Studio di un elemento di schermatura solare e schedule

FASE PRELIMINARE

Vista l’evoluzione progettuale ho ritenuto opportuno effettuare una nuova analisi dell’ombreggiamento e dell’irraggiamento dell'edificio. Tale studio è stato utile per capire dove l'inserimento di un elemento schermante ha senso, dove riusulta necessario o viceversa e dove invece risulta opportuno pensare ad un'altro tipo di schermatura rispetto a quella proposta. Lo schema progettuale mantiene l'assetto precedentemente proposto, ponendosi come chiusura del fronte stradale su via Tuscolana seguendo il profilo del lotto; si articola però su due volumi (a formare una L) caratterizzati da quote differenti e tagliati al livello commerciale da una rampa che connette l'area alla ferrovia (posta ad una quota superiore).

ANALISI DELL'OMBREGGIAMENTO

Giornata tipo estiva ore 9.00-18.00

Giornata tipo invernale ore 9.00-15.00

Nel periodo estivo l’area risulta ampiamente soleggiata,  sebbene il fronte sud-ovest (su via Tuscolana) e quello nord (quello interno, verso la ferrovia) siano caratterizzati da differenti condizioni: il fronte di via Tuscolana infatti gode di un buon ombreggiamento per tutto l’arco della giornata, mentre quello interno risulta maggiomente soleggiato. Nel periodo invernale l'area risulta quasi completamente in ombra, sebbene il fronte sud-ovest risulti ottenere una dose maggiore di soleggiamento rispetto al fronte opposto, il cui stato di totale ombra non consente all'edificio di godere dell'irraggiamento solare che gli conferirebbe calore naturale.

ANALISI DELL'IRRAGGIAMENTO

Stagione estiva ore 9.00-18.00

Stagione invernale ore 9.00-15.00

Nell'arco della stagione estiva i fronti principali offrono una condizione  di irraggiamento mediamente buona: il fronte interno (colorazione blu) lascia pensare alla vivibilità degli spazi che vi si affacciano anche nelle ore più calde della giornata , ed il fronte su via Tuscolana sebbene orientato a sud e quindi maggiormente esposto a radiazione solare assume una colorazione rossa; la facciata quindi assorbe calore ma non eccessivamente. In inverno invece il fronte su via Tuscolana (colorazione rossa-arancio) riceve una buona dose di irraggiamento, condizione sicuramente piacevole oltre che ottimale dal punto di vista energetico. Questa situazione di benessere si contrappone a quella decisamente sfavorevole constatata sul fronte nord, caratterizzato da una colorazione blu-violacea.

ANALISI DEI SISTEMI DI SCHERMATURA

Per scegliere il tipo di elemento schermante da modellare sono partita da uno studio delle tipologie di schermatura esistenti, anche per capire sulla base delle considerazioni condotte in fase preliminare quella che poteva essere maggiormente adatta nel contesto del progetto. Le soluzioni che rispondono alla necessità di evitare l'innalzamento delle temperature degli ambienti interni sono molteplici e si collocano in due grandi gruppi: quello delle schermature orizzontali, come balconi, aggetti delle coperture, e pensiline e quello delle schermature verticali come per esempio i brise-soleil.  Elementi come balconi o più in generale elementi in aggetto hanno il vantaggio di bloccare la radiazione estiva, caratterizzata da angoli di incidenza solare molto inclinati rispetto alla facciata dell'edificio e di proteggere dagli agenti atmosferici nei mesi invernali. Tali tipi di schermature, dette anche fisse orizzontali, sono maggiormente adatte alle parti dell'edificio esposte a sud, anche se rispondono bene anche all'esigenza di guadagnare calore nei mesi invernali: la radiazione solare infatti non viene schermata dagli aggetti orizzontali (l'angolo di incidenza solare è minore) e può penetrare all'interno degli ambienti attraverso le finestre ed essere accumulata sotto forma di calore. Gli elementi che appartengono invece al secondo gruppo hanno un impiego ridotto rispetto alle tipologie viste fin'ora: il loro utilizzo è efficace solo per schermare le pareti esposte ad est e ad ovest. Questo perché le schermature verticali bloccano principalmente la radiazione molto inclinata, che in estate per esempio si ha solo nelle prime e ultime ore del giorno sui fronti est ed ovest dell'edificio. Esistono poi dei sistemi che prevedono la fusione di questi due, per ottenere prestazioni sempre migliori. Infine un altro tipo di sistema schermante, molto utilizzato oggi è quello delle schermature verdi:  possono consistere nel’uso di alberi (meglio se a foglie caduche ovviamente per ottimizzare le prestazioni  sia in estate ombreggiando la facciata vicina che in inverno lasciando la facciata soleggiata) o piante rampicanti.

A seguito di questa analisi e tenendo conto delle considerazioni fatte in fase preliminare ho scelto di simulare l’effetto di un sistema di schermatura orizzontale sul fronte sud/sud-ovest tramite dei corpi aggettanti (balconi) di profondità di 1.5 m posti in corrispondenza delle zone giorno.

MODELLAZIONE IN VASARI DELL'ELEMENTO SCHERMANTE

Ho realizzato il modello proposto basandomi sulla suddivisione in moduli del progetto, e quindi sostanzialemnte dimensionato. Ho lavorato sul file .rvt precedentemente creato in cui era stato modellato il contesto urbano. Una volta apportante le modifiche, dovute all'evoluzione progettuale ho realizzato il volume tramite somma e sottrazione di masse, basandomi quindi sostanzialemente sull'uso dei comandi model->create mass->create form->solid/void form. Ho estruso quindi, selezionando come piano di lavoro (comando set work plane) la facciata interessata per la profondità stabilita (1.5 m) e successivamente ho svuotato il volume per creare la bucatura del balcone.

Sono passata quindi all'analisi dell'ombreggiamento e dell'irraggiamento rispetto al dettaglio creato:

ANALISI DELL'OMBREGGIAMENTO

Giornata tipo estiva ore 9.00-18.00                                                                                   Giornata tipo estiva ore 12.00

Giornata tipo invernale ore 9.00-12.00                                                                             Giornata tipo invernale ore 12.00-15.00

ANALISI DELL'IRRAGGIAMENTO

Stagione estiva ore 9.00-18.00                                                                                          Stagione invernale ore 9.00-15.00

Per quanto riguarda l'ombreggiamento ho in un primo momento ragionato sull'intera giornata, pensando fosse soddisfacente questo tipo di analisi, quanto ne è derivato però mi ha incuriosita e così ho deciso di scavare un po più a fondo e diversificare questo studio in due fasi. In estate, esattamente come ci mostrava lo studio preliminare di ombreggiamento della facciata, la situazione è ottimale e l'aggiunta di un volume aggettante contribuisce ancora di più a garantire un efficace protezione degli ambienti interni, nonchè la conseguente vivibilità. Ho spinto poi l'analisi all'estremo, andando a verificare in una giornata tipo estiva alle 12.00 , notoriamente orario più caldo nell'arco della giornata, l'efficacia del sistema scelto. Quanto ne è risultato è decisamente interessante perchè nonostante la facciata in questo preciso momento della giornata sia fortemente soleggiata la profondità del volume è tale che la parte più interna della loggia resta comunque protetta dai raggi solari. In inverno invece lo spunto è stato quello di studiare l'ombreggiamento nell'arco della mattinata e del pomeriggio. La situazione che si presenta è diametralmente opposta: fino alle 12.00 circa la facciata resta sostanzialmente in ombra, così come la loggia; nelle ore pomeridiane invece la facciata è ampiamente soleggiata ed in questo senso la loggia permette di apprezzare maggiormente del clima che si viene a creare. L'analisi dell'irraggiamento ha rafforzato e confermato l'analisi precedente. Infatti nell'arco della stagione estiva il vetro e quindi l'interno dell'edificio (presumibilmente la zona giorno) manteranno una condizione ed un clima piacevole; sebbene la facciata, cosi come la parte più esterna della loggia siano caratterizzati da colorazione rossa e quindi abbastanza irraggiati. In inverno la condizione è tale per cui il forte irraggiamento ricevuto dalla loggia (colorazione rosso-arancio) conferisce invece una condizione ottimale per la vivibilità degli ambienti interni.

In conclusione mi sento di poter sottolineare l'efficacia del modello esemplificato, per le condizioni a cui è stato esposto. L'applicazione dello stesso modello sulla facciata nord per esempio non produrrebbe alcun tipo di vantaggio, in quanto non risulta questo il tipo di schermatura efficace per i risultati avuti dall'analisi preliminare delle facciate: non risulta necessario schermare dall'irraggiamento estivo, poichè la facciata resta fresca in questa stagione permettendo un clima piacevole negli alloggi. Infine una breve considerazione sullo studio della facciata ovest (quella est, a ridosso dell'edifico adiacente, non risulta un interessante analisi) : come già detto in precedenza, per questa esposizione così come in generale per le facciate ad est, risultano efficaci solo sistemi di schermatura verticali, che vanno ad incidere quindi sui raggi delle prime e delle ultime ore della giornata; non risultava quindi particolarmente significativo inserire questo tipo di modello realizzato e studiarne gli effetti.

 

AGGIORNAMENTO

Vista l’evoluzione progettuale e la scelta di ottenere una facciata liscia sul fronte di via Tuscolana, ho pensato fosse opportuno rivedere il sistema di schermatura pensato inizialmente che vedeva la presenza di elementi aggettanti. Tale scelta è mossa dalla volontà di contrapporre una facciata liscia ed omogenea ad un forte elemento urbano di progetto, quale la rampa.  Ho quindi realizzato un elemento schermate (loggia) che si inserisce e all’interno del volume, come fosse scavato, per una profondità di 2 m. Non ho potuto modellare l’intera facciata con la loggia tipo realizzata, in quanto la disposizione degli alloggi non è ancora del tutto definita e sarebbe stata quindi una restituzione non veritiera dell’idea progettuale. Ho rivisitato quindi sia il tema dell'ombreggiamento che quello dell'irraggiamento.

Riferimento del dettaglio: Unite d'habitation di Marsiglia , LeCorbusier

1) OMBREGGIAMENTO

Giornata tipo estiva (dall'alba al tramonto)                                                                      Giornata tipo invernale (dall'alba al tramonto)     

Lo studio è stato condotto sulla base di una giornata tipo per la stagione estiva e per quella invernale. Nel primo caso, esattamente come si era riscontrato nell'analisi precedente si nota come l'intero edificio risulti ampiamente ombreggiato nell'arco della giornata, e non solo sul fronte analizzato. L'elemento schermante pensato in questo caso non svolge una  funzione primaria; più interessante è l'analisi del particolare (riportato nel rettagolo minore) in quanto mostra come a metà tra la mattina ed il pomeriggio ( precisamente le 13.00) il sistema schermante sia fondamentale per preservare almeno in parte gli ambienti interni dal soleggiamento ed dal caldo tipico di quelle ore della giornata. Nel secondo caso, il fronte è maggiormente soleggiato rispetto alla stagione estiva, in virtù della diversa incidenza solare: il sole infatti resta mediamente più basso per tutto l'arco di una giornata. In questo caso le prestazioni offerte sulla base della media per una giornata tipo non sono ottimali, la profondità della loggia infatti è tale per cui i raggi solari non riescono ad entrare in contatto diretto con la parte più interna non facilitando lo stato di comfort richiesto per questa stagione. Il particolare mostra invece in momento specifico della giornata (istantanea delle ore 13.00) in cui, nonostante  la presenza del sistema schermante,  i pochi raggi solari della giornata (come già visto tramite esperienze di analisi precedenti sono le prime ore del pomeriggio quelle un po soleggiate) raggiungono le parti più interne.

Questo tipo di sistema schermante , se si tiene conto della ripetizione di questo elemento per tutta la facciata, risulta maggiormente efficace rispetto a quello precedentemente ipotizzato. Nel caso di aggiunta di volume infatti fa si vengono a generare delle ombre proprie dell'elemento che potrebbero andare ad interferire con la prestazione dell'interno sistema; questo discorso risulta particolarmente vero se si considerano le ombre invernali, molto più lunghe rispetto a quelle della stagione estiva. Nel caso di volume svuotato le uniche ombre generate sono all'interno del vuoto della loggia che si viene a formare andando così ad influire solamente sull'ombreggiamento degli ambienti interni.

2) IRRAGGIAMENTO

Studio di una giornata tipo estiva                                                                                       Studio di una giornata tipo invernale      

Lo studio dell'irraggiamento ha mostrato una situazione ottimale della schermatura scelta. Nel primo caso, nell'arco di una giornata tipo estiva, la facciata in esame è caratterizzata da una tonalità violacea, una condizione intermendia tra il blu dell'assenza di irraggiamento (ovviamente auspicato in questo periodo dell'anno) ed il rosso, inteso come condizione di buon irraggimento sebbene non eccessiva. Il particolare della bucatura sottolinea quindi come gli ambienti interni siano preservati dalla possibilità di eccessivo irraggimento che provocherebbe una condizione poco favorevole per chi abita gli ambienti. Nel secondo caso la facciata risulta visivamente divisa a metà : nella parte più bassa dell'edificio infatti sono predominante le tonalità del viola e del rosso, mentre nella parte più alta quelle del rosso e del giallo. Tale diversificazione risponde bene alla suddivisione funzionale dell'edificio, la parte sottostante infatti essendo dedicata per lo più ad attività commerciali e caratterizzata dalla rampa, a tutti gli effetti un percorso urbano, è definibile come una zona di transito che quindi necessita meno del comfort dell'irraggiamento invernale rispetto alle abitazioni, dislocate invece nella parte superiore dell'edificio. Il particolare mostra però come la loggia non accumuli molto calore (colorazione violacea); probabilmente realizzando delle bucature con una profondità minore rispetto a quella ipotizzata la superficie riceverebbe un maggiore soleggiamento, massimizzando l' irraggiamento.

 

AGGIORNAMENTO SCHEDULE

In questo aggiornamento ho lavorato sull'eleborazione di una Schedule o tabella realizzata in Vasari, tramite cui è possibile conoscere, solo disegnando la massa ed i piani in cui essa si suddivide,  una serie di dati caratteristici: quali il perimetro, l'area, il volume ecc.. Inizialmente è stato necessario lavorare sui livelli: tramite il comando model->level e creandone tanti quanti quelli previsti per descrivere il progetto, assegnando a ciascuno l'altezza effettiva stabilita. A questo punto è possibile creare i piani dell'edificio, selezionando la massa e cliccando su modify->mass floors. Il risultato vedrà la massa suddivisa in piani orizzontali (evidenziati da una linea arancione).

 

Tramite il comando manage->schedules->schedule/quantities è possibile aprire il riferimento alle schedule e crearne di nuove. Nello specifico ho creato un nuova schedule che ho chiamato abaco delle superfici, a cui con la finestra schedule properties ho aggiunto alcuni campi (fields) che mi sembravano più significativi ai fini di questa indagine.

Il procedimento base per generare una schedule è abbastanza intuitivo, possiamo in linea abbastanza sommaria considerarlo compiuto: sono molte però le proprietà che possono essere descritte ed utilizzate per rappresentare al meglio questa tabella e renderla il più possibile chiara.

1) FIELDS: posso fare riferimento al comando schedule properties->fields per aggiungere ulteriori campi nella tabella, oppure per rimuovere alcuni di quelli precedentemente inseriti. Per esempio mi rendo conto di aver tralasciato un aspetto importate: il campo usage , di cui parlerò tra poco e che mi è stato utile per definire le destinazioni d'uso dell'edificio.

Stato della schedule dopo l'uso del comando fields per l'aggiunta del dato usage

2) FORMATTING: questo comando permette di assegnare ai campi inseriti l’unità di misura appropriata. Cliccando quindi sul comando schedule properties->formatting->field format ho assegnato a ciascun dato dimensionale (in termini di superifici, volumi.. ed escludendo quindi i campi usage e level) l'unità di misura più appropriata. Ho scelto inoltre di rendere visibili i totali (schedule properties->formatting->calculate totals), operazione particolarmente utile per rendersi conto delle dimensioni reali di quello che si sta progettando.

Stato della schedule dopo l'uso del comando formatting, sono messi ora in evidenza i totali e l'assegnazione d'uso o destinazione dei livelli

Come avevo accennato prima l'inserimento del dato usage è interessante perchè ci permette di capire quanto misurano gli spazi adibiti a precise funzioni: nello specifico ho distinto in commerciale (per il primi due livelli) e residenziale/servizi per tutti gli altri livelli. Questa diversificazione mi è servita allo stesso tempo per sperimentare un'altra proprietà.

3) SORTING/GROUPING: tramite cui è possibile è possibile scegliere un preciso ordine per i livelli. In questo caso ho scelto di distinguerli proprio per uso, dividendoli anche graficamente con una blank line.

4) FILTER: questa proprietà permette di inserire dei filtri alla tabella realizzata (schedule properties->filter). Nelle due immagini che seguono si nota che scegliendo usage->residenziale/servizi  come filtro la tabella mostra esclusivamente i livelli commerciali e le relative caratteristiche, da cui è possibile quindi estrapolare anche i totali delle superfici; allo stesso modo impostando come filtro usage->commerciale sono evidenziati solamente i livelli misti ed i relativi totali.

Stato della schedule dopo l'uso del comando filter ->residenziale/servizi

Stato della schedule dopo l'uso del comando filter ->commerciale

Infine è possibile aggiungere altri campi alla schedule realizzata in maniera differente rispetto a quanto fatto fin'ora. Facendo riferimento al comando schedule properties->fields->calculate value inserisco un nuovo dato (per esempio name-> volume/superficie) tramite l'impostazione di una semplice formula matematica volume /area, basata sui dati di cui già sono in possesso nella tabella.

Stato della schedule dopo l'uso del comando calculate value, si nota come ultima voce il campo Volume/Superficie aggiunto tramite formula