Processi BIM per la progettazione di sistemi passivi, ecco lo studio preliminare su un albergo

Processi BIM per la progettazione di sistemi passivi

Analisi del contesto e dell’edificio

L’edificio in oggetto dello studio si tratta di un albergo ubicato a Locarno (Svizzera) in una zona a media densità abitativa nei pressi del Lago Maggiore e vicino ad un grande parco pubblico.

 

 

L’edificio è composto da cinque piani sopra terra più un piano copertura calpestabile ed un piano interrato. Al piano terra abbiamo un bar/caffetteria, uno spazio di coworking, una cucina e dei bagni; al piano primo troviamo 5 locali misti tra camere e appartamenti; al piano secondo e terzo sono presenti 3 appartamenti; al piano quarto sono stati pensati due appartamenti e due camere mentre al piano quinto c’è una grande terrazza calpestabile e un’area adibita agli impianti.

La progettazione del camino solare rientra in un più ampio ventaglio di interventi di riqualificazione dell’albergo sia a livello impiantistico che architettonico.

 

 

 

Il camino solare

La progettazione del camino solare prevederà la costruzione di quattro pareti vetrate a formare una struttura quadrata sulla facciata sud partendo dal piano primo fino al piano quarto per un’altezza totale di 16 m e una sezione in pianta di 9 m².

Le due pareti frontali saranno completamente vetrate mentre quelle laterali saranno per metà in muratura (confinante con i locali interni) e metà vetrate (confinante con i balconi). Tale scelta è stata fatta per poter massimizzare la luce naturale negli ambienti pur mantenendo la privacy tra i locali.

  

  

Funzionamento e configurazioni

Dal punto di vista funzionale per la nostra progettazione, il camino sarà costituito da: due bocchette comprensive di ventilatore per piano, collocate sui muri confinanti con i locali, per il collegamento con i due appartamenti interni adiacenti al camino e da due serrande inferiori e due superiori poste sulla parete frontale del camino.

 

 

La struttura del camino e il posizionamento delle bocchette permettono di sviluppare due tipologie di configurazioni di funzionamento, che abbiamo definito come CONFIGURAZIONE ESTIVA e CONFIGURAZIONE INVERNALE.

 

Configurazione estiva

In estate il camino avrà le serrande aperte e i ventilatori in modalità OFF, avremo quindi una circolazione dell’aria non forzata. Attraverso il sistema di aperture che comprende: finestra della camera con esposizione ovest (o est in funzione di quale appartamento consideriamo), griglia interna tra camera e soggiorno e serranda sul camino esposta a sud, si avrà una differenza di pressione tra le due facciate che produrrà, di conseguenza, un moto naturale dell’aria tra la parete sopravento (ovest) e quella sottovento (sud). Ad incentivare questo moto sarà anche l’effetto camino, infatti aria esterna entrerà nel camino dalle serrande inferiori, si riscalderà lungo il percorso grazie alle ampie pareti vetrate, salirà verso l’alto per effetto della differenza di temperatura (e quindi di densità) instaurata per poi uscire all’esterno attraverso le serrande superiori.

 

Attraverso l’utilizzo di Revit e Dynamo andremo a valutare questi due moti attraverso il calcolo della portata in funzione delle scelte progettuali, architettoniche ed impiantistiche, che decideremo di attuare. Da valutare anche la possibilità di utilizzare l’aria calda prodotta con il camino come vettore energetico per altri scopi (ad es. preriscaldamento ACS).

 

  

Configurazione invernale

In inverno, il camino avrà le serrande superiori chiuse e quelle inferiori aperte per favorire l’immissione di aria all’interno del camino. Favorita dall’irraggiamento solare e dalle superfici vetrate, l’aria all’interno del camino raggiungerà temperature più alte di quella esterna. L’aria calda verrà quindi convogliata nei locali interni attraverso i ventilatori, questa volta in modalità ON, posti tra il camino e i locali interni.

Attraverso l’utilizzo di Revit e Dynamo andremo a valutare la temperatura raggiunta nel camino in funzione, anche qui, delle scelte progettuali fatte (ad es. tipo e superficie del vetro, ecc.).

 

 

Il processo di progettazione

L’obbiettivo di questo studio, come accennato nei capitoli precedenti, è quello di valutare le portate d’aria in ventilazione naturale in regime estivo e la temperatura raggiunta dall’aria all’interno del camino in regime invernale, in modo da poter stabilire se le scelte progettuali pensate siano giuste o sbagliate per lo scopo prefissato e, nel caso fossero sbagliate, attuare delle migliorie.

 

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Modello digitale fedele al reale in tutte le sue parti geometriche e fisiche

Il primo passo per una buona progettazione è quello di creare un modello digitale che sia fedele a quello reale in tutte le sue parti geometriche e fisiche (ad es. dimensioni, materiali, componenti, ecc.). Creato il modello digitale, esso sarà ulteriormente definito attraverso la compilazione di tutti i parametri informativi caratteristici dell’edificio (ad es. posizione, caratteristiche termiche dei materiali, informazioni sul contesto, ecc.). La definizione di tutte le caratteristiche geometriche ed informative sono alla base di ciò che viene definito processo BIM.

Il modello digitale, quindi, è stato creato attraverso il software Revit che ci ha permesso di porre le basi per la progettazione sia del camino ma in generale di tutto l’edificio.

 

  

Plug-in per effettuare il calcolo vero e proprio delle grandezze da valutare

Attraverso l’utilizzo del plug-in Dynamo è stato possibile effettuare il calcolo vero e proprio delle grandezze da valutare. Dynamo permette di estrarre le informazioni direttamente da Revit (ad es. dimensioni, trasmittanze, superfici, ecc.) o da supporti esterni (ad es. Excel, database, ecc.).

Questo permette al progettista di visualizzare in tempo reale il cambiamento dei risultati finali (ma anche quelli intermedi) in funzione delle proprie scelte (l’aumento della sezione della bocchetta inciderà sulla portata di ventilazione).

 

  

Processo di progettazione: le due configurazioni

Ricapitolando brevemente le configurazioni spiegate nei capitoli precedenti, abbiamo:

• Configurazione estiva: viene sfruttata la ventilazione naturale che si instaura per differenza di pressione tra la facciata sopravento e quella sottovento, accentuata dall’effetto tiraggio del camino. Ventilatore modalità OFF (area di passaggio libera) e serrande del camino aperte.
  
• Configurazione invernale: si sfrutta il camino come serra solare per scaldare l’aria all’interno per poi convogliarla attraverso i ventilatori nei locali adiacenti. Ventilatori modalità ON, serranda superiore chiusa e serranda inferiore aperta.

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Nel pdf si continua parlando di:

• Configurazione estiva
• Configurazione invernale