Forms of Energy #12

L'NREL Research and Support Facility in Colorado: un paradigma per la progettazione di edifici a consumo energetico quasi zero.

NZEB si definisce un edificio a consumo energetico quasi zero (Net Zero Energy Building), e cioè caratterizzato da consumi energetici estremamente ridotti, e tali da poter essere soddisfatti mediante l'impiego di tecnologie per la produzione energetica da rinnovabile.
Il soddisfacimento di questo obiettivo energetico si accompagna necessariamente a scelte di carattere progettuale che condizionano significativamente la forma dell'architettura. Infatti, se si prende in esame la prima caratteristica di un NZEB, quella di consumare poca energia, questa si traduce in misure di efficienza energetica e nell'impiego di tecnologie impiantistiche, che influenzano sia il modo in cui l'involucro è pensato che l'invaso stesso, stabilendo un forte legame tra la forma dell'energia e la forma dell'architettura.

Ad esempio, illuminazione naturale, isolamento, riscaldamento passivo, ma anche riscaldamento ad alta efficienza ventilazione, condizionamento dell'aria, ventilazione naturale, raffrescamento evaporativo, pompe di calore geotermiche, sono tra le strategie più comunemente adottate in questi edifici. Si tratta di elementi che influenzano la qualità, ma anche il confort degli spazi interni degli edifici, sia quando siano direttamente percepibili dall'utente, sia quando non lo siano. Se si guarda, poi, alla seconda caratteristica di un NZEB, quella di utilizzare tecnologie di produzione di energia da rinnovabile, anche in questo caso il legame con la forma dell'architettura è molto evidente. Si pensi, ad esempio, al solare fotovoltaico e solare termico integrati in coperture e facciate, ma anche al microeolico.

Da questa sintetica e certo non esaustiva premessa si intuisce come questa categoria di edifici possa costituire un dominio di sperimentazione molto interessante per la progettazione, poichè, infatti, per i NZEBs esiste un legame molto stretto tra la forma dell'energia e la forma dell'architettura.
In alto: veduta dell'edificio. Un involucro ben isolato, realizzato con pannelli prefabbricati in calcestruzzo, offre una massa termica significativa che aiuta nel raffrescamento notturno. L’involucro è disegnato in modo da funzionare bene rispetto al clima secco del Colorado, in funzione di strategie passive adeguate.  <br/>

Tutti gli spazi di lavoro all’interno del NREL RSF sono pensati in modo da ricevere adeguata illuminazione naturale (secondo i criteri LEED), grazie anche alla presenza di elementi riflettenti collocati in prossimità delle finestre e sotto ai soffitti.
In alto: veduta dell'edificio. Un involucro ben isolato, realizzato con pannelli prefabbricati in calcestruzzo, offre una massa termica significativa che aiuta nel raffrescamento notturno. L’involucro è disegnato in modo da funzionare bene rispetto al clima secco del Colorado, in funzione di strategie passive adeguate.
Tutti gli spazi di lavoro all’interno del NREL RSF sono pensati in modo da ricevere adeguata illuminazione naturale (secondo i criteri LEED), grazie anche alla presenza di elementi riflettenti collocati in prossimità delle finestre e sotto ai soffitti.
Se si guarda, ora al processo progettuale, l'aspetto veramente nuovo legato alla progettazione di un NZEB è che il primo passo del progetto è il suo bilancio energetico. La filosofia del progettare un edificio secondo una performance energetica desiderata, e ambiziosa, nel caso dei NZEB, fa sì che da una parte, si tratta di trovare i numeri e le tecnologie giuste (attraverso il progetto e la validazione dei suoi elementi attraverso le simulazioni energetiche), dall'altro di dare forma concreta all'energia, sia che essa sia risparmiata, o consumata, o generata, attraverso l'architettura stessa. E poi, infine, di misurare l'effettivo bilancio energetico zero, che costituisce una verifica della bontà del progetto, se non sotto il profilo architettonico, di certo sotto quello ingegneristico.

La sfida, oggi, è proprio rappresentata dal pensare gli edifici, e i paesaggi di cui essi fanno parte, secondo categorie nuove, che fanno capo alle tematiche dell'energia. Si tratta, infatti, di concepire elementi e spazi produttivi inediti, secondo categorie funzionali che non sono più solo quelle che la tradizione conosce.
Impianti per il riutilizzo dell’energia termica dissipata dal centro di calcolo e da altre funzioni dell'edificio, per pre-riscaldare aria ed acqua in uso nell’edificio.
Impianti per il riutilizzo dell’energia termica dissipata dal centro di calcolo e da altre funzioni dell'edificio, per pre-riscaldare aria ed acqua in uso nell’edificio.
Sul tema dei NZEB lavora già dal 2008 e fino al 2013, un gruppo di ricerca dell'International Energy Agency, il Task 40/Annex 52, "Towards Net Zero Energy Solar Buildings".
Lo scorso meeting si è svolto a Golden, in Colorado, proprio all'interno di un NZEB. Si tratta del RSF, il Research Support Facility del National Renewable Energy Laboratory of the U.S. Department of Energy (NREL / US DOE); un edificio di circa circa 21.8000m2, dove lavorano 800 persone, inaugurato nell'ottobre del 2010.
Vorrei raccontare come questo edificio è fatto, e anche, che effetto fa, partendo dall'inizio, dal come è stato progettato.
La strategia adottata per il RSF è stata progettare "Ciò che deve fare, non come deve essere". Si tratta di un superamento dell'approccio progettuale che fa della "bellezza" un obiettivo primario, secondo un certo codice estetico condiviso, e che privilegia, invece, l'obiettivo del comportamento energetico (performance). Ciò non significa, naturalmente, rinunciare alla "bellezza" ma piuttosto rielaborarne il codice estetico, includendo in esso l'istanza energetica.
Coerentemente con questo approccio, il bando di progetto per il RSF chiedeva che il progetto rispondesse a requisiti ben definiti: prestazioni adatte alla certificazione LEED; un approccio commercialmente replicabile; un consumo energetico pari a circa 110kWh/m2/anno (inferiore alla metà di quello standard ASHRAE); sicurezza (delle attività di manutenzione, dello smantellamento dell'edificio alla fine del ciclo di vita, della costruzione); un luogo di lavoro ad alte prestazioni, che favorisse l'incontro con soggetti esterni, che supportasse future tecnologie e che fosse soddisfacente per lo staff. L'intenzione dei committenti, infatti, era fare del RSF un edificio per uffici di grandi dimensioni replicabile, un prototipo di NZEB.
L'aspetto veramente nuovo legato alla progettazione di un NZEB è che il primo passo del progetto è il suo bilancio energetico.
Veduta di uno dei corridoi e delle finiture interne.
Veduta di uno dei corridoi e delle finiture interne.
Il concorso è stato vinto da un team composto dalla Haselden construction (general contractor), insieme alla RNL (Architect, Interior Design, Landscape Architecture) e alla Stantec (Mechanical, Electrical Engineer and Sustainability Consultant).

La prima cosa che mi ha colpito entrando nell'edificio, è stata l'odore. Un odore di legno, ma anche di materiali "buoni", che contrastava da un lato con l'idea dell'edificio che mi ero fatta prima di visitarlo (perfettamente funzionante, molto tecnologico, e, quindi, freddo), dall'altra con il fatto che essendo l'edificio abitato solo dall'ottobre 2010, mi aspettavo il tipico odore un po' industriale degli edifici nuovi.
Ho poi capito che la mia sensazione olfattiva era da ricollegare a una scelta attenta dei materiali, che ha privilegiato l'impiego di materiali eco-compatibili (eco-resine eco-vernici), o anche riciclati o prodotti localmente (come il legno).
Questa prima impressione di "calore", che mi aveva già ben disposta nei confronti dell'edificio, si è poi rafforzata mano a mano che ho potuto visitare le altre zone. Materiali, luce naturale, colori, forme e finiture, concorrono a formare un'immagine dell'edificio "umana", come se non fosse l'edificio speciale che esso è.
Finestre opportunamente disegnate e controllate da un sistema centrale consentono di ventilare e condizionare gli ambienti grazie a sistemi di ventilazione naturale e notturna.
Finestre opportunamente disegnate e controllate da un sistema centrale consentono di ventilare e condizionare gli ambienti grazie a sistemi di ventilazione naturale e notturna.
Mi aspettavo, o meglio, sospettavo, che l'attenzione ai "numeri" potesse aver distolto l'attenzione da altri aspetti che concorrono a determinare la percezione che gli utenti hanno di un certo luogo. E invece no. Infatti, dovendo sintetizzare quale sia la qualità migliore dell'edificio, direi che essa consista proprio nell'atmosfera che si crea all'interno, consentita da un uso sapiente sia dell'illuminazione naturale che di quella artificiale, dei materiali, e dalla conformazione degli spazi (molti open space) che assecondano le esigenze dei ricercatori, attraverso le possibilità di scambio e di interazione.

Che l'edificio sia speciale lo si capisce solo dopo un po' che si è dentro, quando la tecnologia in esso impiegata diventa percepibile. La tecnologia si sente, ad esempio quando le luci si abbassano governate da un sistema centrale che lascia talvolta un po' stupiti anche gli stessi utenti, che hanno un margine di libertà piuttosto limitato. La tecnologia, poi, si vede, non soltanto quando si guardi alle sofisticate aperture, ad esempio, ma soprattutto quando si scenda nel ventre dell'edificio dove si trovano gli impianti: un ordinato sistema (quasi linfatico) che con la sua potenza anche visiva comunica molto bene quanta parte gli aspetti legati ai flussi abbiano all'interno dell'edificio. L'attenzione ai flussi è denunciata anche dalla presenza dei doppi rubinetti ai lavandini, per il risparmio dell'acqua, o ai tanti cestini per il riciclaggio dei rifiuti. Infine, ciò che si può, anche, vedere, è la performance dell'edificio, misurata continuamente e comunicata da un display montato all'ingresso, che racconta in tempo reale, quanta energia l'edificio produce e quanta ne consuma.
Lampade a LED da 6W sulle scrivanie.
Lampade a LED da 6W sulle scrivanie.
In definitiva, giudizio entusiastico per questo NZEB, salvo che per un aspetto. Il fotovoltaico, infatti, è tanto ma nella composizione dell'edificio non gioca nessun ruolo. Esso, infatti, è semplicemente poggiato sulla sua copertura, piana, ed è, praticamente, invisibile. Un'occasione persa di sottolineare, attraverso il ricorso ad un segno iconico e riconoscibile, la natura "speciale" del NREL RSF. Una natura alla quale dovremo abituarci presto anche noi, considerato che una direttiva europea del 2010 [1], stabilisce che a partire dal 31 dicembre del 2020 tutti gli edifici di nuova costruzione dovranno essere NZE, mentre quelli pubblici dovranno esserlo addirittura già da due anni prima[2]. Alessandra Scognamiglio

Costo: 57.4 milioni di dollari

Note
1 DIRECTIVE 2010/31/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast) / http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:153:0013:0035:EN:PDF
2 La definizione di "nearly zero-energy building" fornita dalla Direttiva è la seguente: "'nearly zero-energy building' means a building that has a very high energy performance (...). The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources, including energy from renewable sources produced on-site or nearby"
Un sistema di frangisole, che assume anche un grande rilievo formale, minimizza il carico termico estivo, proteggendo le finestre vetrate che sono disposte secondo posizioni e orientamenti diversi.
Un sistema di frangisole, che assume anche un grande rilievo formale, minimizza il carico termico estivo, proteggendo le finestre vetrate che sono disposte secondo posizioni e orientamenti diversi.
Sulla copertura trova spazio un grande impianto fotovoltaico che alimenta buona parte dei consumi dell’edificio. Al momento è in costruzione un secondo impianto integrato nelle pensiline dei parcheggi.
Sulla copertura trova spazio un grande impianto fotovoltaico che alimenta buona parte dei consumi dell’edificio. Al momento è in costruzione un secondo impianto integrato nelle pensiline dei parcheggi.

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