Progettare nel deserto : un modello bioclimatico a scala urbana

Silvia Coccolo

Progettare nel deserto : un modello bioclimatico a scala urbana.

Rel. Riccardo Bedrone. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2012

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Controlla la disponibilità in biblioteca

Abstract:	Il cambiamento climatico rappresenta una delle maggiori sfide che l'umanità dovrà affrontare nei prossimi anni. L'aumento delle temperature, lo scioglimento dei ghiacciai, la maggiore frequenza degli episodi di siccità e delle alluvioni sono tutti sintomi di un cambiamento climatico ormai in atto. I rischi per il pianeta e per le generazioni future sono enormi, e ci obbligano ad intervenire con urgenza. Il cambiamento climatico, Unione Europea. La politica europea è impegnata nella lotta contro il cambiamento climatico a livello internazionale ed interno agli stati membri, definendolo come uno degli obbiettivi primari da perseguire nei prossimi anni. A partire dalla firma del protocollo di Kyoto il 29 aprile 1998, gli stati membri si sono impegnati a ridurre le emissioni di alcuni gas, responsabili del riscaldamento mondiale, del 5 % nel periodo 2008-2012, rispetto ai livelli del 1990. Secondo gli studi svolti dal Gruppo intergovernativo delle Nazioni Unite sui cambiamenti climatici ed il centro ricerche IPCC (Intergovernmental Panel of Climate Change), le temperature mondiali dovrebbero aumentare di 1,4- 5,8° C entro il 2100, rispetto alle temperature del 1990. Come visibile l'aumento interesserà l'intera pianeta, con un picco massimo di 7.5 [°C] nel periodo 2090- 2099 nel Polo Nord. L'aumento della temperatura contribuirà al fenomeno del disgelo, alla riduzione dei ghiacciai, delle superfici innevate e del ghiaccio marino. Inoltre varierà la disponibilità di acqua, con un aumento delle precipitazioni nelle regioni e nei periodi ad elevata piovosità, ed una diminuzione nelle regioni e nei periodi già oggi secchi, come le regioni aride dei tropici, e l'area mediterranea. Conseguenza diretta della diminuzione delle precipitazioni è l'espansione territoriale delle zone aride, soprattutto nei paesi mediterranei. Il cambiamento ambientale legato alla variazione delle precipitazioni e delle temperature inciderà sulla flora e fauna locali, compromettendo la loro capacità di adattamento. La strategia europea contro il cambiamento climatico è stata definita con una Comunicazione della Commissione, del 9 febbraio 2005, "Vincere la battaglia contro i cambiamenti climatici". Essa si sviluppa nei seguenti punti: - l'estensione della lotta ai cambiamenti climatici a tutti i paesi inquinatori. - Il rafforzamento dell'innovazione, che include l'attuazione e l'applicazione delle tecnologie esistenti e lo sviluppo di nuove tecnologie. - L'utilizzazione e il rafforzamento degli strumenti basati sul mercato, come il sistema di scambio dei diritti di emissioni. - La realizzazione di sforzi di adattamento ai cambiamenti climatici, a livello preventivo e correttivo, a seconda delle regioni e dei settori economici più direttamente interessati. Nella Comunicazione della Commissione, del 10 gennaio 2007, dal titolo "Limitare il surriscaldamento dovuto ai cambiamenti climatici a +2 gradi Celsius - La via da percorrere fino al 2020 e oltre" vengono definiti ulteriori obbiettivi riguardo la riduzione delle emissioni di gas. Le linee guida prevedono: - Il miglioramento del 20 % dell'efficienza energetica dell'Unione Europea entro il 2020. - L'incremento percentuale delle energie rinnovabili portandole al 20 % entro il 2020. - Lo sviluppo di una politica di stoccaggio geologico del carbonio che sia compatibile con l'ambiente L'obbiettivo del miglioramento dell'efficienza energetica riguarda in primo luogo i trasporti, seguito dal miglioramento della produzione energetica, poiché il 40- 60 [%] dell'energia necessaria per la produzione di elettricità viene persa durante la produzione. Infine il terzo punto è l'edilizia: il 40 [%] del consumo elettrico europeo è utilizzato per il riscaldamento e l'illuminazione degli edifici. Poiché il miglioramento del consumo energetico degli edifici è un obbiettivo chiave della politica climatica europea, risulta importante definire un nuovo approccio alla progettazione urbanistica. Lo studio affrontato in questa tesi evidenzia come sia possibile un approccio sostenibile a livello urbano, grazie all'utilizzo di un software, CitySim. Questo software è in grado di definire come la forma urbana, il rapporto tra gli edifici, possa influenzare notevolmente il consumo energetico globale. Grazie a CitySim è stato possibile definire una forma urbana bioclimaticamente efficace, affrontando lo studio dei singoli edifici, valutando il rapporto di forma e volume, vuoti e pieni urbani. Il tema di progettare nel deserto è stato scelto a partire dalla coscienza del cambiamento climatico in corso, e dalla necessità di intervenire in ambito architettonico, rispondendo all'evoluzione in atto. La complessità del progetto risiede nelle difficili condizioni climatiche in cui si trova l'area, ovvero nel deserto sabbioso di Ras al Khaimah, caratterizzato da precipitazioni ridotte, assenti nel periodo estivo, ed alte temperature, che nel mese di luglio superano i 45 [°C]. L'assenza di riferimenti urbani nell'area ha permesso di rivolgere la ricerca verso l'architettura tradizionale, per interpretare i metodi costruttivi antichi, adattandoli alle complesse esigenze moderne. Abstract in italiano (PDF, 50kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 42kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Riccardo Bedrone
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	A Architettura > AO Progettazione G Geografia, Antropologia e Luoghi geografici > GD Estero
Corso di laurea:	Corso di laurea specialistica in Architettura
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2789
Capitoli:	Sommario 1.0 Introduzione 1.1 Emirati arabi uniti 1.1.1 Clima 1.1.2 Flora e Fauna 1.1.3 Le dune e le tempeste di sabbia 1.1.4 Risorse idriche 1.1.5 Le Oasi 1.2 La città araba 1.2.1 Aspetti bioclimatici 1.2.2 Aspetti sociali 1.2.3 L'architettura 1.3 L'Urbanistica 1.3.1 II flusso dinamico delle persone nella città 1.3.2 Linee guida per la progettazione urbana 1.3.3 Le Aree verdi 1.3.4 Urbanistica araba, due casi studio 1.4 L'architettura 1.4.1 I materiali 1.4.2 II progetto dell'edificio 1.4.3 Confort e risparmio energetico 1.4.4 Ottimizzazione della ventilazione 1.4.5 L'archetipo della forma architettonica 1.5 Masdar e Kaust, due progetti ecosostenibili nella penisola Araba 1.6 Ras Al Khaimah 1.6.1 II clima 1.6.2 Analisi del vento 1.7 Conclusioni 2.0 CitySim 2.01 Standard Minergie in Svizzera 2.02 Standard Minergie negli Emirati Arabi Uniti 2.1 Analisi di un edificio per uffici a Ras Al Khaimah 2.1.1 Dati meteo 2.1.2 Parametri di progetto 2.1.3 Caso studio A: edificio esistente 2.1.4 Sensibilità dei parametri 2.1.5 Caso studio B: edificio Minergie 2.1.6 Sensibilità dei parametri 2.1.7 Confronto tra i due casi 2.2 Analisi di una villa a Ras Al Khaimah 2.2.1 Dati meteo 2.2.2 Parametri di progetto 2.2.3 Caso studio C: edificio esistente 2.2.4 Sensibilità dei parametri 2.2.5 Caso studio D: edificio Minergie 2.2.6 Sensibilità dei parametri 2.2.7 Confronto tra i due casi 2.3 Conclusioni 3.0 I primi Masterplan per l'EPFL Middle Est 3.1 II primo approccio bioclimatico 3.2 Masterplan A 3.2.1 Approccio Bioclimatico 3.2.2 Le funzioni 3.2.3 Viste 3.2.4 Immagini del progetto 3.3 MasterplanB 3.3.1 Approccio Bioclimatico 3.3.2 Le Funzioni 3.3.3 Viste 3.3.4 Immagini del progetto 4.0 CitySim e l'approccio bioclimatico del progetto 4.1 Studio morfologico, studio del numero dei piani e delle aperture sul tetto 4.2 Studio morfologico. La pianta degli edifici 4.2.1 Risultati delle simulazione edifici a due piani 4.2.2 Risultati delle simulazione edifici a tre piani 4.3 Studio morfologico. Studio della radiazione solare nei diversi piani di una casa a corte 4.4 Confort termico per i pedoni 4.4.1 La forza del vento su di una persona 4.4.2 Lo scambio termico tra una persona e l'ambiente esterno 4.4.3 Scambio termico corporeo e condizioni di confort 4.4.4 Modellizzazione del confort delle persone in un canyon urbano 4.4.5 Analisi del confort delle persone tramite CitySim 5.0 MasterplanC 5.1 Approccio Bioclimatico 5.1.1 Le funzioni 5.1.2 Viste a progetto 5.1.3 Immagini del progetto 5.1.4 I percorsi pedonali, ciclabili_ gli accessi carrai 5.1.5 II flusso delle persone nel campus 5.1.6 La vegetazione 5.1.7 II centro sportivo 5.2 Progettazione sostenibile 5.2.1 II recupero dell'acqua piovana 5.2.2 Produzione di acqua potabile dall'umidità 5.2.3 L'energia eolica 5.2.4 L'energia solare 5.2.5 Le torri del vento 5.2.6 Le torri solari 5.2.7 Mattoni di sabbia 6.0 Simulazione del Masterplan con CitySim 6.1 Prima simulazione con CitySim. Masterplan senza atrium ed uscite di emergenza 6.1.1 Seconda analisi. Impatto delle uscite di emergenza 6.1.2 Terza analisi. L'impatto del contesto urbano sul singolo edificio 6.2 Simulazione con CitySim_ Masterplan senza gli occupanti 6.3 Simulazione con CitySim_ Masterplan con gli occupanti 6.3.1 ASHRAE_ numero di occupanti 6.3.2 SIA 2024_ profilo di occupazione 6.3.3 L'impatto della ventilazione naturale 7.0 Conclusioni Indice delle tabelle Indice delle figure Bibliografia e Sitografia
Bibliografia:	• Ragette, F., Traditional Domestic Architecture of the Arab Region, ed. E.A. Menges. 2006, Sharjah • L. Bernstein, P.B., 0. Canziani, Z. Chen, R. Christ, 0. Davidson, W. Hare and others, Climate Change 2007. Synthesis Report. An Assessment of the Intergovernmental Panel on Climate Change. IPCC Plenary XXVII (Valencia, Spain, 12-17 November 2007). 2007. • Liébard, A. and A.D. Herde, Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques, ed. Observ'ER. 2005, Paris. • Murad, A.A., H.A. Nuaimi, and M.A. Hammadi (2007) Comprehensive Assessment of Water Resources in the United Arab Emirates (UAE). Water Resour Manage 21, 1449-1463. • Böer, B. (1997) An introduction to the climate of the United Arab Emirates. Journal of arid environments 35, 3-16. • WWF. Eco – region 2012; Available from: http://www.worldwildlife.org/science/wildfinder/. • Alghamdi, A.A.A. and M. Akyurt (2001) On sandstorms and energy recovery from sandstorms. Energy Conversion & Management 42,1143-1156. • Education, I. Dunes. Available from: http://www.indiana.edu/~geolll6/Weekll/wkll.htm. • Goudie, A.S., et al. (2000) Desert loess in Ras al Khaimah, United Arab Emirates. Journal of arid environments 46,123-135. • Rizk, Z.S. and A.S. Alsharhan Water Resources in the United Arab Emirates. • Sheppard, C, M.A. Husiani, and a. Others (2010) The Gulf A young sea in decline. Marine Pollution Bulletin 60,13- 38. • Glasze, G. and A. Alkhayyal (2002) Gated housing estates in the Arab world: case studies in Lebanon and Riyadh, Saudi Arabia. Environment and Planning B: Planning and Design 29, 321- 336. • Saleh, M.A.E. (1998) The impact of Islamic and Customary Laws on Urban form Development in Southwestern Saudi Arabia. Habitat International 22, 537- 556. • Pulselli, R.M., C. Ratti, and E. Tiezzi (2006) City out of Caos: Social Patterns and Organization in Urban Systems. International journal of Ecodynamics 1,125-134. • Real time. Available from: http://realtime.waag.org/. • C.Ratti, et al. (2006) Mobile Landscapes: using location data from cellphones for urban analysis. Environment and Planning B: Planning and Design 33, 727- 748. • Taleghani, M., K.T. Behboud, and S. Heidari (2010) Energy efficient architectural design strategies in hot dry area of lran: Kashan. 2, 85- 91. • Givoni, B., Man, climate and Architecture. 1969, Amsterdam- London- New York: Elsevier Publishing Company Limited. • Givoni, B., Climate considerations in Building and Urban Design, ed. I.T. Publishing. 1998. • AboulNaga, M.M. and Y.H. Elsheshtawy (2001) Environmental sustainability assessment ofbuildings in hot climates: thè case ofUAE. Renewable Energy 24, pp 553-563. • Minergie. Available from: http://www.minergie.ch/minergie it.html. • Papadopoulou, M., MINERGIE Standard for office buildings in the climate of Ras Al Khaimah. Draft. 2011. • RAK Masterplan. Available from: http://www.rak-ia.com. • Penwarden, A.D. (1973] Acceptable wind speeds in towns. Building Science 8, 259-267. • Ghiaus, C. and F. Allard, Natural ventilation in the Urban Environment. Assesment and Design, ed. Earthscan. 2005, Bath • Pearlmutter, D., P. berliner, and E. Shaviv (2006) Physical modelling of pedestrian energy exchange within the urban canopy. Building and environment. Building and environment 41, 783-795. • Johansson, E. (2006) Influence of urban geometry on outdoor thermal comfort in a hot dry climate: A study in Fez, Marocco. Building and environment 41,1326-1338. • Stathopoulos, T., H. Wu, and J. Zacharias (2004) Outdoor human comfort in a urban climate. Building and Environment 39, 297-305. • FIFA, Beach soccer. Laws of the game. 2006. • Volleyball.ch. Beach-Sportanlagen. • Gleick, P.H. (1996) Basic water requirements for human Activities: meeting basic needs. Water International, 83- 92. • Inhabitat. Design will save the world. Available from: http://inhabitat.com. • Awbi, H.B., Ventilation of buildings, ed. E.F. SPON. 1991, Bungay UK.

Modifica (riservato agli operatori)