3 tendenze di punta che mostrano i progressi delle tecnologie per la bioedilizia

La sede centrale per la regione Asia-Pacifico di Johnson Controls a Shanghai, in Cina, è uno dei complessi per uffici più sostenibili dell’Asia. Inaugurato nell’estate 2017, il campus è stato il primo edificio pubblico in Cina a ottenere tre certificazioni green: LEED NC Platinum, EDGE della Banca Mondiale e Green Building Design Label cinese.

Anche se è solo un esempio, l’edificio Johnson Controls è indicativo di una tendenza mondiale sempre più spinta verso le costruzioni green. Secondo il rapporto World Green Building Trends per il 2018, ci sono tre tendenze emergenti nelle tecnologie per la bioedilizia che stanno facendo evolvere la rivoluzione sostenibile nel mondo dell’architettura: l’uso di strumenti di analisi energetica in ogni fase progettuale, le promesse del design generativo e l’uso dei dati provenienti dalla progettazione attraverso l’intero ciclo di vita dell’edificio.

Dodge Data & Analytics, editore del rapporto, ha intervistato più di 2.000 professionisti che operano nei settori dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni, rilevando una crescita globale nei progetti di bioedilizia: il 47 per cento dei professionisti prevede che i progetti “green” rappresenteranno oltre il 60 per cento delle proprie commesse entro il 2021.

NBBJ, uno degli studi di architettura intervistati per il rapporto, ha preso quasi alla lettera il concetto di edificio sostenibile nel progetto The Spheres per il nuovo complesso di uffici Amazon a Seattle: una serie di cupole interconnesse in acciaio e vetro formano una sorta di serra per conservare più di 40.000 piante provenienti da diverse foreste nebulose. Tuttavia, il rapporto definisce “green” i progetti che includano, a livelli anche minimi, un uso efficiente delle risorse, la riduzione dei rifiuti e delle sostanze inquinanti e un’elevata qualità dell’aria indoor e, a livelli il più elevati possibile, l’uso di energie rinnovabili e di materiali non tossici e sostenibili, un’elevata qualità di vita per gli occupanti e un adattamento alle caratteristiche ambientali locali.

Attualmente ci sono molti incentivi che spingono gli studi di architettura e le imprese di costruzioni a realizzare edifici che rispettino questi requisiti: i proprietari cominciano a vedere un aumento pari o superiore al 10 per cento nel valore di mercato dei nuovi edifici green rispetto a quelli tradizionali, come anche una diminuzione dei costi di funzionamento e una riduzione dei tempi di ritorno dell’investimento. Gli intervistati sono anche risultati molto meno preoccupati per i costi maggiori derivanti dalla realizzazione di edifici green: solo il 49 per cento ha citato questo come un problema, rispetto al 76 per cento del 2012.

Vediamo più da vicino il rapporto del World Green Building Trends 2018 sulle tre tendenze emergenti per le tecnologie per edifici green.

1. L’analisi energetica? Serve farla presto e spesso

La tendenza identificata come più importante dagli intervistati è stata la disponibilità di strumenti per l’analisi precoce, da usare all’interno dei modelli BIM per analizzare le prestazioni di un edificio.

L’analisi del consumo potenziale di energia e dell’illuminazione diurna è un aspetto di importanza cruciale per gli edifici sostenibili, ad ogni stadio del processo di progettazione. Ad esempio, fornendo luce naturale per l’illuminazione alla maggiore superficie possibile dell’edificio, si può ridurre l’uso di energia elettrica destinata all’illuminazione; ad eccezione della stagione calda, quando ciò provocherebbe un aumento del carico termico.

Architetti e ingegneri possono eseguire questi calcoli usando strumenti di Building Information Modeling (BIM) e di analisi energetica come Insight all’interno di Revit di Autodesk. L’integrazione dei software per il disegno, come AutoCAD di Autodesk, con il BIM, porta architetti e ingegneri a usare un processo iterativo per trovare le soluzioni ottimali. Gli architetti possono iniziare a modellare in studio i consumi energetici nelle prime fasi della progettazione, senza dover aspettare le valutazioni dei consulenti.

Margaret Montgomery, responsabile per la progettazione sostenibile di NBBJ, dice nel rapporto: “Quando i nostri progettisti iniziano un lavoro e cominciano ad abbozzare i primi schizzi, è molto probabile che gli esperti delle altre discipline non siedano al tavolo con loro, ma voglio essere sicura che il software sia in grado di supportarli [in questa fase]. … Voglio avere un buon ciclo di feedback quando ci troviamo a dover fare le cose presto e bene”.

Nel rapporto, Brandon Garrett, socio e architetto di Dekker/Perich/Sabatini (D/P/S), sostiene che l’integrazione di questi strumenti faccia sì che l’analisi energetica “diventi parte del dialogo che si sviluppa nel corso di tutto il processo progettuale”.

Comprendere i fabbisogni energetici di un progetto diventa anche utile durante gli incontri con i clienti, dal momento che permette al gruppo di progettisti di dimostrare immediatamente l’impatto delle decisioni più importanti, come l’orientamento e la disposizione di un edificio.

Aaron Ketner, esperto in gestione dell’energia presso D/P/S, nota che quando i tecnici sono in grado di dimostrare subito l’impatto delle decisioni progettuali di base, già durante una riunione, questo impressiona favorevolmente i clienti, che tendono a pensare che i progettisti abbiano bisogno di tempo per inquadrare un problema per poi ritornare da loro successivamente con la risposta.

2. Prestare attenzione alle promesse del design generativo

Il design generativo è stato definito BIM 2.0, perché con i software per il design generativo progettisti e ingegneri possono inserire gli obiettivi del progetto insieme a parametri come materiali, metodi costruttivi e limiti di spesa. Questo elimina molte delle ipotesi che emergerebbero durante il processo tradizionale, in cui prima viene proposto il progetto di un edificio e poi ne vengono valutate le prestazioni potenziali. Il software può generare una grande varietà di progetti di edifici o giungere all’orientamento, alla percentuale di superficie vetrata e ai trattamenti per i serramenti ottimali in base ai parametri di prestazione energetica preimpostati.

Nel rapporto World Green Building Trends per il 2018, Garrett ritiene che in un futuro prossimo tali strumenti diventeranno via via più automatici all’interno del flusso di lavoro di un progettista: “Una dashboard che vi segue dove lavorate e che vi permette di vedere i cambiamenti positivi e negativi nelle prestazioni mentre state progettando e prendendo decisioni. Perciò, non ci sarà più un secondo processo mentale alla base di questa analisi ma, piuttosto, una serie di riscontri immediati durante la fase di progettazione”.

I software di design generativo vengono già usati per progettare parti di macchine e di edifici. Ad esempio, LMN Architects ha usato degli script di design generativo per creare i riflettori acustici della nuova e grandiosa sala dei concerti della Scuola di musica nel Voxman Music Building dell’Università dello Iowa.

Il software probabilmente non sarà in grado di elaborare progetti architettonici completi, come ammette nel rapporto Ellen Mitchell Kozack, responsabile e direttore per la sostenibilità presso HKS. “Ci sono molti aspetti legati alla bellezza e alla godibilità che non possono essere simulati efficacemente da un computer”, prosegue, “ma [gli aspetti tecnici relativi alla comprensione delle dinamiche strutturali] possono essere risolti molto agevolmente da un computer”.

3. Usare i dati in ogni fase

I risultati delle interviste riportati nel World Green Building Trends per il 2018 mostrano che oggi gli edifici intelligenti ampliano la portata dell’Internet delle cose (IoT): i loro numerosi sensori misurano fattori come numero di occupanti, qualità e temperatura dell’aria e, attualmente, i dati generati da questi sensori sono spesso immagazzinati all’interno di software per l’automazione degli edifici, noti anche come sistemi di gestione degli edifici (BMS).

In passato, i proprietari di un edificio condividevano raramente i dati BMS con gli architetti; tuttavia, una tendenza emergente sta cambiando questo atteggiamento, incorporando i sistemi per l’automazione degli edifici all’interno degli strumenti BIM. Questo porta i professionisti che operano nei settori dell’architettura e delle costruzioni a comprendere la prestazione reale di un edificio, come anche a considerare la prestazione potenziale attraverso i processi di pianificazione, progettazione, costruzione e gestione.

Ad esempio, alcuni BMS possono contare in tempo reale le persone che si trovano in ogni zona di un edificio. Questo può portare i sistemi impiantistici degli edifici ad accendere in modo proattivo la ventilazione per prevenire una formazione eccessiva di anidride carbonica. Se questa informazione venisse riportata agli architetti, potrebbe aiutarli a comprendere il modo in cui gli utenti circolano realmente attraverso gli spazi e a ispirare strategie progettuali per migliorare i percorsi o per incoraggiare l’uso delle scale.

I dati dei sensori possono anche rendere un edificio più predittivo che reattivo: ad esempio, i sistemi per il controllo climatico possono usare le previsioni meteorologiche per raffrescare o riscaldare in anticipo l’edificio nei giorni con temperature fuori dalla media.

Secondo Kozack, questo flusso di dati dell’edificio sta cominciando ad avere un impatto fondamentale sulla fase progettuale. “Man mano che ci muoviamo verso l’IoT le persone faranno sempre più affidamento sui dati per prendere una decisione”, prosegue. “Credo che una volta che saremo giunti a quel punto non torneremo più indietro”.

Come esempio, Schneider Electric a Grenoble, in Francia, sta facendo leva sui dati IoT per il progetto di due edifici della società che mirano a superare lo standard LEED Platinum. I progettisti stanno usando le analisi energetiche e i dati BMS ricavati da uno degli edifici, già completato, per ridurre i consumi energetici del secondo edificio di un ulteriore otto per cento.

Attualmente, gli edifici contribuiscono in modo significativo ai cambiamenti climatici, producendo circa il 28 per cento delle emissioni di anidride carbonica complessivamente correlate al settore energetico. Le tre tendenze evidenziate in questo articolo mostrano le promesse della tecnologia per produrre edifici più sostenibili. Queste tecnologie non danno soltanto come risultato strutture ad alta efficienza energetica, ma automatizzano anche i processi che garantiscono ai professionisti dei settori dell’architettura, dell’ingegneria e delle costruzioni un modo di pensare più creativo.

Il partenariato con United Technologies, Autodesk, USGBC, World Green Building Council e American Institute of Architects ha supportato la pubblicazione del World Green Building Trends per il 2018.