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Il lavoro di tre architetti baresi premiato ad Abu Dhabi: vince il progetto di una copertura sostenibile stampata in 3D

Gli architetti Barberio e Colella, insieme al collega Figliola vincono con Urban Dunes, premiato con la menzione d’onore nella competizione globale “Cool Abu Dhabi Challenge”

Dopo essere stati premiati in Cina lo scorso anno, lo studio pugliese con sede a Bari, Barberio Colella Architetti, ha ricevuto un altro importante riconoscimento, questa volta in medio Oriente. Gli architetti Maurizio Barberio e Micaela Colella, insieme al collega Angelo Figliola, hanno elaborato e presentato un progetto innovativo, dal nome Urban Dunes, premiato con la menzione d’onore nella competizione globale “Cool Abu Dhabi Challenge”, promossa dal Dipartimento dei Trasporti della città di Abu Dhabi. Una sfida internazionale, al cui appello hanno risposto studi di progettazione da 62 Paesi, incentrata sulla risoluzione di un problema sempre più cogente nei climi caldi (ma anche alle nostre latitudini): raffrescare gli spazi urbani in modo efficace ma sostenibile. La proposta degli architetti, che ha colpito i giurati, è caratterizzata da una innovativa copertura voltata, costituita da blocchi stampati in 3D utilizzando un materiale povero ed economico, ma abbondantemente disponibile, ossia la sabbia del deserto. Grazie alla tecnica del binder jetting, utilizzando un legante, è possibile rendere solidali i granelli di sabbia tra loro, permettendo la fabbricazione di blocchi di grandi dimensioni con un alto livello di precisione. I due architetti, dottori di ricerca del Politecnico di Bari, impegnati da tempo nei temi della progettazione digitale e della sostenibilità in architettura (le cui ricerche sono state pubblicate di recente da Maggioli nel libro “Architettura 4.0"), hanno attinto dalle proprie competenze per proporre un sistema voltato che reinventasse il linguaggio architettonico della tradizione islamica integrandolo con sistemi di raffrescamento passivi, cioè sistemi a bassa tecnologia e basso costo, in grado di raffrescare senza l’impiego di energia elettrica. La copertura di “Urban Dunes” è una volta complessa, caratterizzata da una serie di archi che permettono l’ingresso nello spazio pubblico, quattro colonne centrali e tre grandi oculi in sommità. Due degli oculi ospitano fontane a cascata, mentre quello centrale, si lascia attraversare da un gruppo di palme fino a oltrepassare l’altezza complessiva della volta. Se la principale strategia di raffrescamento consiste nell’elevata inerzia termica della copertura in sabbia stampata in 3D, il team di architetti ha integrato nel progetto diverse strategie di raffrescamento passivo, come la presenza di fontane d’acqua a cascata e di vegetazione (in grado di raffrescare per evaporazione), la captazione dei venti prevalenti attraverso quattro torri perimetrali, che convogliano i venti e li reimmettono nell’ambiente dopo il passaggio in tubi sotterranei, denominati earth pipe, che lasciano cedere il calore dell’aria al terreno, abbassandone la temperatura. In più, intricate “grate” geometriche poste davanti alle aperture arcuate, chiamate mashrabiyye, accelerano il flusso dei venti in ingresso e li raffrescano grazie a bacini di acqua fresca posti in corrispondenza. L’unico sistema attivo è rappresentato da un impianto di brumizzazione che, a fronte di un minimo impiego di energia, è in grado di abbassare la temperatura dell’aria circostante di diversi gradi grazie all’evaporazione istantanea di acqua nebulizzata ad alta pressione. I progetti selezionati, al vaglio dell’amministrazione di Abu Dhabi, costituiranno la base per la definizione di nuovi modelli di copertura per ombreggiare e raffrescare gli spazi pubblici della città. Negli Emirati Arabi, si stanno impiegando importanti investimenti per lo sfruttamento di fonti energetiche rinnovabili e per la stampa 3D, che viene vista come futuro prossimo nel mondo delle costruzioni, rappresentando terreno fertile per la ricerca architettonica. A prescindere dall’esito del concorso, il team di architetti è impegnato da tempo nel ricercare processi in grado di elaborare progetti innovativi e sostenibili basati sulle specificità del luogo. Pensando alla loro terra, la Puglia, sono convinti che un progetto simile potrebbe essere messo a punto utilizzando gli scarti di lavorazione del settore lapideo o altri materiali poveri disponibili in loco. Un’architettura 4.0 ma a km 0.

Breve descrizione tecnica

Urban Dunes è un progetto elaborato in occasione del concorso internazionale denominato Cool Abu Dhabi Challenge, in cui è stato richiesto di progettare una copertura urbana in grado di mitigare efficacemente l’effetto isola di calore negli spazi pubblici della città degli Emirati Arabi Uniti, caratterizzata da un clima desertico caldo. Le strategie che hanno guidato il progetto di Urban Dunes partono dallo studio del contesto climatico e della conoscenza dell'architettura tradizionale di Abu Dhabi e, più in generale, dell’architettura araba, sia del passato che della recente modernità. La suggestione architettonica alla base del progetto è quella di sollevare idealmente uno spesso strato di sabbia al fine di creare attraverso delle dune artificiali un’oasi urbana, in grado di unire sistemi passivi e attivi a bassa tecnologia in modo da massimizzare il comfort termico esterno, calcolato utilizzando l’indice UTCI.

La volta è composta da diversi blocchi stereotomici realizzati attraverso non più una tecnica di fabbricazione sottrattiva, ma attraverso l’addizione di materiale (fabbricazione additiva). La fabbricazione dei blocchi è prevista utilizzando la tecnologia di stampa del binder jetting, impiegando la sabbia locale come materiale primario. Il binder jetting, utilizzando un legante, è in grado di rendere solidali i granelli di sabbia tra loro e di permettere la fabbricazione di blocchi di grandi dimensioni con un alto livello di precisione. L'uso di una volta stampata in 3D, con uno spessore minimo di 55 cm, consente di evitare il surriscaldamento dello spazio urbano grazie all'elevata inerzia termica propria del guscio, fungendo da principale strategia passiva. Infatti, le architetture costruite con materiali di massa elevata hanno un'inerzia termica elevata, che ritarda il passaggio del calore generato dall’irraggiamento solare di diverse ore tra la superficie estradossale (esterna) ed intradossale (interna). La volta in sabbia stampata in 3D quindi, come dimostrato dalle analisi ambientali effettuate, è in grado di proteggere e ombreggiare adeguatamente lo spazio. Oltre ciò, la sabbia è mescolata con cool pigments termoriflettenti in grado di aumentare la riflessione superficiale e ridurre l'accumulo di calore superficiale. La temperatura della volta è ulteriormente abbassata dalla presenza di una serie di tubi di piccole dimensioni attraverso i quali scorre un fluido di raffreddamento, posizionati all’interno di una doppia calotta estradossale priva di una funzione strutturale.  La temperatura costante proveniente dal sottosuolo può essere utilizzata per raffreddare passivamente il fluido.

Il microclima urbano che si crea sotto la copertura è migliorato dall’utilizzo di un dispositivo di ombreggiamento e ventilazione naturale ripreso dalla tradizione, la mashrabiyya. Infatti, il vento che incontra la superficie traforata della mashrabiyya aumenta la sua velocità a causa dell'effetto Venturi. Questo flusso d'aria si raffredda incontrando e lambendo la superficie fredda dei bacini di acqua sottostanti le aperture, diffondendo un senso di freschezza (mentale e fisico) all’interno dello spazio pubblico. In seguito alle analisi climatiche preliminari, sono state posizionate quatto torri di captazione dei venti prevalenti che, attraverso l’impiego del sistema a bassa tecnologia degli earth pipe permettono il raffrescamento passivo dell’interno. Con questo sistema, l’aria entra attraverso le torri di captazione e passa sottoterra attraverso tubi interrati ad una profondità di 3 metri, cede il calore al terreno, raffreddandosi di conseguenza, ed infine esce attraverso le quattro colonne traforate posizionate al di sotto della copertura. Dai fori superiori delle stesse colonne, un impianto integrato di brumizzazione nebulizza acqua ad alta pressione che, evaporando istantaneamente, è in grado di ridurre in modo significativo la temperatura dell'aria circostante (fino -20° C). Anche la presenza di due fontane a cascata ha lo scopo di raffrescare lo spazio attraverso l’evaporazione dell’acqua. Le goccioline d’acqua che cadono evaporano grazie al calore dell'aria circostante, contribuendo ad abbassare la temperatura interna. La sensazione rinfrescante è psicologicamente rafforzata dalla vista dell’acqua che scorre e dalla presenza di un gruppo di palme libere di crescere e oltrepassare l’altezza della volta, attraverso un oculo posto al centro della copertura. Mescolando i sistemi attivi e passivi descritti è possibile raggiungere un UTCI di 26° C durante il mese di agosto (il mese più caldo), temperatura percepita come confortevole in uno spazio all’aperto in un clima di questo genere.  I risultati dell'analisi dimostrano che l'utilizzo di queste strategie di progettazione, consentono di ridurre la quantità di radiazione solare che incide sullo spazio urbano, mantenendo in ombra lo stesso riducendo l’effetto isola di calore.

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