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Il progetto elaborato dal team di Polistudio AES per il concorso delle scuole Carracci di Bologna – ingenio

Concorso per le scuole Carracci di Bologna

È stato da poco premiato il progetto vincitore del concorso indetto dal Comune di Bologna per le scuole Carracci. Si apre così un nuovo capitolo per la scuola bolognese di via Battaglia, nel quartiere Porto-Saragozza. La sua demolizione è iniziata il 10 aprile scorso, ben nove anni dopo la chiusura delle scuole, dichiarate inagibili per problemi di stabilità al tetto. Il progetto vincitore è redatto dal team di Tiarstudio e Abp architetti che ha proposto un edificio innovativo e piacevole.

Il progetto delle scuole Carracci di Bologna elaborato dal team di Polistudio A.E.S.

In questo contesto presentiamo il nostro progetto finalista di 2° grado portato al concorso, firmato dall’arch. Francesco Maisto (capogruppo), dall’arch. Marianna Volsa, dall’arch. Alfonso De Leonardis, dall’ing. Maria Francesca Sabbà e dal team di Polistudio A.E.S. Un progetto che consideriamo interessante per gli studi fatti e le soluzioni sviluppate. Per questo abbiamo intervistato l’ing. Matteo Guidi di Polistudio A.E.S.

Ing. Guidi può raccontarci come siete stati coinvolti nel concorso di progettazione?

Siamo stati convocati dall’arch. Francesco Maisto, con cui avevamo già collaborato in passato, in occasione di un’altra gara d’appalto. Dovevamo formulare una proposta di progettazione impiantistica (MEP) e strutturale per un edificio che si inserisse perfettamente nel contesto urbanistico e paesaggistico, in grado di dialogare con le peculiarità morfologiche e urbane del contesto. Lo sviluppo del progetto per il secondo grado del concorso doveva dunque configurare un edificio in grado di dialogare con il contesto attraverso il suo volume, la materia e i colori. I suoi spazi interni ed esterni dovevano contribuire al percorso di crescita degli studenti.

Com’è strutturato il progetto?

Dal punto di vista compositivo il progetto si articola attorno a tre spazi ben definiti: la Piazza che si relaziona con il Giardino Dotti, la Corte d’ingresso e la corte interna. Il progetto è caratterizzato da una grande chiarezza del layout funzionale, che tiene conto anche della possibilità di utilizzo di alcune parti dell’edificio in orario extrascolastico.

La scuola primaria si trova al piano terra, mentre quella secondaria al primo piano. In questo modo le attività didattiche delle due sono ben separate. Tuttavia, la vita scolastica è strettamente connessa all’agorà attraverso un suggestivo ambiente a doppia altezza. La conformazione dell’ampia scala fa sì che si crei, nello spazio sottostante, un’area per incontri, conferenze ed eventi tramite un sistema di elementi scorrevoli. 

Le attività didattiche ruotano attorno alla corte interna. Un’articolazione particolare con ambienti che ospitano attività complementari a quelle previste nelle aule e nei laboratori. Lo spazio attorno alla corte porta la natura nell’edificio scolastico, rendendo gli spazi interni vitali e dinamici. Le aule ed i laboratori della scuola primaria e della scuola secondaria sono organizzati per cluster: le attività didattiche sono modulabili attraverso l’uso di pareti mobili.

Dal punto di vista strutturale, il complesso scolastico è stato pensato suddiviso in quattro corpi di fabbrica dinamicamente indipendenti. Una progettazione che tiene conto delle caratteristiche di regolarità in pianta ed in elevazione richiesti dalle vigenti normative sismiche.

La proposta progettuale di un edificio scolastico NZEB

Il concorso prevedeva la sostituzione delle vecchie scuole presenti con un nuovo edificio a energia quasi zero che ospitasse circa 400 ragazzi, una sezione di scuola primaria e alcune sezioni di scuola secondaria di secondo grado. Può delinearci la vostra proposta?

Il bando invitava i partecipanti a sviluppare soluzioni piuttosto innovative o comunque all’avanguardia dal punto di vista energetico. Noi siamo intervenuti sull’involucro edilizio, sulle pareti perimetrali e sulle prestazioni delle strutture opache e vetrate, nonché su tutto il mondo impiantistico, quindi proponendo la migliore tecnologia sul mercato a livello di produzione di energia in maniera efficiente. Il nostro studio è partito dunque dall’involucro edilizio, cercando di ottimizzarlo dal punto di vista delle prestazioni energetiche globali, con l’intento di raggiungere un perfetto compromesso tra prestazioni invernali e prestazioni estive.

La facciata esterna dell’edificio è stata studiata a doppia pelle con vetri interni a trasmittanza ridotta (0,9 W/mqK). La pelle esterna permette di schermare l’irraggiamento solare fino all’80%, garantendo comunque un’ottima trasmissione della luce naturale.

La seconda pelle è stata prevista in lamiera microforata, con il beneficio di far passare la luce solare, ma allo stesso tempo di schermare dall’irraggiamento diretto.

Nella parte interna che si affaccia sul giardino interno, le facciate sono tutte in vetro e non in doppia pelle. I vetri sono stati pensati a controllo solare, con trattamenti selettivi e basso emissivi, che permettono di arrivare a valori di schermatura prossimi all’80%. Le vetrate beneficiano dell’ombreggiamento delle alberature ad alto fusto. D’inverno gli alberi perdono le foglie e garantiscono i benefici dell’irraggiamento naturale per il riscaldamento. D’estate, gli alberi ad alto fusto garantiscono un adeguato grado di ombreggiatura, limitando l’irraggiamento diretto sulle vetrate. Una scelta che ha anche una valenza architettonica, infatti la riflessione del verde circostante su questa tipologia di vetro è in grado di potenziare l’integrazione del progetto.

Abbiamo proposto un’ottimizzazione energetica di tutti gli elementi principali. La parte impiantistica è caratterizzata dallo sfruttamento delle energie rinnovabili, abbiamo sfruttato, assieme all’arch. Maisto, la possibilità di installare pannelli solari fotovoltaici e pannelli solari termici sulle coperture piane del fabbricato, andando quindi ad integrare gli elementi impiantistici con l’architettura, ossia pannelli montati orizzontalmente, non impattanti dal punto di vista visivo.

Abbiamo diviso il corpo di fabbrica vero e proprio (che contiene le aule e i servizi e le funzioni legate all’attività scolastica) dal secondo corpo di fabbrica che è la palestra. Come richiesto dal bando, quest’ultima doveva avere un’autonomia funzionale, affinché potesse essere utilizzata al di fuori degli orari scolastici.

Abbiamo proposto un sistema autonomo di riscaldamento e raffrescamento, attraverso l’utilizzo di un rooftop in pompa di calore con un impianto a tutt’aria. Per evitare sprechi energetici e limitare le quantità d’aria funzionali alle attività interne, abbiamo previsto sonde di CO2 in ambiente. Questo permette di variare la quantità dell’aria utile al riscaldamento e al condizionamento, all’effettiva qualità dell’aria interna. È possibile modificare la quantità di aria esterna utilizzata per il ricambio dell’aria e ridurre drasticamente i costi energetici. Si calibra, infatti, la quantità dell’aria esterna che energeticamente ha un peso importante, sulla effettiva quantità di persone presenti. Nel contesto dell’edificio, circondato com’è nel verde, non poteva mancare il free cooling. Un sistema che permette di raffrescare l’edificio utilizzando l’aria esterna notturna. Semplicemente muovendo dell’aria dall’esterno verso l’interno, per raffrescare l’edificio durante la notte e di prepararlo per il mattino seguente. In questo modo si possono limitare significativamente i consumi energetici.

Per la zona refettorio è stata previsto un impianto a tutt’aria a portata variabile. La variazione delle portate d’aria di rinnovo sarà funzione dell’effettiva qualità dell’aria interna. È uno spazio utilizzato solo in determinati orari della giornata. Le portate d’aria si adeguano dunque per mantenere le condizioni di comfort termoigrometrico e contestualmente sono integrate da aria esterna di rinnovo solo nel momento in cui l’effettiva qualità dell’aria interna peggiori. Il controllo dell’umidità ambiente viene demandato a sonde poste sulle macchine di ventilazione.

Per la scuola abbiamo pensato a pompe di calore aria-acqua per la produzione di caldo e freddo. Le macchine sono state collocate in zone poco invasive, in modo da non generare disturbi di rumore all’attività scolastica. Abbiamo proposto macchine con recupero energetico per la produzione di acqua calda sanitaria. Queste macchine consentono di recuperare il calore generato dai compressori e, anziché disperderlo in ambiente, permettono di utilizzarlo per produrre in parte acqua calda sanitaria.

In risposta al Decreto 18 dicembre 1975 che impone obblighi sul numero di ricambi d’aria per gli ambienti scolastici, abbiamo proposto di sfruttare lo stesso impianto di ventilazione per il riscaldamento e la climatizzazione estiva degli ambienti. Tutto ciò è possibile grazie allo studio approfondito che è stato effettuato sull’involucro edilizio, che minimizza le dispersioni termiche e permette di controllare le rientranze di calore dovute all’irraggiamento estivo.

La scuola è stata pensata in maniera un po’ alternativa rispetto ai canonici impianti di riscaldamento. Al posto dei classici impianti radianti, abbiamo optato per un impianto a tutt’aria. Una rete di canali di distribuzione che partono dai locali dove sono poste le unità di trattamento aria e vanno a servire tutte le stanze. Attraverso delle batterie di post riscaldamento essi vanno a gestire le temperature interne. Ciò permette di ottimizzare e snellire la rete impiantistica, l’impatto degli impianti sulle strutture e di ridurre i costi di manutenzione. 

Un’altra proposta innovativa per il sistema di ricambio d’aria dell’intera scuola è lo sfruttamento del calore intrinseco del terreno. Questa tecnologia come si compone? Sostanzialmente, come tutti ben sappiamo, negli impianti ad aria il costo energetico maggiore consiste nel trattamento dell’aria esterna, perché si trova a delle temperature molto diverse da quelle che abbiamo all’interno. Il sistema sfrutta canalizzazioni interrate poste sulle prese d’aria delle macchine per recuperare calore dal terreno. In pratica, si tratta proprio di far transitare l’aria esterna attraverso queste condotte interrate a contatto con il terreno che ha una temperatura pressochè costante durante tutto l’anno. Si predispongono opportuni percorsi di queste canalizzazioni, partendo dai punti di presa d’aria lontani dal fabbricato. In questo modo, si permette all’aria di cedere o prendere calore dal terreno, diminuendo o aumentando il proprio differenziale di temperatura rispetto all’aria esterna. L’aria invernale, passando attraverso il terreno, si riscalda, mentre in estate si raffredda. Questa tecnologia ci permette dunque di ridurre del 30% i consumi delle unità di trattamento aria. È un sistema già ampiamente utilizzato nel nord Italia, non mancano esempi interessanti di scuole già realizzate con tale tecnologia.

Pe ciò che riguarda il comfort luminoso, negli edifici pubblici i criteri ambientali minimi e le normative regionali impongono di raggiungere determinati livelli di Building automation, relativamente a sistemi di regolazione e supervisione. Per questo, dal punto di vista degli impianti elettrici, abbiamo optato per lo sfruttamento delle energie rinnovabili, per un impianto fotovoltaico in copertura da 90 kw. Un incremento di potenza del 30% rispetto ai requisiti minimi normativi. È stata prevista una tecnologia di illuminazione degli ambienti che si basa sul ciclo circadiano della luce andando sostanzialmente a replicare la variazione di luce naturale durante l’arco della giornata, 

Per ottimizzare i risparmi energetici e l’efficienza complessiva del sistema di illuminazione, sono stati proposti sensori di presenza, grazie ai quali le luci si spengono quando l’ambiente è disoccupato. 

Inoltre, abbiamo proposto un alto livello di integrazione di tutti i sistemi energetici, ossia un sistema di regolazione e supervisione in grado di integrare gli impianti meccanici e gli impianti elettrici per un totale e completo controllo di gestione e ottimizzazione dei consumi energetici. A tal proposito sono stati previsti multimetri sui quadri elettrici e misuratori di energia termica sui circuiti idraulici per la misura istantanea dei consumi energetici. Valori che si prevedeva di raccogliere e visualizzare su uno schermo all’ingresso del polo scolastico. Da questo schermo si possono avere in tempo reale: i dati di consumo di acqua, di energia elettrica, la produzione istantanea di energia termica dei pannelli solari termici, la produzione istantanea di energia dagli impianti fotovoltaici, le tonnellate equivalenti di petrolio risparmiate, l’energia risparmiata o il rapporto tra energia consumata o energia autoprodotta, sia a livello termico o elettrico. Un percorso di sensibilizzazione degli utenti al risparmio o all’uso efficiente dell’energia.

Sostenibilità, basso impatto ambientale, energia zero e innovazione sono le parole chiave di questo progetto. Infatti, grazie alle scelte impiantistiche, l’edificio offrirà prestazioni importanti. Può aiutarci a comprendere meglio?

Gran parte del fabbisogno energetico verrà soddisfatto da impianti a fonti rinnovabili: pannelli fotovoltaici, pannelli solari termici, geotermia (lo sfruttamento dell’aria e del sistema che abbiamo affrontato prima che prende il calore o il fresco dalla terra) e sistemi alternativi ad alta efficienza (centrale termo-frigorifera con pompe di calore aria-acqua).

Oggi questi obiettivi si raggiungono andando a progettare un sistema edificio impianto che tenga conto del contributo della qualità costruttiva del fabbricato e della qualità impiantistica. Il rapporto, pesato e ponderato, dei contributi prestazionali di questi due elementi fa sì che si possano raggiungere i livelli di efficienza cogenti e superarli anche abbondantemente, facendo ricorso alle fonti di energia rinnovabili, a tecnologie costruttive ad alte prestazioni e a tecnologie di produzione di energia (pompe di calore ad alte prestazioni).

Abbiamo cercato di sfruttare le tecniche migliori sia per quanto riguarda la proposta costruttiva dell’involucro, sia per la proposta impiantistica, rispettando i desiderata del bando, che chiedeva innanzitutto autonomia funzionale per la palestra, bassi impatti energetici, riduzione dei consumi, alte efficienze.

Abbiamo, dunque, valutato che l’edificio potesse rientrare abbondantemente all’interno della categoria NZEB (Nearly zero energy building). L’utilizzo di energia prelevata da rete è vicino allo zero, utilizzando prevalentemente quanto prodotto in loco, attraverso fonti rinnovabili e un’ottimizzazione dei consumi. Ciò è possibile in particolare grazie alle alte prestazioni energetiche dell’involucro e ad un sistema di ottimizzazione del funzionamento degli impianti e una riduzione degli sprechi.

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