa, ma come i greci avevano già capito,

consiste invece nel punto dove qualcosa comincia ad asserire la propria presenza".

Heidegger

Indagare il concetto di limite è fondamentale per comprendere la relazione tra

l’individuo e lo spazio in cui abita.

“Le dehor est toutjour un dedan” (“l’esterno è sempre un interno”) scrive Le

Corbusier, mentre Luis Kahn usa l’analogia tra la stanza e la strada

considerando quest’ultima “una stanza di intesa, una stanza comunitaria, i cui

muri fanno parte del fuori e il cui cielo è il soffitto”

Nel suo scritto “Genius Loci”, Norberg Shultz nel dare identità ai luoghi specifica

che “dato che la qualità distintiva di ogni luogo artificiale è la “chiusura” e che in

genere il soffitto definisce il tipo di chiusura che appartiene allo spazio interno,

in mancanza di soffitto, il cielo funge da delimitazioni superiore, e lo spazio,

malgrado le delimitazioni laterali, appartiene allo spazio esterno” (Norberg

Shultz, 1979).

Così molti autori hanno analizzato questo rapporto tra l’interno e l’esterno

cercando di definirne i limiti fisici e concettuali. Limite in architettura non deve

venire confuso con il concetto di confine. Esso infatti non è un confine ma è un

elemento di separazione più o meno permeabile che racchiude in sé molti

significati dialettici quali interno/esterno, aperto/chiuso, pubblico/privato,

naturale/artificiale che non sono in contrasto tra loro ma si risolvono se lo

pensiamo come interfaccia tra due condizioni differenti di può modulare

l’interazione.

Come scrive De Carli nella rivista Interni: “l’interno non è contraddizione

dell’esterno;…chiuso apparentemente da muri fisici o diaframmi mobili che

12

rispondono anche alla necessità di proteggere l’uomo nel raccoglimento

necessario e ne definiscono un ambiente fisico persino di limitata dimensione,

già capace di essere completo, seppure come parte; esso non è contrario al “di

fuori” e non ha neppure dimensioni grandi o piccole; è una continuità che

assume aspetti e significati diversi…” (De Carli ,1967).

Così, se il l’interno è la continuazione dell’esterno, anche il pubblico è la

naturale continuazione della dimensione privata. Un significato quindi non solo

fisico ma anche sociale. L’uomo attraverso l’atto della progettazione ha quindi

da sempre definito i limiti in cui vivere condizionando lo svilupparsi delle

relazioni sociali. Questi limiti entro cui l’uomo abita e interagisce con gli altri

individui si possono identificare con la forma urbana, la quale non è altro che la

struttura fisica della città.

L’idea di relazionarsi, del riunirsi e del convivere, esiste da sempre e ha come

immagine archetipica quella della radura, il luogo in cui l’uomo comincia a

incontrarsi intorno a un fuoco (archetipo del focolare domestico). Elementi

formali quali il peristilio della domus e i colonnati sulle piazze pubbliche

interpretano architettonicamente l’idea archetipica del recingere, il che significa

materializzare entità geometriche di base: punti, linee, piani e volumi.

Riferendosi a questa operazione fondativa dell’esperienza della spazialità C.

Norberg-Schultz scrive che “la caratteristica fondamentale dei luoghi costruiti

dall’uomo è perciò la concentrazione e la recinzione. Questi sono “interni” in

senso pieno, ossia hanno la proprietà di “radunare” quanto è conosciuto, e per

adempiere a questa funzione, hanno aperture che li pongono in relazione con

l’esterno (solo un interno infatti può avere aperture)”.

Analizzando quindi gli elementi che delimitano uno spazio architettonico, si

possono riconoscere: il limite superiore, il tetto, il quale ha un ruolo

fondamentale nel definire uno spazio, poiché anche solo proiettando un’ombra

definisce un’area di pertinenza, seppure variabile, risultante dall’incidenza del

sole. Il limite inferiore, il suolo, il quale identifica dei luoghi in cui sostare o

camminare. Il limite verticale ha una duplice funzione di bordo, uno rivolto alla

città pubblica e l’altro alla sfera privata interna. Esso assume quindi un ruolo di

interfaccia in cui da una parte trovano unione la scala urbana ed edilizia, e

dall’altra si definisce formalmente la separazione tra interno ed esterno con tutti

le implicazioni climatiche e sociali che ne derivano.

Limite orizzontale e verticale dialogano tra loro e a seconda e da questo

rapporto può crearsi spazi dai connotati differenti.

Quando al limite viene associata una soglia, ecco che si rappresenta il luogo in

cui avviene una transizione spaziale (dentro/fuori) e temporale (prima/dopo).

Il termine soglia (dal latino solea, pianta del piede, suola) fa riferimento a una

lastra che unisce gli stipiti di una porta o di altri vani di accesso, ma identifica

anche il punto che segna l’atto dell’accedere in un ambito spaziale diverso.

La soglia mette in comunicazione i due ambiti, creando una connessione con

l’esterno che può essere fisica o semplicemente visiva.

13

Spazi di soglia che costruiscono dei diaframmi tra l’interno e l’esterno sono

molto ricorrenti nelle architetture del passato: il porticato di accesso al tempio

che ‘filtra’ e ‘purifica’ il passaggio dal profano al sacro; il quadriportico della

basilica paleocristiana e il nartece porticato, che ritroviamo anche nelle chiese

romaniche, vengono usati come spazi d’attesa e di preparazione per i fedeli

prima di entrare nel luogo consacrato.

Gli elementi che individuano una soglia e allo stesso tempo proteggono lo

spazio esterno del varco quindi possono di per se stessi promuovere o

orientare determinati comportamenti, oppure esprimere contenuti più complessi

rispetto all’oggettività della forma o alle necessità funzionali dell’apertura. Il loro

ruolo è funzionale, perché danno riparo a chi aspetta all’aperto, ma anche

estetico e simbolico, perché sottolineano il ruolo prioritario della porta rispetto

alla continuità indifferenziata della facciata e indicano al visitatore il punto di

accesso all’edificio. Riprendendo l’archetipo della radura la presenza di

colonnati denota la presenza di uno spazio di mediazione prima dell’ingresso

nell’edificio; si rafforza così l’idea di ingresso e di accoglienza, enfatizzando la

presenza di una soglia da un punto di vista volumetrico e percettivo. La

transizione tra interno ed esterno in questo modo può assumere la dimensione

di un vero e proprio spazio la cui permeabilità è definita dagli elementi di cui è

composta.

1.2 La necessità di spazi di transizione nella città contemporanea

La crisi degli spazi aperti nella società contemporanea ha messo in luce la

questione della loro trasformazione che vede da una parte il recupero della

tradizione dello spazio urbano “a dimensione di contatto umano” e dall’altra la

creazione degli spazi urbani cyber virtuali.

Da un lato quindi il rispetto dell’identità dei luoghi e il riconoscimento di una

risposta architettonica tradizionale adeguata al contesto climatico e culturale e

dall’altro la presenza di nuove comunità urbane che vedono il nuovo spazio

pubblico a “ombra zero”. Quest’ultimo approccio non è interessato alla

percezione sensoriale legata alla temporalità dei cicli giornalieri e stagionali

(giorno/notte; estate/inverno), mentre l’approccio identitario dei luoghi affronta

l’aspetto ambientale degli spazi urbani ma in modo ancora poco operativo.

Il funzionalismo moderno ha distinto gli spazi in interni ed esterni mentre gli

ambienti urbani tradizionali alle medie latitudini mediterranee (in cui sono da

considerare anche le stagioni intermedie), costituivano un continuum interno-

esterno attraverso gli spazi di transizione (logge, portici, atrii, ecc.) che

caratterizzano le morfo-tipologie urbane tradizionali (a corte e in linea).

E’ proprio con lo sviluppo della tipologia edilizia a padiglione immersa nel verde

(Le Corbusier e la Carta di Atene) che si è persa la progettazione di ambienti

urbani a scala umana, e con essi le relazioni pubbliche “di contatto”.

14

Anche l’avvento della macchina e la cultura di matrice taylorista ha portato alla

definizione della strada come un elemento tecnologico monofunzionale

dedicata solo ai trasporti.

Il passaggio dalla città del contatto alla città della mobilità e dell’informazione

non si effettua necessariamente attraverso la tabula rasa ma è possibile il

rinnovamento partendo dall’ eredità storica adottando un approccio

climaticamente sensibile.

In quest’ottica, questa ricerca intende dimostrare come gli spazi di transizione

possano diventare elementi fondamentali per la definizione della nuova qualità

urbana, modulando i flussi climatici, facendo da filtro tra la città e l’edificio, e

ridando alla strada una nuova misura. Definiti anche “architetture della soglia”,

essi sono ritenuti “capaci di farsi interpreti del senso di reciproca appartenenza

della casa e della strada, in esse si esprime un modo di abitare che

l’architettura moderna ha quasi del tutto rimosso (Consonni, 1989).

Dal punto di vista sociale gli spazi intermedi hanno un valore in quanto strategia

di mediazione e di comunicazione tra la sfera pubblica e quella privata, a

beneficio di entrambe. La città contemporanea dovrebbe riuscire, quindi, ad

articolare gli spazi di relazione e proteggere la dimensione privata che C.

Alexander vedeva come necessità primaria.

E’ la conformazione degli spazi pubblici e semi-pubblici che sostiene

l’interazione sociale e una buona progettazione è confermata dalla rispondenza

alle prestazioni che Lynch sintetizza nella “consonanza ambientale” intesa

come capacità di un sistema di rispondere alle esigenze non solo di comfort

termico ma anche psicofisiche e di vivibilità sociale.

Per creare spazi di qualità bisogna superare i limiti delle prestazioni ambientali

in senso stretto e capire quali sono gli stimoli polisensoriali che hanno effetto

sull’utente e che lo rendono quindi più capace “sentirsi bene” anche quando le

condizioni di comfort non sono perfettamente rispettate. Spesso infatti si

progettano spazi idealmente vivibili che si dimostrano però poco attrattivi.

Inoltre, oggi si cerca di progettare il comfort all’interno dell’edificio,

controllandolo dal punto di vista bioclimatico attraverso lo studio della forma e

dell’orientamento, mentre poca importanza è riconosciuta al rapporto con lo

spazio esterno. Quando vengono progettati spazi di transizione non per sola

finalità estetica, spesso sono comunque pensati tenendo conto solo dell’effetto

di raffrescamento passivo nei confronti dell’edificio, oppure al contrario, come

zone a supporto di attività all’esterno con scarsa attenzione all’influenza

sull’edificio.

La progettazione auspicata invece da questo studio, è quella che l’utilizzo degli

spazi di transizione, con consapevolezza di tutte le potenzialità, in quanto

elementi di interfaccia che si relazionano con la forma urbana alle diverse scale,

e che trova nella scala intermedia - microurbana il livello più adeguato per

studiarne gli effetti.

15

Portici, logge e altri spazi di transizione devono infatti riuscire mediare questo

dialogo tra scala urbana e dimensione privata, creando microclimi di transizione

tra interno ed esterno e incoraggiando lo svolgimento di attività relazionali.

Per questo è necessario partire dallo studio degli archetipi, ritrovare nella

tradizione quegli elementi che hanno permesso alle società di tutte le epoche

storiche di rispondere a bisogni climatici, sociali, funzionali ed estetici.

PARTE 1

Analisi teorica

La prima parte della ricerca si concentra sugli spazi di transizione in quanto

spazi di interfaccia tra due condizioni differenti (interno/esterno;

pubblico/privato; edificio/città) tra le quali si pongono come elementi di

modulazione di flussi energetici e interazione sociale.

La loro configurazione riveste nella cultura architettonica un ruolo cruciale nella

ricerca della qualità funzionale (utilitas), tecnica (firmitas), estetica (venustas).

Alla complessità delle tre dimensioni vitruviane si possono aggiungere i

“caratteri ambientali” che definiscono le proprietà dell’ambiente costruito,

relative in particolare alle prestazioni termiche e luminose.

Sono quindi spazi complessi per cui è necessaria una visione sistemica che

metta in relazione il sistema fisico dell’ambiente costruito e il sistema sociale

adottando un approccio trans-scalare che unisca la scala architettonica e quella

urbana.

Una classificazione degli spazi di transizione individua quelli oggetto specifico

del presente studio, ovvero quelli che si trovano in una condizione “perimetrale”

rispetto all’edificio.

Un’analisi del valore dell’ombra nel mondo evidenzia la loro importanza

trasversale in diversi paesi e sottolinea come spazi di transizione perimetrali

siano stati progettati nel corso della storia con varianti specifiche rispetto al

luogo, in risposta a diverse esigenze climatiche e culturali.

Il discorso di focalizza quindi sul contesto climatico mediterraneo-temperato in

cui l’archetipo degli spazi perimetrali è il portico di cui si analizza l’evoluzione

nel corso della storia, arrivando alla definizione di variabili morfo-tipologiche

attraverso le quali si possono individuare tutti i possibili tipi di spazi perimetrali

secondo la loro configurazione spaziale rispetto a un edificio.

Il risultato di tale analisi è la dimostrazione del valore multidimensionale

(formale, ambientale, sociale e percettivo) di uno spazio di transizione

perimetrale e del suo ruolo quindi a supporto al miglioramento della qualità

architettonico-urbana, premessa allo studio quantitativo sue prestazioni a livello

microurbano.

1 Gli spazi di transizione

Gli spazi di transizione sono da sempre parte integrante degli spazi urbani in cui

viviamo e sono presenti in tutti i tipi di edifici da quello più rappresentativo

all’abitazione privata. Essi sono presenti in modo trasversale nella storia

dell’architettura di tutto il mondo e sono principalmente portici, patii, pergolati,

logge, gallerie, e così tutti quegli spazi che si trovano tra l’interno e l’esterno

svolgendo un importante ruolo di mediazione climatica e funzionale all’interno

delle nostre città.

Tradizionalmente tutti gli spazi sono classificati come interni od esterni.

Ci sono però spazi che non possono essere definiti né chiusi né aperti, nè

esterni né interni, né pubblici né privati, e non sono progettati per ospitare una

funzione specifica. E’ quindi difficile definirli univocamente perché

rappresentano simultaneamente una condizione e il suo opposto, ma è proprio

in questa unione dialettica che risiede la loro ricchezza formale, funzionale,

sociale e ambientale. Sono infatti spazi adattabili al contesto, il che li rende

luoghi ludici o cerimoniosi, più legati alla sfera privata o a quella pubblica a

seconda del rapporto con l’edificio e lo spazio circostante.

La loro presenza in modo costante nel corso della storia è testimonianza di

come essi siano riusciti a produrre dei benefici adattandosi alle epoche storiche

e alle diverse culture.

Prima di cercare di definire gli spazi di transizione occorre analizzare la

caratteristica che li accomuna, ossia quella di creare una “transizione” tra due

condizioni differenti.

Norberg-Schultz (1971) descrive la proprietà della transizione nel suo significato

spaziale: una zona di tensione ai bordi di un centro che da una parte spinge il

centro verso l’esterno e allo stesso tempo l’esterno penetra il limite creando

un’area di transizione. Anche Lynch (1990) nella sua descrizione della città

parla dei bordi (edges) come luoghi in cui avvengono cambiamenti di carattere,

stile, funzione e atmosfera. Cullen (1971) che definisce le qualità spaziali e

visuali dell’ambiente costruito parla di margine di transizione come un

importante componente spaziale che dà struttura e sequenza alle visioni in

un’esperienza dinamica della città.

La transizione è analizzata anche da Alexander (1977) come esperienza di

passaggio che favorisce il necessario adattamento tra ambiti diversi.

Nel suo pattern “entrance transition” Alexander si riferisce a uno spazio fisico

configurato per accompagnare il passaggio da un comportamento tenuto in uno

spazio pubblico a quello che si ha in uno privato, inducendo un graduale senso

di intimità e rilassamento associato all’attitudine dello stare in un interno.

Queste definizioni cominciano dare un significato spaziale all’idea di transizione

a cui si può associare una dimensione esperienziale propria.

In termini architettonici il concetto di “spazio di transizione” si comincia a

visualizzare a partire all’ involucro che da superficie bidimensionale diventa un

elemento tridimensionale che agisce come filtro sociale, ambientale e

18

percettivo. Lo spazio di transizione diventa così il luogo in cui concetti

apparentemente opposti come interno ed esterno, chiuso e aperto, privato e

pubblico, legati anche alla sfera sensoriale quali caldo e freddo, luminoso e

ombreggiato, trovano un’unione dialettica.

I fattori propri degli spazi adiacenti allo spazio di transizione quali luce, calore,

suono, texture o anche caratteri immateriali quali schemi comportamentali in

esso si compenetrano e si trasformano assumendo un carattere proprio.

In tal modo lo spazio di transizione racchiude una complessità di significati e

sfumature che diversi studi hanno cercato di comprendere e analizzare.

Nella tabella 1 sono riportati i termini usati da diversi autori per identificare, in

relazioni a un’analisi di tipo energetico-ambientale, quello che in questa ricerca

è stato definito spazio di transizione.

Tabella 1. Termini usati da diversi autori per riferirsi a uno spazio di transizione da un punto di vista energetico-ambientale.

La definizione più comune è quella che identifica lo spazio di transizione come

lo spazio della connessione tra l’ambiente interno ed quello esterno, in cui il

clima è modificato senza sistemi di controllo artificiale. (Chun et al. 2004).

Brunetti (1998) aggiunge al termine di transizione l’aggettivo microclimatica

(usato anche in questa ricerca), per sottolineare come l’ambito di indagine si

riferisca più nello specifico agli effetti micro-climatici, e li identifica come tutti

quegli spazi che, collocati tra l’interno dell’edificio e l’ambiente esterno,

esercitano un’opera di mediazione ambientale tra i due ambiti di pertinenza.

Altri studi (Potvin, 2000) definiscono gli spazi di transizione con l’accezione di

urbani poiché le tipologie analizzate sono spazi che mettono in connessione

diversi edifici e quindi ne viene evidenziato il carattere alla scala urbana.

19

Steemers (2004), invece, li chiama spazi semi-chiusi (semi-enclosed) proprio

per distinguerli da quelli aperti, evidenziando come loro caratteristica

fondamentale quella di poter esistere solo in relazione uno spazio aperto

(strade, piazze e parchi).

Spagnolo e De Dear (2003) individuano gli “spazi semi aperti“(semi-outdoor)

come ambienti che, pur rimanendo per la maggior parte esposti all’ambiente

esterno, includono strutture costruite dall’uomo che moderano l’effetto delle

condizioni esterne, come coperture che proteggono dalla radiazione o pareti

che fungono da schermi frangivento.

Nakano (2003) usando la stessa terminologia, li descrive come uno dei “layer”

che potenzialmente controllano da un punto di vista termico la condizione di un

individuo (a metà tra il “layer” dell’ambiente esterno dove non c’è alcun tipo di

controllo e quello dell’ambiente interno totalmente controllato). In tali ambienti,

considerati principalmente come chiusi da un vetro e per questo chiamati buffer

spaces, i fattori naturali esterni (principalmente luce e aria) sono quindi introdotti

selettivamente producendo un moderato controllo ambientale.

Anche Pitts (2007) identifica gli spazi di transizione come buffer spaces oltre

che elementi di connessione fisica, sottolineando il loro effetto sul comfort

dell’individuo e anche il potenziale risparmio energetico per l’edificio. I buffer

spaces quindi, pur perdendo la permeabilità fisica con l’esterno, vengono

riconosciuti in letteratura come spazi di transizione a tutti gli effetti, poiché

presentano condizioni climatiche intermedie tra l’interno e l’esterno. Queste

soluzioni sono particolarmente indagate dal punto di vista del comportamento

ambientale proprio per l’effetto serra dovuto alla presenza vetro, le cui

conseguenze possono essere positive specialmente in climi temperati freschi

(capitolo 2.2.2) se usato con consapevolezza climatica; al contrario possono

verificarsi sgradevoli effetti di surriscaldamento.

1.1 Le tipologie di spazi di transizione esistenti

Partendo dall’osservazione di spazi esistenti è possibile raggrupparli in tipologie

che li identificano da un punto di vista formale. Il tipo architettonico si definisce

infatti “per la presenza di una invariante formale che si manifesta in esempi

diversi e si situa a livello della struttura profonda della forma” (Martì Aris, 1993).

E’ quindi possibile definire le proprietà in base a cui riconoscerli e quindi

categorizzarli, al di là delle variazioni specifiche legate all’architettura nelle

diverse epoche storiche. Se gli spazi di transizione sono caratterizzati da una

transizione tra due condizioni differenti, un interno e un esterno, le proprietà

“invarianti” emergono sempre dal rapporto con un edificio e/o con lo spazio

aperto, come evidenziano diversi studi.

20

Cadima (2000) utilizza attributi spaziali per distinguere le tipologie in base al

grado di integrazione rispetto all’edificio; per cui uno spazio può essere incluso

con una forma in pianta ad “O” (corte, patio) o addossato con uno sviluppo in

pianta di tipo lineare a “L” o ad “U” (veranda, balcone).

Figura 1. Spazio “incluso” o “addossato”. (Da Cadima, 2000)

Coch (2004), nella sua tesi, utilizza delle definizioni che permettono di

individuare i diversi tipi di spazi di transizione attraverso degli attributi spaziali.

Viene quindi identificato il tipo perimetrale e centrale, il quale può essere a sua

volta chiuso o aperto, a seconda della presenza o meno di un vetro sul lato

confinante con l’esterno. In base alla combinazione di questi attributi uno spazio

ha diverse caratteristiche e un diverso impatto ambientale.

Maragno (2010) riprende gli attributi di Coch e approfondisce l’analisi sulla

veranda, uno spazio coperto tipico dell’architettura brasiliana.

Steemers (2004) riferendosi all’area climatica considera come tipologie di spazi

semi-aperti: il portico (porch), la galleria (arcade), il portico e sala ipostila

(Figura 2). Tali configurazioni sono accomunate dalla caratteristica di avere una

piano superiore come copertura che li rende spazi protetti da un punto di vista

ambientale, seppur con diversi gradi di chiusura che provocano condizioni

termiche differenti.

Figura 2. Tipologie di spazi semi-chiusi. Da sinistra: porch, arcade, portico e hypostyle hall (Da: Steemers, 2004).

Potvin identifica la galleria (arcade) come una forma ibrida da un punto di vista

ambientale, intesa come intermedia tra un edificio e una strada che contribuisce

21

alla “diversità termica” della città, favorendo quindi una variabilità tra interno ed

esterno.

La galleria è spesso studiata come tipologia autonoma non paragonata ad altri

tipi ma sempre definita come spazio di transizione (Geist, 1983, Potvin, 1997;

Rajkovick and Kwok, 2001). Essa viene identificata da tutti gli studi come uno

spazio caratterizzato da una copertura vetrata. Così non è la tipologia

identificata da Steemers (seppure abbia la stessa forma) ma ha avuto origine in

Francia XIX con l’introduzione dell’acciaio e del vetro. Qui il vetro non è

considerato un elemento “aggiunto” (come per i buffer spaces) ma è parte

costitutiva dello spazio di transizione. Galleria è la traduzione di arcade, tradotto

dal tedesco passage, termine usato anche in francese, che deriva dal latino

passus, da cui il senso di movimento e ritmo. Geist (1983) definisce la galleria

come un “passaggio coperto vetrato che connette due o più strade costituite da

uno o due lati di negozi”. Per tutto il XIX secolo tale spazio ha spesso assunto il

nome di galleria commerciale. In questo senso, come sinonimo passaggio con

un’apertura all’inizio e una alla fine, essa può essere definita uno spazio di

transizione.

1.2 Una classificazione rispetto all’edificio

Dopo aver esaminato come diversi autori hanno categorizzato gli spazi di

transizione viene di seguito proposta una classificazione secondo cui

suddividere gli spazi in base alla caratteristica più evidente che ne definisce il

rapporto con l’edificio adiacente. A partire da questa si può poi analizzare il

rapporto con l’esterno dei tipi individuati.

Viene infatti riconosciuto l’attributo invariante che identifica un tipo, a cui viene

riferito un archetipo significativo che lo identifica.

Figura 3. Tipologie attraverso cui si possono classificare gli spazi di transizione Da sinistra, in pianta: centrale (corte), perimetrale (portico), passante (galleria).

Riconoscibili secondo tre tipologie, in base al suo rapporto con un edificio, uno

spazio di transizione può essere:

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- Centrale: totalmente incluso dalle pareti dell’edificio e aperto solo verso il

cielo. L’archetipo è la corte/patio;

- Perimetrale: coperto e chiuso lateralmente da una o più pareti dell’edificio,

può avere diversi gradi di apertura verso l’esterno. L’archetipo è il

portico;

- Passante: coperto e chiuso longitudinalmente dalle pareti dell’edificio,

presenta due aperture sui lati corti. L’archetipo è la galleria.

Tali spazi, che qui vediamo rappresentati in relazione a un singolo edificio,

possono essere visti anche come appartenenti a più edifici diventando una

connessione tra di essi, assumendo un significato a scala urbana.

Inoltre i tipi a volte si compenetrano, come nel caso di perimetrale e passante

Come si è già visto nel capitolo precedente a volte nella traduzione inglese

vengono identificati con lo stesso termine (arcade), se definiti da un

successione di archi. In altri casi viene usato il nome gallery (o galleria) per

identificare uno spazio perimetrale chiuso lateralmente da un vetro. Inoltre,

essendo entrambi caratterizzati da una copertura, uno spazio passante può

essere visto come un’estensione dello spazio perimetrale in un contesto

climatico in cui le strade sono molto strette e diventano esse stesse luogo di

transizione.

Inoltre si può notare il legame tra forma e funzione: uno spazio allungato e

coperto ha fin dall’antichità una funzione di tipo commerciale, proprio perché il

scambio di merci è favorito dalla protezione da sole e pioggia e dalla visibilità

verso l’esterno per attrarre persone e incentivare relazioni sociali.

Un’antica forma di galleria commerciale si può ritrovare nel Mercato di Traiano

a Roma (110 D.C.) che riunisce diverse botteghe sotto un unico tetto. Essa

presenta però delle aperture anche laterali, assumendo una caratteristica tipica

del portico. Questo esempio ci fa capire come a volte le caratteristiche dei

diversi tipi si compenetrino spesso la distinzione in tipologie non è così chiara.

Come si vedrà nel capitolo 2.3.4 nei paesi dal clima caldo-secco si trova un

antecedente della galleria commerciale, usato per proteggersi dal sole e

chiamato souk, uno spazio inizialmente voltato in pietra e in e in seguito

adattato a bazaar coperto da semplici tende.

23

Figura 4. Esempio di ibridazione del tipo perimetrale e passante nel mercato di Traiano nel 110 D.C. ed esempio di portico vetrato definito galleria

In altri casi gli spazi di transizione coesistono e diventano in un certo senso

complementari come spesso accade per il tipo centrale e perimetrale, il primo si

permette l’ingresso di luce e il secondo protegge dalla radiazione solare; così

tradizionalmente le corti sono circondate da portici, come si vede già dalle case

romane dove l’invaso centrale è circondata da un peristilium (portico lungo tutto

il perimetro), come in figura 5.

Figura 5. La domus romana in cui è visibile la combinazione di corte e portico (peristilium).

Infine, dopo aver definito il rapporto rispetto all’edificio occorre specificare il tipo

di relazione con spazio esterno che riguarda in particolare la corte (centrale) e il

portico (perimetrale) che tramite l’utilizzo di un vetro sul lato di apertura

possono così diventare, rispettivamente, un atrio e una serra (capitolo 6.1)

2 Lo spazio di transizione perimetrale

Gli spazi perimetrali sono gli spazi di transizione che meglio incarnano la

funzione dei “luoghi di filtro”, anche psicologici, tra lo spazio della casa e il

mondo esterno. Non solo elementi di mediazione simbolici come nel caso, ad

esempio, di una finestra, ma dei veri e propri spazi tridimensionali che si

collocano in una dimensione a metà tra lo spazio domestico e ciò che avviene

fuori. Tali ambienti configurano una serie di conseguenze positive: dal poter

vivere un ambiente esterno, godendo contemporaneamente della protezione

della casa, o osservare il mondo senza essere visti, o poter svolgere attività

all’aperto, riparati sotto una copertura, o semplicemente godere della luce e

dell’aria aperta.

24

Tali spazi possono essere definiti estroversi, se sono adiacenti alla parete

dell’edificio e si protendono verso lo spazio pubblico a cercarvi una completa

integrazione, oppure introversi, se affacciati verso uno spazio interno semi-

privato come una corte.

Dal punto di vista climatico il fatto di trovarsi lungo il perimetro di un edificio

esprime bene la loro funzione di elemento di controllo ambientale passivo

rispetto: all’utente che si trova nello spazio, all’involucro dell’edificio e all’interno

adiacente. Quando l’involucro è schermato infatti l’edificio ha meno guadagni e

utilizza meno energia per il raffrescamento in estate. Quando anche il suolo è

ombreggiato la temperatura percepita da un individuo è minore e le condizioni

di comfort migliorano (questo argomento sarà sviluppato con maggiore

attenzione nella seconda parte).

2.1 Il valore dell’ombra nel mondo

Tabella 2. Termini usati dai diversi autori per definire spazi di transizione "perimetrali".

La caratteristica fondamentale di uno spazio di transizione perimetrale, in

quanto coperto, è quella di proiettare un’ombra, con diversi gradi di intensità a

seconda della configurazione dello spazio e del contesto in cui si trova.

Nel mondo occidentale e in particolare nei contesti climatici caldi l’ombra ha un

valore di tipo climatico. In particolare nei paesi mediterranei lo scopo è la

protezione dal sole e nelle regioni medio-orientali il valore climatico si intreccia

a quello culturale e religioso.

Nel mondo orientale l’ombra ha invece un valore simbolico, come si vede

nell’architettura tradizionale giapponese, in nome di un’estetica fondata sul

concetto di penombra, materializzata nello spazio di transizione che in

Giappone chiamano engawa.

25

Figura 6. Distribuzione degli spazi di transizione perimetrali nel mondo.

26

2.2 Il valore climatico e culturale

Per quanto riguarda l’aspetto climatico gli spazi di transizione si presentano in

primo luogo come una risposta spontanea dell’architettura alla presenza del

sole del vento e della pioggia nei differenti climi. In alcuni casi lo spazio

ombreggiato ha le dimensioni per essere uno spazio sociale, mentre in altri è

solo un’estensione della copertura che scherma la parete dell’edificio. E’ proprio

in riferimento all’aspetto sociale che il valore climatico con quello culturale-

religioso, per cui nei climi caldo secchi, il grado di chiusura degli spazi di

transizione aumenta, associando alla necessità di protezione dal caldo il

bisogno di privacy imposta dalla religione islamica. Nei paesi mediterranei al

contrario sono spazi molto permeabili, poiché tradizionalmente le persone

svolgono gran parte della loro vita all’aperto e tra l’interno e l’esterno, per cui i

portici, mitigando le condizioni climatiche estive, svolgono un importante

supporto alle attività degli spazi aperti adiacenti, favorendo l’interazione sociale.

Si analizza quindi come spazi perimetrali, siano presenti in modo trasversale

nell’architettura dei contesti climatici fondamentali in cui si può dividere la

superficie terrestre (zona temperata fresca, zona temperata mediterranea, zona

caldo-secca, zona caldo umida).

2.2.1 Il clima mediterraneo temperato: il portico e la loggia

Questo tipo di clima è definito clima mediterraneo temperato poiché ne fanno

parte le zone che si affacciano sul bacino del mediterraneo, di cui in particolare

in questa ricerca si considerano le latitudini settentrionali dove il clima è

appunto temperato. In generale il clima temperato ha la temperatura del mese

più freddo compresa tra 18° e – 3°C. Esso è caratterizzato da una forte

variabilità climatica stagionale, con estati calde e umide, inverni freddi e due

stagioni intermedie miti. In questa ricerca si fa riferimento al clima temperato,

caratteristico delle latitudini settentrionali dell’area mediterranea. Tale variabilità

stagionale implica la necessità da parte degli edifici di adattarsi a stress termici

differenti, combinando strategie di raffrescamento estivo e riscaldamento

invernale.

Gli spazi ombreggiati sono una risposta a queste condizioni climatiche e sono di

diversi tipi: fissi, come nel caso di portici e logge ma si sono sviluppate anche

strutture permeabili al vento (pergole) oppure mobili (tende). Se costituiti da una

struttura in legno ricoperti da vegetazione a foglia caduca, oltre a garantire il

riparo selettivo dal sole durante l’anno, in estate incanalano il vento sfruttando i

benefici del raffrescamento naturale. Tradizionalmente l’archetipo di tali spazi è

il portico che lungo le strade o piazze è spesso integrato da tende o altri sistemi

schermanti per estendere il beneficio dato dall’ombreggiamento in un contesto

in cui tradizionalmente le persone trascorrono parte della loro vita all’aperto.

27

Figura 7. Configurazione di portici con integrazione di sistemi ombreggianti nel clima mediterraneo temperato.

2.2.2 Il clima temperato fresco: la serra solare

Il clima temperato fresco è caratterizzato da un inverno freddo con la

temperatura del mese più fredda inferiore a 0 °C. Le estati sono calde con

temperatura media tra i 15 °C e i 20 °C e possono avere massime attorno ai

30 °C. Le zone tipiche di questo clima sono quelle dell'Europa settentrionale,

orientale e centrale. In tale clima lo sviluppo dello spazio di transizione è

relativamente recente, poiché è legato all’introduzione del vetro nel XIX secolo.

La presenza di un superficie vetrata a chiusura dei lati aperti di uno spazio di

transizione perimetrale posto sul fronte sud di un edificio ha permesso la

creazione di un volume di captazione termica. Esso non è uno spazio

tradizionale inteso come appartenente all’architettura vernacolare di tale

contesto, ma si può dire che lo sia diventato grazie all’evoluzione tecnologica.

Lo spazio di transizione vetrato è infatti ormai riconoscibile sia per il suo impatto

ambientale che estetico-compositivo negli edifici dell’Europa centro

settentrionale per questo si è deciso di includerlo in questa trattazione.

Chiamate anche buffer spaces, le serre si distinguono fondamentalmente in

addossate e incluse a seconda del loro posizionamento rispetto al volume

dell’edificio.

Le serre incluse sono presenti anche in un contesto temperato mediterraneo,

poiché esse hanno solo una superficie vetrata esposta verso l’esterno e

soprattutto la copertura è opaca (o almeno schermata). In un contesto climatico

temperato fresco, invece, dove non è importante proteggersi dal sole estivo, la

serra può essere vetrata anche in copertura, assumendo un ruolo fondamentale

anche dal punto di vista sociale in quanto diventa una vera propria stanza

vivibile durante tutto l’anno. La serra in questo clima agisce sempre come

collettore di energia solare, ma essenzialmente è uno spazio che riduce le

perdite di calore dell’edificio, senza ostruire l’ingresso di luce naturale e

permettendo un più graduale passaggio tra il clima interno e quello esterno.

28

Figura 8. Esempi di serre in un clima temperato fresco.

+

Esempi

Esemoi

2.2.3 Il clima caldo umido: la veranda

Il clima caldo umido è caratteristico di paesi tropicali situati tra i 10 e il 30° di

latitudine, e in particolare golfo del Messico, India meridionale, Cina sud-

orientale, Brasile etc. In queste zone l’atmosfera non è nitida a causa della

nuvolosità ed elevata quantità di vapore acqueo presente. Questo impedisce

che parte della radiazione solare raggiunga la crosta terrestre e fa sì che la

quantità di radiazione solare sia inferiore rispetto ad altre località alle stesse

latitudini, caratterizzate da un clima secco. Le oscillazioni di temperatura tra

giorno e notte sono poco significative perché è limitato il re-irraggiamento

notturno verso la volta celeste. Le precipitazioni sono forti e irregolari durante

l’anno. Questi elevati livelli di umidità aumentano la sensazione termica di

calore, che può essere ridotta sfruttando gli effetti della ventilazione. In queste

condizioni l’inerzia termica non è di nessun beneficio e, pertanto, le abitazioni

sono realizzate in materiale leggero e di provenienza locale (legno per la

struttura portante e tamponamento in legno, carta o fronde incrociate).

Nei climi caldo umidi quindi, la ventilazione è un’esigenza prioritaria e questo fa

si che la casa unifamiliare risulti particolarmente adatta, consentendo lo

sfruttamento ottimale della ventilazione passante. Tra le strategie di controllo

ambientale che combinino protezione solare e ventilazione l’inserimento di

sporti orizzontali e verticali in corrispondenza delle finestre.

29

Figura 9. Tipi di coperture nell'architettura tradizionale cinese (da Kostov, 1985)

E’ molto frequente come strategia di controllo ambientale l’estensione dei tetti

per schermare senza ostacolare la ventilazione e allo stesso tempo proteggere

dalla pioggia. Se in questo modo viene creato uno spazio ombreggiato abitabile

esso prende il nome di veranda.

Figura 10. Casa con veranda e tipi di veranda nei climi caldo umidi

I paesi della zona equatoriale sono stati oggetto di colonizzazioni europee. I

portoghesi hanno quindi introdotto la veranda in Brasile, sostanzialmente un

portico molto profondo adattato alle condizioni tropicali. Gli inglesi quando

hanno colonizzato l’India per fronteggiare il clima estremo si sono ispirati alla

casa con veranda bengalese e hanno introdotto la casa bungalow anglo-indiana

che si è poi diffusa in gran parte del mondo. Gli spazi della casa sono

organizzati in modo tale che le camere siano disposte sul lato lungo del piano e

si affaccino su una veranda che diventa lo spazio di circolazione verso le

camere da letto che si trovano in fondo.

30

2.2.4 Il clima caldo secco: la mashrabiya

Il clima caldo-secco è caratteristico sempre delle zone a bassa latitudine (15-

30°), dove la radiazione solare incide in maniera quasi perpendicolare per gran

parte dell’anno; la radiazione deve attraversare meno massa atmosferica e la

quantità di radiazione è quindi più elevata e le temperature dell’aria in queste

zone sono alte (d’estate le medie giornaliere variano dai 40 ai 50°C). La

protezione solare ha come obiettivo quello di ridurre gli effetti dell’incidenza del

sole, per evitare il surriscaldamento sia dell’edificio, sia degli spazi dell’intorno.

Alcune delle strategie possibili sono l’inserimento di sporti orizzontali e verticali

in corrispondenza delle finestre, aperture con dimensioni ridotte e provviste di

schermature e l’utilizzo di colori chiari per le facciate, che consentono una

buona riflessione della radiazione solare.

Nella maggior parte delle zone con clima caldo secco (Nord-Africa, Medio

Oriente e India Settentrionale) le città e quindi anche gli spazi di transizione

sono progettati per rispondere sia a esigenze di tipo climatico che culturale.

Esse sono generalmente di forma molto compatta. Gli edifici hanno una sola

facciata, quella su strada. Le vie tendono a essere molto strette, per riparare i

pedoni, la strada e gli edifici stessi dalla radiazione solare diretta. Infatti, in

questo clima, le strade stesse creano ombra anche in presenza di angoli solari

elevati, rimanendo aperte verso il cielo oppure, coperte da solai o da semplici

tende come nel caso dei bazar, spazi commerciali che stimolano lo scambio e il

contatto tra le persone. In tal modo la strada diventa essa stessa spazio di

transizione a scala urbana e lo spazio coperto che si forma tra gli edifici assume

il nome particolare di souk, un ambiente termicamente confortevole. Se però

con questa strategia da una parte si beneficia di una notevole diminuzione della

temperatura, dall’altra si ha il problema di un’illuminazione inadeguata

Essi si ritrovano anche nelle regioni più calde della Spagna dove assumono il

nome di toldos.

31

Figura 11. Un tradizionale toldos a Siviglia (a sinistra) e un souk a Marakkech (a destra).

A scala edilizia, invece, spazi di transizione perimetrale sono le cosiddette

mashrabyie elementi tipici dell’architettura araba, usati sin dal medioevo in cui è

molto evidente anche il valore socio-culturale. Mashrabyia deriva dalla parola

araba che significa ”bere”, e infatti originariamente indicava il “luogo del bere”.

In questo spazio addossato all’edificio per mezzo di travi a sbalzo venivano

poste a raffreddare delle piccole brocche d’acqua per mezzo di flussi d’aria che

circolavano attraverso le aperture. Attualmente il termine è usato anche per

indicare solo la griglia di legno formata da piccole balaustre di legno, di sezione

circolare, poste a intervalli regolari a formare spesso decorazioni di tipo

geometrico, con un impatto estetico non trascurabile. Tra i paesi di lingua Araba

il paese in cui viene usata la parola mashrabiya per indicare la finestra con

grata di legno è l’Egitto, ma essa assume nome e caratteri diversi a seconda

delle tradizioni locali. E’ infatti conosciuta come takhrima (cioè bucata) nello

Yemen, in Tunisia come barmaqli, e in Algeria è associata all’architettura

turca/ottomana. In Iraq, questi sistemi sono definiti shanashil, spazi aggettanti

chiusi da schermi in legno e retti da bracci con una cornice proiettata

ombreggiante. A Jeddah, in Arabia Saudita, la mashrabiya è conosciuta come

rowshin, che nella sua forma più semplice è un telaio con un pannello privo di

intagli.

Tali dispositivi probabilmente grazie all’influenza spagnola e moresca si trovano

anche in Sud America. Inoltre si pensa che abbiano influenzato anche

l’architettura di Le Corbusier in seguito al suo viaggio in Nord Africa nel 1911.

Esso quindi ha delle peculiarità climatico/culturali che definiscono il suo

principale sviluppo nelle regioni caldo-secche in cui ha il suo nucleo anche la

religione islamica, ma può esser visto come un elemento trasversale che si

trascende cultura, religione e clima.

32

Figura 12. Esempi di mashrabyie in Arabia Saudita (a sinistra) e in Egitto (a destra).

Da un punto di vista ambientale la mashrabiya svolge contemporaneamente

diverse funzioni che riguardano il controllo del passaggio della luce, del flusso

d’aria, della riduzione della temperatura delle correnti e dell’aumento del livello

di umidità. La regolazione avviene attraverso il controllo della dimensione degli

interstizi e il diametro delle balaustre stesse che devono intercettare la

radiazione incidente e modulare la luce riducendo l’abbagliamento.

Spesso quindi nella parte superiore gli interstizi sono più ampi per consentire un

livello di illuminazione adeguato, mentre uno sbalzo al di sopra dell’apertura

scherma la radiazione solare diretta.

Inoltre la mashrabiya sfrutta le caratteristiche fisiche del legno, in grado di

assorbire o rilasciare umidità.

Il funzionamento avviene in due fasi: di notte il vento attraversa le grate della

mashrabiya lignea, cedendo al materiale la propria umidità. Di giorno invece,

quando batte il sole, il legno rilascia l’umidità immagazzinata, permettendo così

di raffrescare gli ambienti interni.

Tale configurazione non risponde solo a esigenze climatiche ma assolve anche

ad un’importante funzione sociale legata allo stile di vita imposto dalla religione

islamica alle donne che devono essere separate dagli ospiti. Gli schermi

consentono infatti una certa privacy alle persone che si trovano all’interno,

permettendo loro di vedere all’esterno senza essere viste. Quando essi

interessano un’apertura che si affaccia sulla strada gli interstizi sono di piccole

dimensioni, ad esclusione della parte al di sopra del livello dello sguardo.

Infine è da considerare anche l’impatto estetico dato da questi elementi sulle

facciate, sia per il rapporto pieno-vuoto che creano sia per la decorazione

creata dagli schermi lignei.

Altri spazi di transizione tradizionali sono il takhtabùsh (= tablinum nelle antiche

ville romane di Pompei, elemento di mediazione tra l’atrio e il peristilio), uno

spazio aperto ma coperto e rialzato per sedersi posto tra il cortile, sul quale si

apre completamente, ed il giardino, con il quale confina tramite una

33

masharabiya. Di solito, il cortile è più ampio e soleggiato del giardino, per cui

l’aria da esso tende ad allontanarsi salendo verso l’alto. Con tale moto l’aria

fresca viene richiamata dal cortile attraverso la masharabiya, creando un

piacevole flusso d’aria all’interno del takhtabùsh (logge esterne coperte

utilizzate come spazi estivi di soggiorno e sosta).

Questo tipo di spazio è presente anche nel palazzo andaluso Alhambra a

Granada.

Al piano superiore si può trovare invece una loggia chiamata maqa’ad (“il luogo

dove ci si siede”) aperta verso la corte. Essa appartiene al sistema spaziale

della corte e differisce dal takhtabùsh per posizione e per il funzionamento

climatico: è orientata a nord e in tal modo capta le brezze fresche e non viene

riscaldata dai raggi del sole. I maqa’ad sono solitamente forniti di alcune

finestre di piccole dimensioni, localizzate nella parte superiore del muro che

separa la loggia dalla via esterna; queste aperture, solitamente sottovento,

permettono la movimentazione verso l’alto dell’aria calda all’interno della loggia,

con un incremento della velocità del flusso che aumenta, per convezione,

l’evapotraspirazione della pelle degli occupati.

Questa tipologia era già presente nel periodo faraonico nelle abitazioni comuni

ed ha assunto una notevole importanza nella tradizione islamica.

Figura 13. Spazi di transizione tipici dei climi caldo secchi: il takhtabush ( a sinistra) e il maqa’ad (a destra) in due abitazioni al Cairo

Il portico che si trova invece sempre attorno alla corte interna di palazzi o edifici

religiosi, come per esempio le moschee nei paesi islamici, è chiamato riwaq. E’

usato per permettere la circolazione sotto un passaggio coperto, soprattutto per

pratiche religiose come la circuambulazione (consiste nel girare attorno a dei

limiti di qualcosa, in questo caso di un edificio)

34

Figura 14. La moschea di Kairouan, Tunisia

Figura 15. Moschea di Altunbugha Al-Maridani, Cairo, Egitto (sinistra) e l’Alhambra in Spagna (destra).

2.3 Il valore sensoriale: l’engawa

Nell’architettura Giapponese la flessibilità dello spazio tra l’interno e l’esterno

(engawa) produce un costante scambio con la natura (en significa passaggio

tra casa e natura) e gioca un ruolo importante nei comportamenti sociali

(Fuccello, 1996).

35

Figura 16. Engawa giapponese

E’ importante partire dal significato di spazio giapponese, i cui limiti non sono

definiti da una divisione netta tra interno ed esterno, ma una serie di dispositivi

spaziali creano un confine multiplo tra la strada e l’edificio.

Fin dall’antichità i giapponesi hanno creato dispositivi che proteggessero dal

sole sfruttando le brezze. Cercano inoltre di valorizzare un'atmosfera di mistero

che viene da un contrasto di luce e ombra, da un’estetica fondata sul concetto

di penombra, materializzata nello spazio di transizione che loro chiamano

engawa. Engawa è il termine che in Giappone usano per definire uno spazio

intermedio che separa un’abitazione dallo spazio esterno ha molteplici funzioni:

accogliere gli ospiti, connettere diverse parti della casa e proteggere le pareti

dall’inclemenza del tempo atmosferico.

La casa tradizionale giapponese ha grandi superfici costituite da pannelli di

carta che risultano molto sensibili agli agenti esterni. Non hanno praticamente

nessun isolamento termico e resistono poco all’azione diretta dell’acqua.

Pertanto lo spazio intermedio svolge un’importante azione di protezione

climatica. In inverno è usato come luogo di lavoro grazie alla radiazione solare

e disponibilità di luce naturale, mentre nelle atre stagioni si converte in uno

spazio di relax dove si può sfruttare l’ombra e la ventilazione e il contatto con la

natura circostante. La profondità varia da 90 a 180 cm e per l’umidità,

normalmente si eleva 45 cm dal suolo. (Maragno, 2010).

L’engawa ha anche un’importante funzione estetica e sensoriale esposta da

Tanizaki (2008) nel suo libro d’ombra con la sua profonda leggerezza che

conferisce all’edificio. Inoltre amplia visivamente lo spazio generalmente ridotto

delle abitazioni giapponesi. Anche se il suo uso è diminuito negli ultimi anni

dalla intensità di urbanizzazione, non viene utilizzato solo nei templi e nelle

case di architettura tradizionale, ma anche dal lavoro di molti architetti che lo

utilizzano con un aggiornamento e modifica di progettazione, anche con l'uso di

nuovi materiali.

36

3 Il portico: una strategia bioclimatica tradizionale

L’architettura bioclimatica si basa sul funzionamento passivo dell’edificio

progettato in risposta al clima, in modo tale da garantire il benessere degli

occupanti senza ricorrere a sistemi meccanici per la climatizzazione.

Il portico è un’importante strategia bioclimatica delle regioni a clima temperato

dell’area mediterranea. Qui le città sono infatti caratterizzata da una forte

integrazione tra spazi aperti e volumi costruiti chiusi che danno origine a un

tessuto urbano più o meno “poroso” capace di modificare (o almeno di

controllare) il microclima tipico dell’intorno edilizio.

La struttura urbana è infatti definita da un insieme di spazi aperti pubblici, semi-

pubblici ed edifici uniti da un continuum di spazi di transizione nei quali da una

parte i cittadini si muovono, sostano e si relazionano. Elementi architettonici

quali logge o portici hanno così da sempre il ruolo di moderatori climatici, e

soprattutto se associati a sistemi di apertura e controllo della ventilazione,

diventano strategie passive di controllo ambientale.

Figura 17. La casa mediterranea secondo l’idea del filosofo greco Socrate

L'idea di regolare attraverso un portico l’energia proveniente dal sole si ritrova

già nella casa mediterranea ipotizzata del filosofo greco Socrate. “[..]non

è una comodità se la casa è fresca in estate e calda in inverno? Dopo aver

approvato anche questo, egli continuò: non è forse vero che nelle case esposte

a sud il sole penetra in inverno sotto il portico, mentre in estate passa sopra di

noi e sopra i tetti in modo da procurarci ombra? Se ci fa comodo che questo

avvenga, non dovrebbero le stanze esposte a sud essere più alte affinché il

sole invernale non ne sia escluso, mentre quelle sul lato nord più basse affinché

i venti freddi non possono nuocere? Detto in breve: questa dovrebbe essere

veramente la dimora più bella e più confortevole, in cui sentirsi a proprio agio in

tutte le stagioni e in cui vivere più al sicuro..[..]” 1. In accordo con le parole del

filosofo, in estate quando il sole è alto, il porticato proietta ombra impedendo

l’ingresso degli apporti termici gratuiti; in inverno, al contrario, lo stesso

porticato consente ai bassi raggi del sole di penetrare attraverso le aperture

della casa, riscaldandola e permettendo allo stesso tempo l’accumulo di calore

1 Senofonte, Memorabilia (“Ricordi a Socrate”).

37

attraverso le spesse murature e il pavimento in pietra, elementi ad elevata

inerzia termica. La forma architettonica che ne deriva è l’idea di casa

tradizionale mediterranea: una costruzione compatta a pianta trapezoidale con

il lato maggiore che si apre verso sud per una captazione più efficiente della

radiazione solare. Il lato minore orientato a nord, invece, è più ristretto per

ridurre la superficie disperdente dell’involucro.

3.1 Etimologia e definizione

Il termine portico deriva dal termine latino porticus, e si riferisce a uno spazio

colonnato, un deambulatorio coperto che consiste in un tetto sorretto da

colonne poste a intervalli regolari, posto di fronte a un edificio civile o religioso.

I dizionari della lingua italiana concordano con questa definzione, anche se

alcuni sottolineano la non univocità della funzione che può essere di riparo, di

passaggio o anche solo decorativa.

Un dizionario di architettura (Pevsner) ne dà una definizione più specifica

identificandolo come ambiente a piano terreno, con almeno un lato aperto,

ipostilo, cioè sostenuto da colonne che, se cingono uno spazio tutto intorno,

formano un peristilio. Il portico può trovarsi sulla facciata di un palazzo, per

disimpegno e ornamento o di una chiesa diventando un nartece o cingere un

cortile o una piazza (dove in grecia era detto stoà).

Tradotto correttamente in inglese come porch, occore però fare un ulteriore

chiarimento poichè è stato però definito con termini a volte impropri.

In primo luogo è necessario fare una distinzione tra le parole portico e arcata

(arcade), usate indifferentemente soprattutto nella letteratura inglese per

indicare tipi di spazi differenti. L’Oxford English Dictionary definisce arcade un

passaggio coperto, aperto su uno o due lati: un corridoio arcato o una

passeggiata formata da una successione di archi. Perciò la Ware’s Burligton

Arcade a Londra corrisponde solo parzialmente a questa definizione; non è

un’arcade ma più propriamente un passaggio interno, che nella sua lingua

d’origine viene chiamato galleria. Il termine arcade è quindi un termine più

generale per definire uno spazio di transizione formato da una successione di

archi, che spesso è però usato per riferirsi univocamente a un tipo di spazio che

in realtà è un portico o una galleria (es. shopping arcade).

Alexander per esempio usa il termine arcade per riferirsi univocamente uno

spazio porticato poiché lo definisce come situato lungo il perimetro di un

edificio.

Inoltre i portici italiani sono definiti da certi inglesi piazze; “le case- scriveva il

vescovo Burnet - sono costruite come a Padova e a Berna, e quindi si può

percorrere a piedi l’intera città coperti da piazze”. Per non parlare dell’America,

dove la piazza viene chiamata plaza, e la parola piazza indica addirittura la

veranda di una casa.

38

3.2 L’aspetto morfologico e funzionale

Il portico, elemento presente in modo ricorrente nei modelli architettonici del

passato, si può definire un elemento multifunzionale in quanto non gli si può

attribuire un uso specifico, ma una sua potenzialità è proprio la caratteristica di

adattarsi e assumere un uso a seconda del contesto urbano e dell’edificio a cui

è adiacente.

C. Alexander sottolinea la funzione positiva del portico in quanto al di là di una

funzione specifica contribuisce a migliorare il margine esterno degli edifici

creando una connessione tra di essi, rendendo l’ingresso invitante, e le strade a

misura d’uomo.

Impiegati fin dall’antichità per necessità religiose (templi), politiche (fori),

commerciali (mercati), civili come elementi di integrazione tra architettura e

giardino (per esempio nelle ville italiane rinascimentali) e come insieme di

portici delimitanti uno spazio concluso (chiostri, piazze).

Esso si può quindi ritrovare con sfumature diverse a seconda che venga

utilizzato all’interno di edifici religiosi, nelle ville isolate o lungo le strade in città,

conservando tuttavia forti analogie di base.

Esso può svolgere un ruolo di spazio dinamico o statico.

In quanto spazio dinamico funge da tessuto connettivo grazie alla sua

aggregabilità seriale. In particolare se è un portico cittadino come percorso

pedonale lungo strade o piazze mentre nell’edilizia monastica come elemento

distributore primario legato a sistemi paralleli interni all’edificio; nelle ville serve

come primo disimpegno tra le stanze ad esso laterali ed un grande salone

passante. Come spazio statico, invece, il portico ha la funzione di estendere

all’esterno, nella buona stagione, lo spazio di vita interno agli edifici. Luogo di

sosta e di conversazione e zona utile per il settore produttivo e mercantile: nelle

strade sede di attività artistiche e di scambio culturale nonché spazio espositivo

ed in origine di deposito delle mercanzie e delle materie prime necessarie alle

attività artigiane e commerciali; luogo di svago e salotto estivo nelle residenze

nobiliari o di campagna; spazio di meditazione nei chiostri conventuali.

Il portico si è quindi mostrato in molti ambiti architettonici della nostra tradizione

un elemento quasi indispensabile al completamento morfologico degli edifici.

Carlos Martì Arìs, in un suo importante saggio2, ci descrive il portico come nato

da un’esigenza profonda del “ricoprire”, del tutto complementare a quella del

“recingere” incarnata dal muro. Egli, infatti, nel tentativo di identificazione degli

archetipi (o meglio degli elementi archetipici) fondamentali dell’edificio pubblico

e dell’architettura più in generale, propone il muro e il portico (il tetto) o, in

termini di senso, l’atto del recingere e del coprire.

2 C. Martì Arìs, Il portico e il muro come elementi dell’edificio pubblico, in R. Neri - P. Viganò (a

cura di), La modernità del classico, Marsilio, Venezia 2000.

39

Esso ha infatti acquisito un importante valore formale non solo riguardo al

singolo edificio ma all’intera città. Infatti all’importante azione di controllo

climatico passivo si aggiungono qualità di compostezza e leggerezza formale:

un diaframma ritmicamente permeabile si sostituisce ad una parete continua

che in molte situazioni, all’interno di un cortile od in corrispondenza di sezioni

stradali di ridotte dimensioni risulterebbe psicologicamente opprimente e poco

invitante.

Tra i teorici che hanno affrontato specificamente la questione formale dei

porticati Camillo Sitte, che, (in L’arte di costruire la città) rileva che una delle

cause dell’effetto monotono e poco gradevole delle città moderne sia dovuto

all’insufficiente chiusura dei lati delle vie e delle piazze. Sitte si riferisce alla città

ottocentesca, ma la sua analisi può essere ancora oggi valida: «L’antico portico,

spesso magnifico per i particolari architettonici, si presenta sotto vari aspetti:

ora accompagna, senza soluzione di continuità, il tracciato di una via a perdita

d’occhio, ora contorna ininterrottamente la piazza, ora occupa almeno uno dei

suoi lati. Appunto su questa continuità riposa l’effetto d’insieme, perché essa

sola permette di dare unità alla fuga degli archi. La situazione è affatto

differente nel caso delle realizzazioni moderne [...nelle quali] si stenta a

riconoscere l’antico modello, perché l’effetto prodotto è del tutto diverso. Le

arcate sono molto più grandi e di una esecuzione più ricca che nella maggior

parte delle arcate d’una volta e tuttavia non è stato ottenuto l’effetto desiderato.

Perché? Ogni arcata è legata al proprio blocco di case e il taglio delle larghe

strade trasversali impedisce l’effetto d’insieme per ottenere una unità che

produca sicuramente un effetto piacevole, bisognerebbe mascherare lo sbocco

delle strade prolungando le arcate tutt’intorno alla piazza, altrimenti il motivo

resterà sempre incompleto».

Le condizioni essenziali per raggiungere una composizione omogenea sono

principalmente due: l’unità e la qualità del rapporto altezza-larghezza-profondità

delle campate del portico. Entrambe derivano dall’individuazione di una legge

geometrica generatrice che equilibri l’insieme architettonico e urbano,

l’esistente e il nuovo, soddisfacendo il carattere di permeabilità fisica e visiva

del portico

E’ anche difficile confrontare la forma e le dimensioni di portici appartenenti a

epoche lontane tra loro, e a diverse tipologie di edifici che ne determinano un

diverso uso.

Partendo quindi dal presupposto che la forma è legata al tipo di edificio e alle

tecniche costruttive delle diverse epoche, viene qui di seguito proposta

un’analisi dell’influenza delle variabili dimensionali che definiscono una

configurazione tradizionale: altezza, profondità, lunghezza e distanza tra le

colonne.

a. l’altezza

Bisogna prima di tutto distinguere l’altezza dell’apertura esterna (che definisce

la protezione dal clima) e l’altezza interna, che non sempre coincidono.

40

L’altezza dell’apertura dei portici esistenti nella storia può arrivare anche a 10 m

come visibile nel Partenone. L’altezza da una parte definisce la scala del portico

in rapporto alla città, e dall’altra rispetto alla dimensione umana, con la funzione

di mediare queste due scale; essa definisce anche la funzione di riparo e di

spazio per il passaggio in rapporto alla profondità e alla larghezza.

b. la profondità

La profondità indica principalmente le possibilità d’uso che può avere un

portico. Un portico ai lati di una strada o all’interno di una corte deve essere

sufficientemente largo per permettere ai pedoni di muoversi

Quello della Stoà ospita attività diverse, avendo il ruolo di spazio per riunioni o

di per il mercato, superando quindi la semplice funzione di passaggio e una cosi

ampia larghezza è corrisponde in questo caso all’impiego di una doppia fila di

sostegni verticali. Al contrario non c’è un passaggio attorno al tempio di Marte

Ultore a Roma: con 2 m di profondità ha solo funzione estetica “monumentale”

mettendo in risalto l’immagine del tempio e permettendo di camminare attorno

alla sala interna.

Figura 18. Stoà nell'agorà greca, esempio di portico in cui la profondità è doppia rispetto all’altezza.

c. la distanza tra le colonne

La distanza tra le colonne definisce l’ampiezza del passaggio trasversale e

quindi la permeabilità del portico rispetto allo spazio aperto antistante.

d. la lunghezza

La lunghezza di un portico ne identifica un tipo di uso più dinamico o più statico.

Un portico se molto lungo diventa uno spazio per il passeggio con diversi

significati a seconda del tipo di edificio e di contesto con cui si confronta: esso

può essere monumentale (il viale romano, il peristilio di piazza san pietro a

Roma..), o più introverso (cortile di una villa, un patio, un piccolo chiostro, un

portico di una casa..)

E’ però la relazione tra questi parametri da che stabilisce le ricadute in termini

ambientali e sociali di un portico.

In particolare, il rapporto tra profondità e altezza definisce la proporzioni e

quindi le potenzialità di riparo del portico.

41

Il rapporto tra intercolumnio e sezione pilastro definisce da una parte il grado di

permeabilità visiva e fisica in senso trasversale e dall’altra ha valore formale

poiché scandisce il ritmo tra pieni e dei vuoti. Lo Spedale degli innocenti a

Firenze costituisce un esempio rilevante in questo senso poichè la distanza tra

le colonne è 10 volte il diametro delle colonne stesse. Inoltre esso è composto

di archi a tutto sesto che alleggeriscono la struttura in altezza.

Figura 19. Portico dello Spedale degli Innocenti a Firenze come esempio dell’effetto di permebilità dato dal rapporto tra intercolumnio e sezione del pilastro.

Secondo Vitruvio un portico doveva avere la profondità uguale all’altezza delle

sue colonne, mentre un architetto del XX secolo come C. Alexander sostiene

che i portici lungo gli edifici dovrebbero essere profondi almeno 7 piedi (circa

2m), non essere troppo alti e avere una lunghezza tale da connettere più edifici.

3.3 Le origini e l’evoluzione nella storia

In questo capitolo viene presentata la storia del portico come archetipo di

spazio di mediazione analizzando la sua evoluzione in diverse tipologie edilizie

nelle varie epoche storiche dalla civiltà classica al mondo contemporaneo.

L’analisi comprende i paesi in cui si sono sviluppati i portici e quindi non solo

l’Italia ma anche altre parti dell’Europa centro occidentale come Spagna e

Francia che corrispondono a zone climatiche con un clima temperato.

3.3.1 Il mondo classico

L’antichità ci testimonia un ampio uso di portici, la cui origine è impossibile da

individuarsi con certezza.

L'esistenza di questo elemento architettonico si riscontra già nei palazzi

appartenenti alla civiltà egizia, hittita ed egea; da questi lontani prototipi si

sviluppa il tipo di portico greco-romano, che servirà poi di modello alle

costruzioni cristiane e alle architetture del Rinascimento.

Nella Grecia classica il portico si ritrova sia nello spazio privato che nello spazio

pubblico, in diverse tipologie di edifici. I Greci fin dalla cosiddetta Età

geometrica (X-VIII sec. a.C.), cominciarono a creare anelli di colonne intorno

ai megaron dei sovrani locali, come ci attesta ad esempio il sito di Lefkandi

sull’isola di Eubea; li replicarono poi fin dall’epoca arcaica nella costruzione dei

templi: lo ptèroma, spazio coperto tra la peristasi e la parete della cella, si rivelò

42

presto un luogo molto utile e l’idea del corridoio colonnato si diffuse

rapidamente.

Come zona antistante all’area sacra hanno un valore simbolico poiché il

sistema del culto era nato come una serie di sequenze che conducono

dall’esterno all’interno, dal profano al sacro. La permeabilità di portici e

colonnati scandisce questo passaggio creando un gioco di pieni e vuoti, luci e

ombre che mediano il rapporto tra l’umano e il divino.

In età ellenistica il portico si ritrova nell’agorà, piazza principale e luogo di

riunione delle città greche con edifici civili e religiosi. Edifici porticati per

eccellenza all’interno delle agorai sono le stoài, destinati a molteplici usi grazie

alla loro semplicità planimetrica. Spesso a due piani, con un porticato molto

profondo sostenuto da una doppia fila di colonne, consentiva il prolungarsi delle

attività all’aperto (es. educazione filosofica della cittadinanza da cui deriva il

termine stoicismo) anche in caso di pioggia o durante le calde ore pomeridiane.

Figura 20. Agorà con edifici porticati (stoai).

Il concetto di piazza pubblica si ritrova in seguito nel foro romano, cuore della

vita politica e degli affari, interamente racchiuso da portici. Nell’architettura

romana ritroviamo il portico anche nei teatri, anfiteatri, stadi e terme; e ancora

nei santuari e, nel periodo tardo antico, lungo i fronti delle basiliche.

Sono note anche le vie romane porticate, tra cui la grande via Flaminia.

L’abitazione privata dell’architettura romana non è altro che la sintesi data

dall’ispirazione dalla casa greca con peristilio e dalla casa etrusca con atrio. La

domus romana è un tipo di casa completamente introverso. La luce penetra

attraverso l’atrio e il peristilio, attorno a cui si articolano le stanze.

Il peristilio è il nome dato al colonnato che circonda il cortile interno.

43

Figura 21. La domus romana con il peristilio interno.

3.3.2 L’età medioevale

Durante l’età medioevale il portico si ritrova in Europa e si può notare la sua

importanza nell’origine e nella crescita delle città sia come elemento additivo

lungo le strade sia come completamento di uno spazio chiuso nei chiostri e

nelle prime piazze cittadine.

Figura 22. Chiostri medievali

In particolare all’interno dei chiostri di forma regolare come luogo di scambio e

dialogo tra i monaci. Il posizionamento lungo il perimetro quadrangolare lo

rende collegamento, riparo e corridoio tra le singole celle dei monaci. I chiostri

hanno inoltre hanno un’altra funzione comunicativa in quanto offriva uno spazio

riparato per le assemblee dei religiosi.

Nelle città, lungo le strade, il portico diventa come elemento sporgente sulla

fronte della casa destinato ad attività produttive e di commercio, il portico

(prevalentemente in legno) ha da subito attirato l’attenzione delle autorità

cittadine, che vi scorgono da un lato la valenza, puramente negativa, legata alla

invadenza del privato della sede pubblica, dall’altro invece una possibile

funzione di ordine e decoro. A seconda del prevalere di questi due

atteggiamenti contrastanti, i portici su strade o piazze sono stati combattuti o

44

favoriti: combattuti in quanto portatori di irregolarità urbanistica, restringimenti

stradali e ostacolo all’igiene; favoriti, in quanto vantaggiosi ripari contro le

intemperanze climatiche, luoghi di commistione tra sfera pubblica e privata, di

incontri e piccole attività artigianali. In particolare, il portico si consolida come il

luogo privilegiato delle attività mercantili, e come tale viene assunto come

modulo ricorrente nella progettazione delle città nuove, nell’area centrale

europea, tra XII e XIII secolo. Basti ricordare le città dell’arco alpino (Berna e

Bolzano), del Piemonte (Cuneo), della Liguria (Chiavari), del Veneto (Udine,

Pordenone), dell’Emilia-Romagna (come Bologna, a cui sarà dedicata una

trattazione più completa nel cap 3.1.6), e le città spagnole del centro-nord della

penisola.

Le dimensioni, cioè la larghezza e l’altezza dei portici, sono estremamente

variabili, condizionate dalle consuetudini costruttive e dall’uso; sotto i portici,

infatti, deve essere consentito, il passaggio di uomini a cavallo, mentre

l’ampiezza è commisurata, come minimo alla larghezza del carro.

Alla fase tardo medioevale appartengono interessanti esempi di

sperimentazioni di piazze legate alle attività mercantili.

In Francia con la creazione delle bastides (città medioevali di nuova

fondazione) la piazza porticata di impianto quadrangolare (dimensioni variabili

tra i 50 e i 65 m per ogni lato) deriva dall’impianto architettonico delle abbazie e

diventa il luogo del mercato. E’ il prototipo della piazza centrale porticata che si

diffonde in breve tempo in altre regioni ed è la base dei successivi sviluppi

rinascimentali.

Il carattere commerciale della piazza medioevale conferisce ai portici la

funzione principale di proteggere le attività del mercato, complementare alla

tettoia del mercato vero e proprio al centro della piazza. Il portico continuo che

si affaccia sullo spazio centrale deriva però dalla sommatoria delle singole

arcate davanti alle case-botteghe dei mercanti.

Figura 23. Portici medioevali in una piazza italiana e in una Bastide francese in cui si riconosce l’appartenenza del portico alla casa-bottega

Nell’Italia centro-settentrionale tra la tra la seconda metà del 200 e la metà del

400 (XIII-XIV sec) si ha la progressiva trasformazione del porticato da tipo

45

legato alla singola abitazione a modulo ripetuto e continuo con arcate a tutto

sesto.

Nelle piazze medioevali del nord Italia il portico se non si sviluppa lungo un

fronte edificato ma è un elemento puntuale diventa una loggia: uno spazio

coperto a due o tre arcate rialzato da terra. Nel suo significato simbolico la

loggia è legata al commercio (loggia dei mercanti) ma ospita anche altre attività

pubbliche come assemblee e cerimonie civili.

Figura 24. Loggia medioevale

3.3.3 L’età rinascimentale

Durante il rinascimento il portico diventa elemento di decoro e razionalizzazione

come si può vedere in diverse piazze italiane.

A Firenze il portico rialzato dello Spedale degli Innocenti definisce una piazza

quadrata di proporzioni ideali mentre a Vigevano Ludovico il Moro fa costruire

una piazza che reinterpreta in modo esemplare l’antico foro.

Si rielaborano la loggia ed il portico nel segno di una completa

razionalizzazione modulare del progetto in generale e della facciata in

particolare, superando ogni possibile irregolarità o asimmetria: le campate si

distendono uniformemente condizionando sempre più profondamente la

caratterizzazione in senso architettonico della città e proponendo una netta

contrapposizione con la tradizione medioevale.

Portici e logge “classici” si diffondono così nell’Italia delle signorie come segno

di una nuova epoca, applicandosi a strade, piazze, chiese; verso la fine del XV

secolo in Italia troviamo i nuovi modelli di piazze uniformemente regolarizzate

dal portico su colonne, e dove i portici suggeriscono, per la prima volta, una

matrice rigorosamente unitaria di progettazione architettonica e urbana.

La piazza rinascimentale diventa oggetto di studi per definirne le proporzioni

ottimali per cui vengono usate regole matematiche ed tecniche per ottenere

effetti prospettici.

Questo tipo di piazza, in cui al tessuto edilizio si sovrappone la modularità

architettonica dei fronti porticati, con la ripetizione della campata del portico in

grado di mediare le dimensioni differenziate delle cellule edilizie retrostanti e

46

determinare un risultato complessivo rispondente alle esigenze di controllo

dell’insieme secondo le regole della prospettiva.

Si possono trovare esempi nelle piazze rinascimentali di Carpi, Imola,

Vigevano, Ascoli, solo per citarne alcune.

Figura. Portici Rinascimentali attorno alle piazze di Ascoli Piceno e Vigevano.

All’interno dei cortili di palazzi o nei chiostri ritroviamo il linguaggio classicista di Bramante.

Figura 25. Portici all’interno di palazzi o chiostri rinascimentali, progettati da Bramante.

Il portico e la loggia sono anche elementi fondamentali dell’architettura di

Andrea Palladio, che nelle sue architetture riprende le proporzioni classiche

tanto che vengono riproposti in tutti i tipi di edifici da quello civile monumentale

alla villa privata.

Nella villa Almerico Capra moltiplica l’uso del pronao (portico) su tutte e quattro

le facciate per permettere agli abitanti di godere del paesaggio restando riparati

dal sole. In altri casi è noto l’uso della loggia palladiana che può avere un

doppio ordine come nella Basilica di Vicenza.

Secondo Palladio le dimensioni di un edificio pubblico o di una villa, dei suoi

elementi costruttivi (archi, travi, colonne) e dei suoi elementi stilistici (capitelli,

fregi, balaustre, decorazioni) potevano essere ricavati in proporzione dalle

tavole del trattato.

47

Figura 26. La Basilica di Vicenza (a sinistra) e la villa Almerico Capra di Palladio (a destra).

3.3.4 L’età moderna

Il moderno impianto della piazza centrale (o plaza major) porticata si consolida

anche in Spagna nel XV secolo, quando alle funzioni tradizionali si aggiunge

quella del luogo di spettacolo, dove si svolgono le corride. La finalità estetica

prevale nelle successive sistemazioni urbanistiche, nelle quali le arcate di pietra

sostituiscono il legno; il fronte dei portici diviene così una parete decorata, come

l’interno di un teatro, per assistere a ogni tipo di pubblica cerimonia. Nella

maggior parte delle piccole città spagnole la funzione mercantile rimane tuttavia

prevalente: il modello della piazza regolare e classicista, realizzata in forme

monumentali a Valladolid, Madrid e Toledo, conserva una pluralità di funzioni

anche se diviene prevalente quella rappresentativa, per la presenza del palazzo

municipale.

Il corrispettivo della piazza porticata in Francia è la Place Royale, facilmente

individuabile come elemento forte di una nuova progettazione urbana, che fa

dell’ordine, della simmetria e del decoro il simbolo della monarchia assoluta.

In Italia, è a Torino che all'inizio del 600 il portico diventa un elemento

urbanistico significativo della città, con la costruzione di piazza Castello ad

opera di Ascanio Vitozzi. I portici di Piazza Castello sono stati progettati in

risposta a un piano di ridisegno e “abbellimento” della città che li vedeva come

elementi uniformare e allineare le facciate dei palazzi, creando quindi una

piazza regolare che diventasse baricentro della città. Il porticato urbano assume

così un’uniformità sempre più accentuata.

Inoltre, a Torino ma anche in molte città francesi, predomina la strada ampia e

dritta, fiancheggiata da portici ad arcate, sormontati da più piani di abitazione. In

Italia quindi, il portico, concepito unitariamente insieme alla struttura dell’isolato,

della strada e della piazza, diviene elemento di esportazione piemontese

(piazze di Asti e Cuneo, Piazza Vittorio Emanuele a Roma ecc.) e rimane un

elemento standardizzato che uniforma e caratterizza la città borghese.

48

Spostando l’attenzione dalla città alla campagna, e restringendo l’analisi alle

pianure del Nord Italia si nota la diffusione del portico come legato alle tipologia

edilizie rurali, le cascine, strutture produttive multifunzionali. Nel corso del XVIII

secolo si conclude il processo di formazione delle cascine dal punto di vista

architettonico, tipologico e funzionale. Il portico fa parte degli elementi

essenziali di tali edifici: sorretti da enormi capriate, essi sono il luogo di deposito

di attrezzi, di macchine agricole e carri, ma servono anche da deposito per la

paglia, per la legna, e per i foraggi.

Figura 27. Il portico legato all'edilizia rurale: la cascina lombarda.

3.3.5 Il XIX-XX secolo

Il XIX secolo vede la sistemazione statale di molte città europee di cui Parigi è

un esempio emblematico con le sue rue des rivolis e rue de colonnes.

A Torino fu Re Vittorio Emanuele I a volere i portici quando si trattò di

selezionare i criteri costruttivi della futura grande Torino, quella dei grandi viali

centrali realizzati alla maniera parigina, allora tanto in voga presso l'aristocrazia

e l'alta borghesia cittadina.

Figura 28. Portici tipici dell'architettura fascista.

Nel ‘900 con l’architettura fascista il portico è nuovamente simbolo di

monumentalità e di aulicità: ci si riferisce a parole all’antichità romana ma si

copiano di fatto, semplificandone le forme ma mantenendone dimensioni e

funzioni, i porticati rinascimentali e barocchi. Le piazze e le strade porticate

dell’Italia settentrionale – che hanno come esempi illustri piazza della Vittoria a

Brescia di Piacentini, e via Roma a Torino – rappresentano così un concreto

tentativo di mediare la nascente esperienza moderna con elementi classicisti:

49

soprattutto nelle piazze, nelle quali la funzione prevalente è spesso quella della

cerimonia pubblica dell’adunata, l’arcata viene usata per la sua astratta qualità

di “vuoto” spaziale, alla ricerca di un equilibrio metafisico tra gli spazi, le

architetture e il paesaggio.

Nell’architettura del Movimento Moderno inoltre le nuove tecniche e l'uso di

materiali più resistenti hanno permesso audaci soluzioni strutturali come si vede

nei caratteristici i portici a pilotis di Le Corbusier. Anche nella ricerca miesiana

si trovano molti riferimenti al tema del portico come elemento di identificazione

dello spazio pubblico. Da questo punto di vista il padiglione di Barcellona può

essere descritto o come una piattaforma disposta sopra un basamento il che si

chiude mediante un muro di cinta e si copre parzialmente mediante un portico.

3.4 Un caso emblematico: i portici a Bologna

Figura 29. Strade urbane con edilizia civile porticata

Il portico trova a Bologna uno sviluppo interessante da analizzare attraverso le

epoche che hanno fornito la città di 38 km di strade coperte (figura 29).

Il portico nasce nell’alto medioevo come abuso edilizio, poiché la presenza

dell’università e l’immigrazione dal contado aveva portato a un aumento della

popolazione. Per ovviare al problema della mancanza di spazio si erano

costruiti parti di edifici addossati alle case già esistenti per mezzo di travi

sporgenti rette da “sporti” in legno infissi nel muro del soffitto del piano terra,

così da ampliare gli ambienti ai piani superiori. Se gli “sporti” sono troppo

pronunciati vengono sostenuti da saettoni diagonali in legno di quercia infissi

nel muro. Gradualmente, col crescere del livello economico della città, il legno

viene sostituito dalla muratura e i puntoni di quercia da mensole in mattoni o in

pietra dette “beccatelli” (figura 30).

50

Figura 30. Le origini: sporti (a sinistra) e beccatelli (al centro e a destra).

Col tempo questi spazi diventano sempre più sporgenti fino a dover scaricare il

peso mediante colonne le quali finivano però inevitabilmente per invadere il

piano stradale.

Questo sistema di costruire è proseguito per un po’ di tempo tra il consenso

generale per l’utilità e il dissenso per l’invasione del suolo pubblico.

Si riconosce quindi fin da subito dell’utilità del portico, poiché consentiva agli

artigiani di lavorare fuori dalla bottega alla luce, in qualsiasi periodo dell’anno,

soprattutto se fabbricava oggetti ingombranti (falegname, bottaio..) o se non

aveva spazio per immagazzinare la materia prima.

Nel XII e XIII secolo la crescita economica, demografica e urbana aveva

imposto un controllo più rigoroso sui suoli pubblici.

Il Comune comincia quindi a disciplinare la costruzione dei portici attraverso

leggi puntuali. Il portico così, cambia la sua natura giuridica perdendo la sua

caratteristica originale di essere privato invadendo il suolo pubblico, e diventa,

per legge, un bene di uso pubblico che deve però occupare un suolo privato.

Infatti, pur essendo un passaggio pubblico, appartiene alla proprietà privata di

cui fa parte la casa. Uno statuto dell’ anno 1262 indica le dimensioni minime dei

portici che dovevano consentire la libera circolazione a piedi e a cavallo:

un’altezza minima di 7 piedi (2,66 m) e una profondità di almeno 3 piedi (1,14

m).

L’utilità del portico è sempre più evidente, tanto che nel 1288 con un altro

statuto si obbligano le case ad essere fornite di portico

51

Figura 31. Evoluzione del portico bolognese

In seguito dopo il Medioevo si vieta il portico in legno perché considerato

pericoloso per gli incendi e si comincia quindi a rivestire d’intonaco le travi e

sostituire le colonne lignee con la pietra.

In una prima fase di transizione veniva posto un muretto di diaframma tra la fine

del portico e la strada che corrispondeva al muro delle cantine sottostanti. In tal

modo la proprietà privata si estendeva sia sopra che sotto il portico

permettendo lo sfruttamento razionale dello spazio.

Tra il ‘300 e il ‘400 i pilastri erano in mattoni sagomati con archi con tiranti di

ferro componevano la struttura delle campate dove le colonne erano di diverse

forme (ottagonali, spiraliforme) ed ornate di capitelli.

Durante il Rinascimento vengono usati gli archi a tutto sesto e i portici

assumono proporzioni sempre più definite (come nel palazzo in Amorini-Salina

in via santo Stefano) e viene spesso usata la pietra arenaria fiorentina.

Nel ‘500 il portico monumentale si diffonde in tutta la città e viene prediletto

l’ordine tuscanico per questioni economiche e di statica (palazzo Vizzani).

Nel ‘700 è stato poi costruito il portico di San Luca (con i suoi 3.796 metri pare

essere il più lungo del mondo) in via Saragozza ed esplicita l’idea dei bolognesi

di come salire una montagna senza mai uscire allo scoperto: “l’intera città è

talmente claustrale – scriveva John Evelyn nel 1645 – che si può passare da

una casa all’altra rimanendo in strada senza essere mai esposti al sole o alla

pioggia”. Il fatto che i portici bolognesi fossero apprezzati in tutto il mondo è

testimoniato anche da un altro viaggiatore secentesco, Richard Lassels che

pensava che i portici fossero una “grande comodità per gli abitanti, che possono

percorrere a piedi l’intera città freschi e asciutti, persino in luglio e in gennaio”.

4 La configurazione spaziale del tipo perimetrale

Si è visto come il portico sia l’archetipo della tipologia di spazio perimetrale nel

contesto climatico temperato; esso si è però evoluto nel corso della storia e

grazie anche a tecnologie attuali in diverse varianti che possono riconoscersi

nella definizione di spazi di transizione perimetrali. Per comprendere ed

esaminare tali varianti nella loro configurazione spaziale, bisogna quindi

52

allargare lo sguardo considerando il portico in un’ottica però che lo mette in

relazione ad altri tipi perimetrali, i quali possono essere considerati strategie

progettuali alternative per le loro ricadute formali, sociali e ambientali.

Data la natura di interfaccia dello spazio perimetrale, è necessario definirne,

secondo un doppio livello di analisi, la configurazione spaziale a due scale

differenti, la scala urbana e la scala architettonica, analizzando in primo luogo il

rapporto con l’edificio, condizione essenziale dell’essere perimetrale. Dopo aver

analizzato la relazione con l’edificio si definisce il rapporto con lo spazio aperto

urbano, composto essenzialmente da strade e piazze, dove il ruolo del portico è

preponderante.

4.1 La scala architettonica: il rapporto con l’edificio

Partendo dal presupposto che condizione imprescindibile per l’esistenza di uno

spazio di transizione sia la relazione con un edificio, per definire un tipo di

spazio occorre quindi indagare i modi e le tecniche che hanno portato

all’instaurarsi di questa relazione, attraverso l’osservazione di edifici esistenti.

Al di là dei caratteri specifici di uno spazio, infatti, si riconoscono alcune

modalità di intervento progettuale con la finalità di creare una transizione con

l’esterno a partire da un volume costruito chiuso, con ricadute assimilabili in

termini formali-estetici, ma anche ambientali, sociali e percettivi.

Non solo il portico ma anche altri spazi quali una loggia, un balcone una

pensilina rientrano nella categoria di spazio di transizione perimetrale, e il fatto

di identificarli con una terminologia specifica significa che essi hanno un valore

architettonico consolidato.

Si è quindi cercato di capire quali sono le possibilità progettuali che hanno

portato alla formazione di alcuni tipi scomponendo l’edificio in termini

bidimensionali, analizzando e allo stesso tempo visualizzando le possibili

relazioni morfologiche in pianta e in sezione.

In seguito si è visto come le scelte effettuate portino a dei risultati formali tra cui

si possono riconoscere delle tipologie architettoniche riconosciute con un nome

più o meno univoco in architetture esistenti. Queste tipologie possono poi

essere composte fino definendo in modo più o meno incisivo l’aspetto esteriore

di un involucro associando a una forma materiali e textures, di cui vengono

proposti alcuni esempi contemporanei.

4.1.1 Le variabili morfo-tipologiche

Le relazioni interno esterno si definiscono attraverso la scomposizione dello

spazio in termini bidimensionali, analizzando quindi la posizione dello spazio in

sezione e la forma. Le variabili qui individuate secondo le categorizzazione

posizione e forma vengono qui di seguito descritte e proposte secondo una

matrice che visualizza la ricaduta formale dell’intersezione di due di esse.

53

Di ciascuna variabile vengono spiegati gli aspetti sociali e/o ambientali su cui

influisce principalmente, ripresi poi nelle trattazioni specifiche dei capitoli

successivi (dove si farà riferimento alle variabili).

Le variabili individuate hanno lo scopo di individuare delle possibilità di

progettazione rispetto al volume edilizio; solo il passo successivo è stato quello

di metterle a sistema e vedere come in alcune morfologie abbiano dei nomi

univoci come il portico in quanto tipologia consolidata, mentre altri nomi siano

più adattabili.

4.1.1.1 la posizione: il grado di chiusura e il livello

Figura 32. Variabili che identificano uno spazio di transizione perimetrale secondo la sua posizione (in sezione).

L’analisi dello spazio perimetrale in sezione si può vedere come la posizione si

possa definire attraverso due variabili che la intendono da una parte come

grado di inclusione rispetto al volume edilizio e dall’altra come il grado di

elevazione rispetto al suolo.

a. livello

Il livello ha un’influenza sia da un punto di vista sociale che ambientale. Infatti

uno spazio situato al piano terra (o rialzato) ha alte potenzialità di sviluppo di

relazioni sociali poiché essendo a diretto contatto con lo spazio esterno, è

quindi fisicamente permeabile; se è invece collocato a un piano superiore le

relazioni sociali vengono filtrate dalla distanza, e, inoltre, mentre con l’altezza

diminuiscono le relazioni visive-uditive, dall’altra parte cresce la percezione di

dominio dello spazio sottostante. Inoltre è soprattutto attraverso lo spostamento

di livello che cresce il grado di privacy di uno spazio di transizione. In particolare

uno spazio ai piani superiori è privato se l’accesso avviene da un’abitazione

privata (come un balcone), mentre è semi-pubblico quando è all’interno di un

edificio ma comune a più utenti come un ballatoio; uno spazio invece a piano

terra può essere pubblico o semi-privato a seconda che si affacci su una corte

interna o su uno strada/piazza.

Da un punto di vista ambientale il livello ha influenza in un contesto urbano

denso, ossia in cui viene compromessa l’accessibilità solare e la luce naturale

54

al suolo, ma di questo aspetto verrà fornita una trattazione specifica nella

seconda parte.

b. grado di inclusione

Questa variabile ha un impatto sul funzionamento energetico dell’edificio e non

solo in termini di controllo solare passivo, in quanto il grado di chiusura incide

sulla compattezza (se aumenta il rapporto S/V possono aumentare le

dispersioni di calore). Uno spazio incluso, se di dimensioni ridotte, potrebbe

diventare per esempio una serra che, quando chiusa, favorisce l’accumulo

invernale se opportunamente orientata e comunque agisce come spazio

tampone riducendo le dispersioni.

Uno spazio addossato può essere costruito con una tecnologia più o meno

integrata rispetto alla struttura principale ed il grado di controllo ambientale in

questo caso dipende anche dal trattamento dei suoi margini. In particolare

assume molta importanza il limite superiore che può essere continuo o

discontinuo (per esempio costituito da lamelle) permettendo una permeabilità

agli fattori ambientali come sole e aria (cap. 6.1).

Ci possono essere anche condizioni ibride semi-incluse per raggiungere il

grado di protezione desiderato, in cui una parte è inclusa e la parte restante

aggiunta può essere mobile in base alla tipo di protezione desiderato ed a

vincoli dati dal contesto urbano.

4.1.1.2 La forma: le proporzioni e la scala

Figura 33. Variabili che identificano uno spazio di transizione perimetrale secondo la sua forma (in prospetto).

E’ stata definita forma la relazione rispetto all’edificio in prospetto, la quale può essere declinata secondo le variabili che ne definiscono le proporzioni e la scala.

55

a. proporzioni

In base alle proporzioni intese come rapporto tra altezza e lunghezza, uno

spazio può essere lineare quando una dimensione è molto maggiore dell’altra

tanto da assumere una forma allungata oppure puntuale quando le sue

proporzioni approssimano quelle di un quadrato. Alle proporzioni è connesso il

tipo di funzione che può ospitare uno spazio: uno spazio lineare ha una

funzione di connessione o distribuzione mentre uno spazio puntuale suggerisce

un uso più statico come stare seduti, mangiare, svolgere attività ludiche.

b. scala

Nell’analisi rispetto alla relazione con l’edificio se esso è costituito da più di un

piano, occorre specificare se lo spazio di transizione in oggetto si relaziona con

tutto l’edificio o con solo un suo livello. Se è a scala dell’edificio significa che la

sua forma è uno spazio che coinvolge più di un piano dell’edificio, mentre se è a

scala della stanza è uno spazio che può essere ripetuto e combinato secondo

diversi schemi compositivi.

4.1.2 Le configurazioni spaziali esistenti

Mettendo a sistema le variabili individuate nei capitoli precedenti, si può

osservare tridimensionalmente che configurazioni spaziali si ottengono. Si nota

come alcuni spazi sono riconoscibili e associabili a un termine.

Così viene chiamata pensilina uno spazio addossato al piano terra, mentre uno

spazio lineare ai piani superiori può essere una balconata (un lungo balcone) o

un ballatoio a seconda della funzione. Infatti un ballatoio ha una funzione di

distribuzione ai vari appartamenti, mentre una balconata è uno spazio semi-

privato a servizio di diversi appartamenti che può essere diviso da elementi

verticali per dividere le proprietà. Un balcone è invece uno spazio puntuale

appartenente a una singola unità abitativa e si differenzia da una loggia per il

fatto che quest’ultima è inclusa dalle pareti dell’edificio su tutti i lati.

A piano terra un elemento puntuale ha solitamente la funzione di riparare

l’ingresso in particolare dalla pioggia e di segnalare la presenza di un edificio o

di un’attività.

Spostando l’attenzione alla scala dell’edifico uno spazio di transizione che

secondo le sue proporzioni è lineare serve come collegamento verticale

ospitante un corpo scale e/o un ascensore, mentre nell’altro caso è solitamente

un’estensione della copertura aggettante, tipico di un edificio pubblico.

Se l’edificio ha un solo piano quest’ultimo caso diventa uno spazio lineare o

puntuale a seconda della geometria dell’edificio.

56

Tabella 3. Configurazione spaziale di spazi di transizione perimetrali esistenti.

Figura 34. Configurazioni spaziali esistenti derivanti dall'intersezione delle variabili morfo-tipologiche

Nell’architettura contemporanea i tipi sopra definiti vengono integrati da ulteriori

elementi “filtro”, più o meno permeabili sia da un punto di vista fisico che visivo,

come vetri e schermature.

Diversi gradi di permeabilità sono dati dalla geometria e dal materiale utilizzato

e tali layer che si interpongono tra lo spazio di transizione e l’esterno creano

effetti spaziali diversi, modificando il rapporto figura-sfondo, con conseguenze

sull’esperienza percettiva dell’utente. In particolare se progettati con una

tecnologia che permette di regolarli possono creare assetti d’involucro variabili

a seconda dell’ora del giorno e della stagione dell’anno.

57

Si può inoltre notare che tali elementi possono arrivare ad occupare l’intera

facciata creando una sorta di doppio involucro, adattabile a diverse esigenze

giornaliere e stagionali e determinando il linguaggio compositivo dell’edificio.

Tali filtri, che dovrebbero essere progettati per rispondere a requisiti di controllo

termico, luminoso, visivo, acustico, di sicurezza o privacy, spesso rischiano di

produrre effetti indesiderati in nome di un ricercato effetto estetico.

Anche pilastri, colonne (anche se non sempre con funzione strutturale) e

balaustre sono elementi spesso inseriti solo per conferire ritmo compositivo alla

facciata.

Figura 35. Esempi di architetture esistenti in cui la composizione dell’involucro è determinato dalla presenza di spazi di transizione perimetrali.

4.2 La scala urbana: il rapporto con lo spazio aperto

Lo spazio aperto in una città è parte dello spazio urbano. Per capire in che

modo lo spazio di transizione dialoga con lo spazio aperto da un punto di vista

morfologico, occorre distinguere le due tipologie fondamentali si spazio aperto:

la strada e la piazza (Krier, 1979; Moughtin, 1992).

La diversa morfologia implica un diverso uso dello spazio: la piazza è una forma

di spazio aperto urbano centrale e più statico, mentre la strada è uno spazio

lineare e più dinamico.

Camillo Sitte in “l’arte di costruire le città” approfondisce il tema del rapporto tra

gli edifici e le piazze schematizzando gli spazi pubblici di alcune città italiane, in

58

cui ritroviamo lo spazio di transizione riconoscibile nel suo significato di

circondare e chiudere uno spazio in soluzioni più o meno continue.

Dice Sitte: “il Foro è per la città quello che è l'atrium per una singola famiglia”.

Gli spazi di transizione diventano elemento connettivo facendo interagire

morfologia urbana e tipologia edilizia.

Nel definire il rapporto con lo spazio antistante è importante analizzare il limite

verso l’esterno, quello più permeabile, solitamente definito da colonne o pilastri.

Per questo motivo i portici vengono spesso definiti colonnati (specialmente nei

testi stranieri, colonnades). La presenza di colonne creando una parziale

chiusura definiscono la permeabilità di uno spazio in modo più o meno regolare.

Sitte3 analizza l’aspetto della funzionalità e definisce i criteri estetico-morfologici

della piazza tra cui:

- Il grado di chiusura: spazio chiuso e protetto

- L’attrattività delle facciate

- La concavità e l’aspetto del pavimento

Enfatizza come maggiore requisito “il senso di chiusura”. La chiusura è uno dei

principi di organizzazione percettiva della psicologia della gestalt e in questo

senso la chiusura aiuta a percepire la piazza come unitaria.

Figura 36. Disegni di Krier che mostrano il rapporto tra l’alzato e la base dello spazio pubblico.

L’evoluzione storica dello spazio pubblico accompagna la storia delle città e ne

struttura il tessuto.

Nel leggere il rapporto morfologico con strade e piazze il portico viene visto a

scala urbana come elemento connettivo unificante comune a più edifici.

3 In city planning according to artistic principles

59

La strada Quando ha come spazio antistante la strada ed è abbastanza lungo da essere

comune a più edifici, il portico prende spesso il nome di “strada coperta”, poiché

è come se fosse una strada parallela a quella principale, destinata solo ai

pedoni. La strada porticata è solitamente una strada commerciale, nata come

estensione delle botteghe, che permette ancora oggi di passeggiare al riparo

dal sole e dalle intemperie davanti alle vetrine dei negozi.

La strada romana è l’archetipo di riferimento delle strade. Il peristilio ha

generato la strada porticata che si ritrova in quasi tutte le città romane

importanti.

Figura 37. Strada romana porticata

Figura 38. Evoluzione del rapporto tra il portico e la strada (caso di Bologna)

Nell’epoca moderna troviamo i boulevard di Haussmann su cui si affacciano i

balconi che hanno un tipo di connessione con la strada, soprattutto visivo.

Luoghi di sosta e di contemplazione come dimostrano anche le pitture

dell’epoca.

60

Figura 39. Il balcone e il rapporto con lo spazio aperto.

La piazza E’ l’agorà greca (da aghéiro, raccogliere, radunarsi) l’archetipo della “piazza” lo

spazio fisico che indicava il luogo dove i cittadini si radunavano per ritrovarsi

nella loro dimensione di comunità e partecipare alle scelte di governo. Nucleo

fondamentale della polis, centro della comunità, espressione di una concezione

sociale della politica che a lungo caratterizzò la civiltà greca. L’invaso è

circondato da edifici porticati (stoai) spesso realizzati su due piani con doppio

ordine di loggiati la cui disposizione inquadra prospetticamente il tempio

enfatizzandone il ruolo e definendo l’asse principale dell’impianto spaziale.

Il foro riprende la tradizione dell’agorà ma a differenza di questa gli edifici

porticati che lo delimitano sono trattati come un’unica architettura seriale che

unifica, in un organismo di scala maggiore i vari edifici tipologicamente diversi

attestati sul principale spazio urbano (la basilica, il tempio, i mercati ecc.).

Figura 40. Agorà (a sinistra) e foro (a destra) come piazze archetipiche porticate.

Dopo aver definito l’origine della piazza porticata nei due archetipi classici,

viene qui di seguito proposta una categorizzazione in base i diversi tipi di

disposizione che il portico assume nei confronti di una piazza:

61

Portico-loggia, rialzata e puntuale, con funzione di ingresso a un

monumento che può essere il palazzo del comune o un edificio

rappresentativo come una basilica o un teatro.

La loggia non è integrata con il tessuto urbano e la differenza di quota

sottolinea questo effetto

Figura 41. Piazza della Signoria Firenze e Loggia dei Lanzi

La piazza-strada chiusa da un lato con un’arcata terminale come si vede

nel portico degli Uffizi nelle chiuso da un lato verso l'Arno visibile

attraverso l’arco e delimitato dall'altra parte dalla imponente mole del

Palazzo Vecchio.

Figura 42. Piazza-strada porticata: il portico degli Uffizi.

La piazza chiusa con portico unificante su almeno tre lati.

Il portico che circonda su almeno tre lati una piazza quadrata o quadrangolare è

caratteristica delle città fondate in Europa tra XIII -XIV sec. (derivazione dalle

bastides francesi di matrice culturale cistercense).Esempi di questa tipologica

sono le places royales in Francia e le plazas Mayor in Spagna e in Italia le

piazze allungate di Vigevano e Venezia.

62

Figura 43. Plaza Mayor (Madrid) e Place Royal (Parigi).

Figura 44. Piazza Ducale di Vigevano.

Una cortina porticata viene anteposta agli edifici che circondano l’invaso allo

scopo di allineare i fronti di una cortina edilizia disomogenea. Il portico quindi ha

un aspetto unificante in cui il controllo prospettico è basato sulla ripetizione di

unità modulari coincidenti con la campata del portico lungo tutto il perimetro

della piazza. In questo modo il portico si può ritenere il modulo-base definito

secondo precisi rapporti proporzionali che può aggregarsi e moltiplicarsi in

diversi contesti a seconda delle preesistenze.

La piazza aperta definita da edifici porticati simmetrici che si ritrova ad

esempio nella piazza ss. Annunziata Firenze con portici su 3 lati e nella

Piazza del Popolo di Faenza con due portici lunghi che si fronteggiano.

Figura 45. Piazza aperta a Faenza (a sinistra) e a Firenze (a destra).

L’esedra porticata come elemento di chiusura della piazza emersa dal 600.

In tal modo si recinge lo spazio davanti alla facciata di un edificio religioso

che si vuole valorizzare come fondale.

63

Questo modello neoclassico si ritrova in Piazza San Pietro a Roma, in

Piazza di San Niccolò a Catania, in Piazza del Plebiscito a Napoli ecc.

(pianta)

Figura 46. Esedra porticata in Piazza San Pietro a Roma.

5 La dimensione sociale di uno spazio perimetrale

Le implicazioni sociali di uno spazio di transizione dipendono dal grado di

privacy e dalle modalità d’uso che una configurazione suggerisce.

Le interazioni sociali sono determinate quindi dall’attività che si svolge in uno

spazio, attività indotta dal tipo configurazione spaziale e quindi da come essa si

relazione con gli ambiti pubblico semi-pubblico privato su cui si affaccia.

Gli studi condotti da Gehl (1987), partendo dagli spazi urbani della tradizione

italiana per soffermarsi poi sull’analisi degli spazi urbani prodotti dalla cultura

scandinava e anglosassone, lo portano ad affermare che “dal punto di vista

funzionale, la struttura sociale è sorretta dall’istituzione di spazi comuni,

all’aperto e al chiuso, ai vari livelli dell’organizzazione gerarchica. La funzione

principale degli spazi d’uso comune è fornire un luogo per la vita fra gli edifici,

per le attività quotidiane non pianificate, dalle quali possono scaturire altri

momenti di vita comune, secondo i desideri degli abitanti. E’ possibile definire

una gradazione in base alla quale i diversi spazi sono più o meno pubblici e

privati”4.

L’ambito intermedio tra edificio e città, destinato generalmente ad attività di

attraversamento, ingresso, passaggio, sosta, incontro, socializzazione e vita

comune, proprio per la sua natura ibrida ha potenzialità di creare e intensificare

relazioni sociali nello spazio stesso e in quelli adiacenti.

4 Jan Gehl, Vita in città: Spazio urbano e relazioni sociali

64

5.1 Un filtro tra pubblico e privato

La condizione perimetrale degli spazi di transizione oggetto di analisi li colloca

da un punto di vista sociale tra la sfera pubblica (o semi-pubblica se all’interno

di corti) e quella privata; essi quindi in questa gerarchia spaziale in base alla

loro configurazione spaziale si pongono come un filtro sociale che favorisce

alcuni comportamenti e inibisce altri tipi di contatti.

Le modalità di progettazione e quindi di utilizzo dello spazio dipendono molto

della cultura e dall’influenza della religione sui comportamenti sociali, come

sottolinea Rapoport (1977). Mentre in alcuni contesti culturali come quello

legato alla religione islamica nel medio oriente l’ambito pubblico deve essere

nettamente (sia fisicamente che visivamente) separato da quello privato

(capitolo 2.2.4), nella società occidentale non c’è una forte demarcazione tra le

due categorie. In particolare le città del mediterraneo rappresentano il

superamento della dicotomia privato-pubblico attraverso di una categoria di

spazi ibridi quali gli spazi di transizione che creano un continuum interno-

esterno migliorando la qualità degli spazi adiacenti. I benefici sociali si vedono a

partire dai modelli della cultura greco-romana come l’agorà e il foro, bordati di

portici, assai utili all’attività politica, religiosa e commerciale.

Secondo Jane Jacobs (1961) la vitalità degli spazi urbani è strettamente

dipendente dall’articolazione del confine tra pubblico e privato; un confine che

deve essere chiaro e definito ma allo stesso tempo facilmente valicabile perché

possa favorirsi un contatto tra la vita pubblica e la vita privata. Il successo degli

spazi pubblici, secondo questo approccio, sarebbe legato alla tensione che si

instaurerebbe tra gli spazi privati, di relazione intima e personale, e gli spazi

pubblici accessibili a tutti, in cui è possibile stabilire delle connessioni tra sfere

diverse. Per raggiungere l’auspicata vitalità urbana, sarebbe infatti necessaria

un’alta densità di attività e una varietà di funzioni ma anche una forte

connettività facilitata dall’organizzazione fisica e dal contatto visivo.

Sintetizza Jacobs (1961): “Una città vivibile ha occhi e orecchie, finestre e porte

sulla strada e abitanti con l’abitudine di guardare all’esterno, piccoli negozi e

servizi che possono articolare la vita pubblica e servire quella privata”.

A questo proposito è quindi molto importante l’aspetto della mediazione e

dell’armonizzazione tra ambiente costruito di pertinenza privata e lo spazio

pubblico, che diventa una questione fondamentale nella strutturazione dei

tessuti insediativi.

La presenza di spazi di transizione genera una vitalità legata quindi non solo

alla loro forma fisica e al loro uso ma soprattutto al loro modo di articolare le

relazione tra gli spazi adiacenti, favorendo la comunicazione tra pubblico e

privato nella vita sociale attraverso forme di interazione e micro pratiche

quotidiane.

65

5.2 L’impatto sull’ interazione sociale

Il grado di interazione sociale generato dai diversi tipi di spazi di transizione è

dovuto principalmente alla loro configurazione spaziale, in particolare alla

distanza rispetto livello rispetto dal suolo pubblico e dal il grado di chiusura

rispetto all’esterno (le variabili rispetto alla posizione secondo le definizioni del

cap.5). I tipo di relazioni sociali dipendono in primo luogo dal grado di privacy

generato da uno spazio. Chermayeff e Alexander (1968) hanno articolato la

gerarchia urbana degli ambiti della vita pubblica e privata indentificando la

loggia come uno spazio privato mentre attribuiscono al portico (passaggio

coperto) il valore di spazio pubblico o semi-pubblico.

Il portico e la loggia sono gli spazi che incarnano rispettivamente lo spazi di

transizione con il maggiore e il minor grado di privacy, in ragione appunto della

loro configurazione che permette una diversa relazione tra le persone.

L’antropologo americano E.T. Hall (nel testo the hidden dimension) introduce la

disciplina della prossemica, definita come lo studio delle interrelazioni spaziali

tra le persone nelle loro interazioni. Nella sua teoria del campo di visione

sociale (‘social field of vision’) determina il comportamento umano e il tipo di

comunicazione negli spazi sociali. I descrittori chiave sono le distanze sociali

che permettono diversi tipi di attività umane e livelli di intimità tra le persone.

Hall definisce le seguenti distanze:

- la distanza intima (0 - 0,45 m)

- the distanza personale (0,45 – 1,30 m), per interazioni tra buoni amici;

- la distanza sociale (1,30 – 3,75 m) per le interazioni tra conoscenti;

- la distanza pubblica (> 3,75 m) per discorsi pubblici.

Gehl (1966) ha cercato di tradurre le regole dettate dalle distanze sociali in

elementi progettuali. Come egli schematizza infatti, gli elementi progettuali che

influenzano i rapporti tra le persone sono principalmente muri, dislivelli e

schermature (figura 47).

Figura 47. Elementi che favoriscono o inibiscono le relazioni: muri, dislivelli e schermature (da: Gehl,1987)

Inserire dei filtri più o meno permeabili paralleli alla direzione dell’apertura

(come schermature) serve ad aumentare il grado di privacy di uno spazio,

soprattutto se a livello della vista.

Se la distanza che separa le persone non risulta essere su un piano orizzontale

(si pensi ad esempio a persone intente ad osservare ciò che avviene per strada

dai balconi delle loro residenze), allora ci si accorgerà che fino all'incirca al

quinto piano (13,5 m) risulta possibile relazionarsi con la strada, mentre dal

66

quinto in su lo sguardo punta alla distanza, all'orizzonte ed al cielo (figura 48).

Infatti la presenza di un dislivello di almeno un piano rispetto al suolo lo rende

uno spazio in cui si sviluppano relazioni solo tra persone che si conoscono,

dato anche il carattere privato dell’ingresso a tale spazio. Il contatto con lo città

pubblica è solamente di natura visiva/uditiva ma anche in questo senso

rimangono un importante supporto della vita sociale. Jane Jacobs affronta a

questo proposito il tema della sicurezza dello spazio pubblico, individuando

nella sorveglianza naturale una risposta migliore per la vitalità urbana rispetto

alle tecnologie di sorveglianza artificiale. “L’occhio sulla strada”, infatti, reso

possibile dalla presenza di queste interfacce pubblico/privato che provocano

una sorta di animazione naturale, garantisce una costante visibilità dei

fenomeni che avvengono nello spazio pubblico circostante incrementando

quindi la vitalità delle strade e delle piazze.

Figura 48. Diverso tipo di contatto sociale al variare della posizione in altezza

Alexander (1977) sottolineando l’importanza sociale legata alla presenza di

spazi di transizione, aggiunge dei suggerimenti progettuali riguardo la

configurazione che dovrebbero avere per essere adeguati a ospitare attività e

relazioni sociali. Uno spazio lungo i bordi di un edificio, per essere utilizzato,

deve essere (figura 49): abbastanza grande ospitare due o tre persone sedute

comodamente attorno a un tavolo, quindi profondo almeno sei piedi (180 cm); in

parte incluso dalle pareti dell’edificio e quindi non totalmente costruito con una

struttura a sbalzo; esposto verso sud (o comunque verso il sole) e per metà

aperto verso l’esterno con un bilanciamento tra vuoto e pieno che può essere

ottenuto anche attraverso l’uso di colonne e balaustre.

67

Figura 49. Le caratteristiche di uno spazio di transizione secondo C. Alexander (1977).

5.3 Le potenzialità di uno spazio “a livello basamentale”

Gli spazi di transizione situati a livello del suolo fanno parte della categoria di

spazi a livello basamentale, e secondo diversi autori (Gehl e Alexander)

valorizzano il margine di uno spazio urbano, incentivando le relazioni e le

attività. Essi sono ingressi, portici, verande, spazi ibridi in cui le persone

possono sostare o che possono attraversare beneficiando di un passaggio

graduale tra ambiti con grado di privacy differente.

Figura 50. Tipi di trattamento di un margine che vanno dalla totale integrazione permeabilità fisica a una permeabilità solo visiva (studi di T.G. Lòpez).

Gehl li definisce anche “bordi morbidi” (soft edges), purchè abbiano la

dimensione minima e un microclima confortevole per essere vissuti, senza

essere troppo ampi in modo da non ridurre l’interazione sociale con le persone

all’esterno. Rispetto a spazi che si trovano ai piani superiori, lo spazio

basamentale ha un valore sociale in quanto determina l’effetto confine (edge-

effect), cioè la predisposizione delle persone a sostare ai margini di uno spazio.

Alexander (1977) sottolinea l’importanza di questi spazi di margine, la cui

configurazione incide sulla sua vitalità (“if the edge fails, then the space never

becomes lively”).

68

Figura 51. Esempio di piazza in cui la presenza dei portici induce l'effetto confine

Uno spazio intermedio come un portico, o un ingresso coperto ha un forte ruolo

sociale, con una precisa influenza sulle tipologie di contatti di vicinato,

favorendo l’instaurazione di quelle che vengono definite “relazioni di soglia”.

Inoltre un portico, trovandosi a quella che Gehl definisce “eye level scale” (scala

dell’occhio umano o scala umana) ha la potenzialità di ridimensionare uno

spazio urbano di grandi dimensioni come una piazza o una strada riportandola

in un certo senso “a misura d’uomo”. La scala umana può essere quindi definita

una delle qualità percettive dello spazio. Questa percezione è accentuata se il

portico non è molto alto, come suggerisce Alexander.

Tale effetto di scala non è dato però solo dalle dimensioni ma anche dalla

texture e all’articolazione degli elementi che generano un ritmo accordandosi

alle proporzioni umane e anche alla velocità alla quale l’uomo cammina.

Un altro aspetto positivo dato dalla presenza dei portici è relativo agli stimoli

derivanti dalla diversità spaziale che essi creano e dall’accessibilità visiva: le

persone sono infatti portate ad attraversare gli spazi dove trovano una varietà di

stimoli visivi.

Uno spazio urbano in cui sono presenti spazi di transizione sarà quindi uno

spazio vitale, poiché è la presenza stessa delle persone il primo motore capace

di attrarne delle altre, dal momento che “qualcosa succede perché qualcosa

succede perché qualcosa succede” (Gehl, 1996).

6 La dimensione del controllo ambientale di uno spazio perimetrale

In quanto sistemi di regolazione ambientale gli spazi di transizione hanno un

potenziale che può essere analizzato in particolare da un punto di vista termico

e luminoso. La transizione intesa come selezione e modulazione di fattori

climatici esterni diventa sinonimo di controllo climatico.

In particolare gli spazi di transizione possono rientrare tra le strategie di

controllo solare passivo, facenti parte dell’involucro edilizio e accentuandone la

funzione di filtro moderatore di flussi energetici.

L’involucro è quindi l’elemento che controlla e modifica il clima per le attività

immediatamente adiacenti ad esso, facendo entrare o meno la radiazione

solare, moderando la ventilazione, proteggendo dalla pioggia.

Il termine filtro è usato per trasmettere l’idea di elemento selettivo nel punto di

separazione tra l’interno e l’esterno. Questo filtro può essere costituito da una

serie di layer o spazi con diverse funzioni di controllo delle condizioni ambientali

69

esterne. Per meglio spiegare questo concetto analizziamo l’edificio nel suo

rapporto con l’esterno, distinguendo in sezione le “climate responsive zones”

(Hyde, R. 2000).

Figura 52. Zone in cui è possibile suddividere un edificio nel suo rapporto con il contesto ambientale (Ridisegnato da Hyde, 2000).

Ciascuno di queste zone ha un impatto sulla radiazione solare, la pioggia, il

movimento dell’aria, la luce e il suono.

La “zona ambientale” è l’area microclimatica esterna da cui l’edificio trae

vantaggio dei flussi di energia esterni (provenienti soprattutto dal sole) mentre,

all’opposto, la zona attiva è quella non influenzata dagli effetti dell’involucro e

quindi deve essere condizionata mediante sistemi attivi.

La linea di chiusura separa fisicamente l’interno dall’esterno attraverso diversi

gradi di permeabilità a seconda del rapporto opaco/trasparente.

La “zona filtro” è adiacente alla linea di chiusura e corrisponde allo spazio di

transizione microclimatico “perimetrale” così come è stato fin ora definito,

offrendo protezione e in un certo senso estendendo quella che viene definita

“zona passiva” dell’edificio.

La definizione di “zona passiva” era già stata sviluppata (Baker e Steemers,

1996) per indicare la parte perimetrale dell’edificio naturalmente illuminata,

ventilata e che può trarre vantaggio dai guadagni solari invernali. L’obiettivo per

ridurre il consumo energetico degli edifici, garantendo benessere agli occupanti

è massimizzare la presenza di queste zone riducendo la presenza di quelle

“non-passive” (che necessitano sistemi di condizionamento attivi).

70

Figura 53. Profondità della “zona passiva” (Baker and Steemers, 2000).

Una semplice regola per dimensionare le zone passive secondo il metodo LT5 è

considerarle profonde 6m (o due volte l’altezza del soffitto) dalla facciata.

Ulteriori ricerche (Ratti et al. 2007) sui parametri morfologici che influenzano il

consumo energetico degli edifici, individuano nel rapporto tra “zone passive” e

“non passive” un indicatore più efficace del rapporto superficie/volume. Esso è

definito comunque come potenziale poiché la maggior parte degli edifici

utilizzano sistemi artificiali per condizionare o illuminare le zone passive,

specialmente nei casi in cui l’involucro è eccessivamente vetrato senza

elementi schermanti e quindi esposto al surriscaldamento estivo e alle perdite di

calore durante l’inverno. La presenza di uno spazio di mediazione nel contesto

climatico temperato estende la zona passiva verso l’esterno e aumenta il

potenziale di controllo solare passivo offrendo uno spazio vivibile semi aperto,

influendo positivamente sul consumo dell’edificio nonché sul benessere psico-

fisico degli occupanti. Esso deve essere però opportunamente progettato

rispetto al contesto e all’orientamento dell’edificio, in modo da permettere

l’accessibilità solare in inverno e ostruire il passaggio della radiazione in estate.

L’obiettivo di una progettazione climaticamente consapevole è quindi quello di

minimizzare i guadagni estivi e massimizzare quelli invernali, fornendo la

massima disponibilità di luce diffusa durante tutto l’anno. Infatti la luce solare

diretta aumenta i guadagni e la possibilità di abbagliamento, mentre la

radiazione diffusa permette di illuminare naturalmente senza il calore del

soleggiamento diretto. Inoltre proteggere dalla pioggia permettendo la

ventilazione è un ulteriore obiettivo. Uno spazio di transizione correttamente

progettato può quindi potenzialmente assolvere a questi requisiti, talvolta

attraverso un compromesso rispetto a dei vincoli esterni dati.

Inoltre, in quanto sistema passivo di controllo ambientale, stimola l’adattamento

degli occupanti che, non esposti a sistemi di condizionamento, interagiscono

con l’edificio in modo attivo (es. aprendo o chiudendo le finestre), regolando il

loro comportamento in base alla sensazione termica e all’uso.

5 Il metodo LT (Lighting, Thermal) è stato sviluppato da Nick Baker e Koen Steemers, The Martin Centre for Architectural and Urban Studies, University of Cambridge.

71

Il progetto di uno spazio di transizione dal punto di vista ambientale deve quindi

essere pensato come parte integrante dell’involucro che può potenziarne gli

effetti sull’interno.

6.1 Il controllo termico

Dal punto di vista del controllo termico uno spazio di transizione può essere

visto come un’estensione spaziale della schermatura orizzontale, di cui il portico

viene considerato l’archetipo. In una zona climatica temperata deve essere

dimensionato per un duplice effetto: ombreggiare nella stagione estiva e non

ostruire l’accesso solare in quella invernale.

Come una schermatura il portico è quindi un elemento di controllo del sistema

solare passivo a guadagno diretto (la superficie trasparente) per l’utilizzo

dell’energia solare.

Figura 54. Funzionamento giorno notte

Per garantire un corretto funzionamento del portico in relazione all’edificio è

opportuno bilanciare la presenza di isolamento e massa termica.

L’isolamento è necessario per ridurre le dispersioni in inverno e ridurre il flusso

termico estivo. Una superficie esposta all’esterno è soggetta simultaneamente

agli scambi radiativi (a onda corta e onda lunga) e convettivi. In particolare se la

superficie esposta è di colore scuro assorbe molta radiazione che si trasforma

in calore. La velocità con cui questo calore viene rilasciato dipende dalla

capacità termica del materiale e quindi dalla sua massa termica. Essa dovrebbe

essere tale da permettere di assorbire il calore durante il giorno e rilasciarlo

durante la notte. La parete dell’edificio quindi se non protetta dalla radiazione

solare si riscalda e trasmette il calore all’interno. La strategia di protezione

attraverso un portico deve essere accompagnata da un’attenzione alla

composizione del muro esterno e delle superfici interne colpite dalla radiazione

attraverso le superfici trasparenti.

Dal punto di vista termico è opportuno fare una distinzione tra gli spazi inclusi e

addossati. Se uno spazio è incluso come un portico o una loggia, o addossato

come un balcone o una pensilina il comportamento energetico è differente,

come fa notare Givoni: nel primo caso la superficie di interscambio tra ambienti

72

interni ed esterni aumenta, mentre nel secondo rimane inalterata, così che la

loggia, rispetto al balcone, genera una situazione di più accentuato livellamento

termico tra interno ed esterno. Bisogna notare che un elemento addossato è

soggetto a fenomeni trasferimento del calore attraverso le superfici esposte alla

radiazione. E’ quindi importante considerare il tipo di materiale utilizzato e in

particolare la sua inerzia termica, se è una lastra piana. E’ possibile in questo

caso comporre tale elemento con diversi layer, inserendo uno strato di

ventilazione per impedire l’accumulo del calore in estate. Se invece l’elemento

che costituisce la copertura è discontinuo è opportuno dimensionare le lamelle

considerando le diverse esigenze stagionali.

Figura 55. Se lo spazio di transizione è addossato, la coperture diverse producono diversi effetti.

La serra solare Se lo spazio di transizione viene chiuso attraverso un vetro, esso prende il

nome di buffer space, il quale ha un significato prevalentemente di controllo

termico e si concretizza in una doppia pelle vetrata o una serra.

Una importante suddivisione di questi spazi di transizione vetrati è stata

proposta da Givoni:

- enclosed space: essendo interni sono circondati dalle pareti dell’edificio su

tutti i lati;

- semi-enclosed space: sono spazi circondati per uno o due lati dalle pareti

dell’edificio;

- attached space: esterni all’involucro dell’edificio

Figura 56. Spazio di transizione vetrato può diventare una doppia pelle o una serra transizione addossato o incluso

Esso non è altro che la trasformazione dello spazio di transizione in un sistema

a guadagno diretto. La chiusura del lato che confina con l’esterno attraverso un

73

vetro se da una parte aumenta le potenzialità di guadagno solare invernale (se

la superficie è orientata più o meno a sud), dall’altra richiede un attento

controllo del surriscaldamento estivo, prevedendo quindi la possibilità di

ventilazione e schermatura esterna.

Figura 57. Schema di funzionamento di una serra

Una serra funziona sfruttando quello che viene chiamato “effetto serra”, il

fenomeno secondo il quale una parte dell’energia proveniente dalla radiazione

solare viene intrappolata all’interno di uno spazio confinato, poichè il vetro è

trasparente al visibile ma “opaco” alla radiazione infrarossa.

Ciò che distingue i tipi di serra è il tipo di separazione con l’ambiente interno e

quidi possiamo distinguere la serra:

- a guadagno diretto: la superficie di separazione con l’ambiente interno è

regolabile e può essere totalmente rimossa attraverso un sistema di

serramenti mobili

- a scambio convettivo: la connessione con l’edificio avviene attraverso un

muro con delle aperture regolabili collocate in alto e in basso. Lo

scambio di calore avviene quindi per convezione sfruttando i movimenti

dei flussi d’aria.

- A scambio radiante: il calore si trasmette per irraggiamento e la superficie

di separazione è una parete di accumulo non isolata.

6.2 Il controllo luminoso e visivo

Infatti la luce entra in uno spazio, si riflette sui muri, differenzia le facce di un solido a seconda di come le illumina o se le lascia in ombra; la luce entra dove non c'è materia, entra tra gli spazi

che la struttura lascia aperti, quindi la “la struttura è creatrice di luce”.

L. Kahn

Una buona illuminazione dipende da una distribuzione appropriata della luce

più che dalla quantità. Gli spazi di transizione perimetrali se considerati come

elementi di modulazione luminosa vengono definiti spazi di luce intermedi6,

6 Classificazione presente in: Daylighting in architecture, a European reference book, 1993

74

distinti dagli spazi luminosi interni (nel capitolo 1 definiti “spazi di transizione

centrali”).

Figura 58. Radiazione solare e luce naturale

Una buona illuminazione dipende da una distribuzione appropriata della luce

più che dalla quantità. Gli spazi di transizione perimetrali se considerati come

elementi di modulazione luminosa vengono definiti spazi di luce intermedi7,

distinti dagli spazi luminosi interni (nel capitolo 1 definiti “spazi di transizione

centrali”).

In generale, entrambe queste tipologie di spazi di transizione possono essere

classificate come componenti di conduzione della luce, ossia spazi progettati

per condurre e distribuire la luce naturale dall’esterno all’interno dell’edificio. La

loro capacità di condurre la luce dipende in gran parte dalle caratteristiche

geometriche dello spazio di conduzione.

Gli spazi luminosi intermedi in particolare sono quindi spazi situati sul perimetro

di un edificio, ossia tutti quelli descritti in base alle variabili tipo morfologiche

(capitolo 4.1.1). Tutti questi spazi, in base alla distinzione fatta dal punto di

vista termico (capitolo 6.1) se chiusi da un vetro sul lato confinante con l’esterno

esterno possono diventare delle serre solari. Questa distinzione, da un punto di

vista luminoso, però, ha particolare influenza se il vetro ha caratteristiche

ottiche particolari (traslucidi, selettivi, colorati) e modifica quindi la capacita di

diffusione della luce all’interno. Inoltre la presenza di elementi di controllo

(come vetri schermature) può modulare e talvolta incrementare l’ingresso della

luce naturale. Bisogna innanzitutto considerare la loro posizione rispetto al

componente di passaggio, la loro mobilità e la possibile regolazione da parte

degli utenti, oltre che le loro proprietà ottiche tra cui trasparenza e capacità di

diffusione e riflessione della luce incidente.

Infatti il tipo di finitura delle superfici che delimitano gli spazi (tra cui quindi

anche gli schermi esterni) è importante poiché determina la riflessione

luminosa. Differenti finiture superficiali (colore) causano diversi comportamenti

rispetto alla riflessione che può essere: speculare, diffusa o mista. Quasi tutte le

superfici opache riflettono la luce in modo diffuso determinando una

distribuzione uniforme della luce. Le superfici con riflessione speculare (specchi

7 Classificazione presente in: Daylighting in architecture, a European reference book, 1993

75

o superfici molto lucide), invece, possono essere sfruttate per riflettere la

radiazione diretta verso direzioni appropriate per illuminare senza causare

abbagliamento.

Figura 59. Spazi di luce intermedi

La presenza di uno spazio di luce intermedio è positivo poiché blocca la

radiazione solare diretta (anche se sono in alcuni momenti dell’anno) ma in tal

modo riduce anche la quantità di luce naturale all’interno (legata alla quantità i

radiazione diffusa) che può essere in un certo senso bilanciata da dalle

riflessioni e influenza la vista del vista del cielo, fattore importante dal punto di

vista della percezione e del contatto con l’esterno. Sfruttare le potenzialità di

tale spazio in termini di geometria e finiture superficiali significa creare una

miglior uniformità della luce all’interno riducendo il rischio di abbagliamento.

Riuscire a bilanciare l’effetto dell’ombreggiamento con la presenza di luce

naturale sufficiente e ben distribuita, evitando il più possibile il rischio di

abbagliamento significa adottare alcune strategie che sfruttano le proprietà

delle superfici di riflettere la radiazione solare (a onda corta).

L’abbagliamento, considerato infatti un parametro di comfort visivo, è l’effetto

sgradevole causato dall’eccessivo contrasto di luminanze nel campo visivo.

Esso è fondamentalmente di due tipi: diretto quando è prodotto dalla radiazione

solare diretta e indiretto quando è avviene per riflessione di una superficie

lucida.

In area climatica temperata specialmente nelle latitudini più a sud la radiazione

solare diretta è molto intensa quindi la riflessione della radiazione potrebbe

essere un problema

Figura 60. Strategie riferite al posizionamento della finestra rispetto alla radiazione in estate-inverno per la protezione da abbagliamento

La figura 60 mostra come una prima strategia riguarda il posizionamento del

vetro. Infatti, in latitudini con elevato soleggiamento, usare una parete

76

interamente vetrata per cercare di bilanciare la riduzione della luce naturale non

è una buona scelta. Infatti la radiazione incidente diretta schermata dal portico

potrebbe essere riflessa all’interno causando abbagliamento indiretto all’interno

del campo visivo. E’ quindi preferibile che la finestra sia rialzata da terra (non

più di 1,20 m per non limitare la visione) e la parte superiore non riceverà

comunque luce dal cielo ma potrebbe contribuire all’ingresso della radiazione

riflessa dal soffitto dello spazio di transizione (se chiaro).

Per contrastare invece l’abbagliamento diretto causato dalla radiazione solare

invernale (desiderabile per i guadagni termici) è possibile utilizzare una tenda

interna, considerando sempre il fatto che colori molto chiari possono enfatizzare

l’effetto di abbagliamento.

E’ importante considerare anche lo spazio esterno immediatamente adiacente,

in particolare il terreno, superficie riflettente (in base al tipo di finitura) e quindi

fonte di illuminamento interno. Infatti la presenza di uno spazio di transizione

ombreggia ma non ostacola la riflessione (diffusa) dal terreno e quindi essa può

essere un vantaggio per l’interno se in accordo con l’apertura.

Il light shelf

Figura 61. Lo spazio di luce intermedio come light shelf

In particolare una strategia per ottenere valori desiderati di illuminazione

naturale o di penetrazione della luce in profondità cercando di bilanciare il

conflitto con la necessità di ombreggiamento estivo e guadagno invernale è

progettare il limite orizzontale dello spazio di transizione come un light shelf

(mensola di luce) in modo da far riflettere la radiazione solare verso il soffitto e

diffonderla in modo uniforme nell’ambiente. La mensola orizzontale è situata un

po’ più in basso del soffitto e in tal modo la finestra viene separata in due parti

con due funzioni: una a livello dell’occhio per la visione verso l’esterno (circa

due terzi dell’altezza totale del vetro) e l’altra in alto, estesa orizzontalmente,

per massimizzare la penetrazione della luce naturale. Più il soffitto è alto più

sono efficaci. Sono adatte a climi con elevato soleggiamento come il clima

temperato nelle regioni mediterranee. Inoltre un vetro con alta trasmissione

77

luminosa è consigliabile nella parte alta, mentre un vetro a bassa trasmissione

o schermature in quella inferiore per controllare l’abbagliamento. In tal modo si

migliora non solo la distribuzione della luce ma si incrementa anche la

profondità della zona illuminata. La finestra al di sopra del light shelf può essere

inoltre schermata da lamelle per prevenire l’eccesso di luce oppure può essere

utilizzato un ulteriore piano all’interno.

Esistono diversi tipi di light shelf (solo esterno, interno, combinato) ma perchè

svolga una funzione schermante (e quindi sia in qualche modo assimilabile a

uno spazio di transizione) e non solo quella illuminante, deve essere situato

almeno in parte all’esterno. La profondità minima esterna è quindi determinata

dalle esigenze di ombreggiamento, almeno a sud dove la schermatura

orizzontale è efficace, mentre negli altri orientamenti prevale il

dimensionamento in funzione della luce naturale.

Il dimensionamento dipende dalla latitudine e dall’orientamento. La profondità

cresce con il crescere della latitudine per orientamenti est ed ovest.

Figura 62. Light-shelf nei diversi orientamenti

Per orientamenti compresi tra i + o – 20° rispetto al sud il light shelf esterno

dovrebbe avere una profondità compresa tra 1,25 - 1,5 volte l’altezza della

finestra a nastro sovrastante, oltre i 20° a est e ovest dovrebbe essere esteso a

1,5 - 2 volte. Inoltre a est e ovest occorre prevedere delle schermature sopra la

mensola per i bassi raggi solari estivi.

Se l’orientamento della stanza è esattamente sud in prima approssimazione la

profondità del light shelf interno può essere uguale alla finestra sovrastante. A

basse latitudini (sud mediterraneo) la profondità del light shelf si può estendere

in modo da bloccare sempre la radiazione diretta nella finestra soprastante; a

latitudini più alte o in orientamenti a est e ovest può essere necessario adottare

un sistema di ombreggiamento poiché i raggi solari potrebbero penetrare senza

essere riflessi.

La penetrazione della luce a sud con un light shelf è di circa 2 volte l’altezza

della finestra, mentre in assenza solo 1,5 volte.

78

Figura 63. Strategie di applicazione di un light-shelf

Anche l’inclinazione della superficie del light-shelf può influire: se si inclina

verso il basso aumenta la protezione solare e diminuisce la riflessione della

luce, mentre al contrario, inclinato verso l’alto aumenta il contributo

dell’illuminazione naturale (figura 63). La posizione orizzontale è, tuttavia, un

buon compromesso per l’illuminazione ma questi accorgimenti potrebbero

essere utili in caso di altre esigenze.

Se la mensola interna ostruisce troppo si possono adottare dei sistemi di

controllo quali mensole più piccole interne o lamelle riflettenti fisse o mobili.

Inoltre anche il davanzale della finestra può essere inclinato per compensare la

riduzione della visuale.

Oltre alla geometria è importante la finitura della superficie di incidenza.

E’ necessario che la superficie superiore sia di colore molto chiaro (bianco) o

lucida. Inoltre la parte interna può essere costituta solo da un materiale molto

sottile come un film metallico riflettente.

Bisogna inoltre considerare che la quantità di luce riflessa varia nel corso

dell’anno, rispetto all’incidenza della radiazione diretta. Per esempio, in clima

temperato la mensola se orientata a sud può generare un’illuminazione non

uniforme durante il corso dell’anno. Di conseguenza, progettare la parte esterna

del light shelf di colore più chiaro (0,80 riflessione) e quella interna con un

coefficiente di riflessione medio (0,5) può bilanciare la quantità di luce riflessa

dall’area colpita dalla radiazione diretta estiva (angoli solari elevati) con quella

colpita dalla radiazione invernale (bassi angoli solari).

La superficie inferiore della mensola può invece compensare l’area più scura

dovuta all’ombreggiamento, però è preferibile avere un fattore di riflessione

medio soprattutto nell’area vicina alla finestra per evitare abbagliamento.

Se correttamente progettati, quindi, il light shelf presenta molti vantaggi rispetto

a una semplice schermatura

79

6.3 Il controllo del movimento dell’aria

Figura 64. Effetto della presenza di un elemento aggettante sul movimento dell’aria (rielaborato da: Lechner, 2001)

La presenza di uno spazio di transizione, ha un impatto positivo sulla

ventilazione di un ambiente interno e il suo effetto può essere assimilato a

quello di un aggetto orizzontale (figura 64).

La ventilazione interna dipende dalla differenza di pressione che si instaura fra

due parti dell’edificio: in modo naturale, il flusso d’aria si sposta dalla zona a

maggior pressione (area sopravento) verso quella in depressione (area

sottovento). L’aggetto “cattura” e incanala attraverso un’apertura una certa

quantità d’aria che fluirebbe altrimenti al di fuori dell’involucro, aumentando così

la corrente in ingresso. Un aggetto discontinuo costituito da lamelle o la

presenza di uno stacco di almeno 15 cm permette alla pressione positiva al di

sopra dell’elemento di influenzare la direzione del movimento dell’aria. Inoltre il

posizionamento dell’aggetto più in alto rispetto alla finestra (almeno 30 cm)

direziona il flusso d’aria in basso verso gli occupanti.

7 La dimensione percettiva dello spazio semi-aperto

Il progetto fisico di uno spazio di transizione può influire sulla dimensione

immateriale dello spazio stesso (vivibilità, comfort) e produrre interazioni umane

(emotive, culturali, comportamentali, simboliche). Parlare di comfort negli spazi

di transizione significa tenere in considerazione tale aspetto multidimensionale.

Infatti questa particolare condizione tra l’interno e l’esterno ha influenza sul

“comportamento adattivo” di una persona e quindi non si potrà valutare il

comfort con lo stesso approccio usato per uno spazio completamente chiuso o

aperto ma è importante tenere in considerazione aspetti legati alla sfera

percettiva.

80

7.1 La percezione polisensoriale

La percezione si definisce come una risposta sensoriale influenzata

dall’apprendimento e l’esperienza precedente, che, quindi, ha una certa

intenzionalità. Le risposte sensoriali possono essere di due tipi, una fissa

(sensazione) e l’altra variabile (percezione), per cui la percezione presuppone

un grado superiore di coscienza da parte dell’individuo. (Serra,1995).

Il processo percettivo ha una grande importanza nel rapporto tra l’uomo e il suo

ambiente. Quando si parla di ambiente è necessario considerare che esso non

si riferisce solo allo spazio fisico ma comprende anche la dimensione

immateriale (“ambiance”), il che implica un rapporto sensibile dell’utente che

abbia esperienza di uno spazio attraverso un processo percettivo che coinvolge

tutti i sensi in funzione della sua sensibilità sociale e culturale. Per comprendere

questo processo sinestetico è necessario adottare un approccio

multidisciplinare che coinvolga le dimensioni fisiche, sensibili, sociali.

Interpretare l’ambiente architettonico in questo senso è basilare per studiare il

comfort in senso olistico, che è in definitiva il riscontro di come noi percepiamo

l’architettura: come un’esperienza e non come somma di esperienze parziali,

secondo un’ottica di “gestalt”. L’atto percettivo è quindi un atto di integrazione di

sintesi di stimoli e si chiama sinestesia l’effetto di associazione di stimoli

differenti che possono produrre modificazioni nelle conseguenze a livello

sensoriale di tali stimoli.

La configurazioni spaziali dei tessuti urbani (strade, piazze ma anche spazi di

transizione) e i materiali che li costituiscono modellano le forze ambientali

(calore, luce, suono, odori, aria, tattilità) che influiscono sulla percezione e sui

comportamenti individuali e collettivi, contribuendo a determinare i caratteri

specifici degli ambienti urbani che danno senso e identità ai luoghi.

E’ importante quindi dal punto di vista della percezione la relazione che esiste

tra gli elementi dell’ambiente che può essere di armonia o di contrasto.

In particolare il contrasto, il ritmo e l’enfasi che generano una varietà

architettonica chiamata anche “diversità spaziale” (Steemers, 2004) ottenibile in

un edificio o in uno spazio urbano anche attraverso la progettazione spazi di

transizione. La varietà che si ottiene produce un effetto estetico-percettivo

piacevole.

Se uno spazio riesce ad essere attrattivo superando quindi i limiti delle

prestazioni ambientali in senso stretto si può cominciare a parlare di

piacevolezza derivante da una percezione polisensoriale (visiva, termica,

sonora, ma anche olfattiva/qualità dell’aria e tattile), un processo complesso di

tipo cognitivo e culturale che ha una base strutturale derivante dagli stimoli

ambientali.

Heschong (1979) in ‘Thermal Delight in Architecture’ definisce il piacere come

uno dei livelli di interazione con l’ambiente, che deriva da un senso di

apprezzamento estetico che può essere molto ben prodotto da sensazioni

81

tecnicamente ritenute non confortevoli come forte caldo, freddo o contrasti

luminosi.

Figura 65. L’effetto estetico-percettivo dato dai portici, visibile nelle architettura di L.Kahn.

7.2 Il comfort ambientale negli spazi semi-aperti

Si definisce comfort ambientale quella particolare condizione di benessere

determinata, in funzione delle percezioni sensoriali di un individuo inserito in un

ambiente, da temperatura, umidità dell'aria e livello di rumorosità e luminosità

rilevati all'interno dell'ambiente. Il raggiungimento del comfort può essere

considerate una delle fondamentali aspirazioni dell’architettura da secoli. In

particolare, il benessere termoigrometrico (o comfort termico) è definito

dall'American Society of Heating Ventilation and Air-conditioning Engineers

(ASHRAE) come quel particolare stato della mente che esprime soddisfazione

con l'ambiente circostante.

Una definizione più razionale relaziona il comfort al bilancio tra i guadagni e le

perdite di energia e definisce lo stato di comfort come soddisfatto quando i

flussi di calore scambiati tra l’individuo e l’esterno sono in equilibrio (Fanger

1970). Un limite a questa definizione di “comfort” è proprio la ricerca dell’

“equilibrio” che implica l’assenza di stimoli come un fattore positivo.

L’assenza di discomfort è quindi un “prodotto” che può essere prescritto, ma

omette il potenziale “piacere” derivante dalla percezione di alcuni gradi di

stimolo e contrasto, come visto nel capitolo precedente.

In particolare per le finalità di questo studio, occorre capire cosa significhi

valutare il comfort in uno spazio semi-aperto rispetto agli spazi chiusi o aperti.

Da una parte, le caratteristiche di uno spazio semi-aperto lo avvicinano di più

alla condizione di uno spazio aperto, in quanto esposto all’influenza dei fattori

climatici esterni, anche se, per certi versi, il grado di chiusura dato dalle

superfici che lo delimitano, lo avvicinano alle condizioni radianti di uno spazio

interno.

82

I fattori più importanti che incidono sulla valutazione del comfort negli spazi di

transizione e lo distinguono dagli altri tipi di spazi che sono:

- la variabilità temporale delle condizioni termiche (compresenza di aree al

sole e all’ombra; temperatura dell’aria), per cui non è possibile ragionare

in termini stazionari;

- il tempo di permanenza delle persone nello spazio variabile a seconda

dell’attività svolta che è pur sempre breve e dinamica (per quanto

l’attività possa essere stazionaria).

- l’effetto sinestetico dato dalla presenza di stimoli sensoriali diversi (cap.

7.1). Questo effetto può essere positivo in quanto l’essere umano ha

necessità di ricevere degli stimoli mutevoli, fatto che molte volte viene

tralasciato a favore di una progettazione di ambienti teoricamente

“perfetti” ma molto statici. A questo si aggiunge la questione

dell’adattamento degli individui che si vedrà in seguito.

Questi fattori spiegano la difficile valutazione del comfort attraverso dei modelli

di calcolo basati su condizioni stazionarie, il che implica che il corpo dovrebbe

aver trovato un equilibrio con l’ambiente esterno.

Uno studio (Hoppe, 2002) dimostra come il corpo sia in inverno che in estate

abbia bisogno di tempo per raggiungere dei livelli di stabilità.

Una sensazione termica di discomfort si registra quando le persone passano da

uno spazio condizionato meccanicamente da uno spazio aperto soleggiato.

Questo fatto richiama l’attenzione alla questione della stazionarietà o non

stazionarietà dei modelli nel valutare il comfort termico all’esterno. Grazie a un

modello non stazionario Hoppe ha valutato la sensazione termica dell’uomo

includendo il calore immagazzinato dal corpo, restituendo informazioni sulla

temperatura interna e a livello epidermico. E’ stato dimostrato che il tempo che

necessita il corpo per regolare le proprie condizioni termiche è maggiore in

inverno rispetto all’estate. Si può quindi supporre che una valutazione in regime

stazionario possa essere un’approssimazione accettabile in estate mentre in

inverno sia necessario un approccio dinamico.

In seguito altre ricerche hanno dimostrano l’effetto positivo di questo spazio

sulle persone presenti nello spazio aperto e chiuso a esso adiacenti, in quanto

smorzano la differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno (Chun et al.,

2004).

Potvin (2000) esaminando la potenzialità di uno spazio di transizione per chi lo

attraversa, sottolinea che esso determina la percezione di environmental

transitions (transizioni ambientali). Esso rende infatti graduale il passaggio tra

spazi con condizioni termiche differenti, provocando un progressivo

adattamento del corpo, specialmente quando la direzione del movimento è dallo

spazio più a quello meno confortevole.

83

Dalle ricerche presenti in letteratura emerge sempre il fatto che gli indici di

comfort standard esistenti (ideati per l’interno e a volte adattati all’esterno) non

siano appropriati per valutare le condizioni di comfort in tali spazi.

7.3 Gli approcci al comfort termico

Il comfort termico è una condizione soggettiva di soddisfazione dell’ambiente

circostante che si cerca di oggettivare attraverso degli indici quantitativi. La

sensazione di comfort deriva da parametri ambientali e fattori soggettivi

dell’utente. Si può vedere come il comfort possa essere sia oggettivo che

soggettivo senza che questo concetto implichi contraddizioni.

Infatti esistono fondamentalmente 3 approcci per la valutazione del comfort

termico (fisico, fisiologico e psicologico) che possono essere visti come livelli di

valutazione che comprendono aspetti oggettivi e soggettivi. I primi due approcci

sono quelli più facilmente quantificabili e comprendono come parametri

oggettivi quelli climatici e di termoregolazione del corpo. Ci sono poi una serie

di parametri soggettivi da considerare e che possiamo classificare in diversi

gruppi a seconda che si tratti di: condizioni fisiologiche (età, sesso, tasso

metabolico, isolamento dei vestiti), e condizioni psicologiche (esperienza,

tempo trascorso, aspettative). Gli indici di comfort sono legati all’aspetto fisico-

fisiologico e si calcolano risolvendo equazioni di bilancio termico in regime

stazionario. Le indagini sul campo, tuttavia, hanno rivelato che un approccio

puramente fisiologico è inadeguato al fine di caratterizzare le condizioni di

comfort termico all’ esterno, mentre la questione dell’adattamento diventa

sempre più importante.

La valutazione dell’aspetto psicologico deriva da una percezione polisensoriale

come visto nel cap.7.1. Ciò significa che gli indici esistenti possono essere

considerati una base quantitativa per avere un’idea della tendenza del

comportamento di uno spazio che deve essere integrata.

7.3.1 L’importanza dell’adattamento

Le teorie che considerano le capacità di adattamento di un individuo (Baker,

1996, Nikolopoulou and Steemers, 2003), contrastano con l’equazione del

bilancio termico che lo vede un essere passivo rispetto agli stimoli esterni. Gli

individui, infatti, interagiscono con l’ambiente circostante in diversi modi

mostrando delle tolleranze per condizioni climatiche considerate inaccettabili in

simulazioni in laboratorio. Questo avviene se hanno delle opportunità adattive

(Baker, 1996). Avere opportunità adattive significa avere possibilità di scelta, in

particolare modificando il proprio vestiario, attività o la propria posizione in un

ambiente. Per esempio in estate la possibilità di muoversi verso uno spazio

ombreggiato, o anche solo la visione di esso che ne anticipa la percezione di

84

“fresco” è una forma di “gestalt” termica che associa la percezione

multisensoriale a meccanismi di regolazione termica metabolici e

comportamentali. Quindi anche la sola percezione di avere questa possibilità è

sufficiente per incrementare la tolleranza a range di temperatura più ampi.

Questo effetto di consapevolezza delle possibilità di miglioramento delle

condizioni di comfort viene definita da Nikoloupolou e Steemers (2003) come

“perceived control” (controllo percepito), il parametro più significativi dal punto di

vista dell’influenza psicologica.

Steemers aggiunge che per poter percepire le opportunità adattive in un

contesto deve esserci sufficiente “diversità” ambientale e spaziale. Nello

specifico la diversità ambientale è data dalla presenza di diverse condizioni

microclimatiche (temperatura e movimento dell’aria), mentre la diversità

spaziale emerge da caratteristiche morfologiche quali il grado di chiusura di uno

spazio, le proporzioni, l’orientamento e la posizione nel contesto. La presenza

di spazi di transizione contribuiscono ad aumentare questa diversità, e in tal

modo gli individui vedono incrementate le possibilità di scelta per il

soddisfacimento dei propri bisogni. Spazi complessi con diverse caratteristiche

stimolano l’esperienza polisensoriale che induce l’uso e l’interazione sociale

oltre aumentando così anche la qualità urbana. La diversità ambientale

esaminata in presenza di diversi spazi di transizione, è definita come una

qualità essenziale per la vita umana che deve quindi essere perseguita in tutti

contesti urbani da progettare o riconfigurare (Sinou et al, 2003).

Anche se questo fenomeno non può essere chiaramente monitorato e

quantificabile, la percezione del confort termico in relazione all’effetto

psicologico è argomento attuale di studio e discussione.

Il peso dell’adattamento secondo Nikoloupolou (ricerca RUROS) può arrivare a

influenzare la percezione del comfort anche fino al 50%.

Esiste infatti una discrepanza notevole tra il calcolo di indici di comfort standard

e la risposta del comfort percepito (attraversi un indice empirico chiamato ASV,

Actual Sensation Vote).

Si può quindi concludere che il contribuito dell’adattamento è sempre più

accettato come un importante supplemento alla teoria del bilancio termico e si

stanno studiando nuovi indici che riflettano questo cambiamento.

86

PARTE 2 La valutazione del controllo ambientale del portico

La seconda parte della ricerca intende indagare l’aspetto di controllo ambientale

che uno spazio di transizione perimetrale offre. In questa parte di studio lo

spazio analizzato è chiamato portico, facendo comunque riferimento alle

variabili morfo-tipologiche che ne individuano le varianti nella configurazione

spaziale. Vengono quindi indagate le potenzialità di controllo ambientale di un

portico attraverso un metodo di analisi e di valutazione che integra l’aspetto

termico e luminoso-visivo, per poter bilanciare i diversi requisiti in relazione alle

esigenze di uno specifico progetto.

A conclusione delle analisi effettuate vengono fornite delle linee guida di

supporto alla progettazione che aiutino un progettista nella scelta di una

configurazione in termini geometrici e materici rispetto a vincoli esterni dati.

8 La valutazione microclimatica: un approccio transcalare

La valutazione del potenziale di controllo ambientale di un portico si inserisce

nell’ambito della progettazione ambientale, ossia la trasformazione controllata

dell’ambiente alle diverse scale dall’edificio alla città.

Per comprendere e studiare gli effetti risultanti dall’interazione tra edifici e

superfici urbane con le variabili climatiche è necessario adottare un approccio

trans-scalare che vede alla microscala, l’intersezione tra scala architettonica e

urbana, di cui gli spazi di transizione rappresentano proprio l’interfaccia. Essi,

infatti, in quanto elementi di controllo climatico dell’interno e dell’esterno,

mediano questo rapporto scalare e diventano quindi spazi in cui avviene una

vera e propria trasformazione climatica, assumendo così l’accezione di “spazi di

transizione microclimatica”. Avere potenzialità di mitigazione a livello micro-

urbano significa quindi poter controllare gli effetti delle variabili climatiche nello

specifico intorno di un individuo, e agire quindi sulle sue condizioni di “comfort”.

8.1 L’ambito di analisi: la scala micro-urbana

Per valutare uno spazio di transizione dal punto di vista ambientale il livello a

cui porsi è quello intermedio tra la scala urbana e la scala edilizia. Tale livello

non è però definito metricamente attraverso una scala univoca ma può essere

determinato sulla base delle mutue interazioni che si generano tra la macro e la

micro sfera in uno specifico contesto.

La scala microurbana rappresenta quindi il punto di contatto tra la sfera privata

del microclima interno all’edificio e la sfera pubblica del microclima esterno.

Per analizzare gli spazi di transizione alla scala micro-urbana è necessario

quindi adottare un approccio transcalare considerando parametri legati alla

progettazione urbana quali orientamento e sezione dello spazio urbano (si tratti

87

di una strada o di una piazza) e altri legati all’edificio quali forma e rapporto

opaco/trasparente dell’involucro. Elementi dello spazio esterno adiacente e

dell’edificio si intersecano e interagiscono con i fattori climatici, caratterizzando

dal punto di vista microclimatico lo spazio di transizione in quel particolare

contesto.

La qualità ambientale risultante da tale analisi non deriverà in ogni caso solo dal

rispetto dalla valutazione quantitativa degli aspetti citati, ma esistono altre

variabili che influenzano il benessere dell’utente a questa scala. Tra queste gli

aspetti legati alla percezione e il comfort psicologico (capitolo 7) che devono

essere in qualche modo “sommati” ai fattori misurabili.

Figura 66. Lo spazio di transizione e la scala microurbana

8.2 Il portico: una strategia di mitigazione microclimatica

Il microclima urbano è il risultato della complessa interazione tra variabili

climatiche (principalmente sole e vento) e i fattori morfologici e materici delle

superfici urbane.

E’ dimostrato in molti studi che la forma urbana influenza il microclima (Givoni,

1989), il ha quindi effetti sul consumo energetico degli edifici (Santamouris,

2001) e sul benessere degli individui (Ali Toudert, 2005).

In particolare l’accessibilità solare e la permeabilità al vento sono influenzate

dalla geometria e dall’orientamento del layout urbano. In climi temperati sono

richieste sia protezione solare estiva che accessibilità solare invernale: si

richiede così sia chiusura che apertura al cielo e questa esigenza

apparentemente contrastante può essere risolta grazie a una corretta

progettazione degli edifici e degli spazi tra di essi. In particolare, secondo gli

studi più rilevanti, la geometria e l’orientamento sono i parametri che hanno

maggiore influenza nella progettazione microclimatica (Todhunter 1990,

Yoshida 1990 J. Arnfield and G. Mills, 1994). Questi parametri infatti

influenzano direttamente i movimenti dell’aria a livello stradale, l’accessibilità

solare e quindi il microclima (Arnfield and Mills, 1994- Nakamura and Oke,

1988).

88

Gli effetti prodotto dall’ombreggiamento degli spazi di transizione sono

percepibili alle diverse scale:

- Riduzione del consumo energetico degli edifici (a scala edilizia)

- Riduzione della temperatura dell’aria con conseguente impatto sull’isola di

calore urbana (a scala urbana).

- Benessere degli individui (a scala microurbana ed edilizia)

La riduzione della radiazione solare diretta attraverso l’ombreggiamento si

conferma uno dei metodi più efficaci per ridurre il calore negli spazi urbani. Tale

effetto può essere ottenuto sia attraverso la geometria degli edifici e degli spazi

aperti tra di essi o attraverso elementi ombreggianti artificiali come

schermature, aggetti, pensiline ecc. o naturali come alberature.

Oggetto di questa ricerca è il portico inteso elemento di controllo solare con

diversi gradi di integrazione all’edificio (incluso o addossato) e allo spazio

aperto. In particolare le valutazioni di questo studio si focalizzano sugli effetti

prodotti dal portico sul benessere degli individui da un punto di vista sia termico

che luminoso-visivo.

A livello microurbano i parametri di scambio termico risultano difficili da simulare

poiché i valori dipendono da diversi fenomeni fisici dovuti all’incidenza e agli

scambi energetici tra la radiazione solare e l’ambiente costruito quali:

conduzione, convezione e irraggiamento (diverse lunghezze d’onda).

Uno dei primi studi (Pearlmutter et al. 1999), che si sono concentrati sull’analisi

dell’effetto della geometria stradale sui flussi radiativi e sui guadagni termici di

un individuo, ha confermato il vantaggio dell’ombreggiamento sulla riduzione

del calore assorbito da un individuo rispetto a uno completamente esposto alla

radiazione solare.

Inoltre, come già sottolineato nella prima parte (capitolo 7.3.1), la presenza di

spazi ombreggiati in uno spazio urbano crea differenze non solo di temperatura

(tra il centro e i bordi della strada) ma crea diversità ambientale (Steemers,

2004) e influenza l’adattamento comportamentale allo stress termico

(Nikolopolou et al., 2001).

8.2.1 La radiazione solare

Il contributo principale di un portico come sistema passivo di controllo solare è

la protezione dalla radiazione diretta incidente, considerata la principale causa

di surriscaldamento estivo e quindi di discomfort. Rispetto a sistemi di

schermatura (come aggetti e brise-soleil) che hanno la sola funzione di ridurre il

carico termico dell’involucro, l’ombra generata da un portico crea anche uno

spazio vivibile, aperto verso l’esterno ma protetto dagli effetti indesiderati della

radiazione.

Per valutare i benefici che tale spazio offre da un punto di vista termico e

luminoso, è opportuno esaminare l’effetto rispetto alle componenti della

radiazione che comprendono: la radiazione a onda corta (quella che chiamiamo

89

radiazione solare) che comprende la banda del visibile (= 0,4-0,76 μm) e

quella del vicino infrarosso (= 0,76-2,5 μm) che si traduce nelle componenti

diretta, diffusa e riflessa e la radiazione a onda lunga (chiamata anche

radiazione infrarossa), la componente ri-emessa sotto forma di calore (= 4 a

100 μm) sia dal cielo che dai corpi circostanti (superfici urbane verticali e

orizzontali). E’ importante capire in che modo tali componenti incidano a livello

microurbano, con quali effetti sul benessere (termico e visivo) dell’individuo, al

fine di capire quali strategie adottare per controllarle.

La radiazione diretta è legata alla posizione del sole nel cielo e quindi a fattori

quali latitudine e momento dell’anno e ora del giorno. L’intensità è dovuta

all’angolo di incidenza ed è tanto maggiore quanto più il raggio è perpendicolare

al piano. La radiazione diffusa dipende dalle condizioni del cielo, quando è

limpido corrisponde a circa il 15% della radiazione globale, mentre quando è

coperto al 100% (Olgyay, 1957). L’incidenza dipende da quanto la superficie di

riferimento vede il cielo (semi sfera superiore) e quindi sarà massima quando la

superficie è orizzontale senza ostruzioni.

La radiazione riflessa per superfici opache è uguale in tutte le direzioni e

dipende dal coefficiente di riflessione (albedo), determinato principalmente dal

colore. La radiazione riemessa (nel lontano infrarosso) non è visibile ma è

percepita sotto forma di calore.

La morfologia di uno spazio riesce quindi a controllare l’effetto della radiazione

incidente, mentre i materiali agiscono secondariamente, in modo indiretto,

modificando i flussi radiativi riflessi e rimessi.

Inoltre l’effetto della riduzione a onde corte (di cui una parte nello spettro del

visbile), determina anche una riduzione della luce naturale nell’ambiente che

può essere però in parte compensata dalle riflessioni in base al colore delle

superfici.

8.2.2 Il movimento dell’aria

Il vento è uno dei fattori climatici che influenzano maggiormente le condizioni di

benessere in uno spazio aperto ed il cui effetto è tra i più difficili da prevedere

con precisione, specialmente quando le superfici urbane presentano morfologie

complesse e sono necessari calcoli fluidodinamici CFD (“Computational Fluid

Dynamics”). Infatti persino lievi cambiamenti nella configurazione dello spazio o

della zona circostante può modificare la struttura del vento nello spazio.

Esistono però alcuni effetti già studiati che definiscono l’impatto del vento in

semplici configurazioni, rispetto all’orientamento stradale e della densità edilizia.

I dati più importanti sono la velocità media e la direzione del vento durante il

periodo in cui viene occupato lo spazio.

Se l’orientamento della sezione stradale è parallelo alla direzione del vento la

velocità aumenta rispetto agli edifici perpendicolari al vento.

90

Un portico (se addossato all’edificio e quindi il suo limite superiore è esposto

all’esterno) quando il vento soffia in direzione perpendicolare all’edificio può

fungere da frangivento deviandone il flusso d’aria.

Normalmente il caratteristiche del vento in un canyon urbano dipendono dal

vento al livello della copertura degli edifici (Nakamura and Oke, 1988;

Santamouris et al., 1999). E’ stato dimostrato inoltre che la correlazione tra

flusso di vento a livello del tetto e all’interno del canyon urbano è più marcata

per alte velocità del vento.

Il contesto climatico di riferimento per questo studio si considera come

caratterizzato da condizioni di calma di vento (secondo la scala di Beufort), per

cui non vengono effettuati calcoli fluidodinamici, ma si considera solo un flusso

convettivo calcolato attraverso un coefficiente di scambio convettivo (hc) per il

calcolo delle temperature superficiali. La variazione della velocità dell’aria (m/s)

viene invece inserita nel calcolo degli indici di comfort per capire in che misura

influenzi la sensazione di comfort di un individuo.

8.3 Le variabili geometriche

La geometria è il parametro che ha maggiore impatto sul controllo della

radiazione solare sia da un punto di vista sia termico che luminoso.

8.3.1 Le proporzioni

Figura 67. Le variabili dimensionali che identificano una porzione di spazio urbano

Numerosi studi hanno analizzato l’impatto della morfologia urbana in relazione

all’accessibilità solare sulle superfici (orizzontali e verticali) che costituiscono

l’invaso di uno spazio aperto urbano.

La valutazione dell’effetto della radiazione solare diretta in una determinata

configurazione urbana viene definita in termini di rapporti dimensionali tra:

l’altezza degli edifici (H), la distanza tra di essi (W) e la lunghezza (L) dello

spazio. Il rapporto tra questi parametri definisce le proporzioni dello spazio, in

cui se la lunghezza è molto maggiore delle altre due dimensioni non viene

considerata. Oke (1980), ha introdotto il concetto di canyon urbano, un profilo

verticale rettangolare semplificato di infinita lunghezza, utile per descrivere in

91

termini semplificati la struttura base di uno spazio aperto urbano (trascurando

così aspetti irrilevanti per l’influenza dei fattori climatici).

Tale modello è quindi definito attraverso le sue proporzioni: il rapporto tra

altezza e larghezza della strada (H/W) unito all’orientamento sono i parametri

che maggiormente influenzano il microclima.

Figura 68. Distribuzione schematica della radiazione solare incidente in configurazioni urbane con diversi H/W : a) H/W=0, b) H/W=1, c) H/W>1 (rielaborazione da: Givoni, 1988).

In un’area aperta, la maggior parte della radiazione solare incidente viene

riflessa e in parte ri-emessa, dopo essere stata assorbita, come radiazione a

onda lunga verso il cielo. In un canyon urbano di media densità (H/W=1), parte

della radiazione riflessa colpisce altri edifici o il terreno e viene assorbita a

livello del suolo. Quando il canyon urbano è molto profondo, infine,

l’assorbimento avviene a un livello più alto rispetto alla strada e quindi, di

conseguenza, la radiazione riscalda in misura minore l’aria a livello del suolo.

Diminuendo il rapporto H/W si permette l’accessibilità solare invernale,

aumentandolo si incentivano le multi riflessioni a onda corta tra superfici urbane

(Nunez and Oke, 1977). Se da una parte le riflessioni permettono un aumento

della luce diffusa, dall’altra parte se la sezione stradale è profonda ma la

radiazione in estate riesce a raggiungere il suolo, parte del calore intrappolato

non viene re-irradiato verso il cielo e provoca surriscaldamento.

Ad ogni modo in un contesto urbano alle latitudini temperate un aspetto

primario da valutare è l’accessibilità solare in termini di guadagni solari invernali

e disponibilità di luce naturale durante tutto l’anno.

La necessità di protezione solare in estate e il bisogno di accesso solare in

inverno implicano, rispettivamente, compattezza e apertura verso il cielo. Oke

sostiene che esista una “zona di compatibilità” che assicura il compromesso tra

le contrastanti necessità stagionali. Secondo l’autore in una latitudine di 45°N

H/W=0,6 è il valore massimo per mantenere la superficie di una parete verticale

orientata a sud irradiata per i suoi due terzi durante il solstizio invernale. Più in

generale, per medie latitudini comprese tra 35 e 55°N, rapporti proporzionali nel

range tra 0,4 – 0,6 risultano in irradianza sul pavimento, pareti e individuo

rispettivamente pari a 58 - 75%, 42 - 55% and 27 - 36% del totale annuo.

92

Studi più recenti (Ali-Toudert and Mayer, 2005) confermano che canyon stradali

poco profondi e ampi (H/W ≤ 0,5) sono appropriati per i climi che necessitano

accesso solare durante il corso dell’anno.

Per verificare l’accessibilità solare bisogna sempre considerare le proporzioni in

relazione all’orientamento e valutare l’impatto della radiazione sulle superfici

orizzontali, verticali e quindi sull’individuo.

Arnfield (1990) l’influenza delle proporzioni (da 0,25 a 4) e dell’orientamento (N-

S; E-O) sull’irradiazione delle superfici urbane. La variazione H/W è

maggiormente responsabile della quantità di radiazione sul pavimento mentre

l’orientamento influenza la radiazione ricevuta dalle pareti. Inoltre l’impatto

dell’orientamento è più significativo in estate rispetto all’inverno.

Il controllo solare stagionale è più semplice per le pareti degli edifici orientate

verso sud (quindi strade disposte secondo l’asse E-O) poiché la loro

inclinazione verticale le definisce già predisposte a ricevere minore energia

solare in estate ed la massiva irradianza solare in inverno, poiché quasi

perpendicolari ai raggi solari.

Per l’individuo, l’orientamento influenza molto l’irradiazione. Per latitudini

elevate la posizione solare è bassa in inverno e crea un forte ostacolo. Quindi la

radiazione è ridotta in particolare per orientamenti E-O.

Figura 69. Studio che ha dimostrato l'influenza sul pavimento e le pareti e un individuo in uno spazio urbano al variare di latitudine e orientamento e proporzioni (H/W=0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4).

(Da: Arnfield, 1990)

In un clima come quello mediterraneo-temperato quindi creare degli spazi

intermedi ombreggiati senza ridurre la sezione stradale risulta la strategia

migliore per rendere uno spazio urbano confortevole durante la stagione estiva.

Nella modellizzazione del profilo del canyon urbano (H/W) classico si

aggiungono quindi le proporzioni (H/D) dello spazio di transizione se questo è

93

lineare (di lunghezza semi-infinita come la strada antistante).. Se invece lo

spazio è puntuale (come una loggia o un balcone) definito anche da limiti

verticali laterali, si identifica secondo il rapporto (H/D/L).

Risultati sperimentali dimostrano come l’uso di portici (A. Toudert, 2005) o altri

spazi di transizione lineari sia una strategia efficace per mitigare lo stress

termico a livello stradale specie in canyon stradali poco profondi. Essi infatti

riducono: la radiazione diretta e quella a onde lunghe emessa dalle superfici

intorno, in particolare dal terreno, sulla superficie corporea di un individuo.

Inoltre questa configurazione dell’edificio “auto-ombreggiante” riesce anche a

ridurre il carico termico negli spazi interni.

E’ stato evidenziato inoltre come la Tmrt dia una sintesi corretta dei flussi

radiativi che incidono su un individuo, mentre la temperatura dell’aria sia un

fattore secondario nell’influenzare il comfort termico, poiché essa non cambia in

modo significativo con il variare della geometria urbana (Ali-Toudert, F. –

Mayer, H. 2006a).

Figura 70. Configurazione di strade con portici (sopra) e distribuzione spaziale e temporale dell’indice di comfort termico PET in canyon urbani con portici in sezioni stradali orientati E-W e

N-S in un giorno tipico estivo in una latitudine di 32°N (clima caldo secco). (Da: Ali-Toudert, 2005).

8.3.2 Il fattore di vista del cielo

Il fattore di vista del cielo (SVF, Sky View Factor) è in un certo senso

complementare al rapporto dimensionale tra superfici urbane (H/W-H/D), poiché

rappresenta l’area visibile del cielo. E’ un parametro adimensionale, compreso

94

tra 0 e1 (Oke, 1988), ed è usato per determinare gli scambi radiativi tra le

superfici e il cielo.

Molti studi hanno dimostrato che il raffrescamento notturno del tessuto urbano è

direttamente relazionato allo SVF, quindi ai rapporti dimensionali tra superfici

(Oke 1981, Arnfield 1990b, Eliasson 1993, Mills 1997). Quando la radiazione

solare non è più presente, quindi di sera e di notte, l’energia accumulate dalle

superfici urbane (facciate e pavimentazioni) viene rilasciata sotto forma di

radiazione a onda lunga provocando un innalzamento di temperatura nel cayon

urbano, che genera quello che viene chiamato effetto di isola di calore urbana.

In generale, quando lo SVF è basso il canyon si riscalda di più perché il calore

rimane “intrappolato”, mentre se lo spazio è più aperto il raffrescamento

notturno avviene più velocemente. Il riscaldamento delle superfici avviene poi in

funzione delle caratteristiche dei materiali che costituiscono gli spazi urbani

(cap.9.2)

Un basso valore di SVF, però, può essere dovuto anche ad altri fattori, quali la

presenza elementi ombreggianti quali di spazi di transizione o strade strette che

non permettono alla radiazione diretta di raggiungere il suolo e quindi si

riscaldano meno.

Se lo SVF della superficie orizzontale è elevato le temperature superficiali della

strada rimangono 0,5-1°C più basse rispetto alle facciate di notte (Santamouris

et al. 1999).

Uno SVF ridotto ha effetto anche sulla radiazione solare a onda corta poiché

incentiva le riflessioni multiple tra superfici che incrementano l’assorbimento

della radiazione. Dall’altra parte, però, tali riflessioni (specialmente se le

superfici sono di colore chiaro) aumentano la quantità di luce naturale.

Infine, se fin ora abbiamo parlato dello SVF riferendoci a delle superfici, esso

può essere anche riferito a un punto nello spazio, come il baricentro di un

individuo; in tal caso esso è un fattore importante che entra in gioco nella

valutazione degli scambi radianti tra la persona e il cielo. In termini di radiazione

a onda corta, esso rappresenta il fattore per cui viene pesata la radiazione

diffusa incidente, mentre rappresenta la porzione di angolare di vista del cielo

che scambia radiazione a onda lunga in funzione della differenza di

temperatura tra la superficie corporea e la volta celeste.

8.4 I fattori termo-fisici

I materiali esposti alla radiazione convertono la radiazione solare in calore, che

in parte si accumula e in parte viene riemessa in funzione delle loro

caratteristiche termo-fisiche. Quando si usano materiali non appropriati il calore

riemesso aumenta la temperatura ambiente sia di giorno che di notte e questo

fenomeno produce effetti negativi di surriscaldamento sia a livello urbano (isola

di calore) che a livello microurbano provocando discomfort termico per l’uomo.

95

Uno spazio ombreggiato permetterà di mantenere temperature superficiali

vicine a quelle dell’aria, mentre uno soleggiato raggiungerà temperature anche

doppie. In uno spazio semi-confinato l’individuo è circondato per almeno 3 lati

da superfici (copertura, pavimentazione, parete) la cui temperatura determina il

flusso di calore riemesso a onda lunga, una parte importante dei guadagni

termici, secondi solo a quelli dovuti alla radiazione diretta.

8.4.1 L’albedo e l’emissività

Albedo e emissività sono caratteristiche fondamentali per definire le prestazioni

termiche dei materiali che costituiscono la finitura superficiale di una

configurazione urbana.

L’albedo () è dato dal rapporto tra radiazione incidente riflessa e radiazione

totale, e rappresenta quindi la quantità di radiazione (diretta e diffusa) che viene

riflessa da una superficie in presenza di radiazione solare. E’ quindi definito

anche come il coefficiente di riflessione di un materiale; dipende dal colore e

dalla rugosità, e si attiva per lunghezze d’onda nella banda compresa tra 0,28 e

2,8 nm, che comprende il 98% della irradianza solare (Santamouris, ).

Ha un valore compreso tra 0 e 1 che corrispondono rispettivamente a una

superficie molto scura (come l’asfalto nuovo che riflette l’ 1% di radiazione) e

molto chiara (come la neve fresca il 90%).

Per le superfici opache, la porzione di radiazione che non viene riflessa, viene

assorbita viene poi ri-emessa sotto forma di radiazione a onde lunghe (calore),

in funzione dell’emissività del materiale.

I materiali con alto albedo sono quindi consigliati da numerose ricerche per

raffrescare le superfici esposte al sole. Mentre a livello urbano questo effetto è

significativo, poiché inoltre è stato dimostrato che l’uso estensivo di materiali

con un albedo alto possono ridurre il picco diurno delle temperature di circa 2°C

(Santamouris, 2008), a livello microurbano rispetto a un individuo però la

radiazione riflessa può avere effetti indesiderati in termini energetici (carico

termico) e di luminanze.

L’emissività () è definita come il rapporto tra la radiazione emessa dalla

superficie e la radiazione emessa da un corpo nero alla stessa temperatura. In

altre parole, rappresenta la velocità con cui un materiale di emette energia

termica convertita dalla radiazione a onde corte. In pratica tanto minore sarà

l’albedo, tanto maggiore sarà la radiazione assorbita.

La combinazione di albedo ed emissività permette di classificare i materiali

urbani in freddi e caldi.

I materiali freddi possiedono emissività e albedo elevati. Dal momento che la

maggior parte dei materiali usati in edilizia hanno emissività prossima allo 0,9

96

ciò che li rende “freddi” è l’albedo, il quale ha un valore tanto maggiore quanto

più una superficie è liscia e di colore chiaro, come ad esempio il marmo. Al

contrario una pietra come il porfido, rugosa di colore scuro, è un materiale

caldo. In regioni a clima mediterraneo bisogna sottolineare che se l’albedo è

molto basso, la radiazione riflessa potrebbe colpire le persone presenti nello

spazio con effetti di discomfort sia termico che visivo (abbagliamento).

L’uso di materiali freddi è preferibile soprattutto in estate poiché contribuiscono

ad abbassare la temperatura superficiale, in modo che si mantenga anche

durante il giorno su valori prossimi a quelli dell’aria.

Figura 71. Materiali caldi e freddi

8.4.2 La capacità termica

La capacità termica indica la capacità di un materiale di accumulare calore in

relazione alla sua massa. E’ quindi il prodotto della densità () per il calore

specifico (cp). A parità di calore specifico, maggiore è la densità, maggiore è la

quantità di calore che occorre per innalzare di 1°C la temperatura dell’unità di

volume del materiale.

Varia molto a seconda del materiale e va da 4180 kJ/kgK dell’acqua a 1000

J/kgK del calcestruzzo a 1.250 J/kgK della roccia. Mediamente tutti i materiali

edili di densità compresa tra 1500 e 2000 kg/m3 hanno un calore specifico che

corrisponde a un quarto di quello dell’acqua.

Se consideriamo solo le differenze di capacità termica dei vari materiali, a parità

di albedo, si può concludere che il legno sia il materiale con le prestazioni

termiche peggiori, mentre il laterizio e la pietra sono più freschi (Dessì, 2008).

8.4.3 Diffusività termica

La diffusività termica, definita dal rapporto tra conducibilità termica e capacità

termica = /*cp, è il rapporto tra il calore trasmesso per conduzione e il

calore accumulato per unità di volume ed è espresso in m2/s. Quindi un

materiale con un’elevata conducibilità termica o una bassa capacità termica

avrà un’elevata diffusività termica. In altre parole, la diffusività rappresenta la

97

velocità con cui il calore si propaga per conduzione attraverso un corpo,

trasmettendo quindi una variazione di temperatura

Se il valore è alto significa che il calore si propaga velocemente (si estingue

rapidamente dalla superficie) mentre un basso valore significa che il calore è

prevalentemente accumulato nel materiale.

Per i materiali edilizi si passa da =0,13*10-6m2/s per il legno a =1,2 *10-6m2/s

per il marmo.

E’ un parametro importante poiché la temperatura delle superfici è determinata

dal bilancio energetico complessivo che tiene conto degli scambi radiativi ma

anche convettivi e conduttivi.

Figura 72. Grafico con gli effetti delle proprietà termofisiche dei materiali.

Valori elevati di densità anche se associate a conducibilità elevate che

permettono il passaggio del calore rendono il granito e il marmo molto simili e

con le prestazioni migliori. Durante il giorno le temperature superficiali salgono

molto oltre la temperatura dell’aria (circa 10°C) mentre durante la notte

scendono anche di 4-5°C.

8.5 I modelli di funzionamento

Le pavimentazioni e le facciate degli edifici sono i limiti orizzontali e verticali di

che costituiscono le superfici degli spazi urbani ad altezza uomo. Se è presente

anche un limite orizzontale ombreggiante, come nel caso di uno spazio di

transizione, è possibile prevedere il comportamento termico e radiativo di

configurazioni micro urbane definite in termini di materiali e di apertura o

chiusura verso il cielo. In particolare è utile per questo studio prendere in esame

i tipi di influenza che una copertura può avere sulla pavimentazione di uno

spazio.

98

La pavimentazione, infatti, è l’elemento che influenza maggiormente le

prestazioni ambientali di una configurazione specialmente in estate quando

viene colpita perpendicolarmente dalla radiazione solare nelle ore centrali della

giornata.

Figura 73. Schemi che mostrano il funzionamento di un'area ombreggiata di giorno e di notte (a sinistra) e un'area schermata solo di giorno (a destra)

Si possono individuare due tipi di configurazioni:

- area ombreggiata durante il giorno e aperta verso il cielo la notte (in figura

73, a destra). La temperatura dovrebbe aumentare il meno possibile

durante il giorno e diminuire di notte grazie alla ventilazione e

all’irraggiamento. Le caratteristiche raccomandate sono elevata

emissività e capacità termica e albedo medio. Quindi i materiali

consigliati sono il calcestruzzo; ceramica; ghiaia; pietra.

- area ombreggiata durante il giorno e schermata durante la notte (figura

72, a sinistra). Le temperature dovrebbero aumentare il meno possibile

durante il giorno raffrescandosi sia di giorno che di notte per ventilazione

e/o umidificazione. Le caratteristiche raccomandate sono l’uso di

pavimentazioni raffrescate: porosità - elevata capacità termica combinata

con raffrescamento notturno - albedo medio. La strategia di base è

ridurre la radiazione solare assorbita e aumentare l’emissività.

9 Il metodo di analisi e valutazione

La progettazione della forma urbana è un aspetto chiave nella metodologia di

progettazione bioclimatica (Oke 1988; Ali-Toudert and Bensalem 2001). Il

metodo qui proposto si inserisce in questo contesto e si focalizza sulla

valutazione integrata delle potenzialità di controllo di diverse configurazioni di

spazi di transizione rispetto ai diversi effetti di tipo termico e luminoso del

principale fattore climatico: la radiazione solare. Viene infatti considerato

l’effetto integrato di radiazione diretta, diffusa e riflessa (a onda corta) e

riemessa nel lontano infrarosso.

99

Oggetto dello studio è quindi, in una prima fase, la valutazione delle capacità di

controllo della radiazione diretta attraverso la geometria, a cui viene aggiunto, in

una seconda fase, l’effetto dei materiali legato ad effetti indiretti (radiazione

riflessa ed riemessa all’IR), il tutto, nell’ultima fase, analizzato per i suoi effetti

sulla sensazione termica dell’individuo.

Le variabili e i fattori che descrivono il comportamento di uno spazio di

transizione rispetto alla radiazione solare a livello microclimatico sono:

variabili spazio-temporali: latitudine e orientamento;

variabili geometriche: proporzioni (altezza/profondità) e fattore di vista del

cielo (SVF);

fattori termo-fisici: coefficiente di riflessione delle superfici (albedo),

emissività e capacità termica;

Una volta definite le variabili il metodo consiste nell’individuazione di fasi di

valutazione (in ordine sequenziale e di complessità) alle quali vengono

associate strumenti per eseguire l’analisi (modelli semplificati o software di

simulazione più complessi).

Le prime due fasi comprendono entrambe valutazioni solari e luminose

evidenziando l’importanza della valutazione integrata considerata l’inscindibile

natura di radiazione diretta e diffusa.

La prima fase prevede la valutazione del controllo attraverso la geometria della

radiazione solare diretta e diffusa.

Viene quindi analizzato l’effetto della radiazione solare incidente considerando

esigenze di accessibilità solare invernale, di ombreggiamento estivo e di

disponibilità di luce naturale all’interno dell’edificio adiacente il portico.

La seconda fase intende valutare l’effetto dei materiali, variando in particolare il

coefficiente di riflessione solare e valutando il conseguente effetto, da una parte

in termini di temperature superficiali (riemissione IR), e dall’altro in termini di

modifica della luminosità degli ambienti interni dovuta alla multi riflessione della

luce. In questa fase viene proposto l’uso di uno strumento di simulazione termo-

radiativa, Solene Microclimat, il quale effettua il bilancio termico e radiativo alla

scala microurbana, permettendo di visualizzare i risultati su un modello

tridimensionale nelle loro variazioni spaziali e temporali. Per usare questo tipo

di software è richiesta una competenza specifica (in particolare perché non ha

ancora un’interfaccia grafica). Un’alternativa utile per valutare la temperatura

superficiale è la misurazione effettuate sul campo attraverso strumenti di rilievo

della radiazione IR come una termocamera (si veda l’Allegato B).

La terza fase valuta infine la variazione del campo radiante di uno spazio con

riferimento a un individuo e considerando quindi l’effetto combinato di geometria

e materiali attraverso il parametro che influenza maggiormente il comfort

termico, la Temperatura Media Radiante (Tmrt). La Tmrt rappresenta l’aspetto

più critico da valutare, in particolare negli spazi semi aperti dove è l’individuo è

all’ombra ma subisce anche l’influenza indiretta della radiazione solare dovuta

alle superfici circostanti esposte al sole.

100

Infine, dopo aver analizzato l’effetto dei flussi energetici sull’individuo nello

spazio, è possibile calcolare indici di comfort basati su equazioni di bilancio

termico, solitamente usati per gli spazi aperti (PET, BT). Tali indici non devono

essere assunti come valori assoluti ma solo come valori di tendenza

comportamento termico di uno spazio in relazione a un individuo con un

determinato metabolismo e vestiario, potendo variare la velocità del vento.

L’analisi del “comfort” o, per meglio dire, della sensazione termica dell’individuo

costituisce il punto di arrivo (almeno per questa ricerca) del metodo proposto,

intesa come sintesi dell’analisi quantitativa del comportamento ambientale di

uno spazio di transizione perimetrale. Consapevoli però che l’analisi ha

considerato solo un approccio fisico-fisiologico, tale metodo potrebbe essere

implementato aggiungendo valutazioni di tipo qualitativo che considerino la

componente psicologico-percettiva, la quale può arrivare a influenzare la

percezione del comfort anche fino al 50% (Nikoloupolou, 2001-2004).

Figura 74. Schema che descrive in modo sintetico il metodo di analisi e valutazione attraverso le variabili, gli strumenti utilizzati in ciascuna fase.

9.1 La valutazione dell’effetto della geometria - la prima fase

In una prima fase vengono presi in esame strumenti grafici e programmi

semplificati per la valutazione dell’effetto della geometria che controlla gli effetti

della radiazione incidente, le cui componenti diretta e diffusa hanno un effetto

complementare che deve essere valutato quindi in modo integrato. Questa fase

rappresenta in un certo senso quella più importante da cui dipendono poi gli

effetti secondari della fase successiva. Per cui è importante una prima

valutazione e visualizzazione integrata degli effetti della radiazione dal punto di

vista termico e visivo, in modo da poter effettuare un predimensionamento di

uno spazio di transizione in un dato contesto urbano.

101

Figura 75. Valutazione integrata che si sintetizza le valutazioni della prima fase del metodo (Elaborazione dell’autore utilizzando Heliodon2).

9.1.1 Il controllo della radiazione diretta

La valutazione del controllo della radiazione diretta deve comprendere diverse

scale di analisi, da quella urbana fino a quella microurbana.

Come già detto, la necessità di protezione solare in estate e il bisogno di

accesso solare in inverno implicano, rispettivamente, compattezza e apertura

verso il cielo. Oke sostiene che esista una “zona di compatibilità” che assicura il

compromesso tra le contrastanti necessità stagionali. Secondo l’autore in una

latitudine di 45°N H/W=0,6 è il valore massimo per mantenere la superficie di

una parete verticale orientata a sud irradiata per i suoi due terzi durante il

solstizio invernale. Più in generale, per medie latitudini comprese tra 35 e 55°N,

rapporti proporzionali nel range tra 0,4 – 0,6 risultano in irradianza sul

pavimento, pareti e individuo rispettivamente pari a 58 - 75%, 42 - 55% and 27 -

36% del totale annuo.

Studi più recenti (Ali-Toudert and Mayer,2005) confermano che canyon stradali

poco profondi e ampi (H/W ≤ 0,5) sono appropriati per i climi che necessitano

accesso solare durante il corso dell’anno.

Il controllo della radiazione diretta effettuato da un portico può essere attraverso

degli indici, calcolati in base alla % di ombreggiamento in inverno e in estate

rispettivamente rispetto alla parete del portico e al pavimento, che possiamo

chiamare di FO (fattore di ombreggiamento) e FS (fattore solare). Si possono

individuare per tutte le ore del giorno per tutte le ore dell’anno, utilizzando:

102

- maschere delle ostruzioni solari rispetto al suolo (estate) e rispetto al

baricentro della parete (inverno);

- software di modellazione 3d in cui si può vedere l’andamento giornaliero di

sole e ombra;

- software come Heliodon2 in cui è possibile visualizzare

tridimensionalmente il modello e visualizzare i valori relativi alle ore di

sole (h) e alla dell’irradianza sulle diverse superfici (kWh/m2).

9.1.2 ll controllo della radiazione diffusa

La radiazione diffusa rappresenta la sorgente primaria di luce naturale, intesa

come proveniente dalla volta celeste.

Littlefair (2001) sottolinea l’importanza dell’avere un livello adeguato di luce

naturale in un ambiente interno, che deve essere verificato specialmente

quando il contesto urbano è molto denso. Nei suoi studi identifica dei valori

angolari limite per gli elementi ostruenti, oltre i quali si percepisce una riduzione

di luce naturale all’interno. Per latitudini tipiche di un clima temperato l’angolo di

ostruzione massimo va dai 25° (50-55° N) ai 35° (40-45°N).

Uno spazio di transizione adiacente un ambiente interno ha l’effetto di ridurre la

quantità di luce naturale in modo diverso a seconda della sua configurazione,

sia esso composto da un elemento fisso opaco o da lamelle, oppure combinato

con l’aggiunta di elementi verticali. Rispetto a un elemento di schermatura che

ha la sola funzione di ridurre il carico termico sull’edificio, lo spazio di tranzione

ha una profondità maggiore. Per questo motivo, è molto importante valutare la

riduzione di luce naturale che provoca all’interno.

Bisogna d’altra parte considerare anche l’effetto positivo che può avere

sull’interno. Infatti, se dimensionato in modo da non ridurre al di sotto di un

livello accettaibile la quantità di luce, può migliorarne la distribuzione

nell’ambiente, riducendo quindi la possibiità di abbagliamento dovuto a

eccessivi contrasti di luminanze (questo effetto è dovuto anche alla presenza

dei materiali che sarà oggetto di valutazione nel cap. 9.2.5).

Figura 76. Le componenti della luce naturale che determinano il FLD (CC+IC)

103

Il parametro comunemente usato per valutare la quantità di luce naturale in un

ambiente è il FDL (espresso anche con il simbolo "η"), definito come il rapporto

espresso in percentuale tra l’illuminamento dell’ambiente, Ei, e l’illuminamento

Eo che si ha nelle stesse condizioni di tempo e spazio, su una superficie

orizzontale esterna che riceve luce dall’intera volta celeste, senza irraggiamento

solare diretto.

E’ pertanto una grandezza che consente di valutare le condizioni di luce

all’interno dell’ambiente non in termini assoluti, ma in relazione alle condizioni di

illuminazione presenti all’esterno.

Il cielo, in quanto sorgente di luce, può avere diverse distribuzioni di luminanze

che hanno una estrema variabilità spaziale e temporale.

Per questo motivo si fa riferimento a delle condizioni standard sintetizzate da

modelli di “cieli di riferimento”. Il modello di cielo di riferimento utilizzato più

frequentemente è quello che fa riferimento alle “condizioni peggiori”, il

cosiddetto cielo coperto CIE.

Il Fattore di Luce diurna totale è il risultato della somma di da tre contributi di

illuminazione:

FLD= CC+CRE+CRI Dove:

Componente cielo, CC (Componente del Cielo): quantità di luce che dal

cielo, considerato a luminanza costante, arriva direttamente nel punto

considerato, attraverso l’apertura della finestra.

Componente di riflessione esterna, CRE (Componente Riflessa Esterna):

quantità di luce che arriva dopo aver subito riflessioni causate da

superfici esterne (alberi, edifici vicini, ecc.).

Componente di riflessione interna, CRI (Componente Riflessa Interna):

quantità di luce che arriva dopo aver subito riflessioni dovute alle

superfici interne (pavimento, pareti, soffitto).

La presenza di un elemento schermante orizzontale continuo riduce la quantità

di luce e il rischio di abbagliamento creando un gradiente più soffuso nella

stanza (a sinistra). La presenza di un light shelf migliora ulteriormente la

distribuzione della luce nell’ambiente (capitolo 6.2).

104

Figura 77. Presenza di un elemento orizzontale e andamento qualitativo delle curve che indicano la modifica del livello di luce diurna nella stanza. (Da: Tips for Daylighting with

windows, J. O’Connor, LBNL)

La normativa italiana (D.M. del 5 luglio 1975) impone che tutti i locali di

abitazione debbano avere un FLDm di almeno il 2% e ampiezza delle finestre di

almeno 1/8 della superficie di pavimento.

La norma UNI 10840/2007 suggerisce un metodo per il calcolo del un

FLDmedio (ηm) che deve essere calcolato per ogni apertura:

A=area della finestra

τ =fattore di trasmissione del vetro della finestra (vetro semplice=0,90, vetro

doppio=0,80);

ε = “fattore finestra”, frazione di volta celeste “vista” dal baricentro della finestra;

ψ =fattore di riduzione del fattore finestra della finestra (secondo un grafico

dato);

Stot = superficie totale delle pareti dell’ambiente (compresi soffitto e pavimento)

ρm =fattore di riflessione medio ponderato delle superfici dell’ambiente

Esso è in grado di descrivere le prestazioni luminose dell’involucro edilizio le

quali non dipendono dal livello di illuminamento esterno, ma solo dalle relazioni

geometriche tra punto considerato all’interno dell’ambiente e volta celeste (più

la componente riflessa).

La formula proposta dalla normativa è però semplificata. Infatti fornisce un

valore medio approssimativo poichè considera le luminanze uniformemente

distribuite sulla volta celeste (cielo uniforme) ed è semplificata, specialmente

nel considerare i fattori di riflessione (oggetto del prossimo capitolo) che

possono essere trascurati in una prima fase del calcolo.

Essa comprende però i fattori geometrici fondamentali che concorrono a

determinare la quantità di luce in una stanza.

Per valutare l’effetto sull’interno l’altro fattore importante sono le dimensioni e la

posizione delle aperture. Solitamente la dimensione delle finestre viene definita

come percentuale rispetto alla dimensione del muro in cui sono inserite (WWR,

ossia Window-to-Wall Ratio).

105

La dimensione della finestra deve per prima cosa garantire il rispetto della

normativa, secondo il requisito del regolamento d’igiene, RAI, per cui la

“superficie finestrata apribile non deve essere inferiore a 1/8 della superficie del

pavimento” (il rapporto cambia a seconda del comune di riferimento). Esso è

però legato più ai requisiti di illuminazione della stanza, mentre per quanto

riguarda la luce su un piano di lavoro è utile basarsi sul FLD.

Il protocollo LEED del Green Building Council Italia conferisce invece il credito

di illuminazione naturale per tutte le nuove costruzioni e ristrutturazioni se si

«raggiunge un valore FLD pari o superiore al 2% in almeno il 75% di tutti gli

spazi occupati in modo continuativo».

In questa prima fase di valutazione per confrontare diverse geometrie di spazi

di transizione si considera quindi solo il contributo della radiazione diffusa,

responsabile della Componente del Cielo del FLD (come se tutti i coefficienti di

riflessione fossero 0) a cui in seguito, attraverso dei calcoli precisi di

multiriflessioni, si può aggiungere la parte riflessa (IRC+ERC). In tal modo si

può avere un’idea dell’incidenza di una geometria.

Qui di seguito vengono illustrati gli strumenti che possono essere utilizzati per

calcolare la CC del FLD:

- la maschera delle ostruzioni generata rispetto all’altezza di un piano di

lavoro di h=0,80 m, con sovrapposta una “daylight dot chart”8 (DDC).

- il software Heliodon29, ultizzando la proiezione ortogonale, basata

sull’analogia di Nusselt per cui il valore di SVF calcolato dal software è

assimilabile alla Componente del Cielo del FLD .

In entrambi i casi la distribuzione di luminanze della volta celeste è quella del

cielo coperto standard CIE (in cui la luminanza allo zenit è tre volte maggiore di

quella all’orizzonte), come si può ben notare nella rappresentazione grafica

della DDC, in cui ogni punto rappresenta lo 0,1 % della dell’illuminazione

interna rispetto a quella esterna.

Se invece di usare questo tipo di cielo, si utilizza il Cielo Uniforme in cui i punti

sono distribuiti equamente nello spazio si può valutare la quantità di cielo non

ostruita, indipendentemente dalla posizione della finestra. Si ottiene quindi

quello che si può chiamare Fattore di Vista (o Sky Factor in Heliodon), il quale,

se calcolato all’altezza di visione di una persona in piedi (h=1,50) può essere un

fattore importante per la valutazione della percezione di uno spazio, influenzata

positivamente tanto maggiore è il contatto con un ambiente “naturale” esterno.

8 Fuller Moore, 1991 9 Per la relativa documentazione si vedano i riferimenti in Bibliografia.

106

Figura 78. Esempio di calcolo della CC su un piano (h=0,80) rispetto a un punto A sulla limite della stanza (Elaborazione con Heliodon2 e con la DDC).

Figura 79. Esempio di calcolo del FV Heliodon su un piano (h=1,50 m) rispetto a un punto A sul limite della stanza (Elaborazione con Heliodon2).

9.2 La valutazione dell’effetto dei materiali – la seconda fase

L’effetto dei materiali è costituito dalle proprietà caratteristiche della finitura

superficiale (albedo) di un elemento e dalle proprietà termiche dovute alla

composizione dello stesso (densità, calore specifico e conducibilità). Esse

hanno effetti sulle prestazioni termiche e luminose di uno spazio che vengono

valutate nei capitoli successivi. In particolare le prestazioni luminose vengono

analizzate nell’interno dove un individuo ha necessità di avere luce naturale in

quantità adeguate e ben distribuita; mentre nello spazio di transizione viene

simulata la temperatura superficiale degli elementi che costituiscono lo spazio

intermedio in modo da stabilire l’effetto di raffrescamento radiante dovuto

all’ombreggiamento. Mentre la luce naturale viene valutata utilizzando modelli di

cielo standard validi per tutte le ore del giorno (seppur attraverso un processo

complesso per valutare le inter-riflessioni), la temperatura superficiale deve

essere valutata nel corso di una giornata. Ciò significa deve essere utilizzato un

software che effettui la simulazione in regime dinamico, mentre in alternativa è

possibile effettuare un rilievo microclimatico con strumenti di misurazione

(Allegato B).

107

9.2.1 La simulazione termo-radiativa con solene-microclimat

Solene-microclimat è uno strumento di simulazione del microclima urbano

sviluppato al CERMA10, un laboratorio di ricerca della scuola di architettura di

Nantes.

Il modello permette di integrare la valutazione di aspetti solari, luminosi e

termici, attraverso una modellazione realistica dei fenomeni microclimatici in

ambiente urbano. Infatti, grazie alla creazione di un modello di cielo, si possono

valutare l’incidenza solare nelle sue componenti diretta e diffusa e l’energia

solare assorbita in seguito alle multi-riflessioni tra superfici (Miguet, 2000). In

seguito a recenti aggiornamenti (Bouyer 2009, Malys 2012), lo strumento

permette oggi di simulare l’influenza di diverse configurazioni urbane alla

microscala, valutando le temperature superficiali e il consumo energetico degli

edifici.

Il funzionamento di Solene è basato sul bilancio termo-radiativo delle superfici

urbane.

A differenza di altri software di simulazione esso considera la scala

microurbana, permettendo di effettuare valutazioni sul singolo edificio ma

tenendo presente anche il contesto, potendo osservare i risultati su modello

tridimensionale e visualizzarli nelle loro variazioni spaziali e temporali.

La griglia di simulazione tridimensionale calcola:

- la radiazione solare e i relativi flussi diretti e diffuse incidenti sulle superfici

della configurazione considerata e le inter-riflessioni solari;

- il bilancio globale infrarosso;

Il risultato finale sono i flussi termici e le temperature superficiali durante il

periodo simulato (secondo time-step definiti).

Le variabili climatiche sono quindi distribuite su una griglia tridimensionale.

E’ basato su una descrizione realistica della struttura microurbana usando un

modello geometrico tridimensionale le cui facce hanno proprietà termiche e

radiative assegnate.

9.2.1.1 Il calcolo dei flussi solari diretti e diffusi

L’energia solare diretta su una superficie è calcolata in funzione dell’altezza

solare (h) secondo la formula di Perrin de Brinchambault ponderata per l’angolo

di incidenza dei raggi solari sulla superficie (Miguet, 2000):

10 Centre de Recherche Méthodologique d'Architecture (Ecole National Supérieure d'Architecture de Nantes).

108

Il flusso solare diffuso corrisponde alla radiazione solare diffusa dalla volta

celeste. Essa è rappresentata sotto forma di una cupola geodetica di raggio

infinito che può essere più o meno discretizzata. Il flusso è quindi ripartito sulla

totalità della volta celeste in funzione della nuvolosità del cielo (figura 80).

Solene permette di utilizzare diversi tipi di cielo normalizzati (standard CIE) o di

calcolare le luminanze secondo la formula di Perez et al. (1993) che utilizza due

parametri per definire il grado di nuvolosità del cielo: il grado di limpidezza del

() e di luminosità ().

Figura 80. Rappresentazione della volta celeste (a sinistra), dstribuzione delle luminanze per una latitudine di 40° alle ore 14 con un cielo chiaro CIE (in mezzo) e con un cielo coperto chiaro

= 1 ; = 0; 35 (a destra) (in seguito a: Bouyer, 2009)

9.2.1.2 Il calcolo delle inter-riflessioni

La radiazione solare incidente colpisce le superfici esposte mentre le superfici

non direttamente esposte ricevono energia attraverso un processo di

riflessione, in base al loro coefficiente di riflessione e alla loro posizione. Solene

calcola i trasferimenti di energia tra superfici utilizzando il metodo basato

sull’algoritmo chiamato radiosity, che considera tutte le riflessioni totalmente

diffuse e isotrope. Esso è basato sulle seguenti ipotesi (Miguet, 2000):

- nessuna radiazione riflessa verso la volta celeste;

- le caratteristiche radiative e la quantità di energia ricevuta ed emessa

sono uniformi per l’elemento considerato; ciò necessita di una

discretizzazione della scena studiata;

- tutte le superfici non trasparenti sono considerate opache e lambertiane11

Per la determinazione della radiosità è necessario valutare la relazione

geometrica tra le superfici che si traduce nel calcolo dei fattori di forma, Fij,

(adimensionali, compresi tra 0 e 1), secondo la relazione:

11 Esse riflettono la luce incidente in maniera identica in tutte le direzioni.

109

dove Ai e Aj sono le aree dei patch i e j, r2 è la loro distanza. i e j sono i

rispettivi angoli tra la normale dell’elemento e la linea che collega le due parti,

come mostrato in figura 81.

Ciascun “patch” della configurazione considerata scambia una quantità di

energia con gli altri punti della scena in misura proporzionale alla loro distanza

e al loro orientamento. Il processo quindi consiste nel “redistribuire” in modo

iterativo la radiazione riflessa da ogni “patch” a tutti quelli che sono visibili.

Figura 81. Definizione geometrica del Fattore di Forma (a sinistra) e bilancio radiativo di un “patch” di superficie i (a destra), (Miguet, 2000).

La radiosità Bi (fig. 81) di un elemento è uguale all’emissione proveniente dalla

superficie stessa aumentata della parte riflessa dovuta all’irradiazione.

Gli elementi della scena simulata si comportano quindi come recettori e come

emettitori secondari di energia radiativa che viene così redistribuita all’infinito.

La visualizzazione dei fattori di forma dà informazioni utili riguardo le aree in cui

questi scambi avvengono con maggiore intensità.

Una procedura indipendente è utilizzata per calcolare il fattore di forma tra i

patch della geometria discretizzata e la volta celeste che prende il nome di

fattore di vista del cielo (SVF). Esso è calcolato come la somma dei fattori di

vista dei patch che costituiscono la volta celeste “visti” da un elemento,

normalizzato per l’angolo solido dell’emisfero (2π).

Il metodo di radiosity è usato per valutare due fenomeni:

- le inter-riflessioni solari sulle superfici considerate in base al loro

coefficiente di riflessione solare (o albedo, α);

- gli scambi radiativi all’infrarosso che possono essere considerati come un

processo di inter-riflessione dovuto alla differenza di temperatura delle

superfici (Ts) e alle loro emissività () secondo la legge di Stefan-

Boltzmann. In questo caso tutte le superfici sono considerate emettitrici

primarie.

110

9.2.1.3 Il bilancio energetico di una superficie

Al fine di calcolare le temperature superficiali che determinano gli scambi

radiativi all’infrarosso Solene effettua il bilancio termico per ciascuna geometria

discretizzata, utilizzando un modello nodale di “parete” o “suolo” a seconda del

tipo di elemento considerato. Tale simulazione viene effettuata in regime

dinamico, per tenere in considerazione la capacità termica dei materiali che

costituiscono le superfici urbane. Di conseguenza, rispetto ai calcoli solari che

possono essere eseguiti in modo indipendente per una determinata ora del

giorno, il bilancio all’infrarosso necessita la considerazione di un intervallo di

tempo corrispondente alle ore totali della simulazione completa.

Considerato il carattere iterativo del bilancio termico, non è possibile prendere

in considerazione tutte le inter-riflessioni infrarosse come nel caso della

radiazione solare a onda corta. Esso si limita quindi a una sola riflessione,

sufficiente se si considera che le emissività delle superfici urbane sono

generalmente pari a 0,9.

Il bilancio completo all’infrarosso è costituito da diversi passaggi. All’inizio la

radiazione proveniente dal cielo è ripartita tra tutte le superfici che vengono

considerate nel processo di riflessione. Le iterazioni vengono poi eseguite tra i

bilanci termici di superfici e il bilancio radiativo, fino a quando le temperature

superficiali non convergono.

Per effettuare il bilancio termico di una superficie occorre definire capire come

si trasmette il calore all’interno dei vari strati, attraverso una modellizzazione

semplificata.

I componenti edilizi e urbani (in particolare parete, suolo) sono definiti

attraverso un modello termico nodale che permette di determinare la

temperatura superficiale effettuando un bilancio energetico in regime dinamico.

I modelli sono costituiti da resistenze e capacità termiche secondo un’analogia

elettrica.

111

Figura 82. Modello nodale di parete (a sinistra) e di suolo (a destra).

Il modello di una parete esterna è costituito da una resistenza (R) e due

capacità termiche, una interna (Ci) e una esterna (Ce).

La resistenza termica è calcolata come:

dove Rj è la resistenza termica dello strato j (m2K/W)

I profili di temperatura sono ipotizzati lineari in ciascuno strato della parete. A

partire da questa ipotesi le capacità termiche C (J/m2K) sono calcolate secondo

la seguente equazione:

dove j è la massa volumica (kg/m3) e cj è la capacità termica volumica (J/kgK)

e ej è lo spessore della dello strato j.

Bj si definisce per ciascuno strato secondo la seguente relazione:

Il suolo, definito secondo lo stesso schema della parete, è un modello mono-

dimensionale a quattro nodi, secondo la schematizzazione in figura 82.

La differenza fondamentale sta nel fatto che le caratteristiche termiche

superficiali degli strati superficiali (Ci, Ce e R) sono definiti a seconda del tipo

di materiale che li costituisce, mentre le caratteristiche dello strato più profondo

(Cs e Rs) sono costanti. Infatti la temperatura alla profondità di riferimento T ,

112

supposta costante nel corso della giornata, è calcolata in funzione del giorno

dell’anno secondo l’equazione (Guyot, 1999):

dove z è la profondità (m), zd è la profondità d’ammortamento, t è il numero di

giorni dell’anno (0-365), t0 il giorno dell’anno corrispondente al minimo di onda

termica sulla superficie, sono le oscillazioni (=2π/365), Tm è la temperatura

media annuale (°C), At è la semiampiezza annuale dell’onda termica sulla

superficie, αs è la diffusività termica del suolo αs= (sol/sol*Csol )* 86400 (m2/j)

Il calcolo del bilancio energetico viene fatto in un periodo (uno o più giorni)

scelto in step orari (time-step). A ogni time-step il flusso solare netto (assorbito)

è calcolato tenendo in considerazione le inter-riflessioni.

Un metodo iterativo è applicato per determinare le temperature superficiali,

attraverso il bilancio termico tra i diversi flussi scambiati sullo strato superficiale

degli “elementi” della scena: il flusso convettivo, i flussi radiativi tra le superfici e

tra le superfici e il cielo e il flusso conduttivo.

I flussi radiativi (Rnet) derivano dal calcolo dei flussi solari e infrarossi. Il flusso di

calore latente (LE) non è considerato in questo studio.

Il flusso convettivo (H) è stimato a partire dalla temperatura dell’aria (Ta) (dato

meteo) e da un coefficiente di scambio convettivo superficiale (hc) calcolato in

funzione della velocità dell’aria.

L’equazione di bilancio termo-radiativo al nodo 1 corrisponde al bilancio di

flusso superficiale che rappresenta l’equilibrio tra i flussi interni (flusso

trasmesso per conduzione e flusso accumulato) e i flussi microclimatici esterni

(flusso convettivo, radiativo e latente).

9.2.2 La simulazione della luce naturale in un ambiente interno

In particolare gli spazi di transizione beneficiano molto di questo processo di

inter-riflessione. Infatti le superfici che non ricevono radiazione incidente grazie

al loro fattore di forma possono portare luce indiretta all’interno.

La valutazione dell’effetto dei materiali permette di capire come la presenza di

uno spazio di transizione possa influire sulla distribuzione della luce naturale

nell’ambiente interno, e migliorare l'uniformità.

113

Figura 83. Esempio di visualizzazione dei fattori di forma

L’uniformità è un parametro introdotto dalla normativa italiana, ed espresso

come il rapporto tra il FLD puntuale minimo e il FLD puntuale massimo:

U = ηmin / ηmax

dove:

ηmin= fattore di luce diurna minimo all’interno dell’ambiente

ηmax = fattore di luce diurna massimo all’interno dell’ambiente

Esso sempre secondo la UNI 10840:2007 dovrebbe garantire rapporti maggiori

di 0,16.

Un ulteriore parametro che è necessario controllare è l’abbagliamento che si

verifica quando la luminanza della sorgente luminosa è maggiore della

luminanza media del luogo in cui si trova l’osservatore, ovvero la quantità di

luce proveniente da una sorgente concentrata o diffusa supera la media

dell’illuminamento del luogo dove si riceve la luce. La presenza di

abbagliamento provoca in generale una situazione di discomfort. Per valutarlo

di utilizza l’indice DGI (Daylight Glare Index), definito sempre dalla norma UNI

10840:2000, ma esso non sarà oggetto di calcolo in questa ricerca. Si può però

dire che, in generale, la presenza di spazi ombreggianti antistanti una stanza

(nel caso anche uniti a vetri che attenuino la trasmissione luminosa) attenuando

la luminosità e rendendo più uniforme la luce, riducono i rischio di contrasto tra

luminanze.

9.2.3 Confronto tra simulazioni e rilievi sul campo

Le temperature superficiali in Solene microclimat vengono stimate a partire

dalla soluzione di un’equazione di bilancio termico (come visto nel capitolo

9.2.1.3)

In questo capitolo viene effettuato un confronto tra le Tse (°C) simulate con

Solene e le stesse rilevate con una termocamera a IR (utilizzata anche

nell’allegato A, in cui è descritto il metodo di rilievo microclimatico con tale

strumento).

L’obiettivo è quello di confrontare i dati rilevati con i risultati ottenuti con il

software, simulando le medesime condizioni, per verificare l’attendibilità dello

strumento.

Viene quindi proposto un modello di pavimento costituito da una superficie

orizzontale in parte schermata dalle h8 alle h16 (ora solare corrispondente al

114

periodo di rilievo) in modo da verificare l’andamento delle Tse al sole e

all’ombra durante il corso di una giornata calda estiva, in un contesto climatico

temperato.

Si descrivono qui di seguito i dati di input utilizzati per la simulazione.

I parametri fisici della geometria modellata:

- modello 3d discretizzato costituito da un pavimento esposto sia al sole che

all’ombra durante tutta la giornata.

- caratteristiche solari (albedo, emissività) e fisiche dei materiali (capacità

termica, conduttività e massa volumica).

Tabella 4. Caratteristiche termo fisiche dei materiali rilevati e simulati.

I parametri geografici:

- Latitudine 45°N

- giorno e ora della simulazione 01 agosto dalle 00 alle 23.

I parametri climatici:

- Ta (°C) e HR (%), dati della stazione meteo Arpa (via Juvara, Milano)

- Il flusso radiativo a onda lunga proveniente dal cielo è così calcolato,

secondo la formula di Monteith (1993) e quindi inserito nel file climatico:

- Il coefficiente di scambio convettivo, hc=10 (v≈1), calcolato secondo la

formula (Jurges, 1977):

Tabella 5. Dati di Ta, HR e Radiazione Globale rilevati e/o simulati il 1 agosto a Milano.

115

Figura 84. Confronto di Tse (rilevate e simulate) di asfalto e porfido al sole e all’ombra, Ta e Radiazione Globale.

In figura 84 si nota come i materiali all’ombra seguano l’andamento della Ta, la

quale presenta una differenza trascurabile tra il rilievo sul campo e dalla

stazione meteo (usata come dato di input per la simulazione).

I materiali al sole seguono invece l’andamento della radiazione solare (Rad

Glo), e il fatto che la Tse simulata sia in entrambi i casi maggiore di quella

rilevata è dovuto principalmente alla radiazione solare che nelle simulazioni è

circa 100 W/mq superiore nelle ore centrali della giornata. L’asfalto, materiale

scuro con elevata capacità termica, è il materiale con il comportamento

peggiore confermando le aspettative sia nel rilievo che nella simulazione:

mantiene infatti una Tse elevata anche nel tardo pomeriggio a causa della

riemissione all’IR della radiazione assorbita. Il porfido, ha invece temperatura

più bassa a causa del maggiore albedo che riduce la radiazione solare

assorbita.

I risultati ottenuti possono quindi confermare la validità delle simulazioni che,

seppur con un margine di errore, forniscono valori che ricalcano l’andamento

della Temperatura Superficiale e sono quindi utili per i successivi confronti tra

diverse configurazioni i il portico.

9.3 La valutazione del benessere termico (la terza fase)

Le temperature superficiali ottenuta dal bilancio termo-radiativo sono quindi il

punto di partenza per poi determinare il benessere di un individuo.

Infatti diversi studi dimostrano che la Ta da sola è inadeguata come indicatore

delle condizioni termiche di un individuo (Ali Toudert, 2005) a livello

microurbano, poiché intervegono gli effetti diretti e indiretti della radiazione

solare che generano un campo radiante. Attraverso la determinazione dei flussi

solari e termici che incidono sull’individuo sintetizzati nella la Tmrt si ha una

prima idea della sensazione termica in uno spazio semi aperto, di cui si può

116

apprezzare la differenza rispetto alla Ta nei diversi momenti della giornata.

Inoltre si può confrontare l’influenza di diversi spazi urbani attraverso indici

universalmente utilizzati come il PET o il BT.

9.3.1 Il controllo del campo radiante

Una persona in ambiente urbano esposta al sole è soggetta ad uno scambio di

flussi radianti ad onda corta (radiazione solare) e ad onda lunga (radiazione

termica) che dipende dalla geometria dello spazio e dalle caratteristiche dei

materiali, in particolare dal loro albedo (che dipende dal colore e dalla texture).

L’effetto combinato di questi fattori determina infatti la formazione di un campo

radiante diverso per ogni configurazione di spazio di transizione analizzato.

9.3.2 Il calcolo della temperatura media radiante

Un fattore critico che concorre a determinare il comfort all’esterno è la

Temperatura media radiante (Tmrt) la quale rappresenta la somma dei flussi

radiativi a onda corta e a onda lunga assorbiti da un individuo. Essa, secondo

numerosi studi, è una variabile chiave nel valutare la sensazione termica

all’esterno indipendentemente dall’indice di comfort utilizzato (Mayer and Höppe

1987, Jendritzky et al. 1990, Mayer 1993, Spagnolo and De Dear 2003).

Può essere quindi considerata come una prima valutazione dell’effetto

combinato dei flussi solari (onda corta o SW) e termici (onda lunga o LW)

rispetto a un individuo localizzato in un punto dello spazio, come sintesi dei

flussi energetici esterni che incidono sul il bilancio termico di un individuo. La

Tmrt è, per definizione, la temperatura uniforme di un di un immaginario

ambiente nero (emettitore ideale) in cui un individuo scambierebbe la stessa

quantità di calore radiante dell’attuale ambiente non uniforme (ASHRAE, 2001).

Occorre però fare subito una distinzione rispetto al calcolo della Tmrt in uno

spazio semi aperto. Mentre per l’interno, infatti, la Tmrt rappresenta il valore

della temperatura delle superfici pesato rispetto alla posizione dell’individuo

nella stanza (solo radiazione LW scambiata), in uno spazio di transizione (come

per uno spazio esterno), il calcolo è decisamente più complesso, poiché

intervengono anche i flussi radiativi a onda corta. Inoltre, spesso, per uno

spazio interno la Tmrt è assunta uguale alla temperatura dell’aria (Ta). Questa

approssimazione non può rappresentare la realtà all’esterno. Infatti se un

individuo è esposto a condizioni soleggiate la Tmrt può superare anche di 30 °C

la Ta, e anche per condizioni ombreggiate la Tmrt può superarla di diversi gradi

per effetto delle componenti diffusa e riflessa della radiazione solare

(Pearlmutter, 1999, Ali Toudert, 2005) pur essendo comunque evidente il

vantaggio di proteggere l’individuo dall’esposizione al guadagno solare diretto.

117

Figura 85. Flussi a diversa lunghezza d'onda (SW+LW) che determinano la Tmrt in uno spazio di transizione.

Figura 86. Fattori di vista per i quali devono essere pesati i flusi solari e infrarossi che si possono calcolare attraverso il metodo proposto da Fanger (1970).

La mancanza di strumenti semplici e affidabili per determinare la Tmrt è quindi

una delle maggiori difficoltà per condurre complete analisi del comfort negli

spazi esterni.

La Tmrt all’esterno può essere calcolata in due modi:

- in modo empirico, attraverso il rilievo sul campo, misurando con un

globotermometro la Tg (temperatura del globo) e quindi calcolando la Tmrt

usando la formula data dalla ISO standard 7726. Esso pur essendo un

metodo impiegato in numerose ricerche, presenta dei limiti ed è il valore che

si ottiene non sempre è attendibile, in quanto sono necessari circa 20 minuti

per raggiungere l’equilibrio termico e come è noto, la temperatura e la

velocità dell’aria possono variare in modo rapido all’esterno.

- in modo analitico con la seguente formula (Fanger, 1972):

in cui le superfici circostanti sono divise in n superfici isoterme.

118

Se l’individuo è esposto alla radiazione diretta Tmrt diventa T*mrt secondo la

seguente formula (Jendritzky et al. 1990):

Le componenti radiative che intervengono sono:

- Ei (W/m2), la radiazione a onda lunga emessa dalle superfici circostanti e

dal cielo che si ottiene: Ei = σB εi T4i dove σ è la costante di Stefan–

Boltzmann (σ=5.67*10-8 W/m2K4), e T è la temperatura superficiale;

Anche il cielo è considerato una “superficie” di cui viene determinata la

temperatura attraverso una formula: Tcielo=0,0552 * Ta1,5;

- Di (W/m2), la radiazione a onda corta diffusa e diffusa riflessa (dal terreno e

dalle superfici circostanti);

- ak, il fattore di assorbimento del corpo irradiato (dipende dal vestiario);

- εp, l’emissività del corpo umano (0,97);

- I, la radiazione solare diretta;

- fp, il fattore di proiezione in funzione di altezza solare ed esprime la

porzione di superficie corporea esposta alla radiazione diretta (Jendritzky et

al. 1990);

- Fi, i fattori (o angoli) di vista delle superfici rispetto all’individuo.

I calcolo degli Fi tra l’individuo e le superfici circostanti è forse l’aspetto più

problematico, ma anche di fondamentale importanza poiché definisce la

frazione di energia radiante che incide sull’individuo considerando la sua

posizione rispetto a una superficie.

Esiste un metodo semplificato (Jendritzky et al. 1990, Pickup and de Dear

1999) che si basa sulla divisione dell’ambiente da cui provengono i flussi

radiativi in due emisferi (rispetto al baricentro di un individuo in piedi), uno

superiore e uno inferiore, rappresentati rispettivamente dal cielo e dal terreno,

di cui ciascuno pesa Fi=0,5. Esso è però un’approssimazione utile per spazi

aperti senza significative ostruzioni. Questo metodo è utilizzato da alcuni

software, tra cui Rayman, che per l’oggetto di analisi di questo studio risulta

limitante. Rayman rimane comunque uno strumento utile poiché la Tmrt può

essere inserita come parametro di input per il calcolo successivo di un indice di

comfort termico come il PET (cap. 9.3.3). Esistono software più precisi

(SOLWEIG) che richiedono, però, la modellazione di un DEM (Digital Elevation

Model).

Per il caso di uno spazio porticato, in cui sono presenti superfici “ostruenti”,

geometricamente semplici, che devono però essere valutate in modo preciso,

può essere utilizzo di un metodo analitico introdotto da Fanger (1970) che

permette di determinare il fattore di vista tra una persona e una superficie

orizzontale o verticale rettangolare posta ad una distanza da essa. Sulla base di

119

questo, Cannistraro (1992) ha formulato degli algoritmi di interpolazione che

permettono di eseguire manualmente il calcolo.

In questo modo si può determinare il fattore di vista di ogni singola superficie

“vista” da un individuo, e quindi, calcolare anche il fattore di vista del cielo per

differenza, considerando che la somma di tutti i fattori deve essere uguale a 1.

9.3.3 Il calcolo di indici di comfort termico

Mentre il comfort termico in uno spazio interno è ben documentato (Fanger,

1970), sono attualmente in discussione metodi ed indici proposti capaci di

descrivere le sensazioni termiche vissute in ambienti aperti e semi-aperti,

distinte in percezioni di benessere, di disagio o di stress termico e gli opportuni

range di definizione. Bisognerebbe più propriamente parlare di comfort

polisensoriale (capitolo 7) ma ci si concentra sulla valutazione del comfort

termico in quanto lo stimolo termico risulta essere più importante degli altri.

Esiste inoltre la necessità di strumenti analisi e di valutazione condivisi, dati i

molteplici usi in differenti ambiti e discipline. Attualmente l’adozione di indici

ambientali pensati per ambienti confinati, con limiti evidenti facilmente

riconoscibili, convive con l’assunzione di modifiche in grado di considerare gli

apporti delle componenti di radiazione solare cui sono sottoposti oggetti e

persone in ambiente esterno.

La valutazione del comfort termico si interfaccia con una serie di problemi

metodologici, tra cui la determinazione della Tmrt menzionata sopra, la

mancanza di indici creati per l’esterno, la difficoltà di interpretazione rispetto alla

reale sensazione delle persone.

Inoltre bisogna considerare che le differenze tra interno ed esterno (si veda

anche capitolo 7.2). In particolare, mentre in un tipico spazio interno Tmrt è

uguale a Taria, il movimento dell’aria è debole e le attività sono soprattutto

sedentarie, all’esterno possono esserci diverse condizioni di Tmrt nello spazio e

nel tempo, maggiori velocità del vento e diversi livelli di stimolazione

ambientale.

Un indice di comfort termico è un parametro che combina diversi fattori (Ta, RH,

v, flussi di radiazione, etc) in un’unica variabile che somma i loro effetti

simultanei alla reazione fisiologica del corpo (Givoni 1976, ASHRAE 2001a).

Bisogna ricordare che gli indici di comfort si basano su un regime stazionario,

valutando le condizioni che si avrebbero dopo l’acclimatamento, cioè dopo che

il corpo ha trovato un equilibrio con l’ambiente esterno, che in estate è più breve

rispetto all’inverno.

Vengono qui di seguito presentati due indici basati entrambi sull’equazione di

bilancio energetico del corpo umano che sono il PET il Bilancio Termico (BT),

entrambi misurati facendo riferimento al baricentro di una persona in Europa (h

1,1m da terra).

120

Il Bilancio Termico

Il Bilancio Termico (BT) è basato sugli scambi termici sull’organismo e il suo

intorno e misura l’equilibrio. Il valore nullo corrisponde alla neutralità, che

significa che le perdite di energia bilanciano i guadagni; il corpo non ha né un

deficit né un surplus di energia e si trova quindi in condizione di bilancio

termico. Una persona raggiunta a mezzogiorno da radiazione solare diretta, il

bilancio potrebbe avere un bilancio termico superiore a 150 w/m2 e ciò significa

che per arrivare alla neutralità dovrebbe espellerne altrettanti.

Una scala di valori indica come stimare i valori di bilancio termico (figura 87).

Ovviamente più ci si allontana dal valore zero più ci si allontana dalle condizioni

di comfort. Il meccanismo utilizzato dall’organismo per regolare la temperatura

interna rispondono all’equazione di bilancio termico:

La formula del Bilancio Termico contiene le forme di calore prodotte e cedute e

gli scambi tra uomo e ambiente in termini di:

BT = M + Kabs + Labs - (CV + EV + TR)

dove:

- M è il calore prodotto per attività metabolica;

- Kabs e Labs sono rispettivamente la radiazione solare e la radiazione

termica assorbita

- Cv sono gli scambi convettivi con l’aria;

- EV sono le perdite per sudorazione;

- TR è la radiazione termica emessa

La componente Kabs + Labs comprende gli scambi per radiazione diretta,

riflessa, diffusa e ad onda lunga (con le superfici e con la volta celeste) gli

scambi radianti che sono quelli che concorrono a determinare la Tmrt.

Negli scambi per convezione (Cv) interviene la velocità e la temperatura

dell’aria.

Attraverso questo indice si possono confrontare direttamente l’incidenza dei

flussi termici sull’individuo.

Tutti questi flussi e quindi il BT si possono calcolare con il foglio di calcolo

semplificato COMFA+ 12.

12 Originariamente ideato da Brown e Gillespie (Brownn, 1986; Brown, 1995) e implementato da A.Angelotti e V. Dessì (Politecnico di Milano).

121

Figura 87. Condizioni di comfort calcolate con l'indice di Bilancio Termico (o Budget).

Il PET

Il PET (Physiological Equivalent Temperature o Temperatura Fisiologica

Equivalente) è basato sull’equazione di bilancio termico13 più alcuni parametri

del modello a due nodi14 di Gagge (1971). Attualmente è l’indice più adottato

per l’analisi degli spazi esterni.

E’ definito come “la temperatura alla quale, in un tipico ambiente interno (senza

radiazione solare e vento), rimane soddisfatto il bilancio termico del corpo (con

un livello metabolico dato da attività leggera, 80 W da aggiungere al

metabolismo basale, e con una resistenza termica del vestiario pari a 0,9 clo),

con le temperature del corpo e della pelle uguali a quelle che si avrebbero nelle

condizioni da valutare” (Hoppe e Mayer, 1993). Questo indice valuta le

sensazioni termiche percepite nell’ambiente esterno in riferimento alle

esperienze avute in ambienti confinati dove si considera Tmrt uguale alla Ta.

Nel bilancio termico del PET come i flussi solari (espressi nel BT come Kabs e

Labs) sono sintetizzati nella Tmrt ed espressi in °C. La Tmrt è infatti il

componente che ha maggior peso nella determinazione del risultato, ottenuto

combinandola con la Ta, Vp e Varia.

Il PET definisce un range di comfort termico che è stato dimostrato non essere

uguale per tutti i climi.

In Italia si può considerare un range di comfort tra 18 e 28°C.

Si può calcolare utilizzando il software gratuito Rayman.

13 Basato sul modello MEMI (Hoppe e Mayer, 1987) 14 I modelli a due nodi considerano lo scambio di calore tra l’interno del corpo e la pelle e tra la pelle e l’ambiente esterno.

122

Figura 88. Classi di stress termico (considerando un tasso metabolico di 80 W e una resistenza del vestiario di 0,9 clo) modificate (in seguito a: Matzarakis e Mayer, 1996)

Entrambi i gli indici, ma in particolare il PET, espresso in °C, ha il vantaggio di

correlare la Tmrt ad altri fattori tra cui in particolare la Ta.

Inoltre gli indici di comfort termico hanno il vantaggio di includere la velocità del

vento osservando come varia la sensazione termica (anche se viene

considerata sempre una calma di vento in questo contesto climatico).

E’ quindi possibile fare riferimento agli indici come metodi analitici, pur

riconoscendone i limiti e quindi adottarli per valutare in modo relativo un

ambiente termico, cioè per effettuare confronti tra configurazioni, assumendo il

risultato come valore di tendenza.

10 Il modello di studio

Il modello di riferimento è situato ad una latitudine di 45°N, in cui le condizioni

climatiche della città di Milano sono state scelte come riferimento, in quanto

ritenute esemplificative del contesto climatico mediterraneo-temperato.

L’oggetto delle valutazioni sarà qui di seguito chiamato portico in quanto

archetipo rappresentativo di una configurazione spaziale perimetrale (come

visto nella parte 1). L’asse su cui è orientato il modello è quello E-O, quello cioè

per cui il portico è considerato efficace per la latitudine considerata, rispetto alla

protezione solare nel corso di una giornata estiva.

Le valutazioni da un punto di vista termico considerano come riferimenti estivo il

21 giugno e invernale il 21 dicembre (dei quali si considera sempre l’ora solare),

mentre da un punto di vista visivo si considera il cielo coperto standard CIE per

la luce naturale e uniforme per la vista.

123

10.1 Descrizione e limiti di applicabilità del modello

La complessità delle valutazioni sta nel considerare il livello micro-urbano come

intersezione tra la scala architettonica e urbana per cui è importante seguire la

sequenza delle analisi indicate nel metodo.

Le valutazioni infatti considerano in primo luogo la scala urbana comparando

diversi tipi di sezioni stradali (in termini di H/W) rispetto all’accessibilità solare.

Rispetto all’edificio il portico quindi viene analizzato nella sua configurazione

spaziale tridimensionale, riprendendo le variabili morfo-tipologiche (definite nel

capitolo 4.1).

Rispetto alla forma (vista frontale), il portico è considerato a scala della stanza,

e ciò significa che la sua altezza (3m) è relativa a un piano di un edificio mentre

rispetto alla proporzioni occorre fare una riflessione riguardo il significato dei

termini puntuale e lineare da un punto di vista ambientale.

Da un punto di vista di analisi ambientale infatti le proporzioni definiscono la

capacità di controllo della radiazione incidente.

La geometria di uno spazio è quindi responsabile di quello che possiamo

chiamare “effetto d’angolo” dovuto all’incidenza della radiazione durante il corso

della giornata: le diverse posizioni che il sole assume durante la giornata

creano all’interno di uno stesso spazio delle aree con diversi gradi di

ombreggiamento, in base anche alla stagione dell’anno.

Si prenda come riferimento un edificio orientato a sud in cui il portico controlla

l’incidenza della radiazione solare diretta durante il corso della giornata (o

meglio in modo simmetrico rispetto al mezzogiorno dalle ore 8 alle ore 16).

L’effetto è più significativo d’estate poiché riduce progressivamente l’area di

spazio ombreggiato, specialmente nelle ore pomeridiane in cui è più

desiderabile proteggersi dal sole, mentre d’inverno, al contrario, le angolazioni

laterali aumentano l’accessibilità.

Figura 89. Figura 89. Effetto dell’ombreggiamento nel corso della giornata (h 8-16) il 21 giugno

(a sinistra) e il 21 dicembre (a destra) rispetto a uno spazio di transizione lineare.

124

Figura 90. Effetto dell’ombreggiamento nel corso della giornata (h 8-16) il 21 giugno (a sinistra) e il 21 dicembre (a destra) rispetto a uno spazio di transizione puntuale.

Considerando il 21 giugno come giornata estiva di riferimento possiamo quindi

osservare come “l’effetto d’angolo” permetta di definire i limiti di controllo

ambientale di uno spazio in base al suo comportamento rispetto alla radiazione

solare diretta incidente. Osservando la sovrapposizione delle ombre in figura 90

si può notare come uno spazio di transizione puntuale sia inefficiente dal punto

di vista dell’ombreggiamento (se non esclusivamente alle ore 12 quanto il sole è

frontale).

Se infatti l’obiettivo per cui si progetta uno spazio transizione è quello di creare

uno spazio confortevole per la sosta in ombra in estate, bisogna assumere che

un’area di pavimento sia ombreggiata in modo uniforme durante tutta la

giornata (o almeno le ore centrali) .

Una configurazione puntuale potrà quindi raggiungere tale obiettivo solo se si

aggiungono pareti laterali. Questo accorgimento produce un ombreggiamento in

estate, ma al contrario, in inverno limita l’accesso solare, per cui tali pareti

dovranno essere totalmente removibili o costituite da lamelle regolabili. Per

quanto riguarda uno spazio lineare è invece sufficientemente dimensionare la

lunghezza che deve poter garantire un’area ombreggiata in modo uniforme

durante tutto il corso della giornata (considerando un intervallo orario dalle 8

alle 16). L’influenza dell’effetto d’angolo ovviamente decresce all’aumentare

della lunghezza, in particolare considerando anche l’effetto dei materiali (e

quindi il fattore di vista di spazi al sole e all’ombra). Per questo motivo in queste

valutazioni uno spazio H=3m si ipotizza di lunghezza L=50m se lineare (in

quanto modello teorico) e di L=5m pari alla larghezza dello spazio interno e con

elementi laterali di dimensioni di pari alla profondità dello spazio.

Fatte queste considerazioni uno spazio lineare o puntuale vengono considerati

separatamente o meno a seconda del tipo di valutazione come vedremo nei

capitoli seguenti.

125

Figura 91. Effetto della radiazione giornaliera in uno spazio dimensionato come lineare il 21 giugno (Elaborazione con il software Heliodon2).

Rispetto alla posizione il portico analizzato rispetto al livello si trova al piano

terra, anche se nella fase 1, dal punto di vista del controllo solare potrebbe

essere anche a un piano superiore cambiando il livello del suolo considerato.

Rispetto al grado di inclusione esso può essere incluso o addossato a seconda

del trattamento dei suoi limiti geometrici:

- Il limite superiore (orizzontale) e i limiti laterali (verticali) definiscono il

rapporto con il cielo e quindi grado di protezione e visione. In particolare, per

la valutazione dell’aspetto luminoso/visivo viene variata anche la tecnologia

utilizzata, venendo quindi definiti:

continui se costituiti da una elementi opachi e, se il portico è

addossato, possono essere removibili; se invece il portico è incluso

sono parte integranti del volume dell’edificio (modificandone la

compattezza).

discontinui, se costituiti da lamelle regolabili, per cui lo spazio può

essere solo addossato.

Questa distinzione è considerata solo per la valutazione dell’aspetto termico

invece si considera solo come se fosse incluso, poiché viene tralasciato l’effetto

del trasferimento della calore per conduzione attraverso la copertura (mai

colpita dalla radiazione), che svolge solo la funzione ombreggiante.

- il limite verticale che confina con l’interno è costituito dalla parete

dell’edificio, elemento fisico di separazione tra l’interno e l’esterno.

L’apertura è posizionata sul piano verticale ad un’altezza di 0,80 m da terra

(la stessa altezza del piano di lavoro) e ha una dimensione di 5m x 1,5 m (L

x H) che costituisce il 50% della parete. Non viene considerata la presenza

di un vetro, ossia il coefficiente di trasmissione luminosa tL è uguale a 1.

Dal punto di vista termico il limite verticale è caratterizzato secondo il

modello nodale di parete (capitolo 9.2.1.3). Nelle analisi quindi il termine

“parete” si riferisce a questo limite.

126

- Il limite inferiore è rappresentato dalla superficie a contatto con il terreno per

quanto riguarda gli scambi termici, considerato secondo il modello nodale di

suolo (descritto nel cap. 9.2.13).

Nelle analisi quando si usa il termine “pavimento” ci si riferisce a questo

limite.

WWR=50%

Figura 92. Modello con riferimento in cui il portico è lineare e puntuale e dimensioni

10.2 L’effetto della geometria (fase 1)

Le variazioni della geometria dal punto di vista solare vengono analizzate in uno

spazio lineare, considerandolo quindi in sezione secondo le sue proporzioni

H/D.

127

Figura 93. Schema del campo di radiazione/ombreggiamento di un portico al variare della sezione dello spazio aperto antistante il 21 giu e il 21 dic .

In base al controllo di radiazione solare diretta nell’orientamento E_O a scala

urbana è necessario valutare l’accessibilità invernale per si possono delineare

due situazioni, una di maggiore apertura, ossia dove H<W, e una invece

rappresentativa quindi di un contesto urbano più denso in cui H>W.

In particolare da questa prima analisi si possono identificare due casi limite

rispetto al 21 dicembre alle h 12:

- il contesto A : H/W 0,4 completa accessibilità solare invernale

- il contesto B : H/W > 0,4, limitato accesso solare invernale

Nel caso B quindi il contesto non permette al portico di ricevere guadagni

invernali e può avere semplicemente la funzione di ombreggiamento estivo

mentre i guadagni invernali sono totalmente compromessi.

A scala edilizia, si considera quindi l’efficacia di un portico (considerando il

contesto A), come se non ci fossero ostruzioni all’accessibilità solare, per

valutare l’influenza delle proporzioni (H/D) del solo portico durante il giorno.

Vengono quindi calcolati due coefficienti: uno che individua la percentuale di

parete al sole in inverno, chiamato Fattore Solare (FS) e l’altro che individua la

percentuale di ombra sul pavimento in estate, chiamata Fattore

Ombreggiamento (FO). Rispetto all’orientamento E-O in estate le ore 12 sono il

momento di maggior incidenza solare ma, come si può vedere in figura 94,

sono anche l’orario in cui FO è minimo, per cui si possono considerare il

momento più critico di una giornata estiva.

Figura 94. Effetto di diversi H/D in termini di F.O in estate e F.S. in inverno dalle ore 8 alle ore 16 in uno spazio lineare.

Le ore mattutine e pomeridiane forniscono un ombreggiamento che aumenta in

modo simmetrico rispetto al mezzogiorno (ora solare) incrementando la

profondità dell’area ombreggiata (visibile quindi in sezione) del pavimento.

128

Queste considerazioni sono valide in uno spazio lineare stante le considerazioni

relative all’effetto d’angolo (capitolo 10.1) e in uno spazio puntuale in cui gli

schermi laterali devono avere un assetto variabile (mobili, a lamelle orientabili..)

per non ridurre il FS in inverno.

Per visualizzare l’effetto della combinazione di diverse sezioni stradali (H1/W) e

proporzioni del portico (H/D) si veda l’Allegato A.

Per quanto riguarda la riduzione della luce diffusa e quindi della luce naturale

all’interno basandosi sul solo effetto geometrico, la valutazione deve essere

valida per tutto il corso dell’anno (condizioni d cielo coperto), per cui è

necessario analizzare separatamente uno spazio puntuale e lineare.

Per il confronto utilizziamo l’indicatore Componente del Cielo (CC), ossia il

rapporto tra illuminamento esterno ed interno su un piano di lavoro (h=0,80).

lo SVF in condizioni di cielo coperto.

Figura 95. Componente del cielo (CC) per diverse configurazioni su un piano di lavoro (h=0,80).

Un portico lineare con H/D=1 rispetto a un RC riduce la percentuale di CC in

media del 78%, ha lo stesso spazio puntuale la riduce dell’86%, poiché le pareti

laterali diminuiscono l’angolo di vista del cielo ai lati. La condizione peggiore è

comunque determinata dall’aumento della profondità, definita dal rapporto

H/D=0,5 di cui è stato riportato solo il caso lineare poiché la riduzione arriva già

al 96% del RC. In particolare le condizioni peggiori si hanno nella seconda metà

della stanza (3-6m) in cui, nel RC la CC è in media del 3,4%, in H/D=1_Lineare

è dell’1%, in H/D=1_Puntuale è di 0,7 %, mentre nel caso di H/D=0,5 scende a

0,5%. Sempre nel caso di massima profondità considerata la CCm rispetto al

piano di lavoro è pari a 0,8%, mentre nel caso H/D=1_Lineare la CCm è di 2,4

% che di riduce a 1,5% nel caso H/D=1_puntuale.

Quindi se si considera il solo effetto della geometria, i valori della CC, come

detto in precedenza, corrispondono al FLD, assumendo in questa prima fase

che tutti i coefficienti di riflessione delle superfici siano pari a circa 0.

Tali valori sono comunque riportati solo a scopo comparativo poiché dovrebero

129

comunque essere ridotti rispetto al coefficiente di trasmissione luminosa del

vetro (almeno di un 10-15%) e incrementati della percentuale relativa alla

componente riflessa che si vedrà nella fase successiva.

A conclusione di questa prima fase di analisi viene riportato nel grafico

sottostante l’effetto integrato delle diverse valutazioni, a scopo di visualizzare

l’andamento dei diversi indicatori al variare delle proporzioni del portico. FO e

FS sono considerati rispetto alle h12, il CC è considerato sulla parete (D=0m,

h=0,80). Inoltre è stato aggiunto il Fattore di Vista (FV) sempre sulla parete ma

ad altezza della vista di una persona (h=1,50). Il grafico è riferito al solo caso

lineare in un contesto in cui il portico non subisce l’influenza delle ostruzioni

interne (H/W 0,4).

Figura 96. Effetto integrato delle diverse proporzioni (caso di portico lineare).

Ci troviamo quindi di fronte a dei casi limite che non bilanciano i diversi requisiti:

- Se la profondità è doppia rispetto all’altezza (H/D=0,5): se l’altezza H=3 la

profondità dello spazio ombreggiato sarà pari a 4,8 m, ma solo i 0,60 m

della parete riceveranno guadagni solari in inverno. Tale porzione è

quella che però non contribuisce all’illuminamento interno (poiché si

trova al di sotto del piano di lavoro). Tale configurazione è svantaggiosa

anche nel contesto di tipo A, a meno che non venga realizzata almeno in

parte con elementi mobili che in ogni caso quando è necessario

ombreggiare ostruiranno l’ingresso di luce naturale. Per cui in questo

caso il requisito di luce naturale interno dovrebbe essere minimo (es.

spazio di distribuzione).

- se l’altezza è doppia rispetto alla profondità (H/D=2): se H=3, lo spazio

ombreggiato sarà 0,6 m, utile quindi alla sola schermatura dell’involucro

come un aggetto; anche se H=6m (con uno spazio interno fosse a

doppia altezza) l’ombra sarebbe comunque ridotta pari cioè a 1,2 m,

profondità in cui è difficile svolgere attività situate. Tale configurazione è

comunque consigliata se il contesto urbano è molto denso (caso B) in cui

la presenza di uno sporto ha il vantaggio di ridurre il carico da

130

raffrescamento dell’edificio e proteggere dalla pioggia e dal sole i

passanti.

- L’altezza è pari alla profondità (H/D=1): questo è il caso più bilanciato con

il FO che eguaglia il FS ed entrambi sono maggiori del 50%, per cui se

H=3 l’ombreggiamento è di 1,80m, lasciando la parete libera della stessa

dimensione, di cui la parte utile ai guadagni solari corrisponde alla

porzione vetrata (1,80-0,80=1m).

Gli altri casi possono comunque essere definiti per interpolazione delle diverse

configurazioni.

10.3 L’effetto dei materiali (fase 2)

Fatte le analisi precedenti in questa fase si cerca di capire come l’effetto dei

materiali possa incrementare o diminuire l’effetto raggiunto con la geometria, il

quale rimane in ogni caso preponderante.

10.3.1 Il FLD e l’Uniformità nello spazio interno

Le valutazioni sono state effettuate in un contesto di tipo A, per valutare l’effetto

dei materiali dovuto solo alla presenza del portico.

Rispetto ai casi precedenti, viene considerato solo il caso ritenuto significativo,

cioè quello bilanciato rispetto ai requisiti, H/D=1, tenendo presente che, per

proporzioni superiori, i risultati producono un FLD maggiore, a scapito però

dell’uniformità. Dal punto di vista dell’illuminazione di un ambiente interno

l’obiettivo primario è comuneque quello di garantire un FLD medio al di sopra

della soglia minima per l’attività specifica.

Il modello viene considerato con l’aggiunta dell’effetto delle inter-riflessioni

usando il software Solene (capitolo 9.2.1.2). Vengono quindi aggiunte due

configurazioni, una puntuale discontinua e una lineare discontinua, cioè

costituite da lamelle nei loro limiti orizzontali e verticali laterali (solo in quella

puntuale).

Lo spazio interno è caratterizzato da coefficienti di riflessione considerati

standard (0,2 pavimento, 0,5 pareti, 0,8 soffitto).

131

Figura 97. Combinazioni di coefficienti di riflessione superficiale analizzate.

Il portico viene invece simulato considerando quattro possibili casi che

rappresentano combinazioni d coefficienti di riflessione sul soffitto e sul

pavimento (ed eventualmente, sulle pareti laterali).

Figura 98. Componente del cielo, CC + Componente riflessa interna ed esterna IC (CRI e CRE)= FLD

Figura 99. Casi analizzati e distribuzione del FLD su un piano (h 0,80) nei due casi in cui il coefficienti di riflessioni sono medi o alti.

I casi 2 e 3 hanno valori compresi tra i casi 1 e 4, per cui i valori possono

essere ricavati dall’interpolazione degli estremi.

In figura 99 i casi analizzati sono riportati secondo un ordine che va da quello

con un FLD minore a quello con il FLD maggiore, ossi da quello puntuale

continuo a quello lineare discontinuo.

132

Figura 100. FLD a 0, 3 e 6 m all’interno della stanza, FLDm e Uniformità.

E’ interessante notare l’incremento dovuto alle riflessioni nelle parti più profonde

della stanza (che erano ovviamente le più critiche). Si può vedere come in

seguito alle riflessioni risultano le zone che beneficiano maggiormente di tale

effetto.

Esaminando le componenti CC e CI separatamente si può notare qual è il

contributo al FLDm e nei diversi punti della stanza nelle diverse configurazioni.

Nelle configurazioni puntuale e lineare continuo i contributi % di CC e IC

rispetto al totale DF sono:

- media: 48% CC e 52% CI (caso 1) e 34% e 66% (caso 4)

- punto medio (3m): 40% CC e 60% IC (caso1) e 28% e 72% IC (caso4)

- punto in fondo (6m): 23% CC e 77% CI (caso1) e 18% e 82% (caso 4)

In particolare se puntuale a 6m si arriva ad un DFm di 1,7% (caso1) e di 2%

(caso4). Se lineare si raggiunge il 2,3% (caso1) e il 2,8% caso4).

Nel caso puntuale e lineare discontinuo

- media: 39% CC e 61% IC (caso1); 29%CC e 71%IC (caso 4)

- punto medio della stanza (3m): 38% CC(caso1) e 62% IC (caso 4)

- punto più profondo (6m): 17% CC (caso 1) e 83% IC (caso4)

In entrambi i casi nel punto più profondo si ha un FLD che arriva circa al 3%.

Si ricorda che questi valori devono sempre essere ridotti di circa il 10-15%

considerando la presenza di un vetro.

Come si può vedere in figura 100 le configurazioni discontinue sono le più

vantaggiose dal punto di vista del FLDm. Al contrario hanno un’uniformità più

bassa. Rispetto al RC in cui U è del 7%, nel caso continuo (sia puntuale che

lineare) U è intorno al 14-15%, raggiungendo il 16% (valore norma UNI) solo in

quello puntuale (caso1).

133

Le configurazioni discontinue raggiungono un’U circa del 9% se puntuali,

mentre se lineari arrivano al 10%.

10.3.2 La temperatura delle superfici

Figura 101. Modello di studio con individuati i punti al sole e all'ombra di riferimento (a sinistra) e la visualizzazione dello SVF (a destra).

Per capire l’influenza dei materiali in una configurazione selezionata rispetto al

loro comportamento termico, è importante confrontare la temperatura

superficiale (Tse) di una superficie orizzontale o verticale esposta al sole o

all’ombra (sotto il portico).

In questo caso il portico è lineare i punti di riferimento sono presi al centro di

ogni superficie. Le simulazioni considerano come riferimento solo l’estate (il 21

giugno), per valutare l’effetto dell’ombreggiamento.

Ci sono due superfici di cui viene considerata l’influenza: la parete dell’edificio e

il pavimento.

La pavimentazione è l’elemento tecnologico che maggiormente influenza le

prestazioni ambientali di un contesto urbano e la parete viene generalmente

progettata e valutata per il suo comportamento energetico in relazione alle

conseguenze sull’interno. Inoltre la parete in presenza di un portico è

considerata sempre all’ombra, mentre per la pavimentazione l’area ombreggiata

dipende dalle proporzioni del portico (cap. 10.2). Fatte queste premesse si

effettua comunque una valutazione anche riguardo l’elemento verticale

d’involucro dell’edificio, poiché, seppure in maniera molto minore, ha un effetto

in quanto contribuisce a determinare il campo radiante.

A tale scopo vengono confrontate due tipi di parete, dal comportamento

inerziale differente: una “massiva” (tipo A) e l’altra “leggera” (tipo B) (tabella 6).

Le pavimentazioni simulate invece sono in pietra (granito, marmo e calcare), in

legno e in asfalto (tabella 7).

Per ogni materiale testato sia per la parete che per la pavimentazione si

considerano tre possibili valori di albedo 0.2-0.5-0.8, per capire l’influenza del

del colore della finitura superficiale e quindi del coefficiente di riflessione. Inoltre

134

albedi diversi per uno stesso materiale possono essere dovuti al tempo (anche

anni) di esposizione della superficie agli agenti atmosferici.

La simulazione dell’effetto del materiale in una parete è considerato in

combinazione a una pavimentazione in granito di colore medio (albedo 0,5). La

simulazione della Tse per le diverse pavimentazione è stata effettuata in

combinazione a una parete A (con albedo=0,5), la più utilizzata nel contesto

climatico di riferimento (anche perché efficace per l’interno, data la massa

termica), considerando che la parete in estate nelle configurazioni analizzate

non ricevendo mai radiazione diretta (ma solo radiazione diffusa e diffusa

riflessa) ha un’influenza irrilevante sulla Tse della pavimentazione.

Tabella 6. Tipi di materiali utilizzati per il confronto di pareti.

Tabella 7. Tipi di materiali utilizzati per il confronto di pavimentazioni.

In generale la temperatura delle superfici all’ombra segue l’andamento della

temperatura dell’aria mentre quelle esposte al sole quello della radiazione

solare. Infatti se al sole il picco di temperatura lo si ha alle ore 12

(indifferentemente dall’ albedo), all’ombra lo si ha alle ore 15 (in corrispondenza

della max Ta). Inoltre la Tse all’ombra nelle ore serali in cui non c’è più

radiazione solare può superare quella di una superficie esposta

precedentemente esposta al sole; questo si spiega considerando gli scambi

radiativi tra le superfici che se hanno una limitata apertura verso il cielo si

raffreddano più lentamente. L’ombreggiamento generato da una copertura fissa

come in questo caso significa infatti un basso SVF per le superfici che limita lo

scambio IR con il cielo.

Analizzando la temperatura superficiale delle pareti sia al sole che all’ombra nei

due diversi casi, si nota come nelle ore centrali della giornata essa sia sempre

maggiore nella parete di tipo B, differenza che diminuisce sempre di più fino ad

annullarsi in assenza di radiazione nelle ore serali e ad invertirsi nella notte.

135

Questo è dovuto alle caratteristiche termiche del legno e in particolare la

diffusività bassa è sintomo della scarsa capacità dell’onda termica di estinguersi

dalla superficie (che rimane quindi calda durante il giorno). Dopo le h18

entrambi le pareti (indifferentemente dall’albedo) che erano state esposte al

sole raggiungono temperature minori quella in ombra (anche se di circa 1°C).

Figura 102. Andamento Tse parete massiva/leggera al sole/ombra con diversi albedi a=0,2 (a sinistra), a=0,5 (al centro) e a=0,8 (a destra)

Se si esamina il comportamento delle le pareti nel corso della giornata (dalle 8

alle 16) con diversi albedi per differenza rispetto alla Ta si nota che:

- se il colore della parete è scuro (a=0,2) entrambe le tipologie (A e B)

superano la Ta con un max alle 12 in cui la parete B è di 4,4 °C

maggiore di Ta (28,7°C) mentre la parete A di 2,3°C;

- se il colore è medio (a=0,5) le Tse seguono la Ta e solo il tipo B supera la

Ta alle h15;

- se la parete è di colore molto chiaro (a=0,8) la curva tende ad appiattirsi

sono entrambe minori di Ta, ma la parete con il comportamento migliore

è sempre quella massiva.

Figura 103. Tse -Ta per le pareti A e B all’ombra il 21 giugno (9h-21h), e alle h15 con diversi albedi.

Considerando tutti gli albedi la Tse delle pareti raggiunge il valore massimo in

tutti casi alle h 15, momento in cui, se di colore scuro, la parete leggera

raggiunge i 34°C, mentre quella massiva 32°C (in questo caso uguale a Ta).

Solo con albedo 0,5 si nota che i due materiali hanno una tendenza opposta, ed

esaminando un albedo medio si nota la miglior prestazione della parete

massiva che tende a non superare mai la Ta.

136

E’ stato inoltre considerato l’effetto di entrambe le tipologie di pareti sulla

pavimentazione e questo ha prodotto una variazione di temperatura trascurabile

(inferiore a 0,5°C), prevedibile data l’assenza di radiazione diretta nella

configurazione.

La pavimentazione è stata considerata per il suo effetto sia al sole che

all’ombra, poiché il suolo del portico potrebbe non essere totalmente

ombreggiato, e comunque confina da un lato verso uno spazio aperto (al sole).

Per questo motivo vengono simulati diversi tipi di materiali per pavimentazioni.

Figura 104. Confronto materiali pavimentazione Sole-Ombra con lo stesso valore di Albedo (A=0,5). durante il 21 giugno.

Prima di tutto si considera l’influenza dell’albedo, simulando i diversi materiali

come se avessero tutti lo stesso colore e texture superficiale (a=0,5).

Considerando quindi solo le proprietà termofisiche dei materiali (conducibilità e

capacità termica) emerge che nelle ore centrali della giornata il materiale con le

prestazioni peggiori è il legno (come visto per la parete anche se qui l’elemento

tecnologico è diverso, ma lo strato superficiale ha comunque maggiore

influenza); gli altri materiali sembrerebbero raggiungere uguali temperature

(compreso l’asfalto) ed ecco ribadita l’influenza del coefficiente di riflessione. I

benefici di una pavimentazione legno si vedono nel tardo pomeriggio-sera,

poiché si raffresca più velocemente, in particolare se era stato esposto al sole.

Considerando invece i materiali con i loro albedi caratteristici si nota l’impatto

significativo del colore superficiale, che provoca Tse diverse per i vari materiali.

L’innalzamento della temperatura è dovuto all’effetto combinato SVF e proprietà

termofisiche dei materiali. L’albedo di una superficie all’ombra ha, durante il

corso della giornata un’influenza minore rispetto a una superficie al sole, proprio

perché essa riceve solo radiazione diffusa. Da questo si può dedurre la relativa

137

influenza dell’albedo sulla conseguente ri-emissione LW da parte delle superfici

all’ombra, per quanto possano essere scure o con bassa diffusività.

La temperatura superficiale all’ombra subisce infatti una riduzione dell’ordine di

max 2-3°C a seconda del materiale passando da un albedo di 0,2 a 0,8 alle h12

(picco di radiazione solare), e rispetto a questo picco orario la differenza si

riduce sempre di più. Mentre lo stesso confronto rispetto a superfici esposta al

sole porta ad una riduzione anche di 30°C. Il materiale che si riscalda di più è

quindi l’asfalto mentre quello più fresco è il marmo.

Figura 105. Confronto materiali pavimentazione con i loro albedi caratteristici

Vengono quindi presi in considerazione solo il granito ed il legno con diverse

finiture al sole e all’ombra.

Figura 106. Tse granito (a sinistra) e legno (a destra) con albedo 0,5 alle h12.

Per il granito la massima differenza tra sole e ombra viene raggiunta alle h 12.

La Tse raggiunge i 66 °C al sole se la superficie è di colore scuro, mentre è di

32°C in meno se la stessa è di colore chiaro. Se la pavimentazione scura è

all’ombra avrà 37°C in meno rispetto alla stessa al sole. Alle ore 15 si ha invece

la più alta Tse all’ombra di che arriva a 31°C se albedo è 0,2.

138

Figura 107. Granito con diversi albedi (A=0,2; A=0,5, A=0,8)

Figura 108. Legno con diversi albedi (A=0,2; A=0,5, A=0,8)

Figura 109. Tse-Ta pavimentazione legno-pietra all'ombra (a sinistra) e al sole (a destra).

E’ interessante notare la differenza Tse-Ta per superfici all’ombra e al sole, in

modo da capire come cambiano le prestazioni nei diversi momenti della

giornata (figura 109).

139

La differenza alle 12 rispetto alla Ta è al massimo di 2°C all’ombra mentre è di

anche 40° superiore alla Ta al sole (legno scuro).

Considerando solo la Tse quindi durante il giorno (in presenza di radiazione

solare) sia per la porzione di spazio al sole che all’ombra il materiale migliore è

la pietra, mentre per le ore serali è leggermente migliore il legno.

Per quanto riguarda la differenza di albedo, è opportuno dire che l’effetto di

raffrescamento superficiale cresce all’aumentare del coefficiente di riflessione,

incrementando anche l’effetto luminoso. La parte di radiazione riflessa però

viene restituita all’ambiente anche in termini di carico termico su un individuo

(cap. 10.4) e inoltre anche bisogna sempre considerare il rischio di

abbagliamento che potrebbe essere determinato da materiali molto chiari e

lucidi (riflessione di tipo speculare). A livello microclimatico quindi non sempre

aumentare l’albedo è una scelta appropriata, come si vedrà nel capitolo

successivo in cui si considerato l’effetto integrato di porzioni al sole e all’ombra

rispetto alla posizione di un individuo nello spazio.

10.4 L’effetto del campo radiante sull’individuo (fase 3)

Una volta determinata l’evoluzione della temperatura superfiiciale (Tse) delle

diverse aree (al sole e all’ombra) che compongono configurazione, si può

determinare la variazione del campo radiante rispetto a un individuo posizionato

sotto il portico il 21 giugno.

Vengono considerati il flusso radiativo a onda lunga (LW) determinato in base

alla Tse e quello a onda corta (SW) dovuto alla radiazione diretta, diffusa e

riflessa e sintetizzati attraverso il calcolo della Tmrt, confrontabile con la Ta (che

da sola ha poca importanza) e trasformabile in un indice di comfort.

I flussi energetici a onda lunga (LW) e onda corta (SW) vengono considerati per

il loro effetto su un individuo e quindi trasformati rispettivamente in Labs e Kabs,

effettuando una pesatura in base al fattore di vista (Fi) delle superfici e ai

coefficienti di assorbimento che per i flussi a LW viene considerato pari al

coefficiente di emissività (0,97), mentre il contributo della SW dipende molto dal

colore del vestiario, (in questi calcoli è assunto un colore medio 0,5), per cui

potrebbe diminuire indossando vestiti chiari.

Le configurazioni analizzate sono le seguenti:

- un caso di riferimento (RC) esposto al sole in cui la parete di un edificio e

la pavimentazione adiacente formano un “diedro” (H=6m).

- portico lineare: H/D=1 (H=D=3m) e H/D=0,5 (H= 3m; D=6m)

- portico puntuale: (H/D=1)/L=0,2 (H=D=3 L=5m)

Il contesto urbano di tipo A (spazio aperto) in cui W=16 m e un contesto di tipo

B in un canyon stradale dove H1/W=2 (W=3m e H1= 6m).

Per un’analisi completa si considera come pavimento non solo la proiezione del

soffitto del portico (profondità D) ma anche un suo prolungamento verso lo

spazio esterno.

140

Nel contesto A l’ampiezza dello spazio aperto antistante è pari al max GVF

(Ground View Factor, uno dei Fi introdotti nel capitolo 9.3.2) calcolato per una

persona situata a situato a 1,50 m da una parete e il cui baricentro è ad 1 m di

altezza da terra (GVF=0,33); sempre nel contesto A la configurazione con le

pareti laterali (L=5m) lo riduce (GVF=0,28). Nel contesto B, la presenza di un

edificio a una distanza dal portico pari a W=3m, ne determina una riduzione

(GVF=0,30). Viene poi determinata la pesatura del totale rispetto al fattore di

vista della parte al sole (GVFs) e della parte all’ombra (GVFo); le percentuali

così ottenute variano al variare della configurazione e dell’ora del giorno. Infatti

secondo quanto visto nel capitolo 10.2: alle ore 9 e 15 l’ombra coincide con la

quasi totalità del suolo del portico, mentre quando non c’è più radiazione diretta,

in particolare alle 18, si fa riferimento alla mappatura della radiazione IR (Tse

superficiali), che definisce i limiti dell’area al sole e all’ombra; dalle h20 la Tse è

distribuita in modo uniforme.

Figura 110. Configurazioni: RC, H/D=1, H/D=0,5, (GVF=0,33) con riferimento di S/O alle h 12.

Figura 111. Configurazioni: H/D=1 H/ L=0,6 e H/D=1 H1/W con riferimento di S/O alle h 12.

In generale per tutte le configurazioni l’influenza di Kabs è massima alle ore 12

data la maggiore incidenza dei raggi solari con un piano orizzontale e cresce

con il l’aumentare dell’albedo (radiazione riflessa), mentre la Labs è massima

alle ore15 poiché dipende dalla temperatura superficiale e al crescere

dell’albedo diminuisce (infatti la Tse dipende dal coefficiente di assorbimento: 1-

albedo). L’influenza di Labs cresce inoltre con il grado di chiusura dello spazio e

assume una rilevanza sempre maggiore sul campo radiante nel pomeriggio-

sera, quando la radiazione diretta diminuisce e la riemissione a onda lunga è

prevalente (in misura maggiore se il materiale ha molta inerzia termica). Si

osservi per prima cosa quello che accade nello spazio ombreggiato considerato

bilanciato rispetto al controllo solare (il caso H/D=1) rispetto al RC alle ore 12.

Considerando un albedo medio delle superfici, nel RC un individuo assorbe

circa il 68% dell’enegia totale assorbita come LW e il restante 32% come SW,

mentre con H/D=1 l’81% come LW e il 18% come SW.

141

Figura 112. Configurazione di un portico rispetto un caso di riferimento, con il diverso peso delle superfici al sole e all'ombra alle ore 12 del 21/06.

Il grado di chiusura dello spazio determina quindi un aumento del contributo di

Labs, il cui valore assoluto diminuisce passando da 463W/m2 a 427 W/m2

anche se in questo caso non in modo così significativa poichè l’individuo “vede”

una parte significativa di pavimento al sole nell’ora considerata (GVFo < GVFs);

dall’altro lato il carico termico dovuto alla radiazione solare si dimezza

passando da 210 a 95 W/m2 (di cui la 100 W/m2 dovuti al controllo della

radiazione diretta) ma non si annulla perché rimane la radiazione diffusa e

diffusa riflessa (dovute allo SVF e all’albedo).

Figura 113. Flussi radiativi assorbiti a onda corta (Kabs) e a onda lunga (Labs) per diverse configurazioni con albedo medio.

Nella figura 113 si può notare come, nelle diverse configurazioni, diminuiscano i

contributi di Kabs e Labs, rimanendo l’ultimo sempre preponderante rispetto al

totale.

Aumentando il grado di chiusura, assume sempre più importanza la radiazione

a onda lunga proveniente dal terreno (in parte al sole) e quindi in particolare se

142

D>H o nel contesto B, si ha un Labs molto simile, il quale avendo un’influenza

preponderante sul totale assorbito, porta a un valore simile di Tmrt.

Viene ora comparato il comportamento delle diverse configurazioni aventi un

albedo medio (A=0,5) rispetto alla radiazione solare e termica totale assorbita

dalla persona.

Il parametro chiave che determina l’andamento della sensazione termica è la

Tmrt (°C), determinata dalla somma dei flussi (Kabs+Labs) appena analizzati.

E’ interessante valutare l’andamento nel corso della giornata la Tmt rispetto alla

Ta, partendo dall’analisi delle diverse configurazioni sempre a parità di albedo

(A=0,5).

Durante il giorno in presenza di un portico l’andamento della Tmrt supera la Ta

anche di diversi gradi mentre quando il sole tramonta diventa uguale alla Ta, e

diminuendo di qualche grado di notte.

Il picco di differenza Tmrt-Ta si verifica tra le 12 e le 15 (ora solare), in cui lo

scarto è di 10°C con H/D=1, il che è comunque un risultato positivo, rispetto al

RC in cui differenza è di 25°C. Raddoppiando la profondità del portico, tale

differenza decresce notevolmente e arriva a 2,5°C.

Si può quindi riassumere per le diverse configurazioni la variazione rispetto alla

temperatura dell’aria con un albedo medio.

Figura 114. Andamento della Tmrt nel corso della giornata (ora solare) per diverse configurazioni

Valori di Tmrt rispetto alla temperatura dell’aria:

giorno :

RC : Ta + 15 / 20

portico:

H/D=1 : Ta + 5 / 10°C

143

(H/D=1) H1/W=2 : Ta +3 / 6°C

(H/D=1)/L :Ta +3 / 9°C

H/D=0,5 Ta -1 / 2 °C

tardo pomeriggio-sera:

RC= Ta -4 °C

portico : Ta -6 °C (tutti i casi)

notte:

Ta -10°C

Nei range individuati di giorno, i valori massimi di Tmrt si registrano alle h 12

mentre quelli minimi al mattino e al pomeriggio (ora solare).

Si verifica ora l’effetto dell’incremento o diminuzione di albedo (A=0,2 e A=0,8)

In tutte le configurazioni analizzate, rispetto a un A=0,5, la Tmrt aumenta, se il

colore è più chiaro, o diminuisce, se più scuro, di 3°C alle h12 e di 2°C alle h15.

Al contrari, dopo le h18 le superfici chiare (A0,8) presentano un beneficio sullo

lo stress termico anche se all’ombra tale vantaggio non è così evidente come in

la e infatti materiali chiari o scuri provocano differenze di Tse di circa 1°C,

proprio perché la presenza del portico non ha permesso alla radiazione diretta

di essere assorbita dalla superficie.

Nelle ore centrali della giornata l’incremento dello stress termico è dovuto

soprattutto in particolare all’aumento della radiazione solare riflessa (SW

riflessa) dal pavimento adiacente al sole, che in tutti i casi passando da chiaro a

scuro riduce del 25% il suo valore.

Infatti, nonostante si sia verificato (capitolo 10.3.2) come un alto coefficiente di

riflessione provochi una diminuzione della Tse (che numerosi studi hanno

confermato ridurre la Ta di circa 2°, Santamouris, 2001), a livello microurbano,

tale riduzione non è sufficiente da bilanciare l’incremento dei carichi radianti su

un individuo. Infatti l’aumentare dell’albedo, incrementa il carico di radiazione

riflessa sull’individuo, che, anche se all’ombra può avvertire un incremento dello

stress termico dovuto alle superfici adiacenti.

Per questo motivo, la temperatura dell’aria sebbene possa avere una relativa

influenza, non è considerata un parametro significativo per la valutazione del

comfort termico.

144

Figura 115. H/D=1 e H/D=0,5: Andamento della Tmrt durante la giornata con diversi albedi

Figura 116. Variazione del BT al variare dell'albedo, della configurazione e della velocità del vento alle h12.

A conclusione delle analisi effettuate viene riportato il cacolo di un indice di

bilancio termico (BT) attraverso il foglio di calcolo COMFA+, il cui valore è

determinato principalmente dalla variazione del campo radiante (e quindi dal

valore della Tmrt già calcolata). Tale indice ha il vantaggio esprimere in

aggiunta il contributo dato della velocità del vento, a parità di fattori personali e

temperatura dell’aria.

Dalle analisi l’ora più critica è risultata quella centrale della giornata (h12), per

cui si può osservare (figura 116) come cambi la sensazione di comfort nel

momento di massimo stress termico. Il vestiario è considerato quello standard

di un uomo in estate in città (polo e pantaloni lunghi) e l’attività è di tipo statico

145

(tasso di attività metabolica 90 W/mq). La figura 116 mostra come all’aumentare

grado di chiusura dello spazio e al diminuire dell’albedo della configurazione,

diminuisca la sensazione di stress termico, confermando l’andamento della

Tmrt. La sensazione termica è riconducibile a un range di comfort (secondo

l’equazione di bilancio termico) raggiunto da tutte le configurazioni con un

albedo medio-scuro, considerando una velocità del vento uguale a 1 m/s. Si

ricorda che quest’ultima valutazione (capitolo 9.3.3) ha il solo scopo di fornire

valori di tendenza al variare della velocità dell’aria, a completamento

dell’indagine basata sull’ approccio fisico-fisiologico. Il fatto che alcune

configurazioni come H/D=1 possano risultare al di fuori del range di comfort

“standard” non è infatti necessariamente un fatto negativo. Infatti, come si è

visto (capitolo 7.3), anche la presenza di stimoli ambientali che provochino il

superamento dei limiti di “neutralità termica” può essere un fattore gradevole.

Inoltre le “opportunità adattive” generate dalla presenza di uno spazio d

transizione non sono legate a proporzioni specifiche, ma al contrario, una

diversità morfologica che permetta la creazione di nicchie microclimatiche con

diversi gradi di ombreggiamento è un elemento che arricchisce la sensazione di

benessere polisensoriale di un individuo.

146

11 Linee guida per la progettazione di un portico

Le analisi effettuate si traducono in uno strumento di supporto alla

progettazione ambientalmente consapevole di un portico in un contesto

climatico temperato.

In una prima parte, le linee guida sono indicazioni progettuali riferite alla

latitudine 45°N con riferimento all’orientamento lungo l’asse E-O. Sono quindi

indicazioni che considerano l’integrazione dei requisiti di ombreggiamento

estivo, accessibilità solare invernale e luce naturale e li traducono in strategie

progettuali sotto forma di configurazioni schematiche e/o “regole”. Queste

proposte sono utilizzabili da un architetto che si appresti a progettare per la

prima volta un portico di questo tipo e che non abbia a disposizione strumenti

complessi di analisi e valutazione.

La seconda parte riguarda la definizione di procedure di analisi e valutazione di

un portico non necessariamente limitate alla latitudine e all’orientamento

considerati nella prima parte. Queste indicazioni possono essere applicate in un

progetto specifico di nuova costruzione o di possibile retrofit d’involucro (quindi

partendo da una valutazione dell’esistente) con i reali vincoli presenti a scala

urbana, edilizia e tecnologica (materiali).

Le indicazioni riportate nella seconda parte possono essere seguite da un

progettista che vuole effettuare analisi più dettagliate, effettuando anche

confronti tra soluzioni progettuali alternative.

In entrambi i casi il presupposto è che l’obiettivo principale per cui si progetta un

portico sia quello di garantire uno spazio aperto ombreggiato, strategia

fondamentale per controllare sia i carichi solari sull’edificio che gli effetti a scala

microurbana e quindi legati al comfort dell’individuo. Tale obiettivo deve essere

raggiunto considerando le attività svolte nel portico e negli ambienti adiacenti,

quindi in base ai requisiti che deve avere in termini di ombreggiamento /

accessibilità solare e luce naturale.

11.1 Indicazioni per il progetto

Le indicazioni di progetto si non si riferiscono a un’attività specifica ma

considerano che la mitigazione delle condizioni ambientali favorisce l’uso e la

vivibilità anche dello spazio aperto e interno adiacente, a vantaggio di entrambi.

L’ombreggiamento nel portico è inteso come obiettivo primario. Questo significa

avere uno spazio ombreggiato con una profondità tale da permettere la sosta e

la socializzazione (almeno 1,80 m). Ciò non è facilmente realizzabile per

orientamenti diversi dal sud (con variazioni di +o-15°) se non con profondità del

portico che non possono trovare un equilibrio con le altre esigenze.

147

Se l’orientamento è molto diverso dal sud è comunque consigliabile progettare

uno sporto di dimensioni ridotte che abbia la funzione di redirezionare la luce

verso l’interno (light shelf), se l’altezza dell’ambiente interno lo consente

(maggiore di 3 m). Per orientamenti est e ovest lo sporto dovrebbe avere una

profondità compresa tra 1,5 - 2 volte l’altezza della finestra a nastro sovrastante

e prevedere delle schermature per la stessa (per ulteriori precisazioni si veda il

capitolo 6.3).

Fatta questa precisazione, le indicazioni che seguono valgono per una

latitudine di 45°N e un orientamento E-O di portico o una sua variante (come

descritto nel capitolo 4).

Bisogna innanzitutto considerare se l’edificio è a uno o più piani, e quindi il tipo

di uso al piano terra (residenziale, commerciale), il tipo di spazio antistante

(strada piazza) e le attività che vi si svolgono, per capire quanto sia importante

l’integrazione tra le attività interne ed esterne. Infatti alcune soluzioni progettuali

potrebbero influire sul grado di privacy e il tipo di interazione sociale.

Definita la porzione di spazio su cui intervenire (nuova costruzione o rispetto

all’esistente) bisogna considerare che:

- il progetto del portico può modificare la compattezza (S/V) dell’edificio;

- la profondità deve essere considerata anche in rapporto a quella dello

spazio interno adiacente;

- la soluzione utilizzata per il limite superiore del portico (es. copertura con

un elemento continuo o discontinuo) ha un’influenza rispetto all’utilizzo

dei piani superiori dell’edificio.

Figura 117. Possibili configurazioni rispetto ai piani superiori dell’edificio (da sinistra: incluso, addossato, semi incluso).

In generale, rispetto alla radiazione solare occorre:

- controllare la radiazione diretta in estate in modo cercare di avere un Fattore

di Ombreggiamento (FO) in estate sul pavimento del portico alle h12 pari al

Fattore Solare (FS) sulla parete in inverno. Entrambi i fattori dovrebbero

essere per quanto possibile superiori al 50%. Questo si può ottenere

cercando di mantenere le proporzioni del portico H/D intorno a 1

(bilanciamento dei requisiti) con una variazione tra 1,3 e 0,7.

La copertura, se è continua, può essere sfruttata come solaio del piano

superiore sia esso un ambiente interno o un balcone/loggia. Avere una parte

discontinua ha il vantaggio di permettere il pasaggio dell’aria e non

consentire il formarsi di una “tasca” di aria calda al di sotto del portico.

- controllare la radiazione solare riflessa dal punto di vista termico

intervenendo sulla parte inferiore (vicina al pavimento) con l’inserimento di

148

muretti, balaustre che possano anche eventualmente fungere da seduta sul

lato confinante con lo spazio aperto. Questo è utile in particolare se il

pavimento al sole ha un albedo alto, poiché in tal modo si limita

l’abbagliamento e il carico solare riflesso. Tali barriere devono avere

un’altezza (almeno nella parte opaca di max 0,80 m) tale da non limitare

troppo l’accesso solare invernale e la riflessione luminosa verso il soffitto del

portico. Possono essere posizionate anche solo in alcuni punti dove si

svolge un’attività situata per non ostruire il passaggio trasversale.

Un’alternativa possibile a questa è una barriera vegetale a foglia caduca che

permette un comportamento selettivo della radiazione. Questi elementi

servono eventualmente anche come schermi al vento.

- controllare la radiazione riflessa dal punto di vista luminoso nella parte

superiore del portico: occorre ricordare che sopra la linea della visione (pari

circa a 1,50 m) la radiazione riflessa non provoca abbagliamento diretto. Si

possono quindi utilizzare lamelle riflettenti o se necessario un light-shelf che

la direzioni verso l’interno, aumentandone la quantità nelle zone più

profonde e migliorandone l’uniformità.

Generalmente l’uso di lamelle riflettenti è positivo anche se in alcuni rari casi

potrebbe creare dismogeneità delle aree illuminate accentuando la

luminanza delle are più vicine all’apertura rischiando quindi di provocare

abbagliamento. Quindi se la copertura del portico è interamente realizzata

con elementi discontinui è preferibile usare un materiale non

eccessivamente riflettente degli stessi per evitare il rischio.

- controllare la radiazione a onda lunga attraverso le finiture di

pavimentazione utilizzando materiali con elevata inerzia termica (pietra, cls)

che mantengono una temperatura simile a quella dell’aria all’ombra. Al sole,

invece, è possibile utilizzare anche materiali con diffusività bassa come il

legno, poiché si raffredda più velocemente una volta cessato l’irraggiamento

solare (tardo pomeriggio – sera). Il tipo di materiale ha comunque minore

influenza sulle prestazioni ambientali rispetto al colore di finitura, in

particolare in un’area ombreggiata.

La scelta del coefficiente di riflessione dei materiali deve sempre

considerare che materiali più chiari aumentano la distribuzione energetica,

mentre colori più scuri trasformano localmente l’energia solare assorbita in

calore. Inoltre anche i le superfici urbane (in particolare la pavimentazione)

adiacenti al portico influenzano le condizioni di comfort termico e luminose

nel portico stesso. La scelta dei materiali deve quindi anche considerare le

attività svolte nel portico e all’esterno.

La differenza di temperatura tra un materiale chiaro (A,08) e uno scuro (A=0,2)

esposti al sole supera anche i 30°C (valori rilevati alle h12 di una giornata calda

estiva a Milano) e quindi l’incremento della sensazione termica dovuto

all’aumento di radiazione IR è significativo. La differenza di temperatura per i

medesimi materiali all’ombra non supera generalmente i 3°C. Considerando

149

che la parte di radiazione non assorbita viene riflessa nell’ambiente

aumentando sia il carico solare e che la possibilità di abbagliamento è possibile

utilizzare una pavimentazione medio-chiara per i suoi effetti nel tardo

pomeriggio (dal momento che non si ha altro modo per controllare il carico

termico). Al di sotto del portico, invece anche un materiale medio scuro può

essere è adeguato, salvo gli effetti di riflessione della luce naturale.

E’ quindi possibile definire delle strategie di intervento a scala micro-urbana

(effetti del portico sulle condizioni di comfort dell’individuo) che devono

comunque considerare gli effetti legati al contesto urbano (ampiezza dello

spazio aperto, W) e all’edificio con cui il portico entra in relazione (in termini di

morfologia e materiali).

Figura 118. Accessibilità solare e contesti di riferimento (A e B).

Per una latitudine di 45°N:

21 dicembre h 12 - altezza solare =21°

Ci si può quindi trovare di fronte a due situazioni:

- contesto A: H1/W tg H1/W 0,4

- contesto B: H1/W > tg H1/W > 0,4

In particolare se il contesto è di tipo A (influenza del contesto urbano poco

significativo) le possibilità di azione sono maggiori e i limiti di altezza o

profondità dipendono dall’edificio in cui si trova il portico, mentre se il contesto è

di tipo B, i vincoli a scala urbana costituiscono un ulteriore limite alle possibilità

di intervento.

Indicazioni riferite a un contesto A

Figura 119. Contesto A: H1/W 0,4

- il portico può diventare una serra solare (capitolo 6.1) aggiungendo un vetro

in combinazione a delle schermature regolabili in estate/inverno. Per il

150

funzionamento della serra si rimanda alle indicazioni presenti in letteratura15

- il portico se lineare subisce l’effetto d’angolo (come definito nel capitolo 10)

la cui influenza diminuisce all’aumentare della lunghezza. Esistono due

porzioni del portico alle sue estremità (l) che risultano non uniformemente

ombreggiate dalle 8 alle 16. In estate ognuna di esse vale l = 1,3 H. Quindi

nel caso di un portico di H=3m, in cui si voglia avere una porzione centrale

di pavimento ombreggiato di 3 m, la lunghezza totale del portico dovrebbe

essere uguale ad almeno L= ((1,3*3)*2) + 3 = 10,8 m, intesa come

dimensione minima per controllare gli effetti della sola radiazione diretta.

Essa dovrebbe infatti essere ampliabile per risentire meno dell’effetto alle

superfici confinanti al sole (che dipendono dal fattore di vista di un

individuo).

- il portico se puntuale (ossia di lunghezza ridotta) deve avere degli elementi

verticali laterali, removibili per consentire l’accesso solare invernale, e

discontinui per incentivare le riflessioni luminose.

- L’apertura prospiciente il portico è preferibile che sia sviluppata in

orizzontale (meglio se di larghezza il più possibile uguale alla parete della

stanza interna) e occupare indicativamente il 50% della parete (nel rispetto

dei RAI), tenendo presente che le parti di finestra che in inverno ricevono

luce naturale ma non radiazione diretta sono fonti di illuminazione naturale

ma anche di significative dispersioni termiche. Con riferimento alla parete

sul piano verticale, la finestra, deve occupare la porzione che include la

linea di visione (h 1,50 m) e possibilmente la parte al di sopra del piano di

lavoro (0,80 m). La parte sottostante il piano di lavoro potrebbe contribuire

solo all’illuminazione indiretta. Se la finestra “vede” una porzione elevata

(cioè se anche le parti più profonde della stanza hanno un fattore di vista del

cielo diverso da 0) di volta celeste cielo non è necessario rende trasparente

la parte inferiore della parete.

Il soffitto interno, se chiaro e rastremato verso la finestra, incentiva l’ingresso

della luce. E’ consigliabile inoltre prevedere all’interno delle tende e

veneziane avvolgibili per contrastare l’abbagliamento quando è presente la

radiazione diretta.

15 Mazria, E. (1979). Passive solar energy book .- J.C. McCullagh, The Solar Greenhouse Book, Rodale Press, Emmaus, Pennsylvania 1978, - Zappone, C., Scudo, G., & Grosso, M. (2009). La serra solare. Sistemi editoriali,

151

Figura 120. Strategie in caso di vincoli edilizi: a. Altezza, H (a sinistra) e b. Profondità, D (a destra) in un contesto A.

Se si hanno dei vincoli a scala edilizia :

a) Se vi è un vincolo di altezza (H) come in figura 120 (a sinistra), per non

penalizzare troppo i guadagni invernali, è possibile realizzare il portico

aggiungendo una schermatura discontinua che consenta la penetrazione

solare invernale ma non quella estiva. La profondità della copertura

dovrebbe essere almeno uguale alla parte di pavimento che rimarrebbe al

sole (circa 1,20 m se H=3). In questo modo si può raggiungere la un fattore

di ombreggiamento e soleggiamento adeguato (FO 70% e FS=50%).

Occorre comunque ricordare che, se da un lato la parte discontinua riduce il

contributo della luce naturale, le lamelle possono accentuare il contributo

della radiazione riflessa. In questo caso il limite di profondità è determinato

dalla quantità di luce naturale disponibile all’interno (legata alla profondità

della stanza); non è comunque consigliabile superare D=2H.

b) Se vi è un vincolo della profondità (D) come in figura 120 (a destra), per

garantire un adeguato fattore di ombreggiamento è necessario aumentare

l’altezza interna del portico (ed eventualmente della stanza adiacente) e

inserire una schermature verticale preferibilmente a lamelle (meglio se con

alto albedo), parallela al piano dell’apertura che non ostruisca i guadagni

invernali e la vista verso l’esterno (h 1,50).

Indicazioni riferite a un contesto B (H1/W> 0,4):

Se l’accessibilità solare è ridotta o compromessa si possono riconoscere

almeno 3 condizioni intermedie (figura 121) per cui si individuano altrettante

strategie di intervento. La “parte ostruita” (h) a cui si fa riferimento è misurata

sul limite edificabile (ossia la distanza W da H1).

152

Figura 121. Strategie di intervento con diversi livelli di ostruzione solare invernale.

Con riferimento al contesto B sono stati individuati i casi:

Figura 122. Caso a: h 1 m da terra.

a) la parte ostruita corrisponde ad h 1 m (da terra).

In questo caso, è possibile realizzare un dislivello rispetto al suolo,

attraverso un basamento a gradoni (e/o eventualmente una rampa nel

rispetto delle barriere architettoniche) dove potersi anche sedere con nel

caso l’aggiunta di una balaustra. In tal modo si crea anche una distanza

rispetto alla superficie al sole di cui si risente meno del calore emesso all’IR.

Figura 123. Caso b: h=altezza max piano terra.

b) la parte ostruita corrisponde all’altezza massima del piano terra: (h =3-4m)

In questo caso, può essere efficace inserire una copertura discontinua che

153

permetta di sfruttare i guadagni invernali incidenti sulla parte superiore di

parete. La porzione di parete dipende dalla profondità del portico ed è pari a

D*0,4 per cui se D è circa 3 m, h corrisponde al 30% della parete (FS).

Per ottenere una schermatura più efficace senza incrementare la profondità

è possibile aggiungere alle lamelle superiori una protezione con lamelle

orizzontali poste sul piano verticale (figura 123). Per una uniforme

distribuzione della luce è preferibile che le lamelle siano di colore chiaro

(A,08) per incentivare la riflessione.

Figura 124. Contesto B: h> altezza max piano terra

c) la parte ostruita supera l’altezza massima del piano terra ( h > 4m)

L’ostruzione solare invernale è completa quindi in questo caso inserire una

copertura discontinua risulterebbe inutile. Volendo realizzare un portico è

preferibile farlo di profondità ridotta e massimizzare il contributo della luce

naturale, progettando un light-shelf (capitolo 6.2) per redirezionare la luce

verso l’interno. A tale scopo è opportuno incrementare l’altezza

dell’ambiente interno (maggiore di 3 m, per il corretto funzionamento del

light-shelf). Nella figura 124 lo si vede rappresentato come elemento

orizzontale, ma a seconda del contesto esso può essere anche inclinato, e

possono essere inserite delle lamelle riflettenti a seconda dell’effetto

specifico che si vuole ottenere (capitolo 6.2).

In questo caso tutte le finiture superficiali devono essere per quanto

possibile chiare, per aumentare la luce all’interno; per schermare

parzialmente le riflessioni estive, è possibile realizzare un muretto-seduta al

limite dello spazio all’ombra.

Le diverse strategie illustrate possono sono usate solamente a titolo di esempio

e possono essere integrate tra loro. Occorre comunque prestare attenzione,

perché le diverse soluzioni possono essere contrastanti e creare effetti

indesiderati sul comfort dell’utente.

Per verificare le prestazioni delle soluzioni progettate in uno specifico contesto

si possono seguire la procedure indicate nel capitolo successivo.

154

11.2 Le procedure analitiche per il dimensionamento del portico

Le indicazioni progettuali del capitolo precedente sono regole generali non

permettono di affrontare nel dettaglio un caso reale

Di seguito vengono descritte le procedure di analisi e valutazione integrata che

rispettano le fasi del metodo di valutazione integrata presentate nel capitolo 9.

Tali procedure possono essere adottate quando si vuole progettare un portico o

un altro tipo di spazio di transizione perimetrale, in una qualsiasi latitudine (in

particolare in un clima mediterraneo temperato quindi con latitudine compresa

tra i 40-50 °N).

Ogni fase prevede l’utilizzo di strumenti specifici in relazione alla fase di analisi

e del suo livello di complessità. Questi strumenti si dividono in:

- semplici formule o procedure grafiche 2d;

- strumenti semplificati;

- software più complessi

Tutte le procedure descritte si riferiscono a un orientamento sud (o est-ovest se

considerato l’asse stradale di riferimento), in quanto è quello rispetto al quale un

portico è considerato efficace. Tali procedure sono però valide anche per altri

orientamenti, cambiando i valori degli angoli di riferimento (21 dic e 21 giu h 12)

con i VSA (Vertical Solar Angle) corrispondenti, ossia l’angolo che la radiazione

forma con la normale alla superficie considerata.

11.2.1 Dimensionare ombreggiamento e soleggiamento (fase 1)

1) Valutare il rapporto con il contesto

Il rapporto H1/W determina l’angolo di ostruzione dovuto a un edificio

antistante. Tale rapporto equivale al valore della tangente dell’angolo di

massima ostruzione alle h 12.

Bisogna quindi per prima cosa confrontare tale angolo (arctgH1/W) con l’angolo

di altezza solare del 21 dicembre alle ore 12 () che può essere ricavato per

qualunque latitudine secondo la relazione (90-LAT) - 23.30° (angolo di

declinazione solare).

Bisogna poi valutare che esso sia minore dell’angolo solare estivo del 21

giugno alle ore 12 () ricavabile applicando la relazione (90-LAT) + 23.30°. Se

H1/W>tg occorre verificare la funzione del portico come sistema di protezione.

Per una latitudine di 45°N: tg=0,4 tg=2,5

Ci si può quindi trovare di fronte a due situazioni (definite anche nel capitolo

11.1):

155

- contesto A: H1/W tg (H1/W 0,4)

- contesto B: H1/W > tg (H1/W > 0,4)

Ciò significa che nel caso di un edificio ostruente di altezza H1=6m la distanza

deve essere W≥15m.

Figura 125. Individuazione delle dimensioni da considerare per progettare un portico.

Se il contesto è di tipo B: H1-(tg/W) è l’altezza da terra dell’ombra che viene

prodotta sulla facciata opposta.

Tale contesto definisce anche i limiti dell’altezza H riferita all’apertura del portico

che per avere accesso solare diretto deve essere: H ≥ H1. In caso contrario si

possono adottare alcune strategie viste nel capitolo 11.1.

2) Dimensionare il portico:

Rispetto alla facciata dell’edificio in cui si vuole inserire un portico si deve

considerare se vi siano dei vincoli e quali siano, e rispetto a questi effettuare il

dimensionamento, considerando sempre il contesto (se di tipo A o di tipo B)

2.1) Dimensionare la lunghezza (L)

Figura 126. Determinazione in prospetto della lunghezza di un portico lineare in cui l’effetto d’angolo non è significativo

156

Determinazione della lunghezza (L) di un portico:

L = k + 2*l (eq.1)

dove:

- k è la porzione di spazio che si vuole avere sempre in ombra.

- l = H / tg , ossia la porzione di pavimento che non sarà sempre

ombreggiata in cui è il VSA dell’ora in cui il sole è visibile rispetto al piano

di riferimento (rispetto al sud i VSA di riferimento sono alle h 8 e h16)

- Se L H / tg il portico non è di tipo lineare in quanto non esiste una

porzione uniforme ombreggiata durante il giorno (dalle 8 alle 16). Il

portico dovrà quindi essere dotato di pareti laterali, preferibilmente

removibili o orientabili, per non compromettere l’accesso solare invernale

(configurazione puntuale).

- Se L > H / tg il portico è di tipo lineare e la lunghezza (L) dello dello

spazio è quindi ottenibile attraverso la formula (eq.1).

Per una latitudine di 45°N si può approssimare in prima battuta l=H. e

quindi se H=3m, L dovrà essere maggiore di 6m per ombreggiare dalle 8

alle 16 (ora solare). Prima delle 8 e dopo le 16 in estate il sole è talmente

basso per cui la sua influenza può essere considerata trascurabile.

2.2) Dimensionare l’altezza (H) e la profondità (D):

Figura 127. Dimensionamento di uno portico nel contesto A.

157

Figura 128. Dimensionamento di un portico nel contesto B: vincolo di altezza (H).

Relazioni che legano la geometria del portico in sezione e la radiazione

diretta (rif. figure 127 e 128):

contesto A e B

contesto A

contesto B

D = d + x dove d = H/tg

H = h + y dove h = tg*D

H = h + y + ht dove y=tg*W (se H=H1)

- h e ht sono le parti che non contribuiscono ai

guadagni solari.

- d è la parte che non è ombreggiata d’estate

- x è la profondità di pavimento ombreggiata in

estate

- y è l’altezza di parete irradiata in inverno

- è l’altezza solare il 21 giugno alle ore 12

- è l’altezza solare il 21 dicembre alle ore 12

- H1 è l’altezza dell’edificio antistante il portico

- W è l’ampiezza dello spazio aperto

(eq.1)

(eq.2)

(eq.3)

Per avere un equilibrio rispetto a estate e inverno x e y devono essere il più

possibile simili tra loro.

- Se il vincolo è l’altezza (H)

Il limite di altezza (H) può essere determinato:

- dal contesto di tipo B : H deve essere maggiore di H1 (figura 128)

- da vincoli edilizi non modificabili.

Si ricava la profondità d, e quindi D (eq. 1).e quindi si verifica h (eq. 2).

Se nel contesto B, si ricava y (eq.3) e l’altezza da terra ht= H - (y+H)

Se h>H/2, significa che l’ombreggiamento estivo sarà preponderante a scapito

dei guadagni invernali.

158

- Se il vincolo è la profondità (D)

Si ricava h, quindi H (eq.2) , e si verifica d (eq.1)

Se d>D/2 significa che l’ombreggiamento è preponderante rispetto ai guadagni

invernali

In ogni caso, si possono inserire ulteriori elementi per migliorare la protezione

solare come indicato in figura 129 (e come descritto nel capitolo 11.1) ed

effettuare di nuovo le verifiche.

Figura 129. Esempi di strategie da adottare in caso di vincoli di altezza (H) e profondità(D) in un contesto A.

La figura 129 mostra come non potendo aumentare la profondità ma

necessitando di un’altezza maggiore (dovuta all’altezza interna o per utilizzare

la copertura dell’edificio come sporto) si possa aggiungere un elemento

schermante fisso o mobile in modo tale da garantire il controllo solare richiesto.

Se, al contrario, il parametro fisso è l’altezza, si può aumentare la profondità

allo stesso modo con degli elementi fissi inclinati o mobili.

Se non ho vincoli di altezza e profondità, si può stabilire liberamente il valore di

x e y e di conseguenza determinare gli altri valori, utilizzando le formule fornite

precedentemente. E’ anche possibile determinare graficamente l’area formata

da x e y e tracciare gli angoli e (figura 127).

Si può utilizzare la medesima costruzione se devo valutare un portico esistente

(orientato a sud) ricavando prima l’angolo di massima ostruzione (arctan H1/W)

verificando il mese a cui si riferisce alle h 12 (es. con una carta dei percorsi

solari della latitudine considerata).

Se il contesto è di tipo A (H1/W0,4) e la latitudine è 45°N si può utilizzare la

tabella sottostante per determinare x (21 giu) e y (21 dic) dato un portico di

proporzioni H/D (valori intermedi possono essere ricavati per interpolazione

dalla tabella 8).

159

Tabella 8. Lat. 45 N: a è la % di ombra sul pavimento in estate (FO) e b è la % di sole sulla parete in inverno (FS) nelle diverse ore del giorno.

D=x/a dove x=a*D

H=y/b dove y=b*H

Strumenti semplificati per valutare/verificare una soluzione:

- maschere solari: carte polari delle ostruzioni con sovrapposizione dei

percorsi solari della latitudine considerata;

- software di modellazione 3d con visualizzazione delle ombre in un

momento specifico (Sketchup) e sovrapposizione delle ombre durante un

periodo (Ecotect);

- software di calcolo e visualizzazione (attraverso una scala di colori) delle

ore di sole (h) e dell’energia solare ricevuta da una superficie (kWh/m2)

durante un periodo selezionato (Heliodon 2).

11.2.2 Dimensionare l’illuminazione naturale (fase 1-2)

Dimensionare l’illuminazione naturale significa progettare una o più aperture

nella parete (sempre protetta in estate dalla presenza del portico). L’esigenza di

luce naturale deve essere quindi bilanciata con il requisito di guadagno solare

invernale, considerando che le porzioni di parete vetrate per l’illuminazione che

non consentono l’ingresso della radiazione diretta in inverno sono fonti di

dispersioni termiche. Occorre ricordare che i due requisiti possono essere

soddisfatti attraverso il corretto dimensionamento dell’apertura e l’utilizzo di

superfici trasparenti con proprietà ottiche ed energetiche adeguate (fattore di

guadagno solare g, e di trasmissione luminosa tL, non considerati da questo

studio).

Per prima cosa si definisce la profondità della stanza che se non vincolata può

essere ipotizzata non superiore a 2H.

La larghezza dell’apertura deve corrispondere il più possibile a quella dello

spazio interno, per consentire una maggiore uniformità.

Il posizionamento di un’apertura nel piano del vetro deve comprendere la linea

della visione (h=1,50) .

160

Figura 130. Dimensionare un’apertura per la luce naturale.

Relazioni che riguardano il posizionamento di un’apertura (rif. figura 130)

h=tg*D h1= ((H-z) / Dtot) / D

dove:

- h è la porzione che non contribuisce ai guadagni solari (angolo )

- h1 è la porzione che non contribuisce alla vista del cielo dal punto più profondo

della stanza

- Dtot = D + Dint

- z è l’altezza del piano di lavoro (0,80m)

Il filo superiore della parete:

- Se il contesto è di tipo A può quindi ipotizzare come distanza della finestra

dalla copertura il valore minore tra h e h1.

- Se il contesto è di tipo B è preferibile che l’apertura arrivi quanto più vicina al

soffitto per beneficiare delle riflessioni dal soffitto del portico.

Il limite inferiore:

- Se il contesto è di tipo A significa che la radiazione invernale incide su tutta

la parete e, se trasparente, permette l’accumulo di radiazione nel pavimento

(se di colore scuro) o la riflessione luminosa (se di colore chiaro).

- Se il contesto è di tipo B e la parte ostruita di parete è non dà alcun

contributo in termini di guadagni solari.

In entrambi i casi, in clima mediterraneo-temperato, è preferibile che la parte

inferiore di parete sia opaca poiché potrebbe essere solo causa di

abbagliamento indiretto dovuto alle riflessioni dal pavimento del portico in

estate (specie se chiaro) e nelle stagioni intermedie. Se si hanno esigenze

di avere una porta finestra allora la finitura superficiale della pavimentazione

del portico è preferibile che sia di un colore medio.

In base a queste semplici regole è possibile effettuare un predimensionamento

della posizione della finestra in sezione. Queste operazioni devono essere fatte

161

ovviamente nel rispetto dei requisiti dei rapporti aero-illuminanti (RAI) della

località scelta.

Posizionata la finestra da ogni punto della stanza è possibile identificare degli

angoli che rappresentano:

- la parte ostruita dal portico e la parte ostruita dall’edificio antistante.

Entrambe le superfici contribuiscono all’illuminamento indiretto (in

seguito alla riflessione) in quanto aumentano la CRE (componente di

riflessione esterna) e migliorano l’uniformità. In particolare la parte

ostruita dal portico riduce la vista della porzione più luminosa della volta

celeste (allo zenit è tre volte più luminosa rispetto all’orizzonte se il cielo

è cielo coperto) ma è la superficie che maggiormente contribuisce alla

riflessione nell’interno. A parità di angoli di ostruzione, l’edificio

antistante ha, al contrario, un effetto minore in termini di riduzione di luce

naturale.

- la parte libera del cielo corrispondente all’angolo determina il contributo

diretto del cielo CC (Componente del Cielo), ossia la luce diffusa

incidente nel punto analizzato (condizioni di cielo coperto).

L’angolo , all’interno del quale si vede il cielo, si può determinare graficamente

su un piano di lavoro, congiungendo il punto interno e lo spigolo del portico e lo

stesso punto con l’estremità dell’edificio antistante.

I punti in cui =0 non ricevono luce diretta e se corrispondono a zone più vicine

alla finestra significa che lo spazio sarà scarsamente illuminato ed è

consigliabile prevedere una copertura discontinua o un light shelf per migliorare

la distribuzione della luce.

I punti per i quali >0 ricevono una quantità di luce che dipende dalla porzione

di volta celeste visibile, il cui contributo diminuisce più ci si avvicina

all’orizzonte.

Strumenti semplificati per la verifica

Gli strumenti semplificati permettono di verificare solo la CC del FLD.

- maschera delle ostruzioni disegnata per un punto (generalmente sul piano di

lavoro, h 0,80) sovrapposta alla carta dei punti dell’illuminamento del tipo di

cielo considerato DDT (Daylight Dot Chart)16 in cui ogni punto rappresenta lo

0,1% dell’illuminamento del cielo. Sommando i punti si può quindi

determinare il valore dalla componente CC (%) del FLD in un punto del

piano (figura 131).

16 F. Moore, 1991

162

Figura 131. Esempio di utilizzo di una maschera di ombreggiamento con sovrapposta una DDC (cielo coperto) ad un’h di 0,80 m.

- software (Heliodon 2) per visualizzare il valore puntuale e la distribuzione

areale su un piano della CC (utilizzando la modalità: proiezione

ortografica).

Per determinare la percentuale corrispondente al Fattore di Vista (%) all’altezza

della vista (h 1,50)

- calcolare il fattore (lo stesso usato dalla normativa italiana per il FLD)

utilizzando la formula:

-

dove ε=0,5 è il valore massimo per finestre verticali prive di ostruzioni

(quindi in assenza di portico).

- software (Heliodon 2) per visualizzare il valore puntuale e la

distribuzione areale su un piano del FV (utilizzando la modalità:

proiezione equivalente).

Strumenti complessi

Per effettuare un calcolo preciso dell’effetto dei materiali (IRC+ERC del FLD) è

necessario considerare utilizzare un software più complesso (Solene, Radiance

ecc.) che utilizzi un metodo (es. algoritmo radiosity) per il calcolo dei fattori di

forma che considerino la posizione reciproca delle superfici.

A risultato di tali simulazioni si ottiene in ogni punto il FLD (%) come somma di

CC, ERC e IRC. Il FLDm deve confrontato con il valore previsto dalla normativa

rispetto all’attività svolta; è possibile quindi determinare e l’uniformità (%) in una

stanza come rapporto tra FLDmin e FLDmax.

163

11.2.3 Dimensionare il campo radiante (fase 3)

Per dimensionare il campo radiante è necessario calcolare le temperature

superficiali (Tse) dei limiti verticali e orizzontali che costituiscono il portico, in

particolare della pavimentazione esposta al sole, all’ombra, sia del portico dello

spazio aperto adiacente.

Le Tse (°C) possono essere ottenute attraverso:

- un software di simulazione dinamica (es. Solene Microclimat), capitolo 9.2.1)

- strumenti di rilievo sul campo come un pirometro ottico o termocamera (più

costosa ma più precisa), vedi Allegato A.

L’ Albedo:

- rilevato attraverso un piranometro (come rapporto tra la radiazione netta

incidente e radiazione riflessa);

- osservando il colore del materiale e consultando tabelle esistenti.

Dati climatici quali Ta (°C) e HR (%) e Radiazione Globale (W/m2):

- ottenuti tramite un file meteo di un anno tipo (es. in formato .epw17) della

località scelta o riferiti alla stazione metereologica più vicina (per Milano

stazioni Arpa);

- rilevati con un termoigrometro sul campo e un radiometro.

Le temperature superficiali (in particolare quelle della pavimentazione) sono

importanti ai fini della determinazione della Temperatura Media Radiante

(Tmrt), parametro chiave per la determinazione del comfort termico.

La Tmrt può essere ottenuta:

a) partendo dai risultati ottenuti nel capitolo 10.4 per avere dei valori di

tendenza.

La deviazione rispetto alla temperatura dell’aria è un parametro significativo per

determinare la Tmrt di una configurazione

In generale si possono riassumere le variazioni rispetto al giorno, e alla notte

nel diversi casi.

Approssimativamente la Tmrt può essere calcolata come:

Tmrt = Ta + a +/- b

dove:

a è Tmrt-Ta

b è uguale a 0 se l’albedo è 0,5

b è l’incremento o la diminuzione di stress termico dovuta all’utilizzo di una

pavimentazione più chiara A08 (+) o più scura A08 (-).

17 scaricabile come Weather Data da: U.S. Department of Energy website

164

Figura 132. mrt per diverse configurazioni con albedo medio.

Tabella 9. Fattori a e b per la determinazione della Tmrt, in diversi momenti di una giornata estiva.

b) utilizzando le formule contenute nel foglio di calcolo COMFA+, nel

seguente modo:

- si effettua il calcolo dei fattori di vista rispetto a un individuo

posizionato nello spazio.

Figura 133. Fattori di vista di un individuo sotto un portico, pesati rispetto alle superfici al sole e all’ombra alle h12.

Le temperature sono importanti rispetto alla pesatura per i fattori di vista,

con particolare attenzione alla pavimentazione dove la pesatura deve

essere fatta considerando le superfici al sole e all’ombra.

165

Si può quindi procedere calcolando il GVF (Ground View Factor) di tutto il

pavimento visibile e poi, per sottrazione calcolare il GVF al sole (se la

persona si trova all’ombra):

GVFs = GVFtot – GVFo

Se GVFs > GVFo è presumibile un maggiore stress termico.

GVFo e GVFs cambiano a tutte le ore del giorno, al variare porzione di

portico in ombra/sole.

A questo punto è possibile determinare la Tse media del pavimento,

facendo una media pesata rispetto ai fattori di vista del pavimento.

- Si inseriscono i dati in COMFA+ e ricavare i flussi Kabs e Labs e

applicando la formula (che deriva da quella più estesa descritta nel

cap.9.3.1) si calcola la Tmrt:

dove:

K*abs = ak* Di L*abs = p *Ei

- Kabs è la somma dei flussi solari a onda corta (SW)

- Labs è la somma dei flussi termici a onda lunga (LW)

- Di è la somma dei flussi solari diffusi e diffusi riflessi per il fattore di vista del cielo

rispetto al baricentro di una persona

- ak è il coefficiente di riflessione della persona, dipende dal vestiario

- Ei è la somma dei flussi termici emessi dalle superfici compreso il cielo per il loro

fattore di vista rispetto al baricentro di una persona

- p è l’emissività della persona (0,9)

- è la costante di Stefan-Boltzmann

E’ possibile calcolare la Tmrt anche partendo dalle valutazioni effettuate

Lo stesso COMFA+ permette di determinare il bilancio termico di un individuo,

che svolge una determinata attività (ha quindi un certo tasso metabolico) e un

determinato vestiario, al variare della velocità del vento (v).

Per calcolare invece un indice di comfort termico come il PET, è sufficiente

inserire in Rayman la Tmrt calcolata (rilevata) insieme a Ta e HR. Anche in

questo caso è possibile apprezzarne la variazione rispetto alla velocità del

vento.

166

Conclusioni

La tesi è stata sviluppata nell’alveo delle ricerche riferite all’approccio

bioclimatico inteso come insieme di strumenti e tecniche che cercano di dare

risposta alle esigenze di benessere polisensoriale di un individuo nella

dimensione transdisciplinare della progettazione microurbana.

In particolare la presente ricerca ha indagato le potenzialità di un tipo di spazio

di transizione presente nella tradizione mediterranea, il portico, al fine di

determinare in che modo questo spazio contribuisca al miglioramento del

benessere dell’uomo, delle condizioni termiche e luminose dell’edificio che vi si

affaccia e delle possibilità d’uso dello spazio urbano circostante.

La tesi è sviluppata in due parti, una di tipo più qualitativo, e una più di tipo

quantitativo e ha dimostrato il valore del portico (in quanto archetipo degli spazi

di transizione di tipo perimetrale) come sistema di controllo climatico che ha

favorito le interazioni sociali nelle città in un’area climatica mediterranea-

temperata.

Attraverso la messa a sistema di variabili morfo-tipologiche sono state

individuate delle configurazioni di spazi di transizione perimetrali che possono

avere ricadute di tipo sociale e ambientale differenti e specifiche per ogni

tipologia.

L’analisi delle caratteristiche ambientali (luce, calore, ecc.) e dei modi d’uso che

lo spazio-portico permette o favorisce, sottolinea l’importanza di questi spazi di

mediazione sui comportamenti e sulla percezione del comfort in quanto:

- moderano le condizioni climatiche nello stesso portico e all’interno

dell’edificio adiacente, riducendo il ricorso a impianti di climatizzazione,

potenziando quindi la “zona passiva” dell’edificio (Baker and Steemers,

2000) e migliorando la distribuzione della luce all’interno;

- smorzano il gradiente termico tra interno ed esterno, provocando quindi un

progressivo adattamento del corpo nel passaggio tra spazi con condizioni

termiche differenti;

- permettono di realizzare una continuità tra edifici e spazi aperti differenti,

favorendo l’integrazione di attività e la circolazione dei cittadini al riparo da

sole e pioggia;

- favoriscono la creazione di ambienti con livelli di privacy differente, e

stimolano l’interazione sociale all’interno di spazi aperti urbani

ridimensionando l’ampiezza degli spazi riportandoli così a “misura d’uomo” e

determinando il cosiddetto “effetto confine” (Gehl 1987), ovvero la

predisposizione delle persone a sostare ai margini di uno spazio;

- caratterizzano da un punto di vista formale edifici e spazi urbani creando

diversità spaziale e ambientale (Steemers, 2004), arricchendo quindi

l’esperienza sensoriale dell’architettura. La diversità ottenuta grazie alla

presenza di spazi di transizione progettati lungo i margini degli edifici come

portici, logge ecc., fornisce infatti opportunità adattive che permettono agli

occupanti di entrare in sintonia con lo spazio circostante e prendere attivo

167

controllo del loro ambiente, specialmente attraverso la sensazione di

controllo percepito (Nikolopolu, 2001).

Queste considerazioni permettono di considerare gli spazi di transizione

perimetrali come elementi strategici sia in caso di retrofit sia in caso di nuova

progettazione, sebbene privi di un uso specifico (Coch, 2004).

Nella seconda parte, a queste analisi qualitative è seguita un’analisi ambientale

di tipo quantitativo che ha indagato le potenzialità di controllo ambientale di un

portico e ha prodotto uno strumento di supporto alla progettazione che permette

di effettuare valutazioni ambientali integrate e trovare un compromesso tra i

requisiti di un uno specifico progetto di uno spazio confinato e i vincoli di un

contesto urbano.

A tale scopo è stato definito un metodo di analisi e valutazione che tiene in

considerazione i diversi effetti di tipo termico e luminoso dovuti alla radiazione

solare. Il metodo di aiuto proposto è strutturato per interagire con il progettista

durante l’intero processo di definizione. I diversi strumenti di complessità

adeguata al tipo di analisi associati al metodo, sono utilizzati in diverse fasi.

Strumenti semplificati (come Heliodon2) e software di simulazione dinamica più

complessi (Solene microclimat) hanno permesso di effettuare delle valutazioni

su un modello di studio variando: geometria, materiali e vincoli di contesti

urbani, determinando dei range di variazione degli effetti legati al benessere

dell’individuo in un portico.

Le analisi hanno permesso di mettere in relazione contesti urbani diversi e

relativa accessibilità solare invernale. Per i diversi tipi di contesto si possono

definire configurazioni di “portici”, intese come strategie progettuali (in termini di

morfologia e materiali) che permettano di controllare gli effetti della radiazione

solare, fornendo nel contempo indicazioni per valutare ombreggiamento estivo,

accesso solare invernale, distribuzione della luce naturale e visione nello spazio

interno adiacente il portico.

La sintesi degli effetti diretti e indiretti della radiazione solare ha portato infine

alla determinazione dell’influenza di un portico sulla variazione del campo

radiante, con la definizione dei limiti (in termini di geometria e materiali) entro i

quali la presenza di uno spazio più o meno ombreggiato influisce sulla

Temperatura Media Radiante, parametro chiave per la determinazione del

comfort di un individuo. Riguardo l’effetto dei materiali, in particolare,

nonostante sia noto l’effetto di un alto coefficiente di riflessione sulla

diminuzione della Temperatura Superficiale Esterna se e quindi sulla Ta, si

evidenzia come, a livello microurbano, tale riduzione non sia sufficiente da

bilanciare l’incremento dei carichi radianti su un individuo. Infatti aumentare

l’albedo, in particolare in una superficie al sole adiacente al portico, incrementa

il carico di radiazione riflessa sull’individuo, che, anche se all’ombra, può

avvertire un incremento dello stress termico. D’altra parte, tale effetto deve

essere bilanciato con le esigenze di illuminazione della stanza che si affaccia

168

sul portico: infatti la luce naturale all’interno è incentivata dalle riflessioni

provenienti da pavimentazioni chiare.

A conclusione della ricerca sono state formulate delle linee guida che

rappresentano uno strumento di supporto alla progettazione ambientalmente

consapevole di un portico in un contesto climatico-temperato. Le linee guida

sono divise in indicazioni più generali, corredate da schemi progettuali, e

procedure analitiche o grafiche per il dimensionamento di un portico

considerando i vincoli di uno specifico contesto.

Uno degli aspetti problematici della ricerca ha riguardato la valutazione della

sensazione termica dell’individuo in uno spazio semi-aperto, di cui la Tmrt

rappresenta il parametro chiave ma anche l’aspetto più critico da valutare. Per

questo motivo sono stati individuati dei valori di tendenza, intesi come

variazione rispetto alla temperatura dell’aria in diverse configurazioni.

Sviluppi futuri della ricerca potrebbero riguardare l’implementazione nel metodo

di analisi di fattori diversi, più qualitativi, legati alla percezione dello spazio

(sfera psicologica, di cui è stata fornita una base teorica nella prima parte).

L’effetto dell’adattamento sul comfort termico dell’individuo è una questione

ancora poco indagata ed è oggetto di ampio dibattito scientifico. Sarebbe

interessante esaminare questo aspetto (anche se in modo empirico),

specialmente in riferimento a un ambito mediterraneo temperato dove gli spazi

di transizione hanno una grande tradizione a supporto delle attività sociali.

169

Allegato A

Simulazioni effettuate con Heliodon2 variando le proporzioni (H1/W e H/D)

Allegato B

Analisi ambientale di un porticato all’interno di una corte a Milano Si tratta del cortile interno dell’edificio sud del Politecnico di Milano, la cui forma

è stata semplificata con un rettangolo per la modellizzazione le cui dimensioni

sono 22,5 x 31,3 m.

latitudine: 45.4° N longitudine 9.3°E

orientamento: N-S

proporzioni portici H/D= 1,6 (H=5,10 m D=3,20) L> 40 m

Il giorno scelto per la valutazione delle condizioni di comfort è stato il 1 agosto con rilievi effettuati ogni ora durante tutto il giorno (dalle ore 8 alle ore 20, ora locale) METODO DI RILIEVO

Pianta con individuazione dei materiali

Si individua una porzione tridimensionale P, presa al centro perché la più uniforme (non subisce l’effetto d’angolo) costituita da limiti orizzontali e verticali: a= parete verticale, muro in laterizio intonacato bianco b1= pavimentazione del portico in granito b2= pavimentazione esterna al portico in calcestruzzo di colore dal bianco al grigio

171

I portici si trovano sul lato est e ovest del cortile con le stesse proporzioni e materiali ombreggiati quindi rispettivamente la mattina (fino alle ore 14) e il pomeriggio.

1) ANALISI DELLE OMBRE

L’analisi delle ombre è stata preliminarmente effettuata per evidenziare le aree

sottoposte a irraggiamento nelle diverse ore del giorno attraverso un modello 3d

(Sketchup). Percentuale di ombreggiamento nei diversi momenti della giornata

Vista del lato ovest della corte (portico orientato a EST)

Lato ovest ore 8-10-12 Vista del lato est della corte (portico orientato a OVEST)

h 14-15-16

h17-18-19

172

1) ANALISI DEI MATERIALI

2) ANALISI TERMOGRAFICA

Dati rilevati e relativi strumenti utilizzati:

- Tse (°C), temperature superficiali esterne (termocamera IR)18.

- Ta (°C), HR (%) , temperatura dell’aria rilevata con un termoigrometro

- v (m/s), velocità del vento misurata con un anemometro

- Radiazione globale (W/m2), dato della stazione meteo

I dati rilevati sono stati confrontati con i dati climatici della stazione Arpa di via

Juvara a Milano (la più vicina).

E’ stata rilevata la temperatura superficiale dei portici sul lato est e ovest del

cortile. Sui lati nord e sud è stata rilevata la temperatura superficiale in assenza

di portici

Tabella dati rilevati il 1 agosto

18 FLIR T640bx, FLIR Systems Inc., Meer, Belgium.

173

Restituzione delle temperature superficiali (°C) ottenute con immagine termografica portico lato ovest (orientato a est) alle h12-13-14

h 12 : Tse parete (a) = 34,7°C T pav ombra (b)= 35 °C Tpav sole (b1)= 57 °C

h13 T parete= 33,1°C T pav ombra= 35,7 °C Tpav sole= 46

h 14 T parete= 32°C T pav ombra= 35°C Tpav sole= 42,8°C

174

Grafici che riportano l’andamento della Tse e Ta nella porzione P rilevata (punti a, b1 e b2) nei quattro orientamenti.

175

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PARTE 1

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POTENZIALITA’ DI UNO SPAZIO DI TRANSIZIONE … · Figura 17. La casa mediterranea secondo...

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