edifici pubblici

PADIGLIONE COREANO EXPO 2015

Milano Expo Area (MI)

Il concept del Korea Pavillon è dello Studio coreano Archiban di Seoul.

AR.IN.STUDIO ha curato lo sviluppo progettuale (definitivo ed esecutivo) in veste di Local Architect, in collaborazione con l’Arch. Maurizio Carones.

Il padiglione Coreano è collocato nella parte ovest dell’area dell’Expo di Milano e l’edificio integra il paesaggio del sito expo dal Decumano al canale d'acqua.

La zona circostante è un complesso unico con molteplici punti di interesse: Decumanus, Cascina Triulza, il Giardino Wetland ed edifici di servizio: edifici collocati nelle vicinanze che costituiscono i punti di interesse per l'Expo. In un ambiente così complesso, viene proposta una struttura leggera, avendo come concetto chiave l'idea di permeabilità, con una matrice di passo complesso che ospita la mostra e un programma pubblico.

 

Su un lotto di circa 3.880 mq, il padiglione ha una superficie coperta di circa 2,200 mq con un’altezza massima di 17 metri.

Il volume complessivo, vuoto per pieno, è di circa 25.000 mc, comprendendo anche l'ampia zona porticata a piano terra.

 

La sequenza degli eventi in fiera si svolge tra le facciate – quella interna e quella esterna. L'area esterna è utilizzata come zona di raccolta e spazio d'uso esterno mentre l'interno è chiuso e contiene le diverse funzioni del padiglione.

 

Il padiglione è realizzato con una struttura monolitica autoportante in acciaio, caratterizzata da travature reticolari di grande luce e solai in lamiera grecata con finitura a secco.

Anche l’involucro opaco è realizzato con sistema S/R a secco iperisolato.

La tipica immagine bianca dell’esterno è determinata dalla rasatura finale su lastre di cartongesso idrorepellente.

I serramenti sono in alluminio, colore bianco, mentre le pavimentazioni interne sono in parte in gres porcellanato ed in parte in gomma.

 

 

Il progetto definitivo/esecutivo ha posto l’accento in particolare sul tema della sostenibilità.

 

 

ENERGIA

 

Riduzione dell'energia per il raffrescamento

1 Ottimizzazione del layout dell'edificio

  • Le cucine sono posizionate nell’angolo Nord-Ovest dell’edificio per ridurre al minimo il flusso di calore verso le zone adiacenti. Inoltre questa posizione garantisce di non avere guadagni di calore dovuti all’irraggiamento diretto in questa zona, già caratterizzata da alti carichi interni.

  • Il ristorante è posizionato nell’angolo Nord-Est dell’edificio ed è aperto verso l’esterno su tre lati su quattro. Questo, come nel caso della cucina, minimizza lo scambio con altre zone dell’edificio e rende possibile lo sfruttamento della ventilazione naturale tramite la presenza di aperture contrapposte. Inoltre le finestrature del ristorante sono schermate dal volume aggettante, come spiegato nel prosieguo della relazione.

 

2 Riduzione degli apporti solari tramite sistemi oscuranti

  • Morfologia dell’edificio - Il volume del primo piano aggetta sul lato Sud-Est per circa sei metri, schermando dall’irradiazione solare diretta gli spazi espositivi all’aperto, l’ingresso ed il ristorante. Questo permette di raffrescare l’area “buffer” fra l’esterno e l’interno.

  • Prospetto Sud-Est – Le finestrature del piano superiore sono ridotte al minimo, gran parte del prospetto è realizzato in una facciata bianca che riflette buona parte del calore incidente per radiazione. Le finestrature del piano terra sono schermate dal volume aggettante.

  • Prospetto Sud-Est – La percentuale di chiusure trasparenti è massimizzata per sfruttare la luce “fredda” proveniente da nord per il ristorante e la “farm area”.

  • Prospetto Sud– Le superfici trasparenti sono ridotte al minimo necessario. Le uniche finestrature presenti sono quelle degli uffici e le relative scale, che sono parzialmente schermate, nelle ore della mattina, dal volume più allungato ad Est. Queste finestre saranno dotate di schermature esterne che garantiranno una schermatura di almeno l’80% della superficie trasparente dalle 10:00 alle 16:00 per il periodo dell’esposizione.

  • L’ombreggiatura sarà realizzata con schermature a tapparella esterne o tramite una soluzione a pannelli amovibili.

 

3. Incremento della massa per migliorare l'inerzia

  • La facciata Sud-Est è concepita come un unico muro bianco per riflettere l’irraggiamento solare. Il muro è realizzato con pannelli relativamente sottili (2 cm) di cemento fibrorinforzato, uno strato di ventilazione, 16 cm di lana di roccia ed il cartongesso interno. Questa soluzione, pur utilizzando materiali leggeri ed interamente riciclabili, garantisce ottime prestazioni di isolamento, inerzia termica e sfasamento del calore.

 

 

4. Promuovere la ventilazione naturale per la rimozione dei carichi interni e l'ottimizzazione del comfort interno - Camini del vento

  • Per lo sfruttamento delle condizioni microclimatiche i volumi più alti dell’edificio sono concepiti come veri e propri camini del vento.

  • L’ingresso è pensato come uno spazio a tripla altezza, aperto all’aria esterna e con un’apertura in sommità della “cupola”.

  • In modo similare allo spazio dell’ingresso, i tre volume del corridoio espositivo sono dotati di un’apertura verso il lato sottovento, in modo da sfruttare la depressione causata dal vento per l’estrazione dell’aria interna esausta.

 

Area “adattiva”  con ventilazione naturale

 

Grazie all’uso dei quattro camini ed al fatto che i due ingressi principali sono realizzati come entrate senza separazioni fisiche fisse fra l’esterno e l’interno, è stato possibile concepire metà della zona espositiva del primo piano come ad uno spazio “free running”, in cui cioè il ricambio dell’aria ed il controllo di  temperature ed umidità non sono delegate agli impianti ma alla morfologia dell’edificio. Questo consente, secondo studi sperimentali, un range più ampio di combinazioni di temperature ed umidità che vengono riconosciute come comfort dagli occupanti a causa di diversi fattori (aria “fresca”, velocità dell’aria, rapporto con l’esterno, temperatura radiativa e consapevolezza/inconscio, fra i primi) e che consente parallelamente una buona riduzione del consumo di energia.

 

L’aria esterna entrerà dunque dalle aperture al piano terra e sarà dunque  “aspirata” dai camini del vento, raffrescando le zone di ingresso, con un doppio effetto:

  • da un lato renderà più graduale l’esperienza di visita del padiglione, dividendo l’edificio in tre zone termiche principali: l’esterno schermato, la parte a ventilazione naturale e gli spazi espositivi “chiusi”.

  • dall’altro lato l’aria che circola all’interno può collaborare nell’estrazione dell’aria esausta dagli spazi espositivi “chiusi” e a ridurre i consumi ed i picchi di potenza dei relativi impianti.

 

In aggiunta, alcune parti, come lo spazio “Orchard”, avranno coperture apribili e potranno di fatto diventare parte attiva nello schema di ventilazione della parte “aperta”.

 

Per comprendere l’efficacia dello schema proposto e valutarne alcune modifiche, è stato creato un modello di Energy-Plus con cui sono è stato simulato l’effetto del vento prevalente e della morfologia dell’edificio sul flusso d’aria.

Innanzitutto si è verificato come la realizzazione della  smussatura del corpo principale dell’edificio cambi drasticamente il regime delle pressioni sulla copertura, garantendo la creazione di una pressione maggiore sulle pareti sopravento e di convesso una depressione maggiore sulle pareti sottovento e sulle coperture degli stessi.

E’ stata dunque verificata l’efficienza dei camini, per cui, con una velocità dell’aria di circa 2,5 m/s e senza considerare la differenza di temperatura fra aria interna ed aria interna (in alcuni casi trascurabile), la velocità di estrazione risulta di circa 0,5 m/s.

In ultima analisi è stata condotta una verifica in pianta a livello degli uffici, in cui è visibile una forte differenza di temperature fra i due lati, sebbene non direttamente contrapposti.

 

Riduzione del surriscaldamento interno e dell'effetto isola di calore

 

La riduzione del surriscaldamento interno è ottenuta attraverso la schermatura, prima descritta, delle superfici vetrate.

Un altro fattore importante è la riflettanza delle finiture esterne che, progettate con un valore di albedo molto alto, riducono la frazione di calore radiante che viene assorbita dall’edificio.

Come descritto in precedenza, la soluzione adattata per garantire il comfort termico degli ospiti del padiglione nella zona “aperta” dell’esposizione è stato l’uso estensivo della ventilazione naturale.

 

Una soluzione del tutto diversa doveva essere trovata per la zona degli uffici, per due motivi principali:

  • l’area non può essere aperta all’aria esterna come la zona espositiva per ragioni di comfort degli utenti

  • l’area non è dotata di spazi che possano garantire la circolazione dell’aria (spazi a doppia altezza, grandi aperture, camini del vento)

  • i carichi interni dell’area uffici sono più alti e più costanti nel tempo.

 

Per queste ragioni si è scelto di adottare un approccio meno “aperto”, utilizzando gli uffici di giorno come uno spazio “chiuso”, isolato dall’esterno, la cui temperatura ed umidità è governata dagli impianti ed in cui la sola ventilazione naturale durante il giorno è legata alle scelte dei singoli utenti.

L’obiettivo successivo, quindi, è stata la riduzione dei consumi e dei picchi degli impianti di raffrescamento, nonostante l’energia termica per il raffrescamento sia fornita dal sistema di Piastra che fornisce acqua a bassa temperatura sfruttando il calore dell’acqua dei canali del sito e sia quindi di per sè già efficiente e sostenibile.

 

L’obiettivo di riduzione dei consumi e dei picchi di funzionamento è stato perseguito con tre diversi approcci:

  • ottimo livello di isolamento e di proprietà termiche delle chiusure

  • uso di schermature esterne che permettono l’ombreggiamento dell’80% della parte trasparente dalle 10:00 alle 16:00.

  • sfruttamento della ventilazione naturale.

 

La ventilazione naturale è utilizzata per raffrescare le strutture ed i materiali componenti lo spazio interno,  consentendo di ridurre  il fabbisogno per raffrescamento della zona durante il giorno.

Infatti, essendo “chiusa” durante il giorno, pur mantenendo l’aria interna ad una temperature di 26°, tutti i materiali componenti l’ambiente e la struttura degli uffici raggiungeranno, verso sera, una temperature di circa 26°.

Se durante la notte la temperatura di questi materiali è ridotta attraverso la ventilazione naturale, significherà che durante il giorno essi potranno assorbire più energia dai carichi interni esistenti, contenendola fino a sera, creando quindi un “polmone” di calore che non dovrà essere “asportato” tramite l’uso degli impianti ma semplicemente attraverso la fresca aria notturna.

Anche per questo aspetto è stato realizzato un modello con Energy Plus. E’ evidente come il fatto di utilizzare la ventilazione naturale notturna  permetta un abbassamento della temperatura interna durante la notte rispetto al caso base. Questo significa che durante il giorno ci sarà bisogno di un utilizzo minore dell’impianto di raffrescamento e quindi un minor consumo energetico.

 

Zanzariere e Soluzioni passive

 

Una considerazione aggiuntiva riguarda il fatto che durante la notte viene fatta entrare aria umida, aumentando il livello di umidità relativa dell’aria interna. Inoltre l’aria estiva, specie in prossimità del canale, potrebbe essere foriera di numerosi insetti.

Per ovviare a questa problematica è in fase di studio un sistema che possa garantire da un lato l’impermeabilità agli insetti durante al fase di ventilazione notturna, dall’altro il calmieramento dell’umidità interna grazie a soluzioni “povere” adottate in alcune civiltà mediorientali che si basano principalmente sulle proprietà del sale per l’assorbimento del vapore dall’atmosfera.

Gli effetti di queste soluzioni potranno essere oggetto di studio empirico per il riconoscimento e la diffusione di queste metodologie passive non-convenzionali.

 

Biofiltrazione

 

Per garantire una qualità dell’aria interna migliore e dovutamente al fatto che, come spiegato precedentemente, l’aria negli uffici durante il giorno sarà ricircolata dagli impianti, comportando la possibilità di un aumento di concentrazioni di inquinanti e/o polveri dovuti alle attività interne, saranno utilizzate specie vegetative selezionate.

Studi della NASA e della University of Guelph dimostrano come l’utilizzo di piante domestiche di normale diffusione come la Dypsis-lutescens, l’ Epipremnum aureum l’ Hedera helix e la Sansevieria trifasciata, possano contribuire a ridurre notevolmente la concentrazione di inquinanti interna.

Il concetto della biofiltrazione si basa sul fatto che le piante sono in rado di decomporre le sostanze inquinanti legandone all’acqua le componente precedentemente disciolte in aria.

 

Minimizzare l'energia necessaria per il riscaldamento

 

La soluzione tecnica adottata per l’involucro opaco permette eccellenti proprietà di isolamento, sfasamento termico ed inerzia.

La superficie del tetto è parzialmente a verde, diminuendo l’ampiezza dell’onda di calore entrante attraverso la copertura.

Inoltre il rapporto superfici vetrate/superfici opache è molto basso, garantendo poche dispersioni per trasmissione attraverso le prime.

Il periodo di utilizzo previsto per l’edificio andrà dal primo di maggio al 31 ottobre. Considerando l’impatto dei carichi interni che si prevedono alti sia per occupazione che per macchinari presenti, è stato deciso di non prevedere un sistema di riscaldamento apposito.

 

Minimizzare la richiesta di energia per l'illuminazione

 

Pur avendo ridotto la quantità di superfici trasparenti, si è cercato di distribuirle oculatamente nelle diverse zone, al fine di massimizzarne l’efficienza e minimizzare il fabbisogno di energia per l’illuminamento.

Ristorante

 

Il ristorante ha tre lati trasparenti di cui uno aperto a nord senza nessun tipo di ostruzione, riuscendo a garantire un buon livello di FLD.

Corridoi ed ingresso

I corridoi e l’ingresso principale sono illuminati da finestre in copertura e da finestre laterali.

 

Orti Urbani

La zona “orchard” è dotata di una vetrata nella parte superiore che rende residua la necessità di illuminazione artificiale.

 

Spazi espositivi “chiusi”

Gli spazi espositivi “chiusi” saranno serviti per la maggior parte da illuminazione artificiale.

I consumi per illuminazione saranno ridotti attraverso l’utilizzo di controlli automatici e di lampade ad alto rendimento.

I parametri di progetto e di scelta dei materiali saranno stabiliti per ottenere superare i parametri di riflettanza dell’80% per i soffitti, 50% per i muri e del 20% per i pavimenti.

MATERIALI E TECNOLOGIE COSTRUTIVE

I materiali sono stati scelti con particolare attenzione alla riduzione dell’impatto dell’edificio sull’ambiente.

Il solaio controterra sarà composto da solai alveolari prefabbricati per permettere l’aerazione e la creazione di un piano rustico per la posa degli impianti.

I solai alveolari, rispetto all’uso di elementi stampati in plastica, è stata preferita per il minore costo e per il fatto che, in fase di smantellamento, possono essere facilmente riutilizzabili.

Il riutilizzo dei solai sarà favorito dal fatto che per la creazione del “magrone” di sottofondo saranno utilizzati granuli di argilla.

Questo materiale, oltre a essere completamente naturale, può essere aspirato e riutilizzato in altre realizzazioni a fine esposizione e permette il recupero totale di tutti gli elementi impiantistici.

La finitura del pavimento sarà realizzata, sopra agli strati appena descritti, con delle “pavilastre” per la realizzazione del piano omogeneo, sormontati da gomma riciclata.

La gomma sarà Artigo, marchio che fornisce certificati circa la provenienza delle materie prima da filiera di riciclaggio. La gomma sarà fissata sulle pavilastre tramite strip in velcro, rendendo tutta la soluzione completamente smontabile e riutilizzabile.

Le finiture interne saranno realizzate in cartongesso e le finiture esterne in cemento fibrorinforzato, entrambi facilmente riciclabili.

L’isolamento interno sarà in lana di roccia, anch’essa riutilizzabile con alcune attenzioni, ma maneggiabile senza nessun tipo di rischio per la salute dei lavoratori.

AR.IN. Studio - Progettazione e Servizi per l'Architettura e l'Ingegneria

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