Alla ricerca del migliore orientamento - Ricerche tedesche

Franz Knauf

Nel 1879, nell’ambito di un progetto per il nuovo ospedale accademico di Heidelberg, Franz Knauff (1835-1920), noto igienista tedesco, pubblicò una sua ricerca sul migliore orientamento degli edifici (1) in cui egli tracciò le sue conclusioni in merito:

“a) Nel caso di una disposizione dell’asse in direzione Nord-Sud, nel corso di un anno, l’ambiente ottiene più calore irradiato dal sole rispetto a una disposizione dell’asse in direzione Est-Ovest, e precisamente nel rapporto di 11:10. Purtroppo questo surplus di calore fa effetto solo nella stagione calda e non è quindi un vero guadagno.

“b) Se invece l’asse dell’ambiente è orientata in direzione Est-Ovest, questo ottiene durante tutta la stagione fresca e fredda (cioè durante il periodo di riscaldamento) una quantità assoluta maggiore di calore solare rispetto all’orientamento dell’asse in direzione Nord-Sud e precisamente nel rapporto di 6:5.”

Nei suoi studi, Korff usò per la prima volta i dati meteorologici sulla variazione e sull’intensità del soleggiamento, tendendo conto della nuvolosità. Knauff si esprime anche per quanto riguarda la distanza tra le schiere di edifici e raccomanda una distanza orizzontale tra l’asse di una schiera fino alla facciata della prossima corrispondente all’altezza del colmo delle case della schiera antistante moltiplicata per 3,5.

(1)   Knauff, F.: Das neue akademische Krankenhaus in Heidelberg, München 1879

Alfred Vogt

Contemporaneamente a Franz Knauf ad Heidelberg, Alfred Vogt pubblicò sulla Rivista di Biologia del 1879 un articolo sull’orientamento delle vie urbane e sulla loro larghezza in rapporto all’altezza degli edifici (1). Egli scrisse tra l’altro:

“Abituato dall’esperienza quotidiana all’aumento della temperatura dell’aria all’aperto all’ora di mezzogiorno, che il fisico ci spiega con l’angolo d’incidenza dei raggi solari che diventa sempre più acuto, si è ignorato finora che questo rapporto si inverte nel tempo e pertanto le facciate esposte a Est e a Ovest, nella stessa durata di soleggiamento, ricevono più calore rispetto a quelle esposte a Sud”.

Vogt eseguì le sue misurazioni nel mese di Luglio e arrivò a un risultato che lo sorprese: “che la facciata esposta a Sud aveva assorbito meno calore delle altre facciate”.

Nel “Manuale dell’Architetto” del 1890, gli autori, gli architetti Josef Durm (1837-1919), Hermann Ende (1829-1907) e Heinrich Wagner (1834-1897), e l’ingegnere  Eduard Schmitt (1842-1913) traggono le giuste conclusioni dalle opere di Knauff e Vogt raccomandando l’esposizione degli edifici verso Sud, ossia di orientare l’asse longitudinale degli edifici in direzione Est-Ovest (2).

(1) Vogt, Alfred: Über die Richtung der städtischen Straßen nach der Himmelsgegend und das Verhältnis ihrer Breite zur Häuserhöhe. Zeitschrift für Biologie, Berna 1879

(2) Durm, Ende, Schmitt und Wagner: Handbuch der Architektur, Darmstadt 1890

 

Arthur Korff-Petersen

Nel 1920, l’igienista e professore dell’Istituto di Igiene di Berlino (Hygiene Institut), Arthur Korff-Petersen (1882-1927), si occupò dell’orientamento di edifici multipiano, confermando la teoria di Knauff che la disposizione migliore è quella che si ottiene orientando l’asse longitudinale in direzione Est-Ovest affinché gli ambienti di soggiorno possano ricevere un massimo di apporti solari da Sud. Per quanto riguarda invece la distanza tra le schiere dei singoli edifici, ritiene troppo costosa quella proposta da Knauff. Egli conclude che, nel caso di case a schiera, l’orientamento diagonale (asse NE-SO o NO-SE) sia il più conveniente se la larghezza delle vie è uguale all’altezza degli edifici (1). Korff-Petersen si battè anche per un migliore isolamento termico degli edifici e propagò la cosiddetta “Thermos-Platte”, un pannello usato con successo per l’isolamento di depositi frigoriferi.

Nel suo libro “Grundbegriffe des Städtebaus“ (I principi fondamentali dell’urbanistica) del 1921 (2) (volume I), Karl H. Hoefner asserisce che il blocco che si estende in direzione Nord-Sud presenta le condizioni di soleggiamento migliori in autunno, inverno e in primavera, ma bisognerebbe tenere conto del soleggiamento durante tutto l’anno e quindi avvicinarsi all’orientamento verso Sud.

(1)   Korff-Petersen, A.: Die Besonnung der Häuser in städtischen Straßen, Zeitschrift für Hygiene, Berlin 1920

 

Paul Schmitt

Nel 1930, Paul Schmitt (1), nel suo articolo apparso sul periodico „Zeitschrift für Bauwesen“, tratta in maniera più approfondita tutti i problemi del soleggiamento e dell’orientamento più conveniente degli edifici. I suoi risultati in breve:

“Per quanto riguarda la determinazione delle distanze tra gli edifici è sufficiente che questi, nel giorno del solstizio invernale (21 dicembre), possano ricevere sole per almeno quattro ore.

Gli apporti energetici solari sulle facciate Sud (vie Est-Ovest) sono maggiori nella stagione fredda e nella mezza stagione rispetto a quelli nella stagione calda e quindi i più favorevoli.

 

Gli apporti energetici solari sulle facciate Est e Ovest (vie Nord-Sud) sono i minori nella stagione fredda; essi raggiungono i valori massimi nella stagione calda e, nella mezza stagione, risultano inferiori rispetto a quelli della facciata Sud.

Per quanto riguarda gli apporti energetici solari che arrivano sulle case a schiera: a) nella mezza stagione tutte le direzioni delle vie hanno quasi la stessa validità; b) in estate sono notevolmente più convenienti le vie Est-Ovest rispetto a quelle Nord-Sud; in inverno sono molto migliori le vie Est-Ovest rispetto a quelle Sud - Nord.

Le facciate a Sud si riscaldano sotto il sole più velocemente in inverno che in estate.

Le facciate Est e Ovest, in inverno, si riscaldano meno rapidamente che in estate.

La relazione tra i possibili e i reali apporti energetici solari è per tutte le vie quasi la stessa nella stagione calda e nella mezza stagione; mentre nella stagione fredda la relazione è più vantaggiosa per le vie Est-Ovest.

Per quanto riguarda il raffreddamento e il riscaldamento, le vie Est-Ovest sono più favorevoli che quelle Nord-Sud.

Nelle vie Nord-Sud, l’esposizione al vento comporta, nella stagione fredda, un fabbisogno di combustibile maggiore rispetto a quello che si riscontra nelle vie Est-Ovest. Nelle vie Nord-Sud, la possibilità di raffreddamento è invece maggiore.

Sotto ogni aspetto, le vie diagonali dimostrano valori intermedi tra quelli delle vie Est-Ovest e quelli delle vie Nord-Sud.

La direzione Est-Ovest delle vie ha notevoli vantaggi rispetto ad ogni altra direzione e, pertanto, può essere definita la migliore, se le stanze di soggiorno e quelle da letto sono esposte verso Sud e la cucina, la scala, il bagno, la dispensa e altri locali da tenere freddi sono esposti verso Nord.

(1)   Schmitt, Paul, Die Besonnungsverhältnisse an Stadtstraßen und die günstigste Blockstellung, Zeitschrift für Bauwesen, Berlin 1930

 

Fritz Konz

Nel 1932, nella sua tesi di laurea l’ingegnere Fritz Konz (1) arriva quasi alle stesse conclusioni di Schmitt: gli effettivi apporti solari sono notevolmente maggiori per le schiere di case che si estendono in direzione Est-Ovest, rispetto a quelle che si estendono in direzione Nord-Sud. La diminuzione degli effettivi apporti solari dovuta a altre schiere parallele è notevolmente minore nel caso di schiere che si estendono in direzione Est-Ovest piuttosto che nel caso in cui queste si estendono in direzione Nord-Sud.

La direzione Est-Ovest è quasi sempre più vantaggiosa rispetto a quella Nord-Sud, un’affermazione che concorda con i risultati di Schmitt, ma soprattutto quando si esamina l’effetto di schiere vicine e parallele. Affrontando il problema dal punto di vista di chi progetta un’abitazione, si può però arrivare anche al risultato che l’estensione delle schiere in direzione Nord-Sud sia preferibile. Sostenendo questo punto di vista, bisogna però essere consapevoli che i vantaggi ottenuti comportano un soleggiamento minore durante la stagione rilevante, cioè quella del riscaldamento.

(1)   Konz, Fritz: Der Einfluss der Besonnung auf Lage und Richtung von Wohnstraßen, Diss. TH-Stuttgart 1932

 

Alla ricerca del migliore orientamento - William Aktinson

William Aktinson

William Atkinson (1) era un architetto riformista di Boston, Massachusetts che, tra il 1905 e il 1912, si occupò dei guadagni energetici ottenibili dal sole e del migliore orientamento degli edifici. Egli sperimentò con un collettore solare coperto da una finestra di vetro, collettore da lui chiamato “Sun Box” (cassetta solare), simile a quello usato, 150 anni prima, dallo scienziato ginevrino Horace-Bénédict de Saussure (1740-1799), ma con la differenza che il collettore di Atkinson era posto in verticale e non in orizzontale. All’interno del collettore vi era una camera di circa 30 x 30 x 30 cm, rivestita di legno ed esternamente chiusa su cinque lati con un isolamento termico.  Tra i mesi di giugno e di dicembre, Atkinson espose il collettore (in verità furono due i collettori che egli fece costruire) al sole, cambiando periodicamente l’esposizione e prese nota delle temperature rilevate e di altri dati.

Sezione del collettore solare („Sun box“) di William Atkinson. La cassetta interna (E), isolata termicamente su cinque lati (D) e con un vetro sul sesto. (Fonte: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, S. 178)

Le misurazioni rilevate in estate confermarono la sua ipotesi, e cioè che il sole da Est e da Ovest provocava troppo calore. Per esempio, il 21 giugno, alle 8 del mattino, la temperatura nel suo box esposto a Est arrivò a quasi 49°C, cioè di 16,6 K maggiore rispetto alla temperatura rilevata in un collettore esposto a Sud e di 5,5 K maggiore rispetto alla temperatura esterna. Al pomeriggio, nel collettore, esposto verso Ovest, registrò una temperatura  oltre i 62°C, 6,6 K di più di quella registrata in un collettore esposto a Sud e quasi 19°C superiore alla temperatura esterna. I risultati più sorprendenti, però, egli li ottenne in inverno. Il 22 dicembre del 1910 egli rilevò all’interno del collettore solare, esposto a Sud, una temperatura di 45,5°C quando quella esterna era scesa a -4,5°C. Così, Atkinson poté accertare che il maggior guadagno di calore solare si otteneva d’inverno, quando il collettore era esposto a Sud e scoprì che “il raggi solari danno un contributo non indifferente al riscaldamento di una casa”.

Nel 1912, Atkinson costruì anche una “casa solare” sperimentale per Samuel Cabot, un ricco patrizio di Boston. L’obiettivo era quello di determinare più esattamente il potenziale riscaldante del sole.  La costruzione era poco profonda, aveva un tetto a una falda e una grande finestra esposta a Sud; le pareti e il tetto erano termicamente ben isolati. Atkinson raccontò che persino quando le temperature esterne scendevano sotto lo zero, all’interno, frequentemente, la temperatura raggiungeva i 38°C e oltre.

Sulla base di queste sue ricerche, Atkinson scrisse il libro “The Orientation of Buildings or Planning for Sunlight”, che fu pubblicato nel 1912 a New York (2), ma, come scrive John Perlin, “Atkinson’s results were soon forgotten”. Gli studi di Atkinson portarono a una modifica della legge edilizia dello Stato del Massachusetts che pertanto limitava l’altezza degli edifici a 2 ½ della larghezza della via adiacente (3).

Uno studio di William Atkinson sull’ombreggiamento in dicembre da parte di un edificio a torre, alto 100 metri

(Fonte: Butti, Ken & Perlin, John: A Golden Thread, Palo Alto, 1980, p. 176)

Nono solo l’architetto statunitense William Atkinson, ma anche diversi architetti e ingegneri europei si occuparono all’inizio del Novecento del problema del migliore orientamento degli edifici e degli alloggi.

Note

(1) Da non confondere con l’architetto inglese William Atkinson (1773 - 1839) conosciuto per le sue ville di campagna in stile neogotico, inventore di un nuovo sistema per riscaldare le serre tramite l’acqua calda

(2) Atkinson, William: The Orientation of Buildings and of Streets in Relation to Sunlight. Technology Quarterly, vol. 18 (September 1905), pp. 204-206

(3) House Bill No. 775. Commonwealth of Massachusetts, January 26, 1905

Atkinson’s quote on skyscrapers appeared in Technology Quarterly, p. 204. The legislation that Atkinson helped enact (House Bill No. 775. Commonwealth of Massachusetts, January 26, 1905) limited Building height to 2 ½ times the width of the streets adjacent to them. Details on Atkinson’s “Sun-Box” are from “The Orientation of Buildings or Planning for Sunlight”, p. 62-78

Alla ricerca del migliore orientamento - Bernhard Christoph Faust

Bernhard Christoph Faust

 

Bernhard Christoph Faust nacque il 23 maggio 1755 a Rotenburg/Fulda (Germania), uno dei due gemelli del medico Otto Christoph Faust e della moglie Sophie Elise. Dopo aver frequentato il Collegium Carolinum di Kassel, studiò medicina alla nuova università luterana di Gottinga e nel 1777 si laureò all’Università di Rinteln/Weser (Alma Mater Ernestina), nella contea di Schaumburg. Dopo la laurea si trasferì temporaneamente a Kassel per specializzarsi in ginecologia presso una clinica. Dopo di ciò, tornò nella sua città natale, dove esercitò la professione di medico.

 

 

Nel 1788 si trasferì a Bückeburg per assumere l’incarico di medico personale e consigliere di corte della principessa di Schaumburg-Lippe. Bückeburg diventò la sua città elettiva dove esercitò la professione per mezzo secolo e dove morì nel 1842.

La sua vita fu tutt’altro che avventurosa - egli rifiutò l’offerta di andare a lavorare a San Pietroburgo e non fece nemmeno il solito viaggio di perfezionamento nei vicini paesi europei come a quell’epoca era uso tra i medici. Quando dovette effettivamente recarsi in Inghilterra, fece testamento – segno questo che indica come per lui doveva essere insolito un simile viaggio.

Faust fu un normale cittadino di uno dei molteplici piccoli stati tedeschi che rendevano la mappa politica della Germania simile a una pelle di leopardo accontentandosi dello stipendio che gli passava la corte degli Schaumburg-Lippe.

Utopia urbanistica di B. C. Faust: vedute di case a schiera con giardini e fognatura della  „Città solare“, Tav. IV, 1829 (Litografia di J. C. Arnold, Kassel, secondo uno schizzo di Bernhard Christoph Faust. Staatsarchiv Bückeburg, F1 A XXV 28, E 15, Bl. 11)

Si rivelò invece un pioniere e un precursore nel campo della salute pubblica, ma non allo stesso livello dei più famosi professori come Samuel Auguste Tissot, Johann Peter Frank e Christoph Wilhelm Hufeland. I meriti di Faust non si rivelarono attraverso voluminose opere destinate ai lettori più colti. Le sue opere furono invece piccoli manifesti, veri e propri quaderni popolari su temi che a lui sembravano importanti. Nel 1792 presentò la bozza di un “catechismo della salute”, chiamato così in riferimento al catechismo religioso. Così come nelle si insegnava il catechismo religioso, allo stesso modo si sarebbe dovuto insegnare il catechismo della salute nelle scuole della contea di Schaumburg-Lippe.

Faust postulò che il cittadino abbia il dovere etico e morale di badare alla propria salute. Con parole semplici, comprensibili anche ai bambini, egli spiegava il valore della salute che per lui è più della mera assenza di malattia e metteva  in evidenza il valore di condizioni ambientali sane, dell’aria e dell’acqua pulita, dell’igiene personale, dell’abbigliamento pulito, la pulizia in casa e soprattutto in cucina.

La bozza del “Catechismo della salute” fu divulgata in 80.000 copie e nel 1794 venne pubblicata l’opera definitiva. Nel 1802, al momento della nona ristampa, le copie vendute erano ben 150.000. Seguirono diverse traduzioni e numerosi testi illustrativi relativi ai singoli argomenti.

Le raccomandazioni sull’igiene in ambiente domestico lo portarono, nel 1824, alla “Sonnenbaulehre”, la teoria sull’orientamento delle case. Già nel suo “Catechismo della salute”, Faust aveva lamentato la ristrettezza spaziale nelle città: “tutte le case distano tra loro solo uno o due piedi e queste strette intercapedini, i cosiddetti giardini, sono invece i ricettacoli di ogni sorta di rifiuti maleodoranti”. La proposta fu di conseguenza la “Sonnenbaulehre” in cui egli sosteneva e raccomandava: “Zur Sonne nach Mittag sollen alle Häuser der Menschen gerichtet seyn”, ovvero, che tutte le case fossero orientate verso sud, affinché si potesse conferir loro il soleggiamento migliore.

Pianta della città solare, 1824 (foglio 45,9 x 38,3 cm) Litografia di  G. Osterwald secondo uno schizzo di  Bernhard Christoph Faust

(Fonte:Niedersächsisches Staatsarchiv Bückeburg (Nds StA Bückeburg) Nds StA Bückeburg, F1 A XXV 28, E 15, Bl. 16. Foto: WLMKuK Münster, Sabine Ahlbrand-Dornseif)

 

Faust fece anche calcolare da due astronomi le ore di soleggiamento sui quattro lati delle case orientate verso Sud. La differenza tra questi calcoli e altri più recenti è tra l’1,1 e lo 0,7 per cento.

Faust prevedeva case nelle quali la maggior parte delle stanze fosse orientata verso Sud per meglio sfruttare la luce e il calore del sole. Egli inventò – circa cento anni prima della sua realizzazione – il tetto piano che intendeva inerbire. Le singole unità abitative avrebbero dovuto essere case a schiera servite da fognatura. Sul lato Sud delle case prevedeva piccoli giardini e orti – il suo consiglio di inserire le case in una “natura verde e viva” precorre nel tempo un obiettivo che fu poi del movimento della “città-giardino” nato molti decenni più tardi. Faust stimò che l’area necessaria per una “città solare”  sarebbe maggiore di un solo quarto di quella necessaria per le città della sua epoca.

Bibliografia

Faust, Bernhard Christoph: Sonnenbaulehre, Bückeburg (1824)

Plessner, Hans: Die Sonnenbaulehre des Dr. Bernhard Christoph Faust, Diss. TU Berlin, Köln-Kalk, 1933

Alla ricerca del migliore orientamento - Franz de Zach

Franz de Zach

Il barone Franz Xaver von Zach (1754 Pest - 1831 Paris) è stato l’astronomo austro-ungarico più noto del Settecento. E’ stato anche matematico, geografo, storico e militare e lavorò in vari paesi europei, tra cui in Germania (Gotha), Inghilterra (Londra), Francia (Marsiglia) e Italia (Genova). Tra i suoi meriti si trovano le ricerche sul sistema solare e l’organizzazione delle ricerche astronomiche su livello internazionale. Egli si occupò anche dello sfruttamento passivo dell’energia solare e l’orientamento degli edifici verso Sud a lui sembra il più naturale. Nel volume intitolato Correspondance astronomique du Baron du Zach, Genova 1818 (1), si legge:

“In tutti i paesi meridionali e quindi molto caldi, se il luogo non è totalmente avverso, quasi dappertutto le case di campagna si trovano, alquanto ben orientate; ciò vuol dire: i loro lati principali, dove si trovano i soggiorni, sono esposti, così come le serre, verso mezzogiorno. Nelle case orientate verso mezzogiorno, in estate si soffre di meno del caldo e, in inverno, meno del freddo, rispetto a quelle case nelle quali i soggiorni sono orientati verso Est o Ovest, dove, in estate si soffre incomparabilmente di più del caldo e in inverno di più del freddo.

Se i soggiorni sono esposti verso Est o Ovest, in estate essi vengono riscaldati dal Sole tra quattro e cinque ore senza interruzione;  quelli esposti verso Est ricevono Sole alla mattina dalla leva fino alle ore dieci circa. Simile è la situazione nei soggiorni esposti verso Ovest, dove in estate il Sole riscalda i muri dal pomeriggio fino alla sera la facciata per quattro o cinque ore, che anche durante le prime ore della notte rilasciano il loro calore ai soggiorni sul lato occidentale.  Se invece le stanze sono esposte a Sud, il Sole non le raggiunge quasi; quando queste stanze cominciano ad essere illuminate, verso le ore nove o dieci del mattino, fino alle ore due e tre del pomeriggio, la posizione del Sole è così alta e incide quasi solo sui tetti e non penetra  quasi nelle stanze.

Queste case orientate verso Sud, ossia verso meridione, possiedono normalmente anche stanze esposte verso Nord, o almeno collegamenti, porte e finestre, tramite le quali si può ottenere una piacevole corrente fresca da Nord a Sud, che non è ottenibile tra le stanze orientate a Est o a Ovest, tra le quali le correnti sono invece calde e soffocanti.

In inverno, nelle stanze orientate verso il mezzogiorno avviene il contrario. Il Sole, grazie ai suoi punti di leva e di tramonto invernali, le riscalda continuamente tra le ore sette e otto; e anche a mezzogiorno non è mai così alto da non raggiungere le stanze orientate verso Sud che, pertanto, hanno in inverno delle temperature miti e piacevoli.”

Note

(1) Correspondance astronomique du Baron du Zach, Genova 1818; secondo Faust B. Chr. : Zur Sonne nach Mittag sollten alle Häuser der Menschen gerichtet sein, Bückeburg 1824

Alla ricerca del migliore orientamento - Joseph Furttenbach

Joseph Furttenbach

Un architetto del Seicento che, nei suoi scritti, ha ripetutamente richiamato l’attenzione sulla necessità di orientare gli edifici verso Sud, è stato il tedesco Joseph Furttenbach (1591-1667).

Furttenbach era architetto municipale di Ulm (Germania), città nella quale trascorse la maggior parte della sua vita. In gioventù aveva trascorso dieci anni in Toscana, in particolare a Firenze, per seguire degli studi d’architettura militare e di ingegneria. Tra il 1629 e il 1667, pubblicò numerosi libri sull’architettura e sull’urbanistica.

Tornato in Germania diffuse poi l’uso di elementi italiani e francesi nell’architettura barocca. Era un esperto polivalente che si occupò anche di cartografia, di chimica – nel suo trattato sulla pirotecnica egli descrisse innumerevoli esperimenti con la polvere da sparo – della costruzione di ponti, navi, organi e della progettazione di orti e di parchi. Famosa è la sua ristrutturazione del teatro di Ulm, avvenuta nel 1641.

In numerosi scritti ha ripetutamente evidenziato l’importanza dell’orientamento degli edifici verso il sole. I suoi progetti, per esempio quelli di una scuola e di una fattoria, dimostrano l’importanza data da lui alla scelta della “partes mundi”. Nel progetto di una fattoria (Mayer-Hoffs-Gebäw), egli raccomanda l’orientamento del lato principale dell’edificio verso mezzogiorno e la chiusura della facciata di Ovest perché esposta ai venti e alle piogge. Nella sua „Newe Statt“ (Nuova città) gli edifici sono esattamente orientati a Sud e l’ospedale è collocato nella parte orientale affinché i prevalenti venti da Ovest possano asportare le “sostanze infettive dalla città”.

La sua opera più nota, “Architectura Universalis” del 1635, è un trattato illustrato di ingegneria militare, di fortificazioni, caserme, scuole militari, ospedali, lazzaretti, ponti, natanti, cantieri navali, cannoni e altro. Altri suoi titoli: “Architectura Civilis” (1628), “Architectura Martialis” (1629), “Architectura Recreationis” (1640) e “Architectura Privata' (1641)

Alla ricerca del migliore orientamento

Il Rinascimento aveva preparato il terreno per le moderne scienze naturali caratterizzata dalla ricerca empirica e dalla sperimentazione controllata dei fenomeni naturali. Galileo Galilei è normalmente considerato il primo scienziato moderno che affronta lo studio della natura e dei suoi fenomeni utilizzando conseguentemente questo metodo di ricerca. In una notte di dicembre del 1610 dirige il suo cannocchiale sulla luna, scoprendo che la superficie del nostro satellite non è liscia come uno specchio, come fino a quel momento si pensava, ma ha delle asprezze e scabrosità che possono essere interpretate solo come montagne.

Nel Seicento inizia anche una discussione scientifica sul migliore orientamento degli edifici, discussione che durò fino al XX secolo. Naturalmente si sapeva già da sempre che in Europa il migliore orientamento degli ambienti abitativi era quello verso il sole, verso Sud, ma dall’esperienza e dagli antichi scrittori si sapeva anche che bisognava anche tenere conto dei venti e di altri fattori climatici. Per alcuni architetti e costruttori la conciliazione di questi due aspetti comportava un certo dilemma.

Il nuovo spirito scientifico svegliatasi nell’epoca rinascimentale, spinse molti architetti e altri professionisti a cercare delle dimostrazioni scientifiche per ciò che si sapeva da sempre, cioè che il migliore orientamento degli edifici è quello verso Sud. Un motivo che ha spinta questa ricerca è forse stato anche la città medioevale con le sue anguste vie e la sua strettezza che non permetteva a molti edifici di far entrare il sole nelle stanze. Gli unici edifici che ricevevano abbastanza luce e sole erano i palazzi dei benestanti palazzi che si affacciavano a una delle piazze. Nella città medioevale che case erano di solito strette e profonde. Solo la stanza verso la via poteva ricevere luce diretta, mentre gli ambienti in profondità la ricevettero al massimo da un cortiletto interno. Nel rinascimento siamo testimoni di un profonda cambiamento della tipologia architettonica. I nuovi edifici ricevono verso la strada una facciata più larga dietro della quale c’è posto per una serie di stanze. L’alloggio riceve così più luce e più sole, soprattutto se si trova al primo o secondo piano.

Tra gli studiosi che si sono occupato del migliore orientamento degli edifici, si trovano: Joseph Furttenbach,  Franz Xaver de Zach, Bernhard Christoph Faust, Franz Knauff, Alfred Vogt, William Aktinson, Arthur  Korff-Petersen, Paul Schmitt e Fritz Konz

Gli studi sull’orientamento delle vie urbane e delle case a schiera, eseguiti negli anni Venti del secolo scorso in Germania, bisogna interpretarli basandosi sulla situazione economica in cui si trovava quel Paese dopo la Prima Guerra Mondiale. La Germania aveva perso la guerra e doveva versare somme esorbitanti di denaro per la ricostruzione. D’altra parte aveva un enorme fabbisogno di alloggi. Questi alloggi dovevano essere economici sia per quanto riguardava i costi di costruzione, sia per quanto riguardava quelli di gestione.

Per questo motivo furono eseguiti molti studi architettonici e urbanistici sulla fabbricazione industriale di alloggi e di elementi costruttivi, l’arredamento, l’igiene, il soleggiamento, il consumo di combustibili, lo spazio minimo di cui ha bisogno una famiglia. La domanda fondamentale era dunque “Wie bauen?“ (Come costruire?).

Furono banditi molti concorsi architettonici per ottenere valide risposte a questa domanda e l’aspetto energetico non era certo l’ultimo che i progettisti dovettero affrontare (vedi il paragrafo “La casa  crescente”). Naturalmente, nell’Europa centrale, il tema più importante era il riscaldamento invernale che costituiva, e che costituisce ancora oggi, la maggior parte dei consumi energetici degli alloggi. Un architetto che si occupò particolarmente di questo argomento fu Koen Limperg (1908–1943) di Amsterdam, che scrisse un libro sulla fisica degli edifici, intitolato „Naar warmer woningen“ („Verso case più calde“) (1). Per aver preso parte alla resistenza olandese contro i tedeschi, fu processato e condannato a morte nel 1943.

Nonostante tutti questi studi sul modo migliore di costruire, fino agli anni Quaranta vi sono solo pochi progetti e realizzazioni che affrontano il problema del migliore sfruttamento dell’energia solare (2).

Note

(1) Limperg, Koen, Naar warmer woningen. Overzicht van de warmtetechnische eigenschappen van bouwmaterialen en bouwconstructies met bespreking van de wijze waarop hiermede in de practijk kan worden gerekend. Holkema & Warendorf, 1936.

(2) Reusch, Heinz, Geschichte der Nutzung der Solarenergie. Versuch einer Darstellung der geschichtlichen Entwicklung der passiven und aktiven Nutzung  und des daraus resultierenden Einflusses auf das Bauwesen der Gegenwart, Hannover 1982, p. 106.

Giardini d’inverno

Un po’ dappertutto, davanti a molti ristoranti e caffè vi sono spesso delle terrazze che, nella brutta stagione, possono essere interamente chiuse con delle vetrate ed ospitare i clienti. Dall’autunno fino alla primavera, queste terrazze offrono un ambiente riparato dal vento e dalla pioggia, quindi utilizzabili anche quando il tempo è instabile.

Facciata Sud di un edificio residenziale con negozio di fiori al Piano Terra e giardino d’inverno sul tetto, Londra 1875

Gli ambienti vetrati hanno una lunga tradizione nell'Europa centrale e settentrionale anche nell’architettura residenziale. In tedesco questi ambienti sono chiamati “Wintergarten”, ovvero “giardini d’inverno”, perché, nella brutta stagione, consentono di ripararvi le piante più delicate che in estate stanno sul balcone o sulla terrazza. Il giardino d’inverno, chiamato in italiano anche serra solare, fa quindi parte di un’abitazione, un locale dove trascorrere qualche ora, godendo del sole anche in inverno.

I giardini d’inverno sono nati nel XIX secolo, quando l’industria cominciò a fornire lastre di vetro più grandi e a prezzi più sostenibili. Sin da quel momento, il giardino d’inverno è diventato un elemento quasi indispensabile di ogni casa elegante come dimostra l’immagine su questa pagina.

 

Giardino d’inverno annesso a una casa

(Fonte: Anonimo, Small Conservatories, Scientific American Supplement, 1880)

Da quando il risparmio energetico è divenuto imperativo, i giardini d’inverno acquistano nuovo interesse, perché sono stati pubblicizzati come un mezzo per risparmiare energia, una specie di collettore solare, o semplicemente come una sorta di cuscinetto termico che attenua la differenza di temperatura tra esterno e interno.

Oggi, molti considerano i giardini d’inverno elementi indispensabili dell’architettura climatica e solare, elementi che contribuiscono al risparmio energetico perché sfruttano ampiamente gli apporti energetici del sole.

 

Sarebbe bello, purtroppo, però, non è così; un risparmio energetico vero e proprio lo si ottiene solo raramente: il calore guadagnato durante le ore di sole, si disperde rapidamente durante le ore notturne. Ciò che i fautori di queste costruzioni hanno dimenticato è che in un giardino d’inverno tutto vetro si possono svernare le piante solo grazie al calore trasmesso dai locali retrostanti e non grazie al soleggiamento diurno. Così come una serra, anche un giardino d’inverno ha bisogno di un certo riscaldamento.

Un giardino d’inverno è un ambiente per l’inverno e per la mezza stagione; in estate si surriscalda facilmente e può trasformarsi in un vero e proprio forno se non è adeguatamente ventilato e ombreggiato, perciò esso non deve essere solo apribile e anche ma anche ombreggiabile in estate.

Comunque, in molte case moderne, questi giardini solari non sono altro che un comodo ampliamento del salotto, dove si può prendere un po’ di sole al riparo dalle intemperie e dal freddo. Questa comodità è ancora più apprezzata se il volume del giardino d’inverno, erroneamente considerato dal regolamento urbanistico comunale un dispositivo di risparmio energetico, non entra nella volumetria della casa.  

Un moderno giardino d’inverno davanti a una villetta

 

Tuttavia, vi sono anche giardini d’inverno che possono contribuire al risparmio energetico ma, per fare questo, devono possedere vetri isolanti a tre lastre montati su un telaio a taglio termico e quindi molto costosi.

 

Davanti a una casa si può anche costruire una vetrata che funge da collettore solare per contribuire così al riscaldamento della casa, ma in questo caso l’annesso deve essere stretto, quindi non è utilizzabile come ambiente abitativo, inoltre bisogna installare un sistema che immagazzini e conservi il calore ottenuto dal sole per le ore senza sole.

 

Prima di costruire un giardino d’inverno solare bisognerebbe definire precisamente quello che si vuole veramente: un angolo luminoso che serva ad ampliare il salotto, uno spazio dove riparare in inverno le piante, oppure un collettore solare a finestra.

 

Crystal Palace

Quando si parla di grandi serre in acciaio e vetro, il nome più famoso che ci viene in mente è indubbiamente quello di Joseph Paxton (1803-1965). Paxton era giardiniere, botanico e architetto. La sua opera più famosa è il Crystal Palace (Palazzo di cristallo), costruito, nel 1851, in occasione dell’Esposizione Mondiale a Londra.

 

Il Crystal Palace visto da nordest (da Dickinson's Comprehensive Pictures

of the Great Exhibition of 1851, pubblicato 1854).

Figlio di un contadino, trascorse la sua prima gioventù in condizioni di estrema povertà. Lasciò il lavoro che aveva presso il suo fratello maggiore per iniziare un apprendistato di giardinaggio. Il suo lavoro di giardiniere lo portò in contatto con la Horticultural Society di Chiswick, dove, all’età di 21 anni, divenne capo squadra dell’arboreto. Con l’aiuto di William Spencer Cavendish, il VI duca di Devonshire, divenne, nel 1826, capo giardiniere di Chatsworth. Nel 1832 il duca lo nominò amministratore delle sue tenute. A Chatsworth egli impiantò un arboreto e cominciò a costruire. La prima opera fu una gigantesca fontana, alta ben 85 metri. Contemporaneamente cominciò a scrivere trattati scientifici.

Le sue prime serre, ancora piccole, le costruì nel 1828, poi, nel 1831/32 sviluppò dei nuovi particolari costruttivi per i tetti in vetro, il sistema Ridge-and-furrow (cresta e solco). L’inclinazione dei tetti vetrati è molto rilevante per la riflessione e la trasmissione ottimale dei raggi solari. In questo campo poteva basarsi sui precedenti studi di Loudon. Nella costruzione delle sue serre, Paxton applicò il principio del tetto piegato perfezionandolo con delle travi che formavano contemporaneamente canali per raccogliere e deviare le acque piovane e la condensa. Tra il 1836 e il 1840 costruì la Palm House di Chatsworth, il “great Conservatory”, una serra delle dimensioni di 85 x 40 metri.

 

Il Crystal Palace dell’Esposizione mondiale del 1851

Nel 1849 un gruppo di banchieri e industriali britannici, la Society of Arts, decisero di organizzare una Esposizione Mondiale (Great Exhibition) per pubblicizzare i prodotti industriali del paese. L’edificio doveva offrire una superficie espositiva di 64.000 metri quadrati, sorgere sul terreno dell’Hyde Park, ma senza per questo abbattere nessun albero. Il fondo finanziario era limitato a 100.000 sterline. Fu organizzato un concorso a cui partecipavano 233 progetti, purtroppo quasi tutti troppo costosi e quindi scartati. Solo due progetti, quello di Richard e Thomas Turner di Dublino e quello di Hector Horeau di Parigi, furono giudicati soddisfacenti, ma l’incarico non venne affidato. Dopo il deludente esito del concorso, la giuria formò un comitato esecutivo e presentò un progetto che prevedeva la costruzione di un edificio convenzionale in muratura, ma questo progetto aveva due essenziali difetti: solo i costi relativi al materiale ammontava a 120.000 - 150.000 sterline e per giunta non sarebbe stato possibile realizzarlo entro la data prevista per l’esposizione. La cittadinanza bocciò il progetto e il comitato esecutivo decise di bandire un nuovo concorso invitando espressamente Joseph Paxton a parteciparvi.

 

Il Crystal Palace in una raffigurazione d’epoca

Paxton, basandosi sulle sue esperienze acquisita con la costruzione di serre, presentò il progetto per una costruzione, tutta in ghisa e vetro, composta da elementi standardizzati, che permettevano il suo montaggio in sole 17 settimane. Questo palazzo di vetro, ribattezzato subito dai cittadini Crystal Palace, era praticamente ampliabile in ogni direzione e copriva un’area di 93.000 metri quadrati (564 x 137 m, alto 20,3 metri; 3300 pilastri e 300.000 lastre di vetro).

Il Palazzo di cristallo, considerato una meraviglia dell’architettura moderna, sollevò un grande entusiasmo verso le costruzioni di ferro e vetro. In tutto il mondo si cominciò allora a costruire serre di ogni tipo e a coprire le stazioni ferroviarie e le gallerie commerciali con grandi tetti d’acciaio e di vetro.

Dopo l’Esposizione Mondiale, l’edificio fu smontato e ricostruito, con alcune modifiche, a Sydenham, al centro di un grande parco dove servì come museo e struttura espositiva. Purtroppo, il 30 novembre 1936, il Crystal Palace venne completamente distrutto da un terribile rogo e non è stato più ricostruito.