Ipotesi di recupero degli ex ridotti difensivi dell'isola di Caprera. le tavole rappresentano l'analisi del paesaggio e dei segni lasciati dall'attività umana del passato.

Relazione Bio-climatica e sostenibile, relativa al recupero del sito di Poggio Rasu inferiore nell’isola di Caprera.

Premessa

Si valuta la possibilità di recuperare attraverso tecniche bio-climatiche le ex postazioni difensive risalenti alla fine del 1800, situate nell’isola di Caprera, distinte dalle seguenti coordinate geografiche.
Latitudine 41”13
Longitudine 9° 23
Altimetria 89m.
Dal punto di vista paesaggistico e morfologico il luogo è fortemente segnato sia dalla natura granitica del terreno, sia dalla presenza di una rigogliosa macchia mediterranea.
Le rovine della ex caserma sono rigidamente orientate lungo la dimensione maggiore del perimetro murario in direzione nord-sud, questo orientamento faciliterà le tesi di un recupero sostenibile.
Dal rilievo fotografico si evidenzia una struttura con murature in pietrame di opera incerta e paramento in muratura in laterizi disposto verso l’esterno, fattore non trascurabile in sede di valutazione delle proprietà di accumulo termico del sistema costruttivo.

Orientamento.
Il rigido orientamento nord-sud, permette di sfruttare la massima insolazione durante il periodo invernale, aspetto fondamentale al fine di tracciare i caratteri di una progettazione sostenibile, mentre durante la stagione estiva sarà necessario prendere dei provvedimenti per evitare il surriscaldamento, anche se in questo il lavoro sarà facilitato dalla natura parzialmente ipogea delle ex fortificazioni.

Tecniche.

Raffrescamento passivo.
L’analisi dello stato attuale mostra come lungo la direzione sud le aperture siano di dimensioni maggiori rispetto alle aperture situate in direzione nord, le serie di aperture lungo le direzioni longitudinali descritte sono poste le une di fronte alle altre, facilitando in questo modo l’aerazione trasversale, questa situazione sarà assunta come parametro di fondamentale di progetto.
Il raffrescamento passivo si attua a partire dal sistema fondale, disponendo dei condotti geotermici interrati a delle distanze prestabilite dalle mura delle ex caserme. Uno scambiatore interrato consiste in una serie di tubi paralleli posati in trincea, sotto e all’esterno dell’edificio. L’aria esterna prima di entrare nel sistema di ventilazione passa per uno scambiatore interrato, dove scambia energia termica con il terreno, in estate l’aria si raffredda mentre in inverno si riscalda. L’effettiva temperatura che l’aria può raggiungere dipende dalla dimensione della superficie di contatto tra aria e scambiatore e dalla profondità in cui lo stesso viene a trovarsi. Questo sistema di raffrescamento appartiene al passato: lo ritroviamo per esempio nelle cinquecentesche ville di Costoza a Vicenza, sono i cosiddetti covoli. I condotti geotermici si collegano al vespaio areato ricavato tramite un sistema di piccoli pilastri di 60-80 cm di altezza in blocchi di granito, con la funzione di sostenere il piano di calpestio. I blocchi di granito sono preferiti ad un sistema artificiale tipo “igloo “ in quanto riciclabili, naturali e reperibili in loco.
Il sistema passivo si completa con una componente verticale, una colonna appoggiata al muro perimetrale collegata al vespaio areato permette all’aria proveniente dalle condotte sotterranee di penetrare negli ambienti espositivi. Il sistema descritto potrà essere migliorato da una lama d’acqua situata in prossimità del muro e delle murature, infatti i corpi idrici possiedono la capacità di moderare le variazioni di temperatura e di stabilizzare le condizioni termiche.
La disposizione della planimetria congiuntamente alla posizione delle aperture favorisce l’aerazione trasversale indispensabile per la salubrità degli ambienti interni, il funzionamento naturale viene migliorato inserendo delle aperture zenitali nella copertura, la differenza di quota cosi stabilità, favorisce l’allontanamento dell’ aria calda dall’alto, in quanto l’aria più fresca si deposita a livelli inferiori.

Schermature.
Considerando il rigido orientamento nord-sud, le aperture disposte a meridione saranno schermate da una pergola costituita da sottili elementi in metallo dove sono poste a dimora delle essenze rampicanti a foglia caduca e perenne, senza che venga alterata l’estetica esistente. Le singole aperture orientate in direzione sud sono schermate oltre che dai vetri a doppio strato con intercapedine interna, anche da persiane in legno dipinte di azzurro, montate su cerniera o supporto scorrevole, la tecnica dipende dagli arredi interni considerati.




Chiusure verticali
I muri, le chiusure verticali esterne saranno recuperati seguendo tecniche conservative, per sfruttare le proprietà inerziali delle medesime. Sono note le proprietà termoisolanti dei muri massicci, uno spessore di un muro omogeneo, necessario per conferire all’edificio le proprietà termoisolanti richieste (K=0,6-0,8W/mqk) supera quello necessario dal punto di vista statico. Inoltre i muri massicci hanno il pregio di abbattere i rumori molesti provenienti dall’esterno.
Il muro sfrutta l’inerzia termica, le caratteristiche termo-fisiche del materiale producono un ritardo di circa 12 ore al flusso di energia, il fresco della notte viene rilasciato all’interno durante le ore più calde della giornata.

Chiusure orizzontali
La soluzione più idonea dal punto di vista estetico ma anche bioclimatico, è rappresentata dal tetto-giardino. Lo strato di terra ha un effetto termicamente equilibrante in quanto trattiene parte dell’acqua piovana e l’evaporazione dell’umidità ha un effetto rinfrescante impedendo che si surriscaldi troppo in estate. Sempre durante la stagione estiva la massa del tetto inerbito, contribuisce con il suo effetto isolante al mantenimento negli spazi interni di temperature ideali dal punto di vista della percezione umana .
Il sistema vegetale si integra perfettamente con il paesaggio dell’isola, ricordando la simbiosi tra l’elemento naturale rappresentato dalla vegetazione e l’elemento artificiale rappresentato dall’opera dell’uomo, un dialogo rimasto sino ai giorni nostri che rappresenta anche attualmente il fascino delle murature.
Sostenibilità significa anche risparmio idrico, il drenaggio del tetto giardino permette di raccogliere l’acqua piovana indirizzandola verso apposite cisterne, per poi riutilizzarla nelle varie funzioni del centro, dall’irrigazione al mantenimento di vasche d’acqua per mitigare gli effetti ambientali della calura estiva.

Riscaldamento invernale passivo.
Il posizionamento delle aperture sul fronte sud permette all’energia solare di penetrare all’interno dell’edificio, le persiane regolabili permettono di dosare la luce in funzione delle particolari esigenze legate all’esposizione di oggetti naturali o artificiali.
Durante la stagione invernale il principale obbiettivo diventa riscaldare l’edificio con il minimo consumo di energia, per raggiungerlo è utile la presenza delle condotte geotermiche dove l’aria viene tenuta dalla massa della terra ad una temperatura superiore rispetto all’ambiente esterno. L ’aria viene ulteriormente riscaldata da un sistema a tubi radianti alimentato da un impianto con pannelli solari. La resa dei tubi radianti può essere ulteriormente migliorata utilizzando un massetto costituito da sabbia asciutta compressa sull’isolante al posto del massetto classico in cemento e sopra questo sarà posto un impasto di cartongesso che fornisce una base per il pavimento. Il sistema costruttivo si può conformare come un pacchetto galleggiante e non essendo incollato si evitano le esalazioni di colle e solventi nocivi.

Chiusure verticali
Il principale obbiettivo dello studio è di mantenere durante la stagione invernale una temperatura interna confortevole adeguata alla presenza umana, come per il raffrescamento estivo si sono analizzate alcune ipotesi costruttive.
Si è considerata la possibilità di intervenire con tecniche costruttive diverse sulle murature, considerando il rapporto della massa muraria con l’orientamento, le murature esposte in direzione sud manterranno l’originaria alternanza di strati, in pratica una muratura in opera incerta verso l’interno e una muratura con paramento murario in mattoni di laterizio rivolti verso l’esterno. Al contrario in direzione nord per evitare la rapida fuoriuscita del calore interno sarà evitata dall’inserimento tra la muratura in opera incerta e il paramento murario in mattoni laterizi di un strato d’aria accompagnato da un altro strato in materiale isolante di natura eco-compatibile, per evitare il rilascio di sostanze di natura nociva nell’ambiente..

Chiusure verticali
La copertura vegetale è funzionale anche durante la stagione invernale non solo per le caratteristiche drenanti precedentemente citate, ma anche perché la presenza della massa di terra a supporto delle essenze vegetali ha effetti positivi sugli ambienti interni in quanto stabilizza la temperatura interna su valori stabili in funzione della stagione. Dal punto di vista tecnico costruttivo bisognerà studiare il raccordo tra murature e coperture per evitare la presenza di ponti termici che renderebbero inutili tutti gli accorgimenti citati per evitare l’uso di fonti energetiche non naturali.

Condizioni ambientali e morfologiche generali.

Il sito è stato concepito come postazione difensiva, per tale motivo ha un carattere parzialmente ipogeo funzionale anche alle nostre esigenze di progetto, in quanto i rilevati in terra proteggono il sito dall’intensità dei venti dominanti e sono compatibili ad un sistema di riscaldamento e raffrescamento sfruttando la massa inerziale della terra. Le condizioni ambientali possono ulteriormente migliorate con ulteriori accorgimenti:

Studio della vegetazione.

Premessa
Impedire l’eccessivo soleggiamento estivo senza interferire con quello invernale costituisce uno degli obbiettivi del controllo della radiazione solare. Sono particolarmente utili a questo scopo le piante caducifoglie che forniscono ombra solo nelle stagioni calde, ossia quando sono ricche di fogliame.
Per ottenere un efficace ombreggiamento sulle pareti verticali degli edifici e nell’area circostante, le alberature debbono avere un’altezza adeguata a quella degli oggetti da proteggere ed una forma espansa e arrotondata (sferoidale o conica) che permette una schermatura estesa e continua, nella situazione oggetto di studio l’altezza delle strutture murarie parzialmente interrate risulta funzionale alle essenze della macchia mediterranea.

Posizione alberature
Nei clima mediterraneo come quello del sito prevale l’esigenza di assicurare una protezione completa dalla radiazione solare incidente. E’ pertanto preferibile disporre alberature lungo tutto il perimetro Est, Sud ed Ovest dell’edificio, così da formare una corte interna (tra edificio e filare) intensamente ombreggiato e tale da impedire alle pareti un eccessivo accumulo termico diurno, la planimetria dello schema proposto avrà carattere definitivo solo dopo un esame dettagliato del sito sia in funzione della presenza di eventuali dislivelli del terreno sia della situazione della vegetazione presente attualmente nel luogo.

Distanze Alberature (parete sud)
Riceve le radiazioni solari costantemente e l’ombreggiamento è minimo a mezzogiorno, quando le alberature proiettano le loro ombre in prossimità della base. In generale in questa situazione è consigliabile avvalersi di filari posti a distanza ravvicinata agli edifici in modo tale che al mattino e al pomeriggio, le lunghe ombre prodotte impediscano il surriscaldamento di facciata e terreno, mentre a mezzogiorno la fascia d’ombra cada direttamente sulle pareti. Lo studio delle superfici murarie interessate da ombre portate per mezzo di apposito software permette di evitare il sovrapporsi delle stesse evitando il possibile formarsi di muffe e macchie sul paramento murario, dovute a brusche variazioni di temperatura.

Distanze Alberature (parete est e ovest)
In generale l’intensità del soleggiamento è scarsa perché il sole è basso all’orizzonte e quindi i suoi raggi sono molti inclinati. Le ombre sulle pareti est e ovest sono allungate e quindi i filari possono essere più distanziati dagli edifici, poiché intercettano comunque le radiazioni dirette di mattina e pomeriggio e lasciano filtrare l’irraggiamento radente del sole che si sposta verso sud. Nelle ore centrali della giornata, inoltre proiettando ombra a terra, i filari impediscono l’eccessivo riscaldamento del suolo e quindi la cessione di calore agli strati d’aria adiacenti.

Distanze Alberature (parete nord)
Tali pareti presentano irraggiamento nullo durante il giorno e radente all’alba ed al tramonto. Pertanto la presenza di filari di alberi è sconsigliabile poiché non esercita alcuna protezione dell’edificio. Filari di sempreverdi posti a distanza adeguata possono comunque intercettare i freddi venti invernali.

Morfologia del luogo.

La morfologia, come noto ha influenza sull’andamento e sull’ intensità dei venti: la velocità del vento può essere superiore anche del 20% sulla sommità di un rilievo, anche se a volte può essere vero il contrario, specie se il lato riparato ha pendenza dolce e il lato sopravvento è ripido.
Un fenomeno degno di rilievo è quello delle discese di aria fredda lungo i pendii nelle ore notturne. Il fenomeno trae origine dal fatto che l’aria vicino al terreno è raffreddata dal terreno stesso che perda calore per irraggiamento: lo strato di aria fredda che si forma (più pesante) fluisce giù lungo il pendio e si raccoglie a valle o laddove risulta “fermato” da sbarramenti naturali. Nei climi mediterranei il fenomeno naturale descritto favorisce il raffrescamento estivo, ma in climi continentali possono abbassare non di poco la temperatura.

Quanto detto riguardo lo studio della vegetazione e del terreno deve essere confermato da un rilievo diretto e tramite una restituzione grafica tridimensionale con rappresentazione virtuale della morfologia del luogo, per studiare i punti dove è utile l’impianto di nuovi alberi e l’inserimento di pergole bio-climatiche.


Presenza di corpi idrici.

La presenza o la vicinanza di corpi idrici attenua infatti le minime invernali, poiché questi assorbono e cedono calore più lentamente e soprattutto rimangono più caldi nelle ore fredde, moderando le massime estive, sia per effetto dell’evaporazione, che in seguito alla maggiore riflessione.
La riflessione della radiazione solare consente alla sua superficie ed agli strati d’aria con essa a contatto di rimanere più freschi, creando delle correnti d’aria a temperatura minore che si muovono nelle ore diurne verso terra.