Terraces over the Ocean. A zero net energy project

Abstract

L’oggetto di tesi il progetto di due edifici interconnessi atti ad ospitare il centro sportivo e la facoltà di chinesiologia, cioè la scienza che studia il movimento del corpo, all’interno del campus universitario di Monterey Bay, in California. La Baia di Monterey si trova lungo la costa centrale della California, un po’ più a Sud di San Francisco. Il campus CSUMB, in particolare, si trova tra la Riserva Marina Nazionale di Monterey Bay e la Valle di Salinas. Esso si trova nell’area dell’ex base militare di Fort Ord, che nell’ultimo decennio ha subito trasformazioni importanti per meglio adattarsi alla funzione di campus universitario. L’edificio è un progetto di architettura ad energia zero, come richiesto dal bando del concorso internazionale indetto dal Campus. Ad oggi esistono varie definizioni di architettura ad energia zero e tutte richiedono che l’energia prodotta per alimentare un edificio debba provenire da fonti rinnovabili. La definizione a cui mi sono attenuto nell’elaborazione del mio progetto è quella redatta dal Laboratorio Nazionale per le Energie Rinnovabili degli Stati Uniti, secondo cui i sistemi di produzione energetica possono trovarsi anche al di fuori del lotto di costruzione, se questi vengono costruiti appositamente per il progetto. La strategia adottata, infatti, non coinvolge solo il centro sportivo ma l’intero campus, sia per quanto riguarda la produzione dell’energia rinnovabile sia per la distribuzione dell’acqua per i sistemi di riscaldamento. Alla base dell’elaborazione del progetto, è stato uno studio attento dell’area geografica e delle sue condizioni climatiche: il clima della Monterey Bay si è rivelato mite con temperature medie che oscillano tra i 6 gradi di minima invernale e i 21 di massima in estate. Il fabbisogno energetico degli edifici è quindi relativamente basso con un bisogno di riscaldamento dominante rispetto al raffrescamento. Alla base del concept del progetto c’è la volontà di connettere a livello visivo l’area boschiva del Southern Oak Woodland a sud del campus e l’Oceano Pacifico a nord, preservando il paesaggio da un lato ed elevandosi verso l’alto dall’altro. In questa operazione, i due volumi che costituiscono il complesso non sono disposti casualmente ma seguono tre diversi fattori ossia l’orientamento degli edifici adiacenti che sono stati disposti secondo una raggiera di assi che partono dal centro di un anfiteatro naturale, l’incidenza solare ed il conseguente guadagno passivo di calore e la direzione del vento prevalente. Ovviamente anche la distribuzione del programma funzionale segue questi fattori, in particolare sole e vento. Gli ambienti che hanno un bisogno di riscaldamento, come aule ed uffici, si affacciano principalmente a sud per ottimizzare il guadagno passivo di calore mentre gli ambienti dedicati allo sport guardano a nord-est e nord-ovest. Per ovviare al surriscaldamento ad ovest, i volumi vengono disposti perpendicolarmente alla direzione del vento prevalente. L’orientamento degli edifici fa sì che si creino due spazi esterni contrapposti che ho denominato Piazza d’Inverno e Piazza d’Estate in quanto la prima viene riscaldata dal sole del sud ed è protetta dal vento mentre la seconda, al contrario, è ombreggiata dal fronte degli edifici e viene raffrescata dalle correnti d’aria. Oltre a questi, anche le coperture vegetate costituiscono un luogo ricreativo esterno con vista sull’oceano. Il programma funzionale è distribuito intorno a due atrii centrali che favoriscono l’illuminazione naturale di tutti gli ambienti e consentono di ventilarli sia trasversalmente che “a camino” grazie alla presenza di lucernari apribili in copertura. Gli atrii inoltre sono organizzati lungo una serie di rampe che collegano il piano terra al piano interrato e generano uno spazio comune dinamico ed accogliente. Attraverso software come Revit, Green Building studio e flow design ho effettuato un’analisi energetica preliminare: gli impianti di riscaldamento e raffrescamento scelti sono radianti a pavimento e l’acqua calda o fredda che li alimenta proviene direttamente da un sistema centrale del campus. Ho privilegiato i sistemi a pavimento piuttosto che quelli a soffitto perché i primi non generano discomfort all’altezza della testa degli utenti. Il fabbisogno energetico degli edifici viene completamente coperto da due fonti di energia rinnovabile: nello specifico una è costituita da attrezzatura per la palestra in grado di trasformare l’energia dell’esercizio fisico in energia elettrica mentre l’altra da un sistema di pannelli fotovoltaici posizionati in un’area di parcheggio come suggerito dal Masterplan del campus. Sono consapevole che l’apporto di energia prodotta dall’attrezzatura sportiva può sembrare irrisoria rispetto a quella prodotta dai pannelli fotovoltaici ma in realtà è quasi pari all’energia necessaria per raffrescare l’edificio in estate ed inoltre costituisce una motivazione di allenamento a mio avviso stimolante. Per raggiungere lo zero è stato fondamentale lo studio dell’involucro edilizio che ho supposto essere un pacchetto rivestito in legno all’esterno e con un doppio strato di materiale isolante all’interno. Esso è costituito da materiali riciclati e cioè il PET che deriva dallo smaltimento di bottiglie di plastica e la cellulosa. Anche la copertura verde, di tipologia intensiva leggera, è stata fondamentale in tale processo e non influisce solo sull’isolamento termico dell’edificio ma facilita tra le altre cose anche la gestione delle acque meteoriche diminuendone il run off.