BSc Thesis Federico Chinnici [ITA]

POLITECNICO DI MILANO
Facoltà di Architettura e Società
Corso di Laurea in Architettura Ambientale
Relatrice: Arch. Prof.ssa Lavinia Tagliabue Tesi di Laurea di:
Correlatrice: Ing. Prof.ssa Valentina Villa Federico Chinnici - 821 014
Anno Accademico 2015 / 2016
PERCORSI DI INTEROPERABILITÀ TRA
LA MODELLAZIONE ARCHITETTONICA E LA
VERIFICA DELLA PRESTAZIONE ENERGETICA

ABSTRACT
Il lavoro di tesi affronta due differenti
aspetti: il tema della sostenibilità del co-
struito e dell’efficienza energetica e l’in-
teroperabilità dei modelli dell’edificio che
vengono utilizzati nella progettazione e
nella verifica prestazionale.
Questi temi sono alla base della
progettazione dei nuovi edifici in quanto
la normativa orienta in modo sempre più
stringente la prestazione energetica, la
quale deve essere resa dall’edificio, e al
contempo la complessità delle opere ar-
chitettoniche sta portando il settore AEC
(Architecture, Engineering & Construction)
verso tecnologie di modellazione digitale
BIM (Building Information Modeling) del
costruito che consentono la gestione del-
la complessità nel ciclo di vita. Tale meto-
dologia è utilizzata da tempo in Europa e
adesso va verso la normazione in Italia.
Il caso studio utilizzato nel lavoro di tesi,
una residenza per studenti, è stata un’oc-
casione per indagare le due aree tema-
tiche.
Da una parte, vi è una proget-
tazione architettonica orientata verso
un approccio ambientale, che analizza i
fattori microclimatici influenti sul sito, e
che adotta strategie bioclimatiche volte a
rendere migliore sia il benessere termoi-
grometrico che ad attuare il risparmio
energetico.
Dall’altra, sono stati realizzati ed
estratti modelli energetici che permet-
tessero di validare le scelte progettuali; in
particolare, è stata importante l’indagine
del processo realizzativo di questi model-
li, andando a verificarne l’interoperabilità,
ovvero la capacità comunicativa fra i pro-
grammi informatici. L’obiettivo del lavoro
è stato quello di verificare la possibilità di
mantenere una filiera informativa ininter-
rotta dal modello geometrico di base al
modello energetico BEM (Building Energy
Modeling) al fine di mappare l’eventuale
perdita di dati e il flusso di lavoro neces-
sario alla realizzazione di un percorso
progettuale e di verifica energetica effi-
Abstract
2

cace, accurato e replicabile. Il vantaggio
principale risiede nella velocità dei flussi
di lavoro e nella validità dei valori in usci-
ta.
L’obiettivo è stato quello di valu-
tare diversi percorsi dalla modellazione
informativa alla modellazione energetica,
andando a valutare rispetto a un sistema
multicriteriale l’applicabilità e l’efficacia
nelle diverse fasi della progettazione ar-
chitettonica.
In questo modo sono stati indicati
dei possibili flussi di lavoro che possono
essere intrapresi in relazione all’obiettivo
della analisi e alla fase del lavoro.
Percorsi di interoperabilità tra la modellazione architettonica e la verifica della prestazione energetica
3

Abstract................................................................................................................................2
Indice dei contenuti.............................................................................................................4
Indice delle figure e degli allegati.......................................................................................6
Capitolo1-Introduzione...................................................................................................11
Capitolo 2 - Presentazione del caso studio......................................................................15
2.1 Analisi urbanistica
2.1.1 Inquadramento........................................................................................16
2.1.2 Studio del contesto.................................................................................20
2.2 Sistemazione dell’esterno..................................................................................24
2.3 Schemi di progetto...............................................................................................28
2.4 Comportamento energetico
2.4.1 Periodoestivo..........................................................................................48
2.4.2 Periodoinvernale....................................................................................50
2.4.3 Impianti.....................................................................................................52
2.4.4 Materiali....................................................................................................54
Capitolo 3 - Sistemi informatici per la progettazione......................................................57
3.1 Storia sull’evoluzione tecnologica degli strumenti di progettazione..........58
3.2 Il BIM.......................................................................................................................62
3.3 Applicazione al caso studio.................................................................................68
Indice dei contenuti
4

Capitolo 4 - Efficienza energetica ed interoperabilità.....................................................71
4.1 Dal Building Information Modeling (BIM) al Building Energy Modeling (BEM)..
................................................................................................................................72
4.2 Software di simulazione energetica..................................................................77
4.3 Le fasi di lavoro
4.3.1 Metodologia.............................................................................................82
4.3.2 Workflow
4.3.2.1 FormIt + Insight 360............................................................................86
4.3.2.2 FormIt + Revit Architecture + Insight 360 + GBS..................87
4.3.3.3 FormIt + Revit Architecture + GBS..................................................88
4.3.3.4 SketchUp + EnergyPlus (mod. semplificato)..........................88
4.3.3.5 SketchUp + EnergyPlus (mod. dettagliato)............................90
4.3.3.6 Revit Architecture + Excel..........................................................91
4.3.3.7 Revit Architecture + IES Virtual Environment.........................91

Capitolo5-Conclusioni.....................................................................................................95
Capitolo 6 - Allegati di progetto.....................................................................................105
Bibliografia......................................................................................................................127
Ringraziamenti................................................................................................................130
5

Indicedellefigure...............................................................................................................................6
Figura 2.1 - Vista dal satellite dell’area di progetto................................................................................17
Figura 2.2 - Vista tridimensionale dal satellite.........................................................................................19
Figura 2.3 - Radiazione solare diretta registrata il 21 giugno (software: Ecotect)....................21
Figura 2.4 - Radiazione solare diretta registrata il 20 marzo (software: Ecotect)....................21
Figura 2.5 - Radiazione solare diretta registrata il 21 dicembre (software: Ecotect Anal.)....21
Figura 2.6 - Direzione principale dei flussi ventilativi (software: Autodesk Flow Design; fonte:
stazione meteorologica di Milano Linate)...................................................................................................23
Figura 2.7 - Studi progettuali in merito alla disposizione dei percorsi...........................................25
Figura 2.8 - Vista planimetrica dell’area di progetto..............................................................................27
Figura 2.9 - Schizzi concettuali........................................................................................................................29
Figura 2.10 - Schizzo concettuale..................................................................................................................31
Figura 2.11 - Spazi funzionali..........................................................................................................................33
Figura 2.12 - Vista planimetrica del progetto (parte 1/2)...................................................................34
Figura 2.12 - Vista planimetrica del progetto (parte 2/2)...................................................................35
Figura 2.13 - Sovrapposizione delle ombre registrate il 21 giugno (software: Ecotect)........37
Figura 2.14 - Sovrapposizione delle ombre registrate il 21 dicembre (software: Ecotect)....37
Figura 2.15 - Vista di pianta: piano terreno................................................................................................38
Figura 2.16 - Vista di pianta: piano primo...................................................................................................39
Figura 2.17 - Vista di prospetto: lato nord-ovest.....................................................................................40
Figura 2.18 - Vista di prospetto: lato nord-est..........................................................................................41
Figura 2.19 - Vista di prospetto: lato sud-est............................................................................................42
Figura 2.20 - Vista di prospetto: lato sud-ovest.......................................................................................43
Figura 2.21 - Vista di sezione: lato longitudinale.....................................................................................45
Indice delle figure e degli allegati
6

Figura 2.22 - Vista di sezione: strategia progettuale (benessere acustico)..................................47
Figura 2.23 - Vista di sezione: strategia progettuale (privacy)...........................................................47
Figura 2.24 - Vista di sezione: strategia bioclimatica estiva diurna.................................................49
Figura 2.25 - Vista di sezione: strategia bioclimatica estiva notturna............................................49
Figura 2.26 - Vista di sezione: strategia bioclimatica invernale diurna.........................................51
Figura 2.27 - Vista di sezione: strategia bioclimatica invernale notturna....................................51
Figura 2.28 - Vista di sezione: funzionamento degli impianti............................................................53
Figura 2.29 - Dettaglio costruttivo: vista di sezione e di prospetto.................................................55
Figura 3.1 - Scambio di informazioni con disegni 2D fra le diverse figure professionali (fon-
te: Acca Software - BIM Building Information Modeling)......................................................................61
Figura 3.2 - Scambio di informazioni con interoperabilità BIM fra le diverse figure professio-
nali (fonte: Acca Software - BIM Building Information Modeling).....................................................65
Figura 3.3 - Grafico sul rapporto dei tempi di lavoro (fonte: Graphisoft - Open BIM - about BI
M).................................................................................................................................................................................66
Figura 3.4 - Workflow per l’ottenimento delle analisi ambientali....................................................69
Figura 4.1 - Schema del processo energetico (fonte: AIA - Architect’s guide to integrated
energy modeling in the design process)......................................................................................................73
Figura 4.2 - Grafici sull’impiego del tempo totale (fonte: AIA - Architect’s guide to integrating
energy modeling in the design process)......................................................................................................75
Figura 4.3 - Schema di funzionamento di un motore di calcolo energetico................................79
Figura 4.4 - Esempio di funzionamento di una simulazione dinamica (fonte: Green Building
Studio).......................................................................................................................................................................79
Figura 4.5 - Motori di calcolo impiegati........................................................................................................81
7

Figura 4.6 - Software impiegati.......................................................................................................................85
Figura 4.7 - Mappa dei workflow.....................................................................................................................89
Figura 4.8 - Valutazione multicriteriale dei workflow............................................................................92
Figura 4.9 - Comparazione sui risultati energetici..................................................................................93
Figura 5.1 - Valutazioni conclusive (parte 1/2).....................................................................................102
Figura 5.2 - Valutazioni conclusive (parte 2/2).....................................................................................103
Indice degli allegati...........................................................................................................................8
Allegato 1 - Scheda parete verticale...........................................................................................................107
Allegato 2 - Scheda solaio interpiano........................................................................................................108
Allegato 3 - Scheda solaio di pavimento...................................................................................................109
Allegato 4 - Scheda solaio di copertura.....................................................................................................110
Allegato 5 - Scheda parete interna (20 cm)............................................................................................111
Allegato 6 - Scheda parete interna (10 cm)............................................................................................112
Allegato 7 - Condensa interstiziale parete verticale............................................................................113
Allegato 8 - Condensa interstiziale solaio di pavimento....................................................................114
Allegato 9 - Condensa interstiziale solaio di copertura......................................................................115
Allegato 10 - Proprietà superfici vetrate (parte 1/4)..........................................................................116
Allegato 14 - Scheda riassuntiva fase 1...................................................................................................120
Indice delle figure e degli allegati
8

9

INTRODUZIONE
11

La presente tesi si focalizza su al-
cuni temi interrelati ed attuali che stanno
riconfigurando le modalità di progetta-
zione e il quadro prestazionale che inte-
resserà sia le nuove costruzioni che gli
edifici esistenti sottoposti alle necessarie
riqualificazioni durante la loro vita utile.
Il tema principale del lavoro di
ricerca è quindi la rappresentazione del
modello architettonico dell’edificio trami-
te sistemi informativi capaci di organizza-
re le informazioni della costruzione all’in-
terno di database che possono gestire il
complesso delle operazioni progettuali,
di pianificazione del cantiere e delle ma-
nutenzioni nel ciclo di vita e al contempo
l’analisi delle opzioni progettuali e del-
le ricadute dal punto di vista energetico
delle scelte.
La tesi non pretende di essere
esaustiva ma introduce il tema della mo-
dellazione BIM e dei diversi livelli di detta-
glio dei modelli in relazione all’interope-
rabilità con modelli analitici per la verifica
del comportamento energetico, andando
ad indagare diversi flussi di lavoro. Il la-
voro di ricerca proposto si presenta come
attuale, in quanto viene fortemente inco-
raggiata e promossa la metodologia BIM
quale strumento per la progettazione
contemporanea, allo scopo di migliorare
l’efficienza e la gestione delle opere pub-
bliche (Direttiva 2014/24/E). Questa di-
rettiva è stata attuata negli stati membri
dell’Unione Europea già dal 2016.
La caratteristica principale è l’in-
teroperabilità, ovvero la capacità ad im-
portare ed esportare informazioni (l’in-
tero modello e le sue parti) da e verso
differenti software, permettendo un ef-
ficiente scambio di informazioni; questi
flussi necessitano quindi di uno scambio
continuo e possono avvenire anche solo
parzialmente, in quanto non tutti gli at-
tori presenti nel processo edilizio hanno
la necessità di avere una completezza
di informazione relativa al progetto in
essere. Infatti la quantità di dati poten-
zialmente estraibili è enorme e in conti-
Capitolo 1 - Introduzione
12

nua crescita (Enrico De Angelis / Fulvio Re
Cecconi (2015), Attendibilità delle presta-
zioni energetiche di diversi modelli BIM e
BEM, Atti di convegno). Allo stesso modo
si comportano i software basati sulla
metodologia BEM (dove le informazioni
sono principalmente rappresentate da
valori energetici): anche qui si è registra-
to uno sforzo negli ultimi anni affinché la
materia energetica assuma sempre più
un ruolo da protagonista all’interno della
progettazione architettonica (American
Institute of Architect (2016), An Architect’s
Guide to integrate Energy Modeling in the
Design Process).
I flussi di lavoro e di interopera-
bilità utilizzano strumenti che possono
avere una validità in relazione agli obiet-
tivi delle simulazioni e alla fase di proget-
to. L’obiettivo principale di questa tesi è
quindi di stimare l’attendibilità di questi
flussi di lavoro e di capirne la validità, le
problematiche e le potenzialità che ha
ciascuno di questi. Il caso studio selezio-
nato per applicare questi workflow è una
residenza temporanea per studenti. Tale
progetto si è dimostrato un’occasione in
quanto possiede determinate caratteri-
stiche tali da poter essere “rappresenta-
tivo” su più aspetti. In primis lo sviluppo
morfologico non è complesso, quindi è
facilmente modellabile all’interno dei vari
software impiegati. Il secondo punto è
che il progetto è stato orientato secon-
do strategie bioclimatiche e con finalità
al risparmio energetico; si tratta di una
questione attuale, dal momento che la
volontà politica e sociale dei governi sta
spingendo verso questi criteri progettuali
(Giuliano Dall’O / Annalisa Galante (2010),
Abitare sostenibile. Una rivoluzione nel
nostro modo di vivere, Ed. Il Mulino, Bo-
logna). In ultima analisi il fenomeno delle
residenze universitarie si sta affermando
sempre di più nel contesto contempora-
neo, a causa del numero crescente di stu-
denti fuori sede negli ultimi anni (Lorenzo
Dall’Olio (2012), Residenze Universitarie,
Ed. Mancosu Editore, Roma).
13

Le azioni e le prese di posizione
verso un mondo maggiormente sosteni-
bile sono cominciate dalle crisi petrolifere
di fine anni ‘70, ma è solo negli ultimi anni
che si parla di edifici NZEB (Nearly Zero
Energy Building), grazie anche alla Diret-
tiva europea EPBD 31/2010 (acronimo di
Energy Performance Building Directions).
Di particolare interesse è l’articolo 9, il
quale stabilisce che tutti gli edifici di nuo-
va costruzione a partire dal 31/12/2020
siano ad energia quasi zero, mentre per
gli edifici pubblici il termine è anticipato
al 31/12/2018. Il concetto base è che “un
edificio ad altissima prestazione energeti-
ca necessita di un fabbisogno energetico
molto basso o quasi nullo” e che “dovreb-
be essere coperto in misura molto signifi-
cativa da energia da fonti rinnovabili, pro-
dotta in loco o nelle vicinanze” (art.2 EPBD
31/2010).
Queste direttive nascono dal-
le criticità ambientali presenti in questa
particolare fase storica. Il dato più signifi-
cativo è quello registrato in merito all’au-
mento globale della temperatura (+2°)
rispetto all’era preindustriale.
Le strategie che l’Unione Euro-
pea ha adottato in tema di sostenibilità
energetica rientra all’interno del “Piano
20-20-20” entro l’anno 2020: riduzione
dei gas serra, aumento della produzione
energetica da fonti rinnovabili ed aumen-
to della produzione energetica, pari al
20% rispetto alla baseline del 1990 (Di-
rettiva 2009/29/CE).
Capitolo 1 - Introduzione
14

PRESENTAZIONE DEL CASO STUDIO
Il caso studio è un progetto di nuova costruzione ed è una residenza temporanea
destinata a dodici studenti universitari fuori sede. Il lotto di progetto è un vuoto urbano, e
non vi è alcuna costruzione edilizia. La necessità di costruire questo edificio è data dalle
esigenze particolari che l’utenza richiede; gli appartamenti difficilmente riescono a sod-
disfare tali requisiti. Gli obiettivi del lavoro sono la progettazione ambientale degli spazi
aperti, uno studio particolare sull’analisi microclimatica del sito, la progettazione dell’edi-
ficio attuando strategie bioclimatiche e sistemi tecnologici a ridotto impatto ambientale.
15

2.1 ANALISI URBANISTICA
2.1.1 Inquadramento
Il progetto è ubicato nella città di
Milano. Appartiene alla zona 8 del capo-
luogo lombardo, all’interno della Circon-
vallazione. La zona di studio è quella del
quartiere Bullona, situato al confine me-
ridionale con lo scalo ferroviario Farini.
A livello di trasporti il quartiere è servito
dalla recente linea metropolitana Lilla,
con le fermate Gerusalemme e Cenisio,
quest’ultima vicina al lotto di progetto
(distante circa cinquecento metri). L’in-
frastruttura più importante è la via Mac
Mahon, la quale collega piazza Diocle-
ziano (al centro del rione) alla Circonval-
lazione.
Il quartiere è caratterizzato pre-
valentemente da edilizia residenziale,
con molti condomìni di non recente co-
struzione. Il verde pubblico è poco pre-
sente, se non nei viali alberati e nelle
piazze. Unica eccezione è rappresentata
dal giardino Antonio Cederna, a nord del
quartiere.
A livello di servizi, nel quartiere
spiccano l’ospedale Vittore Buzzi, la Scuo-
la Civica di Musica Claudio Abbado, la ba-
silica Santa Maria di Lourdes e la Fabbrica
del Vapore. Quest’ultimo è centro socio-
culturale ricavato da vecchi capannoni,
precedentemente utilizzati per la pro-
duzione di materiale destinato ad ambiti
ferroviari.
Capitolo 2 - Presentazione del caso studio
16

P.zza Diocleziano
V.leMacMahon
17
m
200150100500
Figura 2.1 - Vista dal satellite dell’area di progetto

Il progetto è ubicato in Via Giusep-
pe Govone n. 43 (un viale alberato a dop-
pia carreggiata), all’angolo con Via Enrico
Tellini (una traversa minore di via Govo-
ne). Il lotto, allo stato attuale, si presenta
completamente abbandonato e libero da
ogni costruzione; sono presenti solamen-
te alcuni pini limitrofi ad una palazzina. La
sua forma è irregolare ed è circoscritto
alle due vie e ai vari lotti confinanti con
lo stesso. Gli edifici prospicienti ad esso
sono relativamente alti: alcuni condomi-
ni sfiorano altezze di 25-30 metri. Sono
costruiti adiacenti l’uno all’altro, forman-
do così una cortina edilizia continua. Gli
edifici prospicienti via Govone sono adia-
centi fra loro e composti da sei-otto piani.
Meno elevati sono invece gli edifici lungo
via Tellini; si tratta di piccole palazzine
non oltre tre/quattro piani fuori terra.
In via Govone passa anche una li-
nea dell’ATM, la n. 78. Poco lontano, in via
Mac Mahon (la strada principale del quar-
tiere), è presente la tranvia n. 12. I ser-
vizi terziari principali sono la farmacia di
quartiere, dei bar-ristoranti e una scuola
di fotografia.
Risulta da questa prima analisi
che ci troviamo di fronte a una zona re-
sidenziale poco trafficata. L’isolato risulta
fortemente edificato e con pochi servizi di
rilievo. Rispetto a queste considerazioni il
progetto proposto è stato dimensionato
in modo tale da non impattare in modo
incongruo rispetto alla densità edilizia del
quartiere, integrando un parco pubblico
fruibile dai cittadini e valorizzando il ver-
de esistente interno al lotto.
18

19
Figura 2.2 - Vista tridimensionale dal satellite

2.1.2 Studio del contesto
Il criterio selezionato per determi-
nare la posizione più opportuna, data la
forte urbanizzazione circostante, si basa
sull’analisi della radiazione solare diretta.
Si è voluto dare priorità a questo aspet-
to, poiché la radiazione solare è utile per
fornire guadagni di calore (nel periodo
invernale) e luce all’edificio, oltre che per
alimentare i pannelli solari fotovoltaici in-
stallati sulla copertura. Quest’analisi per-
mette inoltre di identificare le zone del
parco pubblico soggette all’irraggiamen-
to solare, valutando quindi aree verdi di
comfort o di discomfort.
In estate la zona più soleggiata è
posizionata centralmente rispetto al lot-
to. L’angolo solare è elevato: gli alti palaz-
zi a sud dell’area di progetto proiettano la
propria ombra non troppo lontano rispet-
to alla loro posizione e lasciano libera una
larga porzione dell’area, mentre gli edifici
prospicienti a via Govone, proiettano la
loro ombra al massimo sulle parti limitro-
fe del lotto.
Nei mesi degli equinozi le ombre
proiettate sul lotto lasciano libera prin-
cipalmente un’area, quella all’angolo fra
via Govone e via Tellini. L’azimut solare
particolare (da -90° a +90°) rende inin-
fluenti le ombre degli edifici prospicenti
via Govone; l’angolo non elevato dell’al-
tezza solare fa si che il fronte a sud non
interferisca più di tanto con il lotto.
Durante il periodo invernale il sole
basso fa si che gli edifici posti a sud-est e
a sud-ovest del lotto ombreggino gran
parte dell’area di progetto. La zona mag-
giormente colpita dalla radiazione solare
risulta quindi l’incrocio fra le vie Govone
e Tellini. Gli edifici immediatamente pros-
simi a sud-ovest (quelli prospicenti inter-
namente al lotto) non sono così alti da
risultare di ostacolo per l’irraggiamento.
20

21
m
604530150
m
604530150
m
604530150
Figura 2.3 - Radiazione solare diretta registrata il 21 giugno (software: Ecotect Analysis)
Figura 2.4 - Radiazione solare diretta registrata il 20 marzo (software: Ecotect Analysis)
Figura 2.5 - Radiazione solare diretta registrata il 21 dicembre (software: Ecotect Analysis)

I dati ambientali di progetto di ri-
ferimento sono presi dalla più vicina sta-
zione di rilevamento climatico; nel caso
studio proposto la stazione è posizionata
a Milano Linate.
Il primo dato riguarda le tempe-
rature stagionali. Il picco massimo estivo
arriva a 34°C, mentre per le minime ci si
attesta a valori di circa -6°C. Solo in rari
casi, e con giornate particolarmente umi-
de (oltre l’80%), la temperatura percepita
arriva fino a 40°C. Il valore medio stagio-
nale è di circa 12-13°C. Il vento influisce
poco sul caso studio perché l’alta cortina
edilizia presente fa sì che esso non ven-
ga mai “colpito pienamente” da eventuali
raffiche, essendo al centro di un agglo-
merato urbano molto denso. Per un’ul-
teriore precisazione, oltre l’85% dei venti
stagionali rimane al di sotto di 15 km/h.
Nell’area la direzione prevalente
del vento proviene da sud-ovest; durante
il periodo degli equinozi il vento arriva da
est. In aggiunta l’intensità (quasi sempre
inferiore a 5 m/s) è tale da non risultare
fastidiosa.
Altro valore minore è la psicrome-
tria. I valori riportano alcune indicazioni
sul miglior comfort termoigrometrico; la
temperatura interna dovrebbe rimane-
re fra i 19°C e i 24°C in estate e fra 17°C
e 20°C durante il periodo invernale. La
modalità di raffrescamento consigliata
rimane quella per via ventilativa. Il sito
non presenta temperature così eleva-
te da poter indurre a considerare come
modalità di raffrescamento quella per via
evaporativa (si rendono necessarie solo
temperature superiori a 42°C e con per-
centuali di umidità inferiori al 40%).
La fonte di questi valori climatici è la sta-
zione meteorologica di Milano Linate (file
climatico Italy-Milano.wea)
22

23
Figura 2.6 - Direzione principale dei flussi ventilativi (software: Autodesk Flow Design; fonte: stazione meteo-
rologica di Milano Linate)

2.2 SISTEMAZIONE DELL’E-
STERNO
E’ stata considerata l’opportunità
di inserire un parco all’interno del lotto,
rimanendo comunque complementare
alla residenza. Data la collocazione del
progetto in prossimità delle strade, la
superficie destinata al verde andrà ad ac-
quisire un impatto rilevante e continuo.
Si è ritenuto opportuno e strate-
gico inserire un’area verde all’interno del
quartiere, dal momento che essa manca
quasi del tutto. La presenza di un parco,
infatti, contribuisce a ridurre la tempe-
ratura dell’aria nelle vicinanze (con un
raggio massimo di quattrocento metri).
Il progetto include quindi un parco della
dimensione di quasi 2500 m2
che con-
sente l’utilizzo dello stesso da parte della
comunità del quartiere, non limitandone
quindi l’uso ai soli residenti.
A livello di layout, si è presa ispi-
razione dal già citato giardino Antonio
Cederna, parco poco distante dall’area
di progetto (duecento metri circa in linea
d’aria). Nella figura 2.7 si riportano diversi
schemi di percorsi all’interno del parco:
quello applicato è rappresentato dal co-
lore blu. L’obiettivo generale è quello di
migliorarne caratteristiche e qualità, con
lo scopo di inserire più funzioni e attività
legate a un’utenza costituita da diverse
classi di età, esigenze e richieste.
E’ da ritenersi che il parco possa
essere un “polmone verde” all’interno del
tessuto così fortemente urbanizzato a li-
vello di quartiere.
24

25
Figura 2.7 - Studi progettuali in merito alla disposizione dei percorsi

Si è ipotizzata una presenza mas-
siccia di vegetazione, con alberi e siepi;
molte sono le motivazioni che hanno
suggerito questa scelta. In primis per
la funzione di raffrescamento passivo
dell’ambiente, grazie alla loro evapora-
zione durante la stagione estiva. Un albe-
ro di grandi dimensioni evapora, nella sua
maturità, fino a cinquecento litri al gior-
no di acqua. In seconda battuta la loro
chioma proietta una copertura ombrosa
ben estesa per rendere più confortevoli
le attività dell’utenza durante il periodo
estivo. Sono state scelte essenze caduci-
foglie con chioma ovoidale e arrotondate,
quali tigli, ippocastani, noci, frassini e ca-
stagni. In ultimo luogo migliora la qualità
visiva dei locali del quartiere che vi si af-
facciano e in generale, ottimizza la quali-
tà del quartiere.
Uno dei tratti distintivi di questo
giardino è lo specchio d’acqua. Forma e
dimensione sono state assunte in base
alla sagoma del lotto, allo scopo di inte-
ragire sempre con ogni zona del parco e
con qualunque tipo di attività. In questo
modo si riesce a beneficiare dei effetti de-
rivanti dalla presenza dello specchio d’ac-
qua, riguardanti soprattutto qualità visiva
e raffrescamento durante il periodo esti-
vo, attenuandone in parte le temperatu-
re. Il laghetto è dotato di alcune fontanel-
le in grado di emettere zampilli d’acqua
per rinfrescare l’ambiente circostante.
E’ quindi scongiurato il rischio di avere il
lago stagnante, evitando l’aumento d’afa
nel luogo.
Le diverse attività pensate per
rendere altamente fruibile il parco sono
concepite per dar luogo ad un uso con-
tinuo da parte di un’utenza variegata. Si
possono fare delle semplici passeggiate
o attività sportive con l’installazione di
attrezzi per il percorso vita. E’ possibile
inoltre inserire differenti aree attrezzate
per il gioco, lo studio e la convivialità.
26

27
m
20151050
Figura 2.8 - Vista planimetrica dell’area di progetto

2.3 SCHEMI DI PROGETTO
L’utenza di questa residenza tem-
poranea è rappresentata da dodici stu-
denti. E’ necessario che vengano inserite
tutte quelle attività tipiche della vita uni-
versitaria atte a rendere la permanenza
nella struttura la più gradevole possibile.
Si è deciso di separare le camere
da tutte le altre attività, dedicando loro un
piano a sé. Gli scopi principali sono quelli
di garantire privacy e benessere acustico.
Il primo è ottenuto alloggiando le came-
re a un piano rialzato rispetto alla quota
stradale. L’unica parete trasparente di
ogni camera (una portafinestra di lun-
ghezza pari al lato della stanza) dà verso
il giardino interno. Gli schermi vegetali, in-
terposti fra la parte privata e pubblica del
parco, offrono la giusta riservatezza. Per
assicurare la privacy sono stati usati dei
parapetti. Essi sono in lamiera forata; l’a-
ria riesce a filtrare da questi fori. Al tempo
stesso lo schermo metallico impedisce a
chi è presente nel giardino di vedere den-
tro la camera. Il benessere acustico inve-
ce è dato dall’uso di un isolante specifico.
Inoltre, prospettando sulla parte interna,
le camere da letto sono isolate maggior-
mente dai rumori del traffico stradale.
Infine vengono soddisfatte altre
esigenze, come l’illuminamento e il ri-
cambio d’aria. A riguardo, sono presenti
degli “sportelli” fra stanze e corridoio e
aperture sulle pareti esterne. In questo
modo la ventilazione per “effetto cami-
no”, sommata all’azione del vento, sod-
disfa la richiesta di un corretto e continuo
ricambio d’aria, specialmente nei mesi
più caldi dell’anno.
28

29
Figura 2.9 - Schizzi concettuali

Uno degli ambienti maggiormen-
te necessari agli studenti è uno spazio per
poter studiare, sia per conto proprio che
insieme ad altri. Il risultato è dunque una
biblioteca delle dimensioni adeguate. Le
esigenze principali per questo luogo sono
similari a quelle pensate per le camere
da letto, dal momento che si trascorrono
parecchie ore durante la giornata. Risulta
necessario un elevato livello di comfort.
La biblioteca prospetta verso l’in-
terno, risultando più isolata rispetto ai ru-
mori provenienti dall’esterno. Per favori-
re questo isolamento la ventilazione non
avviene in modo incrociato come nelle ca-
mere, ma solo ed unicamente attraverso
l’apertura posta sul lato lungo del locale,
costituita dalla portafinestra che rientra
internamente (rispetto al filo esterno del
piano superiore). La portafinestra, grazie
alla sua rientranza di un metro e cinquan-
ta, consente una buona luminosità all’in-
terno del locale evitando al contempo un
eccessivo surriscaldamento dello stesso.
L’accumulo di calore nella biblioteca viene
percepito in modo diverso rispetto alle
camere; la biblioteca viene frequentata in
orario diurno, quando il caldo (soprattut-
to estivo) viene avvertito maggiormente
rispetto alle camere utilizzate perlopiù in
orario serale e notturno.
Uno spazio connesso alla biblio-
teca, ma anche all’atrio, è il patio. Si tratta
di un piano ribassato di 85 cm all’interno
del quale si possono svolgere più attività:
dallo studio a momenti conviviali, all’a-
ria aperta. Risulta giusto che sia privo di
ostruzioni fisiche (consentendo la libera
circolazione) e che vi sia facilità comuni-
cativa con gli ambienti contigui (biblioteca
ed atrio).
30

31
Figura 2.10 - Schizzo concettuale

L’atrio/reception, contiguo alla bi-
blioteca, è pensato come uno spazio per
la convivialità fra gli studenti, usufruibile
specialmente durante il periodo inverna-
le. Risulta quindi di adeguate dimensioni
(44 m2
). Oltre alla vasca l’altro spazio con-
nesso all’atrio è la zona antistante all’in-
gresso; è possibile quindi stare all’aperto
e riparati eventualmente dal maltempo.
Al piano terreno sono presenti dei
servizi igienici e un locale destinato ad
impianti tecnologici (mentre la lavande-
ria si trova al piano superiore). Contiguo
ai servizi è presente il locale destinato a
mensa/cucina. Il luogo è sovradimensio-
nato, in modo tale da poter ospitare più
persone di quante ne accoglie la struttura
(massimo dodici).
La necessità di areare il locale
nelle ore più critiche è soddisfatta da am-
pie vetrate apribili. È inoltre previsto un
pergolato, che si estende parallelamente
al patio, offrendo agli utenti la possibilità
di mangiare esternamente alla struttu-
ra. La cucina e i servizi comuni sono stati
posizionati tenendo in considerazione la
direzione prevalente del vento: in que-
sto modo viene scongiurato il rischio che
odori sgraditi possano circolare all’inter-
no della residenza (la mensa/cucina è
l’ultima a ricevere il vento quando spira
verso nord-est).
Ultima esigenza espressa è quel-
la che tutte le aree siano accessibili. L’a-
scensore presenta dimensioni normative
per i diversamente abili, così come i bagni
delle camere; i bagni quindi consentono
l’adattabilità.
32

Biblioteca
Esigenze Funzioni principali
Benessere acustico
Benessere termoigrometrico
Benessere illuminotecnico
Ricambio d’aria
Privacy
Spazi minimi da normativa
Atrio
Servizi
Mensa/Cucina
Camere
Collegamenti
33
Figura 2.11 - Spazi funzionali

34
Figura 2.12 - Vista planimetrica di progetto (parte 1/2)

35
m
107.552.50
Figura 2.12 - Vista planimetrica di progetto (parte 2/2)

Analizzando tutte le esigenze,
con annessi requisiti, e le relative strate-
gie per ogni singolo ambiente, si determi-
na una forma a L del progetto, con i due
segmenti paralleli alle vie. Gli affacci prin-
cipali degli ambienti sono rivolti a sud-est
e sud-ovest. I fattori ambientali analizzati
a scala progettuale sono il vento e il sole.
Il vento, proveniente da sud-o-
vest, colpisce prevalentemente il seg-
mento più corto della residenza; gli edi-
fici antistanti all’altro corpo schermano i
flussi ventilativi, creando moti turbolenti.
Ciò influisce sulle “correnti” che si posso-
no generare poiché non vi sarà un flusso
uniforme e continuo che andrà da parte
a parte.
Il sole illumina entrambi i seg-
menti, senza troppe distinzioni. Durante
l’estate, i locali prospicienti a sud-est e
sud-ovest vengono sempre illuminati,
seppur in periodi differenti, per un tota-
le di sette ore. Invece durante l’inverno le
facciate vengono pienamente illuminate
per cinque ore, risultato comunque sod-
disfacente grazie alla lontananza dagli
edifici a sud. In questo modo le camere,
dotate di serre bioclimatiche, riescono
a guadagnare dell’energia solare utile a
diminuire il fabbisogno di riscaldamento
per un discreto periodo temporale.
36

37
Figura 2.13 - Sovrapposizione delle ombre registrate il 21 giugno (software: Ecotect Analysis)
Figura 2.14 - Sovrapposizione delle ombre registrate il 21 dicembre (software: Ecotect Analysis)

38
m
86420
Figura 2.15 - Vista di pianta: piano terreno

39
m
86420
Figura 2.16 - Vista di pianta: piano primo

40
m
129630
Figura 2.17 - Vista di prospetto: lato nord-ovest

41
m
129630
Figura 2.18 - Vista di prospetto: lato nord-est

42
m
129630
Figura 2.19 - Vista di prospetto: lato sud-est

43
m
129630
Figura 2.20 - Vista di prospetto: lato sud-ovest

L’accesso principale è presente in
via Tellini. Superato l’atrio, con i suoi spazi
aperti e coperti, vi è un corridoio che por-
ta alle scale e ai servizi della struttura.
Lo stesso corridoio consente l’entrata in
biblioteca, usufruibile da tutti gli utenti.
Superato il passaggio interno si arriva alla
mensa/cucina, preceduta dai locali desti-
nati agli impianti e ai bagni comuni (tutti
con annessi cavedi tecnici). La zona dedi-
cata alla ristorazione può ampliarsi verso
l’esterno, grazie alla presenza dell’area
coperta.
Il piano superiore invece è dedica-
to alla “zona notte” della residenza. Sono
presenti camere di differenti superfici
per un numero di utenti diverso: si ha la
possibilità di arredare le camere per una,
due o tre persone. In tutte sono presen-
ti le serre solari per l’accumulo termico
durante la stagione invernale. Esse pos-
sono comunque aprirsi durante i periodi
più caldi per effettuare la ventilazione in-
crociata per mezzo di finestrelle presen-
ti sulla facciata opposta del vano. Com-
pletano il piano la lavanderia comune e i
bagni (ognuno direttamente accessibile
dalla camera).
Per i prospetti sono stati impiega-
ti pannelli in fibrocemento. Essi sono dif-
ferenti in lunghezza e altezza, con moduli
di 60 cm. Il fine è quello di conferire alla
facciata maggior movimento, senza ren-
derla eccessivamente uniforme. La pre-
senza di piccole finestrelle sui prospetti
nord-est e nord-ovest al piano primo è in
corrispondenza delle camere; qui vi è un
maggior bisogno di raffrescare l’ambien-
te dovuto alla presenza delle serre. Oltre
a movimentare la facciata, queste picco-
le aperture consentono di illuminare in
modo diffuso il corridoio, altrimenti cieco.
Per quanto riguarda le aperture
vetrate degli altri due prospetti (sud-est
e sud-ovest) invece si è cercato di far cor-
rispondere fra i due piani i pieni coi pieni
e vuoti con i vuoti, creando un’alternanza
44

compositiva.
La sezione prospettica (figura
2.21) longitudinale della residenza mo-
stra che il vano scale è completato dall’a-
scensore. Ogni locale si comporta come
una “scatola” chiusa a sé, poiché ognuna
ha differenti caratteristiche di funzionali-
tà, allo scopo di trarre il miglior comfort
possibile da ognuno di questi ambienti.
45
m
126 930
Figura 2.21 - Vista di sezione: lato longitudinale

Nell’immagine 2.22 vengono evi-
denziati i due localiche necessitano mag-
giormente dell’isolamento acustico: la
biblioteca per studiare e la camera per ri-
posare. Per garantire quanto più silenzio
possibile, questi locali sono rivolti verso
il parco interno, meno rumoroso rispetto
alle strade adiacenti. Gli isolanti termici e
acustici della parete esterna consentono
una prima smorzatura del disturbo in-
dotto dal traffico veicolare. Rumore che
viene ulteriormente ridotto grazie ai cor-
ridoi, i quali fungono da tamponi acustici,
e dalla parete interna. I pannelli isolanti
impiegati sono composti in lana di legno,
per uno spessore totale pari a 10 cm.
La figura 2.23 invece mostra la
privacy delle camere rispetto alla “vasca”
interna e all’area coperta. E’ presente un
parapetto in lamiera forata; i fori hanno
un diametro pari a 2 cm, limitando la vi-
sta attraverso le camere. Esso riesce a
schermare la vista degli utenti alle came-
re e da qualunque posizione ci si metta
non risulta possibile guardare all’interno
delle camere. Ad ulteriore precisazione,
due sono le strategie chiave per garantire
un buon livello di privacy. La prima è det-
tata dal patio inferiore, ribassato rispet-
to al piano terreno di 85 cm. La seconda
è rappresentata dal telo posto sopra la
zona per mangiare all’aperto. Andando
verso il giardino il telo scherma la vista.
46

47
m
842 60
m
842 60
Figura 2.22 - Vista di sezione: strategia progettuale (benessere acustico)
Figura 2.23 - Vista di sezione: strategia progettuale (privacy)

2.4 Comportamento ener-
getico
2.4.1 Periodo estivo
Di giorno gli schermi solari (ten-
de in tessuto chiaro per esterni) applicati
esteriormente alle serre limitano l’in-
gresso del sole all’interno delle camere,
mentre l’aggetto che il piano superiore
ha nei confronti della biblioteca fa sì che
la quantità di radiazione diretta entrante
nella biblioteca sia minore (con un angolo
massimo di 67° la luce del sole colpisce
la portafinestra per massimo due ore
nella giornata del solstizio estivo). Il ven-
to entra dalle vetrate apribili e rinfresca
la parte superiore delle camere, grazie
alla ventilazione incrociata; questa brez-
za viene convogliata verso gli sportelli
fra camera e corridoio e verso le finestre
esterne. L’eccessivo calore che si potreb-
be creare a causa della serra solare viene
estratto per ventilazione. In aggiunta si
prevede che le camere vengano occupa-
te poco durante la giornata. Un’ulteriore
strategia applicata per limitare il calore
estivo è l’uso della pietra come materiale
esterno per la pavimentazione del patio:
le caratteristiche proprie del materiale la-
pideo consentono una bassa emanazio-
ne del calore (indice di riflettanza solare
pari a 64, dalla fonte dell’University of
Tennessee Center for Clean Products), mi-
nimizzando il rischio di un’isola di calore
centrale rispetto alla residenza.
Di notte invece il comportamento
generale dell’edificio rimane neutro. Vi è
la possibilità di raffrescare le camere te-
nendo aperte le porte-finestre della ca-
mera stessa, così come gli sportelli e le
finestre sul corridoio.
48

49
m
842 60
m
842 60
Figura 2.24 - Vista di sezione: strategia bioclimatica estiva diurna
Figura 2.25 - Vista di sezione: strategia bioclimatica estiva notturna

2.4.2 Periodo invernale
Durante il giorno il sole basso
(23° di inclinazione rispetto al piano oriz-
zontale), combinato con gli alberi a foglia
caduca, dà modo all’edificio di ricevere la
radiazione solare, sia alla biblioteca che,
soprattutto, alle camere. La serra solare
consente al pavimento del primo piano di
accumulare una discreta quantità di ca-
lore da immagazzinare e rilasciare nelle
ore successive a servizio delle camere. In
entrambi le destinazioni d’uso vi è mol-
ta luce entrante; l’aggetto che hanno le
serre e il bagno del piano superiore nei
confronti della biblioteca, dalle dimensio-
ni pari a un metro e cinquanta, non risulta
eccessivamente profondo da limitarne la
luce entrante.
Il comportamento energetico che
si avrà di notte deriva dalla giornata ap-
pena trascorsa: lo sfasamento del solaio
di pavimento delle camere è di 9 ore e 22
minuti. La massa termica del pavimento
potrà emanare il calore assorbito; l’uten-
za è a diretto contatto con l’elemento. La
massa termica del pavimento (il valore
totale è pari a 463 kg/m2
) inoltre consen-
te il raggiungimento di un comfort otti-
male: la strategia seguita è la regola di
Willis Haviland Carrier, “testa fresca/piedi
caldi” (fonte: Reyner Banham (1995), Am-
biente e Tecnica nell’architettura moder-
na, Laterza, 1995).
50

51
m
842 60
m
842 60
Figura 2.26 - Vista di sezione: strategia bioclimatica invernale diurna
Figura 2.27 - Vista di sezione: strategia bioclimatica invernale notturna

2.4.3 Impianti
Nella residenza temporanea è in-
stallato un impianto altamente efficiente,
la pompa di calore geotermica, ed è all’in-
terno di un locale specifico.
Il sistema di emissione adottato
è quello dei pannelli radianti a pavimen-
to, ottenendo la migliore soluzione per
il riscaldamento. Il fluido termovettore è
l’acqua e la disposizione dei tubi è a spi-
rale. Durante l’inverno il calore emesso
dall’impianto sottopavimento riscalda l’a-
ria circostante, creando un moto ascen-
dente. Ciò comporta il riscaldamento in
modo uniforme di tutto l’ambiente. La
sorgente di calore, quindi il pavimento,
rimane quindi più calda. In estate la con-
dizione di avere alla base la porzione più
fresca per il raffrescamento non è la più
consigliata, in quanto si avvertirebbe con
maggiore disagio la differenza di tempe-
ratura. Tuttavia si è voluto prendere in
maggiore considerazione il periodo in-
vernale in quanto gli utenti frequentano
la residenza con maggiore assiduità ri-
spetto alla stagione estiva.
Un serbatoio di accumulo d’ac-
qua è presente nello stesso locale della
pompa di calore. L’acqua impiegata è pre-
riscaldata, perché proviene dai collettori
solari posti sulla copertura. Si è cercato di
dare al tetto (i pannelli solari termici sono
integrati) una pendenza quanto più vici-
no possibile a quella ideale senza dover
creare altezze elevate nelle camere e nei
corridoi. La pendenza ottimale per i pan-
nelli solari dipende dalla latitudine e ri-
specchia una formula matematica (latitu-
dine - 15°): a Milano la pendenza migliore
è pari a 30°/35°.
I pannelli solari fotovoltaici si af-
fiancano ai collettori solari, anch’essi
integrati nel sistema edilizio. I pannel-
li portano l’energia elettrica sufficien-
te ad alimentare tutti i carichi elettrici
che la residenza richiede (come si vedrà
in seguito, in quasi tutte le simulazioni
52

energetiche vi è la possibilità di coprire
interamente il fabbisogno elettrico). Va
ricordato che l’edificio è stato posizionato
laddove era presente la maggiore quanti-
tà solare radiante sul lotto. In particolare
le luci impiegate sono tutte appartenenti
alla tecnologia LED, e hanno sensori sia di
rilevazione del movimento che di occupa-
zione del locale, affinché possano accen-
dersi solo in caso di reale utilizzo. Anche
gli elettrodomestici sono stati scelti se-
condo il criterio di risparmio energetico,
impiegando per quanto possibile quelli di
classe A o superiori.
53
m
842 60
Figura 2.28 - Vista di sezione: funzionamento degli impianti

2.4.4 Materiali
La struttura generale del caso
studio è leggera. Sia le pareti esterne che
quelle interne sono costituite prevalen-
temente da pannelli isolanti in legno, e
montate a secco utilizzando una strut-
tura a telaio. I pannelli isolanti sono uti-
lizzati, a seconda della parete, per due
scopi: quelli in fibra di legno presentano
caratteristiche migliori da un punto di
vista termico; invece i pannelli in lana di
legno hanno una maggiore performance
da un punto di visto acustico. I pannelli ri-
gidi impiegati sono di varia natura: gli OSB
per sostenere i pannelli isolanti e quelli in
fibrocemento per la realizzazione delle
facciate esterne, montabili a secco.
Il solaio di copertura ospita come
materiale isolante dei pannelli in lana
di roccia, materiale altamente indicato
quando sono presenti i pannelli solari
termici (a causa delle temperature ele-
vate che questi ultimi raggiungono). La
parte portante è data dal solaio collabo-
rante fra lamiera e calcestruzzo gettato
in opera. Nella soletta di interpiano sono
presenti altre tecnologie a secco, come il
massetto in argilla espansa per alloggia-
re i cavi impiantistici.
Il solaio di pavimento poggia su
uno strato di ghiaia abbastanza spesso
e compatto, così da distribuire uniforme-
mente i carichi al terreno. Inoltre per im-
pedire l’umidità e il gas radon di risalita
sono stati impiegati degli igloo; anche qui
la parte strutturale è rappresentata dal
calcestruzzo gettato in opera.
54

55
m
2.41.20.6 1.80
Figura 2.29 - Dettaglio costruttivo: vista di sezione e di prospetto

INTEROPERABILITÀ DEI SISTEMI
INFORMATICI IN ARCHITETTURA
57

3.1 Storia sull’evoluzio-
ne tecnologica degli stru-
menti di progettazione
Sin dall’inizio della storia, architet-
tura ed edilizia hanno contato sul disegno
per la rappresentazione dei dati necessa-
ri per il progetto e per la realizzazione di
ogni tipologia di manufatto. All’interno di
un settore altamente frammentato come
quello dell’edilizia, i disegni architettonici
2D e 3D si sono così evoluti per centina-
ia di anni definendo le basi della rappre-
sentazione oggi codificate. Per aiutare il
progettista durante le diverse fasi della
progettazione, molti sviluppi tecnologici
si sono resi necessari nell’ambito della
scienza digitale degli ultimi cinquant’anni,
e il periodo attuale è caratterizzato dalla
transizione verso l’utilizzo di modelli 3D
altamente strutturati che stanno drasti-
camente cambiando il ruolo del disegno
nel settore delle costruzioni.
Il numero di tecniche di rappre-
sentazione è aumentato considerevol-
mente, cambiando i modi di pensare e
di progettare. Nei primi anni ‘80 questa
nuova mentalità, unita alla ventata di aria
fresca proveniente dai nuovi strumen-
ti, in particolare il CAD (Computer Aided
Design) portarono, come in ogni campo,
dei pro e dei contro. Fra i tanti vantaggi
che questi nuovi software davano sicura-
mente quello maggiormente rilevante è
la velocità nelle operazioni di rappresen-
tazione. L’uso della tecnologia assistita
dal computer permetteva una certa cele-
rità negli step che seguivano il processo
progettuale. La facilità di apprendimento
e d’uso di questi programmi hanno por-
tato una decisa accelerata nel numero di
progetti: il lasso temporale totale di pro-
gettazione era diminuito. Proprio questo
fattore produceva un effetto negativo: il
lavoro continuo faceva si che venissero a
mancare i “tempi morti” fra un progetto e
l’altro. “Tempi morti” che un tempo veni-
vano impiegati dai progettisti per arricchi-
re ulteriormente le proprie conoscenze
Capitolo 3 - Sistemi informatici per la progettazione
58

sull’architettura e sul mondo a esso con-
nesso. Viaggi studio, approfondimenti su
tematiche e altro, rendevano l’architetto
del passato sempre più competente ed
esperto, adatto per affrontare e risolvere
ogni tipo di problema.
Da qui inizia la seconda “gene-
razione” dei programmi architettonici. Si
era appena entrati nel terzo millennio,
quando si affacciarono al mondo nuovi
programmi, che andavano a sommarsi
con i precedenti. Essi offrivano tutta una
serie di specificità e di approfondimenti
che non si erano mai visti nei software
fino ad allora impiegati. Vi è sempre più
una qualificazione nella professione ar-
chitettonica, un livello di studio e di analisi
sempre più alto, ci si muove verso obiet-
tivi maggiormente ambiziosi. A questo
però non corrisponde una comparabile
facilità comunicativa, perché tutti questi
capisaldi nel concreto portano alla for-
mazione di figure professionali differenti,
quindi a una frammentarietà dei vari sog-
getti nel processo operativo, rilevando
tutta una serie di problematiche.
In primis il passaggio di dati da un
protagonista all’altro. Le informazioni che
un soggetto forniva al progetto spesso
non trovavano continuità in un workflow
unico, e un latro operatore doveva neces-
sariamente “ri-trascrivere” le informazio-
ni, con la conseguente possibilità che non
tutti i dati potevano essere raccolti e/o
tradotti nel modo corretto.
La scarsa coordinazione fra i dif-
ferenti software portava poi ad altri pro-
blemi, come l’abbassamento del livello
di sicurezza, derivante da un livello di
scambio non garantito dalla comunica-
zione fra software. Si rendeva necessario
una continua ripetitività dei dati di input
e ciò comportava, all’interno del sistema
del procedimento progettuale, un allun-
gamento dei tempi di lavoro.
Si crearono i presupposti per un
deciso cambio di rotta, verso un “mon-
do” maggiormente interoperabile che ri-
59

uscisse a eliminare questo tipo di errore,
il quale alla lunga portava all’inefficienza.
Parallelamente, e con riscontri ottimali, il
mondo informatico continuava nel pro-
prio progresso. Viene così assecondata la
richiesta e la necessità dal mondo tecni-
co-costruttivo di poter fare affidamento
su una nuova frontiera di software.
L’auspicio è che si possano ot-
tenere facilità comunicative fra i diversi
sistemi e le differenti categorie che com-
pongono il processo architettonico. Se si
classificassero tutti gli elementi in modo
automatico e facilmente riconoscibile
tanto dai software quanto dagli utenti,
ecco che migliorerebbe l’efficacia del pro-
getto finale, dove tutti i valori di una data
disciplina si integrano e collaborano con
informazioni di altre discipline, avvantag-
giando la qualità finale.
60

61
Figura 3.1 - Scambio di informazioni con disegni 2D fra le diverse figure professionali (fonte: Acca Software -
BIM Building Information Modeling)

3.2 Il BIM
Negli anni recenti l’evoluzio-
ne degli strumenti informatici hanno
reso applicabile il procedimento basato
sull’interoperabilità. Gli strumenti attuali
garantiscono questo processo partico-
larmente popolare all’interno degli studi
e delle aziende, distinguendosi dagli altri
workflow per efficacia, precisione e velo-
cità.
Stiamo parlando quindi della ge-
stione globale di un progetto: dai suoi
primi stadi strutturali ed energetici, agli
studi architettonici ed estimativi, per poi
arrivare alle valutazioni impiantistiche,
sul comfort ed estetiche. Gestioni che si
estendono anche al tempo: attraverso
valutazioni del ciclo di vita si possono
attuare, interventi di manutenzione e di
sostituzione, grazie all’ottima conoscen-
za dell’edificio. Ecco quindi che il team di
progetto, può ottenere tutte le informa-
zioni richieste, elaborarne nuove e verifi-
care gli effetti che esse producono.
Tutto queste riflessioni, valuta-
zioni e studi hanno portato alla nascita
dei BIM, acronimo di Building Informa-
tion Modeling. Si sono presentati come
l’evoluzione dei CAD; sono presenti nei
programmi tutta una serie di applicazio-
ni che rappresentano il mondo edilizio
nella sua più totale completezza; non
solamente dati quantitativi geometrici.
Il punto di partenza per tutti i software è
la visualizzazione di un modello: le varie
scelte progettuali trovano collocamento
all’interno di uno spazio tridimensionale.
Risulta pertanto più facile e intuitivo come
intervenire e quali strategie attuare.
Altrettanto importante è l’aggior-
namento del progetto. Le modifiche degli
interventi sul modello sono visionabili in
tempo reale: consente di verificare su-
bito quanto apportato. In buona sostan-
za: un risparmio notevole di tempo. Sul
lungo periodo ci si accorge di un’ulterio-
re vantaggio: si fanno le cose una volta
62

soltanto. Infatti la sua versatilità consen-
te agli operatori di porre eventualmente
modifiche in corso d’opera rapidamente,
così come anche le variazioni successive
stabilite della committenza. Questi dati
una volta applicati entrano nella memo-
ria del progetto; se si dovessero succes-
sivamente modificare, ecco che automa-
ticamente verrebbe aggiornato tutto il
modello.
Una volta per poter descrivere il
progetto nella sua completezza occorre-
vano tutti i disegni architettonici (piante,
sezioni, prospetti), uniti a spaccati asso-
nometrici o in prospettiva, rappresen-
tazioni fotorealistiche. Con i programmi
BIM il procedimento è inverso: il singolo
modello viene considerato come un pla-
stico fisico, e viene aggiornato man mano
inserendo le informazioni. Tali indicazioni
sono inserite non solo per via grafica, ma
anche per via tabellare.
Tutto questo si tramuta così in
un unico grande “gioco” di squadra, nel
quale ogni componente può svolgere la
propria parte. Il modello architettonico
sviluppato dal team di lavoro può esse-
re considerato valido e completo in ogni
istante; la facilità comunicativa con la
quale il programma BIM riesce a relazio-
narsi con altri programmi fa sì che non vi
siano problemi nel portare i dati all’inter-
no dei software, evitando il rischio di tra-
scrivere erratamente le informazioni.
Risulta tuttavia evidente che per
approcciarsi a questi nuovi strumen-
ti serva quasi un reset mentale: stiamo
parlando di un nuovo tipo di approccio
al mondo delle costruzioni. È ormai noto
da studi che in termini lavorativi questo
nuovo processo porta enormi benefici,
facendo risparmiare tempo e denaro, e
pertanto fa ottenere risparmi economici
e un miglioramento della qualità dell’o-
pera realizzata. Il cambio di mentalità
non appare così scontato e immediato;
infatti va a interessare tantissimi aspet-
ti. In primis quello manageriale: perché
in un team, sia esso un piccolo studio di
63

architettura, così come una grossa azien-
da costruttrice, tutto va a modificarsi.
Serve una decisione dall’alto, una spinta
motivazionale che scende fino a coin-
volgere tutte le aree operative. Per una
migliore efficienza, soprattutto nei lavori
di squadra, è opportuno che si pensi con
la stessa mente. Va pensato cioè che non
si utilizza un programma a se stante, ma
significa inserirsi in un mondo incredibil-
mente vasto: tanti piccoli software che
collaborano gli uni con gli altri. Metafori-
camente si potrebbe quasi azzardare che
il programma basato sulla metodologia
BIM possa essere è “il portone dal quale
si possono aprire i portali”.
La scelta di adottare i programmi
BIM non è facile e non è indolore, ripar-
tendo quasi da zero. La “freschezza” e il
cambio radicale di questi programmi rap-
presentano infatti una netta spaccatura
con il passato. Nel periodo accademico si
apprendono essenzialmente tecniche di
rappresentazione basilari. Nell’affrontare
questo nuovo metodo di lavoro, senza un
supporto di esperienza alle spalle, l’ope-
ratore ha trovato e trova tutt’ora difficoltà
di approccio.
Parlando di BIM ci si riferisce an-
che alle tempistiche di lavoro. Perché va
analizzata anche la ripartizione dei tem-
pi all’interno dell’iter di procedimento. Il
tempo di progetto usando strumenti non
interoperabili è di gran lunga maggiore ri-
spetto ai software “comunicanti” fra loro.
Tuttavia i sistemi CAD rispondono me-
glio ai primi disegni progettuali, essendo
strumenti versatili in grado di restitui-
re celermente, con la bidimensionalità,
qualsiasi rappresentazione grafica. I BIM
sono meno predisposti per i primi stadi
progettuali, essendoci tutta una serie di
preparazioni preliminari al progetto (geo-
localizzazione, definizione delle fasi tem-
porali,ecc).Unavoltacheilprogettoviene
sottoposto a revisioni, nei programmi BIM
le modifiche sono facilmente individuabili
e sostituibili; non altrettanto accade con
i CAD. Nel primo caso le viste si aggior-
nano in modo automatico; nel secondo
64

65
Figura 3.2 - Scambio di informazioni con interoperabilità BIM fra le diverse figure professionali (fonte: Acca
Software - BIM Building Information Modeling)

bisogna intervenire su tutti gli elaborati,
uno ad uno, per effettuare le modifiche.
A lungo andare ecco che la discrepanza
aumenta sensibilmente.
66
Figura 3.3 - Grafico sul rapporto dei tempi di lavoro (fonte: Graphisoft - Open BIM - about BIM)

3.3 Applicazione al caso
studio
Le possibilità di comunicazione
con gli altri software rappresentano una
possibile soluzione per studiare ulterior-
mente il progetto, sia su aspetti impian-
tistici e strutturali che parti meramente
progettuali. Relativamente al caso studio
sono state effettuate analisi di due tipi:
da una parte è stato studiato il compor-
tamento energetico dell’edificio; dall’al-
tra le analisi effettuate sono di carattere
ambientale, studiando fattori quali sole e
vento a scala progettuale.
Limitatamente al paragrafo si ap-
profondisce la seconda tematica, legata
agli aspetti ambientali. Si sono estrapo-
late analisi quali l’influenza delle zone
d’ombra sull’area di progetto e sull’edifi-
cio, l’irraggiamento totale, avente lo sco-
po di individuare le zone maggiormente
colpite dal sole; o ancora le scie che il
vento produce tramite i fabbricati posti
nelle immediate vicinanze. Le analisi così
incrociate generano le prime scelte di la-
voro, a tutto vantaggio dell’aspetto pro-
gettuale: concetti attuabili nel passato,
ma sicuramente privi di quella rapidità e
quell’efficacia contraddistinte al giorno
d’oggi.
Il lavoro parte da una base comu-
ne. Si ottiene la planimetria della zona
nel formato .dwg (il programma utiliz-
zato, AutoCAD, si avvale della tecnologia
CAD, modellatore geometrico di simboli
bidimensionali). Da qui si procede alla
sua costruzione tramite un software di
modellazione tridimensionale; il pro-
gramma impiegato è Revit Architecture,
software basato sulla metodologia BIM, e
si adopera un tool per la modellazione di
masse. I dati geometrici sono ricavati dal-
la planimetria stessa: ingombro dell’edifi-
cio e sua quotatura in altezza (all’interno
del file è riportata la quota al colmo della
copertura). Il programma dà all’utente
67

il modo di importare il file con tutto l’in-
sieme di linee costituenti i limiti stradali,
gli ingombri degli edifici, le relative quote
altimetriche. Terminato il primo lavoro
interviene il concetto di interoperabilità.
Tramite le possibili estensioni, avviene
quel passaggio di dati senza perdite ed
errori. Diventa quindi possibile aprire il la-
voro con i programmi specifici per le ana-
lisi solari e di ventilazione.
Il software per l’analisi ambientale
è Ecotect Analysis, e presenta al proprio
interno molti tools per definire un qua-
dro completo di tutti gli aspetti legati al
sole (radiazione incidente, ombre so-
vrapposte, ecc.). In aggiunta questo pro-
gramma consente di comunicare con un
file climatico per la definizione di tutti i
parametri ambientali (radiazione, tem-
peratura, umidità, copertura nuvolosa),
comprensivi di tutti i dati di geolocaliz-
zazione (quindi latitudine, longitudine e
altitudine). È possibile ricavare il moto
apparente del sole rispetto all’area di
progetto. Si possono conoscere le om-
bre proiettate sull’edificio a seconda del
periodo dell’anno. Sempre all’interno di
questo programma, è possibile visionare
in via grafica o tabellare le percentuali di
ombreggiamento di ogni singola facciata.
Significa che si può capire quando il pro-
spetto è irradiato all’interno di un “mese
tipo” (ovvero la giornata media per ogni
singolo mese). Da qui si possono effet-
tuare tutte le considerazioni di progetto,
sulle varie condizioni ottenibili. Allo stes-
so modo si sono effettuati studi per la ra-
diazione solare incidente sul terreno, con
la creazione di una griglia.
Riguardo all’analisi dei flussi ven-
tilativi si è fatto ricorso ad Autodesk Flow
Design, un programma basato sulla tec-
nologia CFD, acronimo di Computational
Fluid Dyanmics. È un metodo che utilizza
algoritmi per risolvere problemi di carat-
tere fluidodinamico (comportamento di
liquidi e gas in movimento). La trasmis-
sione dei dati geometrici avviene per-
68

.fbx
.dxf
.dwg
AutoCAD
Revit Architecture
Ecotect Analysis
Autodesk Flow Design
fettamente, garantendo quindi un docu-
mento corretto per il lavoro successivo.
Il vento rimane maggiormente impreve-
dibile: fattori come frequenza, intensi-
tà e direzione possono cambiare anche
all’interno di una stessa giornata. Non è
possibile integrare il file climatico ma è
concesso l’inserimento manuale dei dati
per definire la direzione e l’intensità dei
flussi agenti nei confronti dell’area di pro-
getto. Le fonti di riferimento è sempre la
stazione meteorologica di Milano Linate,
fornendo i valori reali per completare la
simulazione.
69
Figura 3.4 - Workflow per l’ottenimento delle analisi ambientali

EFFICIENZA ENERGETICA ED
INTEROPERABILITÀ
71

4.1 Dal Building Informa-
tion Modeling (BIM) al Bu-
ilding Energy Modeling
(BEM)
L’efficienza energetica è un fatto-
re critico per il costruito e devono essere
considerate tutte le caratteristiche che
determinano il comportamento dell’e-
dificio fin dall’inizio del processo proget-
tuale. E’ solo dagli anni ‘70, periodo della
prima grande crisi petrolifera che l’argo-
mento del risparmio energetico diventa
fondamentale nel mondo architettonico.
Questo cambiamento improvviso ha inte-
ressato tutto il mondo delle costruzioni.
Da un parte ha spinto verso la ricerca di
nuove fonti energetiche, sia dello stesso
tipo (giacimenti norvegesi nel mare del
Nord), che di altre fonti energetiche (gas
naturale ed energia nucleare). Dall’altra
parte invece ha comportato che si comin-
ciasse ad individuare dove fossero con-
centrate le principali perdite energetiche,
e come eventualmente diminuirle, allo
scopo di ridurre la dipendenza da paesi
esteri. All’interno del processo di revisio-
ne della gestione energetica tradizionale
sono stati sviluppati concetti oggi di diffu-
si e promossi all’interno della legislazione
e introdotti nel mercato edilizio quali “ri-
sparmio energetico” e “sostenibilità”.
Risparmio energetico che si af-
facciò al mondo edilizio, anche se non fu
recepito così velocemente dagli architet-
ti. Vi era la forte convinzione che l’ener-
gia fosse un argomento ingegneristico,
quindi appartenente a una professione
separata. Da qui il ruolo subordinato che
la performance energetica aveva nei con-
fronti della progettazione di forme e dei
criteri estetici.
Al giorno d’oggi i ruoli sono cam-
biati. Progettazione architettonica, effi-
cienza e modelli energetici sono equi-
parati e integrati in un lavoro che deve
essere multidisciplinare: dai primi svilup-
Capitolo 4 - Efficienza energetica ed interoperabilità
72

pi morfologici dell’edificio al rapporto con
i fattori ambientali. Seguono poi le con-
siderazioni sul comfort visivo, acustico,
termoigrometrico e gli aspetti generali
di progetto (pacchetti murari, posiziona-
mento degli elementi trasparenti). L’ana-
lisi energetica della costruzione e la mo-
dellazione che viene effettuata tramite i
motori di calcolo consente di prevedere
il comportamento energetico dell’edificio
rispetto alle soluzioni architettoniche che
possono essere vagliate durante la fase
progettuale. I modelli analitici sono sem-
plificazioni degli oggetti reali che consen-
tono tuttavia di studiare e analizzare i
fenomeni fisici e le interazioni tra i fattori
ambientali e l’edificio. A seguito dei dati
immessi dall’utente, quali le forme ge-
ometriche, le caratteristiche dei sistemi
impiantistici e l’uso previsto che ne faran-
73
Figura 4.1 - Schema del processo energetico (fonte: AIA - Architect’s guide to integrating energy modeling in
the design process)

no gli occupanti, i sistemi di modellazione
e simulazione energetica dell’edificio for-
niscono dei risultati attendibili riguardo al
consumo energetico finale.
A seconda del tipo di analisi ricer-
cata, i programmi possono essere rag-
gruppati in due categorie: i DPM (Desing
Performance Modeling) e i BEM (Building
Energy Modeling). I primi trattano l’aspet-
to progettuale con un occhio di riguardo
verso l’efficienza energetica, cioè prima
ancora che subentrino questioni preva-
lentemente tecniche. I fattori impiegati
sono quelli determinanti per il benes-
sere degli utenti all’interno dell’edificio,
ovvero il controllo solare, la ventilazione
naturale, il comfort termico, ma anche
le parti geometriche dell’edificio, quali la
morfologia, l’orientamento, il rapporto
fra superficie trasparente rispetto all’a-
rea totale del muro (o della copertura), i
parametri energetici dei pacchetti murari.
I BEM invece si occupano della
vera e propria analisi energetica, preve-
dendo il consumo energetico dell’edificio.
Il motore di calcolo, a differenza del grup-
po precedente, si basa sul calcolo di un
anno tipo. Viene importato un file climati-
co, comprensivo di tutti i dati climatici su
base oraria che servono alla simulazione.
Sono presenti i dati di geo-localizzazione
e i valori medi mensili di radiazioni, tem-
perature, venti prevalenti, copertura del
cielo, umidità per un’esatta simulazione
nel punto specifico. Risulta vantaggioso
approcciarsi fin dalle fasi iniziali, paralle-
lamente alle bozze concettuali, ai modelli
energetici.E’importantecheilprogettista
venga subito a conoscenza degli output
prodotti dai sistemi DPM per individuare
come perfezionare l’edificio. Perché sen-
za di essi, si perderebbero delle interes-
santi opportunità per introdurre fin dall’i-
nizio strategie per il risparmio energetico,
che avverrebbe in modo gratuito anziché
in modo dispendioso in fasi successive.
Capire subito l’importanza di questi mo-
delli permette una raggiunta soddisfa-
74

cente del risultato finale.
Il grafico riportato (figura 4.2) in-
dica le fasi temporali di un processo edi-
lizio. La differenza principale sta nell’uso
(in basso) o meno (in alto) dei programmi
di modellazione energetica già nei primi
stadi. Quello che i diagrammi mostrano
indica quanto sia maggiormente con-
veniente, in termini di tempo, adottare i
DPM nel proprio workflow. La maggior
parte del tempo è spesa all’inizio, dove i
soggetti trovano un primo equilibrio fra la
75
Figura 4.2 - Grafici sull’impiego del tempo totale (fonte: AIA - Architect’s guide to integrating energy modeling
in the design process)

morfologia dell’edificio, i sistemi impian-
tistici, i sistemi passivi; il tutto adottando i
modelli energetici. Al giorno d’oggi risulta
d’obbligo “una progettazione all’interno
della progettazione”, che sviluppi un pia-
no di lavoro efficiente in termini di tempo
e di risorse.
Vanno tenuti conto alcuni possi-
bili vincoli di natura progettuale (destina-
zioni d’uso, vincoli urbanistici e planime-
trici) che interferiscono per esempio con
lo sviluppo dell’edificio o con il suo orien-
tamento. Un esempio su tutti è il centro
cittadino, densamente edificato, laddove
morfologia ed orientamento difficilmen-
te risultano ottimali. Altri vincoli sono le
condizioni interne di comfort: è giusto
garantire sia la qualità indoor (benessere
termico, acustico e visivo) sia l’efficienza
energetica.
Il sistema edificio-impianto può
poi essere studiato già all’inizio, dato che
questioni quali l’orientamento, il rappor-
to fra involucro trasparente ed involucro
opaco, l’impianto HVAC (Heating, Ventila-
tion, Air Conditioning) sono tutte correla-
te. Prima di intervenire sulla produzione
di energia è preferibile attuare strategie
in grado di rendere meno disperdente
l’edificio. All’interno del flusso di lavoro è
importante anche la creazione di alterna-
tive di progetto: attraverso il motore di
calcolo è possibile variare i parametri che
influenzano la prestazione energetica ed
effettuare comparazioni parametriche.
76

4.2 Software di simulazio-
ne energetica
Il fabbisogno energetico è cal-
colato tramite dei motori di calcolo che
utilizzano algoritmi per la definizione dei
flussi di energia e materia che interessa-
no l’edificio nell’ambiente esterno in cui
insiste. Per l’analisi del caso studio sono
stati usati tre differenti programmi di cal-
colo energetico.
In tutti e tre i casi si parla di “si-
mulazione dinamica”; essa rappresenta
quella parte delle simulazioni energeti-
che su base oraria. In regime dinamico
si tengono conto anche le caratteristi-
che capacitive; (la proprietà che l’edificio
ha nell’immagazzinare il calore tramite i
suoi elementi di costruzione). In aggiunta
la simulazione dinamica consente di ar-
ricchire il risultato finale, personalizzando
l’uso e la frequenza dei singoli locali com-
ponenti il progetto. Ciò vale anche per gli
impianti, i quali vengono impostati per
funzionare al di fuori di una temperatura
prestabilita: gli stessi si attivano quando
la temperatura interna dell’edificio scen-
de (o sale) sotto (o sopra) la temperatu-
ra di comfort (nel caso studio il range è
compreso fra 20°C e 26°C). La simulazio-
ne in regime statico invece non arriva a
questo grado di dettaglio, bensì usa dei
valori medi mensili.
Nei tre sistemi di calcolo vi è
un’interfaccia grafica per poter inserire i
dati geometrici ed informativi che descri-
vono il progetto. Le differenze principali
risiedono soprattutto nell’accuratezza
dei dati input e che il programma è open-
source. Solo uno dei tre (DOE-2.2) ha
quest’opzione semplificata nei dati input,
non richiedendo specificità riguardanti
il sistema impiantistico, dimostrandosi
come quello più veloce. Gli altri due mo-
tori di calcolo (EnergyPlus e Apache) però
riescono ad offrire risultati maggiormen-
te accurati di progetto, in quanto com-
77

prendono la totalità delle informazioni
necessarie per una simulazione comple-
ta e dettagliata. Per quanto concerne la
reperibilità, tutti e tre sono in commercio,
ma solo uno dei tre (EnergyPlus) risulta
freeware, ossia privo di costi di acquisto.
Il primo motore è il DOE-2.2, e
opera nel software Green Building Studio.
Esso calcola la performance energetica e
il costo del ciclo-vita che l’intero edificio
affronterà. Applicato a un programma di
modellazione parametrica, esso ne ri-
conosce la forma geometrica: gli utenti
principali sono i progettisti e gli architet-
ti. Gli output che fornisce sono l’energia
globale, l’acqua impiegata e il carbon fo-
otprint (le emissioni nocive di carbonio
che l’edificio genera).
Il vantaggio principale è la com-
binazione fra software e cloud. La gene-
razione dei risultati agisce esternamente
al PC, quindi è possibile procedere con il
lavoro senza interruzioni. In aggiunta, i
valori finali si presentano “ramificati”, ov-
vero è possibile modificare puntualmen-
te i parametri interessati creando delle
alternative di progetto per poi comparare
i risultati ed effettuare scelte progettuali
su questa base.
Di contro, il servizio non risulta
così approfondito, in quanto i dati in usci-
ta sono quelli principali per la verifica del
fabbisogno energetico. Sempre per le
stesse ragioni non risulta facile individua-
re e correggere i punti critici del progetto.
La soluzione sarebbe quella di effettuare
tantissime simulazioni, ognuna con un
parametro differente, ma il tempo impie-
gato aumenterebbe sensibilmente.
Il secondo motore di calcolo im-
piegato è l’EnergyPlus, un plug-in per
il software SketchUp. Rispetto al primo,
esso si presenta in una versione evolu-
ta, in termini di accuratezza dei risultati.
Esso consente un’analisi migliore, grazie
alla possibilità di sviluppare un model-
lo maggiormente accurato e un sistema
impiantistico più dettagliato. EnergyPlus
78

79
Figura 4.3 - Schema di funzionamento di un motore di calcolo energetico
Figura 4.4 - Esempio di funzionamento di una simulazione dinamica (fonte: Green Building Studio)

è stato sviluppato dai ricercatori e svilup-
patori che lo hanno integrato nei propri
programmi di modellazione. Questa in-
tegrazione nel software fa sì che l’utenza
che ne fa uso sia composta da architetti
ed ingegneri.
Un grande vantaggio è quello di
essere open source, il che significa che gli
autori del programma consentono la “li-
bera circolazione” dello stesso a tutti gli
utenti: l’engine calculator si trova dispo-
nibile in via gratuita.
Il difetto principale resta nella
assenza di una interfaccia grafica. Il pro-
grammadeveappoggiarsiadaltrisoftwa-
re, quali Openstudio o, nel caso specifico,
SketchUp.
Il terzo motore di calcolo impiega-
to è Apache. Esso rientra all’interno di un
solo programma nel quale sono presenti
differenti valutazioni, non solo a caratte-
re energetico. Infatti questo software, IES
Virtual Environment si propone come ge-
store unico all’interno dell’intero proces-
so costruttivo edilizio, fungendo da base
per altre valutazioni complementari al
consumo energetico.
Riguardo al calcolo puro, Apache
prende in considerazione tutte le variabi-
li e genera report per carichi di riscalda-
mento e raffrescamento, carichi latenti
(cioè corrispondenti alla potenza termi-
ca scambiata a seconda dell’umidità) e
comfort termo-igrometrico. Inoltre riesce
ad eseguire simulazioni in archi temporali
ristretti e utilizza i file climatici locali. Esso
tiene conto anche di tutte le variabili di
carico impiantistico, guadagni solari, van-
taggi derivati dall’ombreggiamento, le
strategie di regolazione interna e i carichi
di ventilazione.
Per la sua completezza, questo
motore di calcolo è rivolto prevalente-
mente ad ingegneri e modellatori ener-
getici, sebbene la sua interoperabilità
comporta un aumento potenziale nel nu-
mero di utenti. Inoltre l’importazione del
modello 3D di studio avviene direttamen-
te dalla sorgente, lo si simula e si modifi-
80

ca i parametri energetici, consentendo un
scambio di dati continuo e informazioni
sempre aggiornate. Questa sua peculia-
rità rende IES VE uno dei programmi più
efficienti del settore, e quindi Apache si
può distinguere in termini di validità per
i risultati.
Vanno però segnalati due aspetti
negativi: il primo è l’alto prezzo per l’ac-
quisizione della sua licenza e del rinnovo.
Il secondo, più importante ai fini architet-
tonici, è la scarsa flessibilità in caso di si-
mulazioni allo stato iniziale del progetto:
per lanciare il calcolo serve un numero
elevato di input.
81
Figura 4.5 - Motori di calcolo impiegati

4.3 Le fasi di lavoro
4.3.1 Metodologia
Il presente lavoro è incentrato sui
processi di interoperabilità per la model-
lazione energetica in architettura. L’obiet-
tivo è quello di valutare la prestazione
energetica secondo workflow di lavoro
differenti. I diversi flussi di lavoro sono
poi stati valutati per individuarne i pro e
i contro, con indicazioni utili su quali uti-
lizzare rispetto alla fase di lavoro. È stato
elaborato un sistema multicriteriale per
la valutazione di parametri di fruibilità e
accuratezza declinati in quattro parame-
tri quantificabili.
Il primo è rappresentato dall’ac-
curatezza del modello. Il livello di detta-
glio del modello geometrico non è stato
uguale in tutte le fasi; e in fasi distinte
all’interno dello stesso programma si è
scelto di modellare secondo diverse scale
di dettaglio.
Il secondo parametro, correlato
all’accuratezza del modello energetico è
l’accuratezza dei risultati finali. Essi deri-
vano dalla qualità del modello analizzato:
a modelli maggiormente dettagliati corri-
spondono risultati più accurati. Il confron-
to finale tra gli output è basato secondo il
parametro oggettivo del valore finale di
fabbisogno energetico.
La terza misura di giudizio riguar-
da la capacità di tutto il workflow di esse-
re user-friendly. Praticità e facilità d’utiliz-
zo sono stati i requisiti valutati per poter
esprimere un giudizio sulla capacità glo-
bale di fruibilità dei programmi.
L’ultimo parametro analizzato è
la velocità complessiva del flusso di la-
voro. Gli elementi per giudicare la bontà
o meno nella celerità delle operazioni
sono stati la complessità del modello,
la semplicità d’uso dei programmi ine-
renti il flusso, e il numero di interventi e
modifiche totali. I programmi impiegati
per la realizzazione di tutti i flussi sono
sette (otto considerando i fogli di calco-
82

lo per dati ausiliari e valori finali). Questi
programmi possono essere raggruppati
in due grandi categorie: i software di mo-
dellazione geometrica e i programmi per
le simulazioni energetiche.
I programmi appartenenti alla pri-
ma categoria sono tre (FormIt, SketchUp
e Revit Architecture), e si dividono in due
gruppi: il primo utilizza le masse per la
modellazione geometrica; l’altro inve-
ce impiega gli elementi architettonici di
dettaglio. Del primo gruppo, FormIt è il
software più versatile. Esso modella in
modo tridimensionale le masse e rende
possibile importare all’interno del pro-
gramma l’immagine satellitare del luogo
di progetto. In questo modo si può geo-
localizzare l’area di lavoro e ottenere una
base solida per la modellazione. I tools
presenti consentono di agire con grande
libertà, ed è possibile attribuire al proget-
to qualunque morfologia. All’interno del
programma è possibile effettuare anche
una prima analisi solare. La caratteristica
principale di questo programma rimane
l’interoperabilità: da qui è possibile si-
mulare l’edificio e ottenere degli output
all’interno di un software di simulazione
stazionaria (Insight 360). L’altro processo
è dato dalla perfetta interoperabilità con
un programma di modellazione geome-
trica più avanzato (Revit Architecture), nel
quale le superfici delle forme create in
FormIt diventano elementi costruttivi più
dettagliati (muri, finestre, ecc.).
SketchUp è similare a FormIt negli
strumenti e nelle intenzioni progettuali.
Esso si presta maggiormente alle prime
fasi del design. A differenza del primo
programma è caratterizzato da una mag-
giore intuitività e celerità nella realizza-
zione degli oggetti costituenti il modello.
Così come in FormIt, è possibile definire
latitudine e longitudine ed interagire con
gli strumenti satellitari; inoltre è possibile
effettuare degli studi della traiettoria so-
lare e determinare come questa influisce
sull’edificio. Per il lavoro specifico svolto
sono stati però usati strumenti apparte-
83

nenti al plug-in energetico, EnergyPlus,
e non sono stati scambiati dati con altri
software.
Revit Architecture è uno dei pro-
grammi più usati dagli studi di architet-
tura e appartiene alla tecnologia BIM. È
possibile modellare geometricamente
definendo elementi costruttivi quali por-
te, muri, coperture, ecc. La parametriz-
zazione che questi elementi possiedono
consente all’operatore di poter modella-
re un solo elemento, per poi modificarne
tutti gli aspetti inserendo dati geometri-
ci o alfanumerici. Ai fini del lavoro svolto
non sono stati utilizzati tutti i tools che il
programma mette a disposizione, bensì
quelli inerenti alla simulazione energe-
tica per seguire il flusso di lavoro verso
Green Building Studio. L’interoperabilità
presente nel programma permette una
comunicazione con un grande numero
di software, per il calcolo energetico e
per analisi ambientali (nello specifico si è
impiegato Ecotect Analysis per analisi ri-
guardanti ombre e radiazione e Autodesk
Flow Design per simulare il vento).
I programmi per la simulazio-
ne energetica si dividono in due grup-
pi: da una parte è presente Insight 360
(software in regime stazionario), dall’altra
i programmi in regime dinamico: Green
Building Studio, BestEnergy e IES Virtual
Environment.
Insight 360 è un software che gira
in cloud e si distingue per la sua intuitività
e facilità d’uso. L’obiettivo che ha questo
programma è quello di migliorare la per-
formance energetica regolando dei valori
in input. È un software che consente di
verificare la prestazione energetica cam-
biando parametricamente le variabili che
influenzano il bilancio energetico.Nell’al-
tra grande categoria di software per la si-
mulazione energetica, i programmi usati
sono tutti simulatori dinamici. Green Bu-
ilding Studio utilizza il motore di calcolo
DOE-2.2; BestEnergy fa affidamento su
EnergyPlus e IES Virtual Environment si
basa su Apache.
84

MODELLAZIONI PER MASSE
1 2 7
4/5
4/5
2/3
2
6
3
SIMULAZIONI DINAMICHE
MODELLAZ.
PER
ELEMENTI
SIMULAZIONI STAZIONARIE
85
Figura 4.6 - Software impiegati

4.3.2 Workflow
I flussi di lavoro utilizzati vanno da
un flusso di lavoro più semplice e meno
dettagliato ad uno maggiormente accu-
rato e che si basa sull’interoperabilità dei
software utilizzati. Si è voluto rispettare
il workflow che si avrebbe in un generi-
co processo progettuale, dove i modelli
energetici semplificati sono presenti nei
primi stadi del percorso di progetto.
4.3.2.1 FormIt + Insight 360
I programmi usati nella fase 1
sono FormIt e Insight 360. Nel software di
modellazione geometrica l’accuratezza
è risultata molto blanda. Il volume dise-
gnato è la cubatura lorda del progetto: le
distanze prese per disegnare le superfici
sono date dai fili esterni di muri e coper-
tura (le quote riportate sono quelle del
modello architettonico presente in Revit
Architecture).
Non vi è distinzione fra superficie
opaca e superficie trasparente e le uni-
che variazioni morfologiche rispetto ad
un solido convesso sono gli aggetti po-
sti sopra la biblioteca, l’atrio e la mensa/
cucina. Viene successivamente importata
l’immagine satellitare e, con essa, anche
la stazione meteorologica di riferimento.
All’interno del programma si avvia la si-
mulazione energetica in regime stazio-
nario. Terminato il calcolo si impostano
alcuni dei valori principali inerenti i ben-
chmark (quali il costo per unità di misura
di gas ed elettricità); si ottiene così il co-
sto totale energetico in dollari per metro
quadro. Ai fini però del confronto finale
fra i valori si è scelto di lavorare utilizzan-
do il parametro dei kWh/m2
. L’interfaccia
del programma mostra in alto il modello
energetico e in basso tutta una serie di
parametri modificabili secondo le proprie
esigenze.
I parametri presenti sono l’orien-
tamento, il rapporto finestre/muri, la
tipologia di vetro, la percentuale di om-
breggiamento sulle parti vetrate, i valori
di trasmittanza di muri, copertura e pa-
86

vimento, i carichi elettrici e di elettrodo-
mestici, l’uso da parte dell’utenza e la
scelta dell’impianto termico. Ognuno di
essi presenta 7/8 opzioni di personaliz-
zazione (ad esempio per l’orientamento
si può scegliere l’angolo corretto a salti
di 45°). Ogni parametro si presenta di de-
fault: tutte le voci di tutti i parametri sono
selezionate. Deve essere settato ogni
valore secondo quanto definito dal pro-
getto in essere. Per alcuni valori si è resa
necessaria una ricerca: il programma, es-
sendo americano, ha al suo interno delle
voci inerenti dei codici nel mercato U.S.A.
Questi codici riguardano i pacchetti stra-
tigrafici. In altre occasioni, ad esempio i
valori geometrici, è stato imprescindibi-
le fare affidamento sul foglio di calcolo
elettronico per poter avere i dati richiesti
(superfici opache e trasparenti per poi
calcolarne il rapporto). Una volta finite
tutte queste operazioni è stato calcola-
to il valore del consumo finale dell’intero
progetto, comprensivo dei principali cari-
chi energetici.
4.3.2.2 FormIt + Revit + I360 + GBS
Il workflow n.2 segue un percorso
similare al precedente. La base e il pro-
gramma per il modello energetico sono le
stesse; a cambiare è il grado di dettaglio
superiore che si vuole adottare. Vengono
ricavate all’interno delle superfici le pare-
ti vetrate dei locali, le finestrelle del piano
superiore, i lucernari presenti in copertu-
ra, e le serre delle camere. Per la defini-
zione trasparente di questi elementi si
fa ricorso a Revit Architecture. Si importa
il modello tramite il tool che dialoga di-
rettamente con FormIt. La perfetta com-
patibilità fra i due programmi garantisce
l’importazione senza la perdita di dati. Il
passo successivo è costituito dall’apertu-
ra e dal settaggio della scheda energetica
presente nel programma BIM. Vengono
definite la tipologia di edificio, la localiz-
zazione del progetto, l’uso in termini di
tempo della struttura da parte dell’uten-
za, la classificazione da parte dell’impian-
to di riscaldamento e raffrescamento, la
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catalogazione dei pacchetti stratigrafici e
il ricambio d’aria.
All’interno del programma vi è
lo strumento che genera la simulazione
energetica stazionaria; esso porta diret-
tamente ad Insight 360. Si ripetono gli
stessi aggiustamenti citati precedente-
mente nella fase 1. Il risultato finale dà
modo all’utente di estrapolare un file
energetico, utilizzabile per la simulazione
dinamica. Questo formato .gbXML è il file
standard per lo scambio dei dati in diver-
si software di analisi energetiche. Lo step
successivo è l’inserimento del file all’in-
terno del software Green Building Studio.
Le fasi per impostare correttamente il file
di lavoro sono tre: dapprima si inserisce
la tipologia di edificio e il tempo d’uso a
settimana; segue la localizzazione e l’im-
postazione della stazione meteorologica
corretta. Inserito il file, si lancia la simu-
lazione all’interno del programma. Una
volta finito, si ottengono i valori di output
energetici di elettricità e combustibile, la
ripartizione dei carichi complessivi all’in-
terno di grafici a torta e un report dei va-
lori di input del modello.
4.3.3.3 FormIt + Revit Architecture + GBS
Il workflow n.3 fa riferimento per
larga parte al percorso precedente, con la
sola eccezione che il flusso di lavoro non
prevede il passaggio per Insight 360. L’e-
sportazione del file .gbXML avviene diret-
tamente da Revit Architecture: il modello
analitico viene definito direttamente dal
modello BIM. Una volta lanciata la simu-
lazione energetica dinamica all’interno
del software in cloud, gli output si otten-
gono per via diretta. In questa fase si è
voluto aumentare il livello di dettaglio.
Green Building Studio consente il lancio
di più simulazioni per poter poi ottenere
una comparazione delle eventuali miglio-
rie apportate al modello energetico. Si è
sfruttata la possibilità di poter avere del-
le alternative di progetto modificando le
variabili che influenzano maggiormente il
processo energetico.
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