Cimatizzazione naturale

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Tecn

olog

iaAlessandra Pezzoli * Climatizzazione naturale.

Dalla cultura islamica ottimi spunti

Le soluzioni offerte dallarchitettura mediterranea tradizionale ancora oggi indicano efficaci metodi per risolvere alcune problematiche della climatizzazione evitando energivori impianti per garantire il comfort degli edifici

La climatizzazione artificiale divenuta sempre pi duso comune, non solo nei luoghi di lavoro ma anche nelle abitazioni. Voci critiche si levano per contro gli effetti dannosi dellaria condizionata artificiale sulla salute nonch lelevato consumo elettrico per il suo funzionamento. Ricer-che per il benessere ambientale passive o ecosostenibili ci portano nuovamente ad esplorare lantica saggezza dei nostri predecessori mediterranei che gi utilizzavano soluzioni sem-plici, economiche e e non dannose per la salute. L area geografica e culturale del Medio-Oriente Islamico, caratterizzata da un clima caldo-secco, con temperature medie giornaliere estive che variano dai 40C ai 50; queste condi-zioni hanno determinato ladozione di particolari strategie di controllo microclimatico, dal controllo della radiazione solare allutilizzo della ventilazione, allo sfruttamento dellacqua per lazione raffrescante. La disposizione dei gruppi di abitazioni sicuramente la prima scelta che permette di limitare o sfrut-

tare la presenza del sole e del vento (a seconda che si desideri fare scudo contro i loro eccessi o potenziarne gli effetti) e di drenare le acque. Gli edifici possono proteggersi a vicenda contro gli eccessi di radiazioni solari, o essere disposti in modo da migliorare la ventilazione e la luminosit interne. Ad esempio, il tracciato delle classiche vie tortuose delle citt mediterranee crea zone dombra, favorisce e incanala, ove oc-corra, brezze rinfrescanti, mentre frena i venti di tempesta; cos come la tipica casa a patio, raccolta intorno a un cortile centrale con i lati porticati, crea giochi di aperture, cortili in ombra e camini per captare il vento o per aspirare verso lalto laria calda. Di particolare interesse sono alcuni sistemi edilizi costruiti per il controllo e lincremento della ventilazione na-turale e per il raffrescamento tramite evaporazione dellacqua, diversi a seconda delle singole situazioni climatiche, delle con-dizioni socio-economiche delle popolazioni, del tipo e della funzione degli edifici.

Natural air conditioning. Excellent ideas from the Islamic culture

The results of many studies show the harmful effects of artificial air conditioning on human health and the high energy consumption for its operation. The research for the passive or eco-friendly environmental well-being brings us to explore once again the ancient wisdom of our Mediterranean predecessors, who were already using sim-ple and inexpensive solutions.The Islamic Middle East is characterized by a hot and dry climate, with summer average daily temperatures ranging from 40 to 50 C; these conditions have led to the adoption of specific strategies of microclimatic control, from the control of solar radiation to the use of ventilation and the exploitation of water for the cooling action.

The most advanced natural cooling techniques by ventilation are those developed within such civilizations as the Arabian or the Persian one, for example those applied in the malqaf, a tower for the picking up of the air, which is placed on the top of inhabited spaces and built with an opening that faces towards the prevailing winds, or the Qa, an opening which is placed leeward and allows the emission of the warmest air of the indoor environment, or the Iranian bad-ghir, a windcatcher for the hot air extraction, oriented upwind.Such natural ventilation systems can be associated with evapora-tive cooling systems, such as the one in the Palazzo della Zisa in Palermo.

KEYWORDS Sustainability, ventilation, comfort, Mediterranean architecture

KEYWORDS Sostenibilit, ventilazione, comfort, architettura mediterranea

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La ventilazione naturaleLe tecniche di raffrescamento naturale per ventilazione pi avanzate sono quelle sviluppate in seno a civilt come laraba o la persiana, quali quelle applicate nei malqaf, nei Qa e nei bad-ghir iraniani.

Il malqaf Il malqaf una torre di captazione dellaria posta sulla som-mit di locali, realizzata con unapertura rivolta verso i venti dominanti ad una certa altezza dalledificio. Essa ha il pregio di funzionare anche in assenza di vento: durante la notte la massa che lo costituisce si raffresca, per irraggiamento e con-vezione asporta calore dallaria presente al suo interno che, aumentando di densit, scende nei locali delledificio; durante il giorno, quando la temperatura esterna aumenta, la massa muraria costituente la torre mantiene una temperatura mi-nore, per cui pu continuare a raffrescare laria al suo interno, che penetra negli ambienti. In presenza di vento questo feno-meno viene accelerato. Il malqaf si trova in varie forme e dimensioni, dal Nord Africa, attraverso il Medio Oriente, sino alle regioni del Pakistan. In Iraq, dove la temperatura esterna estiva di circa 45C, i

malqaf sono di dimensioni ridotte ed hanno uno sbocco in ogni stanza, sino a quella pi interna detta serdab, un locale interrato, in grado di raffrescare ulteriormente laria in arrivo dal malqaf, in cui la famiglia si rifugia nelle ore pi calde della giornata. I malqaf iraniani sono in muratura, hanno pianta rettangolare e sono alti dagli 8 ai 15 metri; lapertura di cap-tazione realizzata con un colonnato aperto nella direzione dei venti dominanti. Anche in Egitto il malqaf stato usato fin dallantichit nelle abitazioni tradizionali; ha una forma diversa dalle torri del vento mediorientali, infatti costituito da una copertura in legno inclinata tra i 30 e i 45 posta sul tetto degli edifici. In Pakistan, e in particolare nella citt di Hyderabad, lalta tem-peratura e la scarsa umidit vengono combattute mediante centinaia di torri del vento di tipo unilaterale, direzionate tutte nello stesso verso perch in quella regione dellIndia il vento soffia sempre dalla stessa parte. Il modo pi semplice di realizzare dispositivi multidirezionali quello di incorporare una vela o unaletta orientabile che ruota su un perno, manovrabile dallinterno dellabitazione, orientate in modo da poter gestire due differenti angolazioni di vento dominante.

1. Schema funzionale del Malquaf.

3. Schema funzionale del Bad-ghir.

2. Lapplicazione del Malquaf in una residenza araba.

4.Schema funzionale del Qaa.


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Il Qa Il sistema di estrazione dellaria pi comune, il wind-escape, unapertura posta sottovento che permette allaria pi calda dellambiente confinato di fuoriuscire, grazie alla depressione che si crea presso lapertura che ha leffetto di smuovere i flussi daria.Dalla tradizione turca deriva il qa, un ambiente ventilato naturalmente, utilizzato secondo la tradizione per ricevere gli ospiti. Il qa composto da tre ambienti: il durqa, un lo-cale centrale a tutta altezza, con pavimento in marmo usato per la circolazione delle persone, coperto con un lanternino in legno che fornisce illuminazione; gli iwanat, due ambienti annessi, chiusi, sollevati e con tappeti, dove avvengono le pub-bliche relazioni. Il principio su cui si basa il qa molto semplice: in estate laria calda dellambiente tende a salire verso lalto e fuoriesce dalle aperture del lanternino; tale flusso richiama aria fresca dagli ambienti circostanti. In inverno, invece, le aperture ven-gono chiuse con del vetro e leffetto serra che si crea riscalda lambiente, reso freddo dallaria invernale.Un esempio emblematico derivante dalla tradizione araba il qa associato al malqaf nelledificio Muhib Al Din Eshafei al Cairo, risalente al 1350 d.C. Il sistema funziona grazie alla differenza di pressione tra le parti in gioco: il malqaf, posto sopravento, cattura laria dei venti dominanti, la incanala en-tro liwan e poi nel durqa, che ha un soffitto molto pi alto degli ambienti circostanti, a forma di lanternino. Al centro della stanza posta una fontana che aumenta lumidit relativa dellambiente e diminuisce la temperatura dellaria. Il flusso daria esce per effetto camino allesterno, attraverso le grate di legno poste sulle pareti del lanternino, che, surriscaldan-dosi per i raggi solari, favorisce ulteriormente il meccanismo. Questo surriscaldamento non influenza il microclima interno poich la sommit del lanternino del qa si trova molto in alto rispetto alla parte destinata alluomo. Tale sistema permette di avere un buon movimento dellaria anche quando allesterno non vi siano brezze.In Iran, tradizionalmente, realizzato con una copertura a cupola, che evita eccessivi surriscaldamenti, alla cui sommit vengono realizzate delle aperture per luscita dellaria calda.

Il Bad-ghirIn altri casi, come per la ventilazione di grandi ambienti pub-blici come moschee, scuole, bagni o depositi commerciali, pi diffuso limpiego di prese daria unidirezionali, molto si-mili alle maniche a vento usate sulle navi, orientate contro-vento, per l estrazione dellaria calda.Il sistema pi noto ed efficace quello dei bad-ghir, letteral-mente in persiano prendi vento, diffusi in Iran e nelle aree del Golfo. Il sistema basato sul principio della ventilazione termica o dei moti convettivi, ed costituito essenzialmente da una canna in muratura leggera (generalmente a pianta qua-

drilatera ma anche ottagonale o circolare), a sua volta suddi-visa nel senso dellaltezza in quattro o pi settori, quadrati o triangolari. Qualunque sia la giacitura delledificio, la stagione e lora, almeno due settori contigui saranno in ombra e allin-terno della canna si determiner un doppio flusso parallelo, tale da estrarre aria calda e immettere aria fresca. Inoltre la massa del bad-ghir funziona da volano termico: il mattino pi fredda dellaria esterna che, a contatto con la massiccia muratura, si raffredda e diventando pi densa scende verso il basso ed entra nelledificio; durante il giorno accumula calore che restituisce di notte allaria che tende a salire, innescando cos un ciclo di ventilazione inverso. Se canna, altezza e orien-tamento saranno ben dimensionati, negli ambienti in cui ter-mina il bad-ghir (spesso la sala comune o di rappresentanza della famiglia) si avvier una sensibile circolazione daria, ma soprattutto si otterr un abbassamento di temperatura, valuta-bile tra i 6 e i 10 gradi.In alcuni casi le torri del vento sono costruite ad una certa distanza dalledificio e collegate ad essi tramite condotti sot-terranei; il funzionamento della torre analogo a quello del bad-ghir, ma il condotto induce un ulteriore raffrescamento dellaria captata per lelevata inerzia termica del terreno.

Il raffrescamento evaporativo. Le fontaneI sistemi di raffrescamento naturali pi efficaci che si trovano nellarchitettura tradizionale arabautilizzano anche lacqua.

5.Una delle caratteristiche torri del vento di Bastakija, Dubai (Emirati Arabi Uniti).


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questa una caratteristica fondamentale della cultura islamica: si sfrutta ilraffrescamento per evaporazione.Il raffrescamento evaporativo un processo in cui leffetto dellevaporazione del contenuto dacqua dellaria viene uti-lizzato come pozzo termico naturale; il calore sensibile della-ria viene ceduto alle molecole dacqua sotto forma di calore latente, al fine di consentirne levaporazione. La quantit di calore sensibile assorbito dipende dallammontare di acqua che pu essere evaporata. Le tecniche di raffrescamento evaporativo hanno radici an-tiche di migliaia di anni e si sono sviluppate nei tipici paesi islamici con climi caldi e secchi, nei quali lacqua ha assunto anche un forte significato simbolico e religioso. La fontana, posta generalmente nel mezzo del cortile o del patio, spesso ha una forma simbolica che rievoca la volta celeste: esterna-mente quadrata con il bacino centrale ottagonale o a pi facce e dei semicerchi negli spigoli dei quadrati. Lacqua in movimento nelle fontane efficace nel raffreddare laria, e spesso infatti viene collocata al centro dei locali forniti di torri del vento, che convogliano laria esterna verso lacqua della fontana, diminuendo la temperatura dellaria ed incre-mentandone il contenuto di umidit. Spesso associato alla fontana il salsabil, una lastra di marmo obliqua lavorata con disegni minuti, che grazie allirregolarit della superficie movimenta lacqua aumentando la superficie di scambio per lumidificazione dellaria; esso generalmente

posto in una nicchia di fronte alliwn, il luogo adibito alle re-lazioni sociali ed collegato ad una fontana posta poco lontano. Nella tradizione mediorientale e araba alcuni elementi dellin-volucro edilizio tipici hanno la funzione di controllo del micro-clima interno, come ad esempio la mashrabya, uno schermo di legno dalle geometrie molto decorative, applicato sulle aper-ture di facciata. La mashrabya ha la funzione di controllare il passaggio della luce e assicurare la privacy, ma anche di ridurre la temperatura dellaria e aumentarne lumidit, grazie al ma-teriale usato, il legno. Esso infatti assorbe lumidit del vento durante la notte e, quando colpita dai raggi del sole di giorno, rilascia lumidit allaria nellambiente. Questo effetto poteva essere aumentato costruendo un ambiente apposito a sbalzo, chiuso da pannelli in legno, nel quale venivano collocate delle giare di terracotta naturalmente porose, piene dacqua.Anche i cortili dellarchitettura mediterranea sono conosciuti, almeno sin dal Medioevo, come un utile modo di rinfrescare le case. Quando il clima particolarmente secco, larchitet-tura araba e moresca ricorre alle fontane o ai canali dacqua circolanti frapatiose giardini. Nellarchitettura moresca, in particolare, il cortile si comporta come un pozzo che racco-glie laria fresca della notte e la mantiene, sinch il sole non giunge a perpendicolo. In un palazzo con due cortili, uno pi ampio e basso e laltro pi stretto e profondo, si crea cos un flusso di aria fresca, attraverso gli ambienti intermedi, nelle ore pi calde e torride della giornata. Questo sistema era in uso

6. Il raffrescamento dei cortili del Palazzo del Generalife, Alhambra, Granada, avviene tramite evaporazione dellacqua.


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in molti edifici del mondo islamico in particolare nei palazzi signorili della Casbah di Algeri. Le case della vecchia Algeri non hanno fontane allinterno, poich laria troppo umida (da 70% a 90% di umidit relativa, a seconda delle stagioni). Ma altrove la fontana nel cortile ha garantito il raffreddamento e lumificazione dellaria che entra nelle stanze dabitazione. Spesso limpiego di materiali da costruzione porosi, come la terra cruda, ha lo scopo preciso di rinfrescare lambiente per evaporazione, aspirando umidit dal terreno.

Il raffrescamento evaporativo associato alla ventila-zione: il Palazzo della Zisa di PalermoLa realizzazione del palazzo della Zisa di Palermo risale alle-poca di dominazione normanna in Sicilia, seguita allegemo-nia islamica dellisola durata per due secoli. Il palazzo venne ultimato intorno al 1166 dal re Guglielmo II, con la duplice finalit di realizzare una dimora in cui trascorrere le calde giornate estive e la volont di lasciare un segno tangibile del suo potere e della grandezza della dominazione normanna in Sicilia. Ledificio venne progettato in un unico contesto con il giardino circostante, il parco reale del Genoard (Paradiso in terra), arricchito da una vasca, la peschiera, in asse allin-gresso: la presenza del giardino progettato alla maniera araba testimonia la forte influenza islamica subita dai Normanni, che

furono fortemente attratti dalla cultura dei loro predecessori. Il massiccio involucro del palazzo costituito da un paralle-lepipedo orientato nella direzione est-ovest, con due corpi sporgenti che rompono la linearit dei fronti sui due prospetti laterali. Tutto il palazzo realizzato intorno ad un vano qua-drato, posto al centro, che costituisce il fulcro delledificio ai cui lati sorgono simmetricamente gli ambienti residenziali. Al piano terra si trova la sala di rappresentanza, che con la sua doppia altezza, le ricche decorazioni murarie e la presenza dellacqua, che simboleggia una delle sorgenti del paradiso coranico, costituisce un elemento caratteristico delledilizia palazziale islamica. Il secondo piano si sviluppava originaria-mente attorno a un grande atrio scoperto, con loggette ai quattro angoli, sovrastante il salone della fontana; anche gli ambienti adiacenti erano scoperti. Cos come era tradizione nel mondo islamico, nellideazione e nella realizzazione della Zisa stata posta molta attenzione al rapporto tra la natura ed il costruito al fine di sfruttare al meglio tutti quegli elementi che potevano influire sul micro-clima interno al palazzo. Il massiccio involucro costituisce una frontiera per proteggere gli ambienti interni dalla forte radiazione solare. Sul prospetto posteriore, rivolto ad ovest, un corridoio non ha solo funzione distributiva ma utile come ostacolo per il surriscaldamento

7. Palazzo della Zisa (Palermo).


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degli ambienti; le aperture su questo fronte sono di dimensioni molto ridotte per impedire che durante le lunghe ore di insola-zione nelle giornate estive la temperatura degli ambienti salga. Tra i diversi accorgimenti progettuali, quello che pi di ogni altro caratterizza la Zisa il sistema di ventilazione naturale in-terna che, prima delle numerose trasformazioni a cui il palazzo stato soggetto nel corso dei secoli, riusciva a garantire una costante refrigerio portato dalle brezze pi fresche. Questul-time lambivano lacqua della peschiera antistante ledificio, en-travano dai fornici del prospetto principale e raggiungevano la sala della fontana. La presenza dellacqua che scorreva allinterno del vano per-metteva di aumentare la percentuale di umidit dellaria prima che questa cominciasse il suo naturale moto ascendente verso i piani superiori. Nella sala della fontana infatti presente un salsabil. Lacqua veniva convogliata alla fontana attraverso unapertura sul muro e da l scorrendo sul marmoreo salsabil raggiungeva le vasche e poi la peschiera. Il sistema di ventilazione era reso possibile dalla presenza di condotti verticali di ventilazione posti allinterno dei corpi sporgenti sui lati corti del palazzo, che comunicavano con aperture ai diversi piani del palazzo; sfruttando leffetto ca-mino, determinato dal moto ascendente dellaria calda, le brezze che venivano introdotte allinterno del palazzo anda-

vano a sostituire laria calda presente negli ambienti che tro-vava uno sfogo naturale attraverso le torri. La scoperta delle canne di ventilazione avvenuta durante i recenti lavori di consolidamento e restauro; infatti le fenditure (lunghe 120 cm e larghe 25 cm) nelle volte erano state otturate nei secoli scorsi, cos come nelle stesse pareti erano state aperte finestre che annullavano il tiraggio e il ricambio dellaria. La sala centrale del secondo piano e gli atri adiacenti venivano ventilati direttamente dalle ampie aperture presenti nella co-pertura del palazzo, che garantivano la circolazione dellaria per leffetto camino. Le aperture contrapposte sui due pro-spetti est ed ovest rendevano possibile, oltre alla mobilitazione dellaria in senso verticale dovuta alleffetto camino, anche la ventilazione orizzontale; questa era incrementata inoltre dalla presenza di ulteriori aperture al di sopra delle porte interne, che mettevano in comunicazione i diversi ambienti. Queste piccole finestrelle, ancora oggi visibili, permettevano allaria di muoversi costantemente tra gli ambienti ad una quota supe-riore a quella abitata, evitando fastidiose correnti. Il palazzo della Zisa ha subito nel corso dei secoli pesanti trasformazioni: nel tempo sono state ostruite molte delle aper-ture che permettevano allaria di circolare allinterno degli ambienti, le canne di ventilazione sono state chiuse in pi punti ed stata creata una copertura degli ambienti del se-condo piano; tutti questi interventi hanno eliminato leffetto camino grazie a cui si aveva la mobilitazione dellaria negli ambienti del palazzo. Inoltre, interventi secenteschi hanno di-strutto tutte le bifore del prospetto principale sostituendole con finestre rettangolari di luce maggiore, cosa che ha incre-mentato la superficie di accesso dellirraggiamento solare de-terminando il surriscaldamento degli ambienti esposti ad est. Il recente restauro ha riportato il palazzo alla sua bellezza ed oggi la Zisa ospita il museo dellIslam; alcuni elementi origi-nari sono stati parzialmente ripristinati, ma il raffinato sistema di controllo microclimatico risulta notevolmente ridotto.

* Alessandra Pezzoli Ingegnere, libera professionista

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8. Nicchia della sala principale con fontana del castello della Zisa (Palermo).


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