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Involucro

Tipi di involucro per il controllo dei fattori microclimatici.
Tipi di involucro per il controllo dei fattori microclimatici.

Definizione

L’insieme degli elementi tecnici di chiusura e frontiera verticali, orizzontali o inclinati di un sistema edilizio comunque strutturato atto a perimetrare, separare, proteggere e mettere in relazione ed interazione materiale e immateriale lo spazio interno di tale sistema rispetto a quello esterno.
Secondo tale definizione l’involucro deve essere in grado di variare i suoi caratteri, le sue prestazioni e il suo comportamento al mutare delle diverse condizioni climatico ambientali nel corso della giornata, nel corso dell’anno, finanche nel corso della vita dell’organismo edilizio e dell’uomo che lo abita e, inoltre, interagire ogni volta in modo diverso con la luce, il calore, il suono, il vento, i fenomeni meteorici e gli agenti atmosferici nel loro complesso.
L’involucro diventa così lo strumento fondamentale per mettere in atto quelle difficili e complesse operazioni di selezione, interazione, filtro, tra i fattori macroambientali esterni e quelli microambientali interni, necessarie per mantenere in equilibrio le condizioni di ottimalità dal punto di vista dello stato climatico generale dell’edificio e allo stesso tempo per garantire il più alto livello di comfort ambientale e il più basso livello di fabbisogno energetico conseguibile da parte di quella determinata architettura da esso confinata.
Di più, il suo essere oggetto chiamato direttamente in causa nel confronto dialettico artificio/ambiente, lo configura come il luogo fisico deputato ad assumere un ruolo insostituibile di mediazione architettonica e costruttiva spaziale (cioè tra il “dentro” e il “fuori”) e temporale (ossia tra il “prima” e il “dopo”). E allo stesso tempo lo indica come la componente progettuale su cui incombe il peso degli effetti di tale mediazione, nella loro accezione “creativa” di parametri di suggestione e verifica (geometrici e architettonici, d’insieme e di dettaglio) e di definizione dei caratteri socio-ambientali e psico-culturali (attuali e futuri) degli spazi circostanti.

Processo formativo ed evoluzioni tipologico-costruttive

La necessità di costruire artificialmente il proprio habitat, modificando con la tecnica e l’ingegno le risorse offerte dall’ambiente naturale, ha condotto dalle origini l’uomo alla realizzazione di “involucri-rifugio” dapprima semplicemente protettivi, poi sempre più sicuri e sofisticati: in quest’ultimo secolo l’istinto all’adattamento e il soddisfacimento dei bisogni primari dell’uomo si è evoluto nei modi e nei contenuti verso classi di requisiti che hanno determinato il superamento delle strette maglie della soluzione costruttiva tradizionale, ampliando lo spettro delle prestazioni originariamente offerte dall’elemento involucro. I celeberrimi “5 punti dell’architettura moderna” enunciati da Le Corbusier già contengono in nuce, se riletti oggi a quasi un secolo di distanza, tutte le successive sperimentazioni sul significato dell’involucro quale momento di filtro tra interno ed esterno; ma è soprattutto l’evoluzione della tecnologia delle componenti leggere d’involucro, semi-opache o semi-trasparenti, trasparenti o traslucide, che mette a nudo mai come ora nella storia dell’architettura la capacità dell’edificio a comportarsi in maniera ecoefficiente, trovandosi potenzialmente in dialogo diretto con l’ambiente esterno e affidando alla sottile lama di superficie, con i suoi sempre più specializzati strati di controllo, il compito di mediare la diversa qualità spaziale dei due mondi.
Della complessa e articolata evoluzione dell’organismo architettonico operata nello scorso secolo è proprio la componente involucro quale “membrana” o “pelle” di quell’organismo che più di ogni altra reagisce oggi agli stimoli prodotti e ne assorbe i contenuti tecnologici e gli aspetti formali. Il patrimonio di sapere originato dal lavorìo intellettuale, dalla sperimentazione scientifica e dalle esperienze applicative, in particolare negli ultimi tre decenni, determina la “canonizzazione” di metodologie operative prima impensabili: la parete da semplicemente “portante” diventa prima “portata”, poi “appesa” ed infine essa stessa “autoportante”, e le sue dimensioni, ineluttabilmente, prima si riducono significativamente, adeguando forma e funzione alle leggi della statica e dell’espressione architettonica, poi riconquistano la dignità di “spazio”, facendo diventare la parete un “complesso sistema tridimensionale”, che abbandona i caratteri di semplice elemento prevalentemente monostrato e diventa involucro doppio, triplo, multistrato a molteplice specializzazione e polivalenza, capace di sviluppare progressivamente le sue proprietà innovative di “cuscinetto termico” e di filtro altamente dinamico e selettivo con i fattori climatici.
Di fatto, questa sorta di rivoluzione traccia un solco: l’involucro si specializza e differenzia le soluzioni tecnologiche per le chiusure prevalentemente opache e semi-opache rispetto a quelle prevalentemente trasparenti, semi-trasparenti e traslucide e tendenzialmente (ma non sempre) più leggere.

Nel primo caso, l’involucro opaco si scompone in parti funzionali (strati), progettate per rispondere alla relazione con l’esterno e con l’interno e all’interazione esterno-interno, necessarie a garantire le prestazioni di leggerezza della tamponatura e soprattutto di controllo dei tanti diversi fattori climatici; strati funzionali che si rivelano strategici per permettere al sistema edilizio di conseguire un adeguato grado di efficienza energetica e un complessivo livello di ecoefficienza. La parete opaca monoblocco da un lato cresce ospitando progressive stratificazioni, dall’altro si evolve in parete doppia, ospitando al suo interno uno spazio vuoto oppure riempito di materiale isolante, processo questo che fa della cosiddetta “parete multistrato” nelle sue diverse conformazioni e soluzioni materico-componentistiche un sistema che per decenni si consolida nella manualistica (parete).
Gli ulteriori sviluppi della ricerca sperimentale negli ultimi due decenni sono guidati dall’idea che vede l’involucro come “sistema” di parti interagenti, il cui spessore varia in ragione di un più spinto controllo dei flussi di energia, informazione e materia attraverso facciata e copertura. La suddivisione tra involucri opachi e trasparenti si ricompone qui nella messa a punto di “strati” ancor più fortemente interrelati e specializzati, dove le diverse qualità fisico-chimiche giocano un ruolo strategico nella determinazione del controllo climatico, ambientale ed energetico dello spazio.
Sono protagonisti in questo senso:

  • gli involucri “multistrato” dotati di sistemi di isolamento termico sempre più raffinati, che dall’interno dell’intercapedine della parete a cassetta si spostano progressivamente sempre più diffusivamente verso la tipologia della parete isolata “a cappotto” che riserva nella parte interna della parete la massa termica che interagisce per irraggiamento;
  • gli involucri multistrato “a prestazioni dinamiche”, sistemi innovativi d’involucro ad altissima capacità di assorbimento termico e di isolamento, che riportano nella nota morfologia dei componenti di base tradizionali di ridotte dimensioni le innovative proprietà delle nanotecnologie traslucide o a cambiamento di fase, da applicare su supporti murari opachi massivi, che in alcuni casi ripropongono il comportamento termico di membrane vegetali o animali, come la pelliccia dell’orso polare;
  • gli involucri “ventilati” opachi, di diretta derivazione dei multistrato, nei quali lo strato di rivestimento esterno (in laterizio, pietra, legno, metallo ecc.) si stacca dall’isolamento a cappotto rimanendo appeso al supporto murario retrostante garantendo con i suoi giunti aperti la ventilazione nello strato d’aria che si determina con tale distacco;
  • gli involucri “solari ad aria”, caratterizzati come nelle prime sperimentazioni dalla successione di muro a spessore variabile senza isolamento, intercapedine d’aria e vetratura esterna con generazione passiva di calore diretta per convezione e indiretta per irraggiamento (Trombe-Michelle parete) o, come nelle più recenti evoluzioni, dalla combinazione degli stessi elementi con uno strato d’isolamento nell’intercapedine, collegata quest’ultima con condotti passivi posti nei controsoffitti degli ambienti serviti (Barra-Costantini parete).

Nel secondo caso, sul complesso tema della trasparenza, semi-trasparenza e traslucenza, la comunità scientifica affronta ambiti di ricerca sperimentale ancor più vasti, spaziando dalle capacità di resistenza dell’involucro vetrato alle sollecitazioni al carico del materiale, fino all’ottimizzazione del controllo bioclimatico degli aspetti termici, illuminativi e ventilativi e delle relative possibilità linguistiche.
Collocata in un arco temporale compreso tra la fine degli anni Novanta e i giorni nostri, la stagione delle quattro categorie prevalenti degli involucri trasparenti/traslucidi sta aprendo la via, sia dal punto di vista concettuale sia da quello tecnologico-operativo, ad un ulteriore approfondimento delle possibilità funzionali e semantiche dell’involucro:

  • gli involucri “ad alte prestazioni”, tra i quali spiccano la tipologia di vetri più usata al momento, quella dei “basso emissivi”, ma anche quella del componente traslucido a bassa dispersività termica aerogel, il materiale più leggero al mondo;
  • gli involucri “a selettività angolare”, capaci di garantire allo stesso tempo controllo dell’ingresso radiativo dal punto di vista termico e ri-direzionamento ottimale dei raggi solari dal punto di vista luminoso;
  • gli involucri “cromogenici”, straordinario ed affascinante esempio di involucri dinamici in grado d’interagire con i fattori climatici esterni mutando le proprie caratteristiche chimico-fisiche ed insieme la propria opacità e colore;
  • gli involucri doppi “con vetri speciali” ventilati e schermati, capaci di fornire prestazioni particolari come uno spinto isolamento acustico (vetri acustici) o il controllo del proprio surriscaldamento d’estate innescando in modo integrato fenomeni di ventilazione e schermatura solare.

Accanto ad una rinnovata attenzione per il comportamento energetico ed ecologico dell’involucro, si fa strada un’idea di involucro quale “trasmettitore” di suggestioni e di informazioni, riflesso sensibile di un ambiente veloce e dinamico quale è quello delle grandi metropoli contemporanee, capace di “interagire” in molteplici sensi sia con l’ambiente macroclimatico circostante che con l’utente fruitore del microambiente che esso involucra.

Articolazioni e innovazioni prestazionali

Si è ormai definito da tempo l’insieme delle performance di base che qualsiasi involucro deve assicurare, indipendentemente dalle sue caratteristiche morfologiche e materiche: ancor prima delle norme UNI, la Technical note n. 4 “Performance requirements for external walls” della ISCC chiariva bene fin dai primi anni Settanta i fenomeni da controllare attraverso la chiusura di un sistema edilizio: penetrazione all’aria, assorbimento e penetrazione dell’acqua, penetrazione del vapore acqueo, asciugamento ed evaporazione, movimenti dovuti all’umidità, movimenti dovuti alle escursioni termiche, trasmissione termica, effetti delle alte e basse temperature, gelività, resistenza meccanica alla flessione e agli urti, resistenza meccanica intesa come capacità di ricevere e tenere sistemi di fissaggio, trasmissione acustica, effetti della luce solare, effetti del fuoco, effetti di agenti chimici, possibilità di attacco da parte di microorganismi, sporcabilità e pulibilità, sicurezza e durabilità del componente o dei sistemi di componenti.
Il quadro dei requisiti prestazionali dell’involucro si è andato dai primi anni Novanta ulteriormente articolando e complessificando, in ragione dell’evoluzione dei bisogni dell’uomo e dell’ambiente e dei conseguenti quadri normativi di riferimento. Si sono introdotti una serie di requisiti prestazionali innovativi, direttamente correlabili alle nuove esigenze e agli ormai improrogabili obiettivi di efficienza ecologica ed energetica, che possono esser ascrivibili a tre grandi categorie:

  1. il controllo e l’impiego passivo dei fattori microclimatici a fini energetici e bioclimatici;
  2. il controllo e la riduzione dell’inquinamento, dei prodotti di scarto e più in generale dei carichi ambientali;
  3. l’impiego e l’integrazione dei sistemi di produzione d’energia da fonti rinnovabili.

La categoria dell’interazione coi fattori microclimatici e della loro implementazione attraverso gli involucri vede protagonisti il controllo, graduazione e ottimizzazione di una serie di fenomeni, tra i quali si ricordano: il guadagno termico passivo diretto invernale da effetto serra per irraggiamento solare; il guadagno termico passivo da accumulo per massa e restituzione indiretta del calore da irraggiamento solare; l’illuminazione naturale non più solo per assicurare il quantitativo normativo minimo di luce negli ambienti ma per alzarne il comfort visivo e abbassarne il fabbisogno energetico di energia elettrica; la ventilazione naturale non più solo per assicurare i ricambi d’aria normativi ma per aumentare il raffrescamento passivo estivo; l’ombreggiamento solare per abbassare la temperatura dell’aria ai fini del raffrescamento estivo (schermatura solare).
La seconda categoria s’incentra su numerose strategie, tra cui le prevalenti sono: l’aumento della durabilità di materiali e componenti degli involucri, e della loro smaterializzazione per ridurne il carico ambientale; l’ampliamento della bioecologicità di materiali e componenti e dello spettro di riusabilità e riciclabilità dei loro scarti, per aumentarne il grado di ecocompatibilità; il controllo dell’intero ciclo di vita sia degli elementi che compongono il sistema involucro che del sistema nel suo complesso.
Infine, la terza categoria: tra i fattori salienti dell’interazione involucro/ambiente assume un ruolo primario l’impiego delle fonti energetiche rinnovabili (tradizionali e innovative) e la particolare ottica con cui esso va oggi affrontato. In questo senso si sono esplicitamente espresse la legislazione europea e italiana, che si sono schierate a favore delle energie che un tempo venivano etichettate come “alternative” e che oggi vengono forse più opportunamente appellate semplicemente “rinnovabili”, ossia prodotte con l’uso di fonti non fossili e pressoché inesauribili quali la solare, eolica, aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica e idroelettrica, biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas (energie rinnovabili). E ciò, finalmente, sollecitando una drastica conversione delle tecnologie consolidate e attribuendo un ruolo particolare sia all’impiego di risorse energetiche localmente presenti, sia all’interazione attiva e passiva con i fattori bioclimatici locali, per i quali l’innovazione tecnologica dell’involucro architettonico giocherà un ruolo sempre più strategico.

Bibliografia

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