A tal fine, l'analisi dei crediti relativi alla qualità dell'aria interna (IAQ) ha condotto allo studio di sistemi di ventilazione naturale e ibridi che consentano il soddisfacimento delle performance richieste. L'utilizzo delle correnti d'aria naturali attraverso l'ottimizzazione architettonica del progetto in relazione al sito favorisce il mantenimento di un adeguato livello di qualità dell'aria e può contribuire al raffrescamento estivo interno, garantendo un sostanziale risparmio energetico in fase di costruzione ed esercizio.

Il tema della ventilazione naturale è qui associato alla progettazione degli ambienti scolastici, in quanto ambienti particolarmente critici in cui spesso si demanda il ricambio d'aria ad un sistema di ventilazione naturale; numerosi studi ne hanno ormai rilevato la scarsa qualità dell'aria destando preoccupazione. Le scuole presentano un indice di affollamento molto più elevato rispetto a qualsiasi altro edificio e qui i bambini, i docenti e gli operatori spendono quasi il 12% del loro tempo. Un'alta concentrazione di inquinanti indoor ha un notevole impatto negativo sulla salute degli studenti, ha una diretta ripercussione sulla loro capacità di apprendimento e rendimento. Inoltre la ventilazione insufficiente risulta essere correlata alla sindrome da edificio malato e all'assenteismo crescente.

In tale ottica, la tesi si pone l'obiettivo di studiare differenti sistemi di ventilazione naturale applicabili al progetto di un edificio scolastico indagando le relazioni fra sistema tecnologico e progettazione formale dell'edificio nell'ottica di un processo di integrazione progettuale.

Si presentano quindi una serie di concepts architettonici elaborati a partire dall'integrazione fra strategie di ventilazione e layouts tipologici di edilizia scolastica. In ciascun concept si sviluppano le relazioni fra architettura, ventilazione naturale, e comfort interno con l'obiettivo di fornire linee guida per il progetto di un edificio scolastico a ventilazione naturale. Il pre-dimensionamento del sistema avviene tramite CONTAM, un software di simulazione multizona, che considerando ogni zona omogenea dell'edificio come un nodo in un sistema di equazioni di bilancio di massa, consente la valutazione del tasso di ventilazione e della concentrazione di inquinanti dell'ambiente interno. La possibilità di apportare modifiche al modello in tempi brevi consente di ricercare e controllare la soluzione in grado di rispondere al meglio ai requisiti di IAQ espressi in fase di briefing. La chiarezza dei risultati e i tempi in cui vengono raggiunti, rende la simulazione numerica un utile strumento di verifica di soluzioni tecnico-architettoniche adottate.

2.Principi di ventilazione naturale

2.1.Le forze motrici

2.1.1.Gradiente termico

2.1.2.Gradiente dovuto all'effetto del vento

2.1.2.1.Il calcolo della scia del vento

2.1.3.Effetto di un sistema di immissione/estrazione meccanico

2.1.4. Composizione degli effetti

2.2.La portata d'aria attraverso un'apertura

3.Strategie per il progetto della ventilazione naturale

3.1.Single-Sided Ventilation

3.2.Cross Ventilation

3.3.Stack Ventilation

3.3.1.Solar-induced ventilation

3.3.2.L'effetto Venturi nel progetto della stack ventilation

3.4.Confronto fra le differenti strategie

3.5.Criteri guida nella scelta della miglior strategia di ventilazione

4.Componenti di un sistema di ventilazione naturale

4.1.Componenti di immissione/estrazione

4.1.1.Componenti di facciata

4.1.1.1.Wing Wall

4.1.1.2.Aperture dell'involucro edilizio

4.1.2.Componenti in copertura

4.1.3.Componenti che sfruttano la radiazione solare

4.2.I percorsi di flusso

4.3.Componenti aggiuntivi, opzionali

4.4.Componenti e strategie

5.Problematiche connesse alla ventilazione naturale degli edifici

5.1.Ventilazione naturale e comfort termico

5.2.Ventilazione naturale e comfort acustico

5.3.Ventilazione naturale ed energia

6.Evoluzione del rapporto fra architettura e tecnologia

6.1.L'architettura della ventilazione naturale

6.1.1.Pattern di facciata bi- e tri-dimensionali

6.1.1.1.Aperture di ventilazione

6.1.1.2.Camini solari

6.1.1.3.Frangisole

6.1.1.4.Wingwall

6.1.2.Organizzazione planivolumetrica interna

6.1.2.1.Single-sided e Cross Ventilation

6.1.2.2.Stack Ventilation

6.1.3.Analisi distributiva delle masse nel disegno architettonico

SEZIONE II: Le nuove frontiere dell'edilizia scolastica

1.Il "nuovo" progetto della scuola primaria e secondaria

1.1.Innovazione nell'ambiente scuola

1.1.1.Variazione dei modelli pedagogici

1.1.2.Variazione degli spazi funzionali interni

1.2.Tipologie edilizie ricorrenti: masse e layout planivolumetrici

2.Innovazione architettonica e qualità ambientale

2.1.Selezione e analisi di edifici scolastici

2.1.1.Criteri di selezione dei casi studio

2.1.2.Definizione della matrice di analisi

2.2.Presentazione di casi studio

SEZIONE III: Design concept di un edificio scolastico a ventilazione naturale

1.Selezione degli archetipi e ipotesi di riferimento

2.Simulazione di comportamento e discussione dei risultati

3.Considerazioni finali

Appendice A

A.1.La modellazione del sistema di ventilazione naturale in CONTAM

A.1.1.I componenti del sistema di ventilazione naturale simulati

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