L’ARCHITETTO: MARIO CUCINELLA
FEATURED ARCHITECT: MARIO CUCINELLA

Il progetto SIEEB nasce dalla cooperazione tra il Ministero dell’Ambiente e della Tutela del Territorio della Repubblica Italiana e il Ministero della Scienza e della Tecnologia della Repubblica Popolare Cinese, e costituisce una piattaforma per lo sviluppo di una cooperazione bilaterale a lungo termine nei settori dell’ambiente e dell’energia, oltre a un modello di successo atto a dimostrare il potenziale di riduzione delle emissioni di C02 nel settore edilizio in Cina. L’edificio in questione - sito nel campus dell’Università di Tsinghua a Pechino – è stato progettato dall’arch. Mario Cucinella e dal Politecnico di Milano. Nel campus dell’Università di Tsinghua, il SIEEB si sviluppa su una superficie di 20.000 m2 per un’altezza di circa 40 metri. L’edificio ospiterà un centro sino-italiano di istruzione, formazione e ricerca per la tutela dell’ambiente e la conservazione dell’energia, con uffici e un auditorium da 200 posti a sedere.
Il processo di progettazione dell’edificio è stato caratterizzato da una esperienza di collaborazione condivisa tra
consulenti, ricercatori e architetti.

L’EDIFICIO PRESENTA CARATTERISTICHE DI EFFICIENZA ENERGETICA, EMISSIONI DI CO2 MINIME ED UN LAYOUT FUNZIONALE IN UNA INTERESSANTE VESTE ARCHITETTONICA CONTEMPORANEA.

THE BUILDING IS ENERGY EFFICIENT WITH MINIMAL CO2 EMISSIONS AND A FUNCTIONAL LAYOUT, TOGETHER WITH AN INTERESTING CONTEMPORARY ARCHITECTURAL DESIGN.

IL CONCETTO ARCHITETTONICO
Il progetto si è sviluppato attraverso una serie di test e simulazioni su computer delle prestazioni dell’edificio in
relazione alle sue possibili caratteristiche di forma, orientamento, involucro, sistemi tecnologici ecc., coniugando gli obiettivi di efficienza energetica e massima riduzione delle emissioni di CO2 con le esigenze di funzionalità ed estetica contemporanea dell’edificio.
La filosofia di progettazione ha individuato una soluzione per integrare componenti già testati e sperimentati con
sistemi nuovi e innovativi. I componenti dell’involucro, le tecnologie e i sistemi di controllo impiegati nel progetto
SIEEB rappresentano lo “stato dell’arte” della produzione innovativa italiana nel settore dell’edilizia. Attraverso la
progettazione della forma e dell’involucro esterno dell’edificio, il progetto SIEEB è finalizzato al controllo dell’ambiente
esterno per l’ottimizzazione del comfort ambientale interno. Come risultato di questo approccio, l’edificio è chiuso e ben isolato a nord contro i freddi venti invernali, mentre appare più trasparente e aperto sul versante sud. A est e ovest, la luce diretta e l’irraggiamento solare sono controllati da una facciata a “doppia pelle” che filtra il sole e ottimizza la penetrazione della luce diurna negli spazi adibiti a uffici. Sono elementi distintivi del progetto anche i terrazzi e gli spazi verdi esteticamente molto gradevoli. Elementi strutturali a sbalzo si estendono a sud per ombreggiare i terrazzi.

LA FORMA E FUNZIONE ARCHITETTONICA
Il SIEEB prende forma da un’analisi delle caratteristiche del sito e delle condizioni climatiche della città di Pechino. Sito in un denso contesto urbano, attorniato da edifici alti 10 piani, il SIEEB è studiato per massimizzare i benefici dell’orientamento a sud. La forma dell’edificio evolve da una serie di test e simulazioni dell’irraggiamento solare e dell’ombreggiamento (attraverso studi condotti dai ricercatori del Politecnico di Milano) ed è strettamente correlata alle sue attese prestazioni energetiche.
Dai risultati dei test e delle simulazioni, sono stati ricavati gli elementi fondamentali per lo sviluppo progettuale dell’edificio. La pianta a C, la struttura digradante verso sud e la simmetria hanno rappresentato i principali punti
di partenza per il team di progettazione.
L’edificio è inserito in un lotto quadrato che misura circa 60 m x 60 m. In sezione, i piani arretrano a livelli più alti
per massimizzare la penetrazione del sole negli spazi interni e dare più luce e aria al giardino interno.
La distribuzione verticale è data da due scale principali e dai blocchi ascensori ubicati nelle ali ovest ed est, dove
i due blocchi contribuiscono anche alla rigidità strutturale dell'intero edificio. L’edificio è simmetrico per ridurre
l’area esposta sul lato nord ed è concepito nella sua forma per autoproteggersi e schermarsi.
In termini di funzionalità, il SIEEB si divide in due parti distinte. La parte inferiore dal livello -1 al livello +1 costituisce
l’area pubblica (atrio principale, spazi espositivi e auditorium) ed è fisicamente collegata alla strada e ai passaggi pedonali. Per garantire una facile accessibilità all'edificio, il piano terra è progettato in modo da essere permeabile lungo l'asse nord-sud. Sul lato nord, una facciata con apertura di due piani in altezza dà accesso all’edificio e lascia intravedere il giardino interno dalla strada e dagli edifici di fronte.
I piani inferiori (livello -1 e +1) hanno una forma più complessa: rampe, passaggi, terrazzi irregolari e giardini di
piante che offrono ambientazioni e prospettive diverse agli spazi pubblici. I piani superiori (dal livello +2 all'ultimo piano) – principalmente occupati da uffici e laboratori – si presentano più regolari, con layout dei piani che
variano da livello a livello per dare spazio ai terrazzi aperti orientati a sud.

L’INVOLUCRO
Nell'ambito delle strategie ambientali, l’involucro edilizio svolge un ruolo determinante dove a orientamenti diversi
dell’edificio corrispondono soluzioni diverse.
L’edificio è pensato come un guscio protettivo a nord che si apre invece a sud verso il sole.
La facciata nord, che costituisce l’accesso principale dal campus, è progettata in modo da risultare quasi del tutto opaca e altamente isolata per proteggere l’edificio dai freddi venti invernali. Il colore blu della facciata conferisce all’edificio un’immagine architettonica di forte impatto. Diversi sistemi di facciate ventilate sono utilizzati per la “pelle”
interna che si affaccia sul giardino e per l’involucro esterno sui lati est e ovest. Le facciate sud, ombreggiate dai piani
e dalle strutture a sbalzo, sono trattate in modo da risultare più trasparenti. I lati esterni est e ovest dell’edificio sono
rivestiti con una “doppia pelle” composta da una semplice struttura a facciata continua, con un gioco di moduli opachi/
trasparenti e una facciata serigrafata esterna. Semplici linee orizzontali serigrafate a varie densità conferiscono
all’edificio una vibrazione elegante e contemporaneamente contribuiscono al controllo ambientale degli spazi.
Per le facciate est e ovest, a causa della loro esposizione critica all’irraggiamento solare, sono stati introdotti componenti speciali come elementi orizzontali riflettenti (light shelf) interni/esterni e avvolgibili interne per controllare il riverbero e massimizzare la diffusione della luce diurna. L’involucro interno che si affaccia sul cortile interno presenta
una “doppia pelle” composta da una semplice struttura a facciata continua, basata sullo stesso criterio di modularità
applicato alle facciate esterne, e una struttura esterna a lamelle frangisole in vetro.
La struttura frangisole è composta da lamelle in vetro riflettente che hanno angoli di inclinazione diversi per controllare l’irraggiamento solare e la penetrazione della luce negli spazi adibiti a uffici.

PRINCIPI DI PROGETTAZIONE STRUTTURALE
Nel corso della prima fase di progettazione, si è proceduto allo studio di un concetto energetico idoneo alle caratteristiche del sito, alle condizioni climatiche e meteorologiche locali e alla pianta funzionale dell’edificio.
Sulla base di tali parametri e attraverso l’utilizzo di modelli, si è provveduto a definire la forma e successivamente la
struttura dell’edificio. Il materiale selezionato per i piani superiori al pianterreno è l’acciaio, un materiale totalmente riciclabile e di utilizzo comune a Pechino, con il quale sono state realizzate l’intelaiatura di sostegno composta da travi e pilastri e il guscio in vetro a “doppia pelle”. I pavimenti in calcestruzzo sono stati realizzati sul posto e integrati nel sistema di travi in acciaio secondo una tecnica frequentemente impiegata in Cina. La stabilità laterale dell’edificio è garantita dai nuclei centrali delle trombe di scale realizzati con intelaiature rinforzate composte da profilati in acciaio. I piani sotterranei sono interamente realizzati in cemento armato sopra una griglia di pilastri di 8 x 8 m e con una fondazione a platea nervata a 8 metri dal livello del suolo.

PRINCIPI DI PROGETTAZIONE PER I SERVIZI TECNOLOGICI
Lo scopo principale di tutti i servizi all’interno del SIEEB è la riduzione del consumo energetico e la creazione di condizioni interne altamente confortevoli.
In questo progetto, sono state applicate le seguenti tecnologie principali:
- sistema di trigenerazione
- refrigeratori ad assorbimento
- caldaie a condensazione ad alta efficienza
- cassette a volume d’aria variabile (VAV)
- soffitto radiante
- pannelli fotovoltaici
- sistema di controllo “intelligente” BMS (Building
Management System) preposto alla gestione dell’edificio.
Grazie alla combinazione di questi impianti e sistemi tecnologici con la forma, l’orientamento, i materiali e le facciate
ad alte prestazioni dell’edificio, è stato possibile ridurre il consumo energetico e quindi anche le emissioni di CO2.

IMPIANTI MECCANICI E SISTEMI DI RIGENERAZIONE
Nella stagione fredda, il calore recuperato è fornito da un sistema di riscaldamento a soffitto radiante, alle unità di trattamento dell’aria (35000 m3/h e 39000 m3/h) e alle caldaie per acqua calda ad uso sanitario. Il sistema è integrato da caldaie a condensazione per basse temperature (45 °C) con potenza complessiva di 900 kW, e da una caldaia per temperature fino a 70 °C con potenza di 185 kW per i radiatori e il riscaldamento dell’acqua ad uso sanitario. Durante la stagione calda, il calore recuperato alimenta una serie di refrigeratori ad assorbimento la cui potenza di raffreddamento è utilizzata per le unità di trattamento dell’aria e per i sistemi radianti a soffitto. In linea di principio, i refrigeratori ad assorbimento dovrebbero essere a doppio effetto e dovrebbero essere in grado di utilizzare sia il calore ad alta temperatura proveniente dagli scarichi delle unità cogenerative (acqua surriscaldata a 120-110°C) sia il calore a bassa temperatura ricavato dai circuiti di raffreddamento camicie e olio lubrificante (acqua calda a 98-88 °C). La potenza elettrica generata è in grado di azionare i refrigeratori a compressione (ove necessario) che sono raffreddati tramite apposite torri di raffreddamento. Il carico complessivo (di circa 1500
kW) può essere raggiunto con l’uso di due compressori, mentre un terzo compressore è lasciato in stand-by.

LE FACCIATE ESPOSTE AD EST ED OVEST SONO REALIZZATE CON UN SISTEMA A "DOPPIA PELLE" DOVE IL VETRO ESTERNO È TRATTATO CON UNA PARTICOLARE MOLATURA IN GRADO DI MODIFICARE L'ANDAMENTO DEI RAGGI SOLARI EVITANDO COSÌ L'EFFETTO DI ABBAGLIAMENTO.

THE EAST AND WEST FACADES HAVE A 'DOUBLE SKIN' SYSTEM WHEREBY THE GLASS HAS BEEN SPECIALLY GROUND SO AS TO ALTER THE PASSAGE OF SOLAR RAYS AND PREVENT GLARE.

SISTEMA FOTOVOLTAICO
I sistemi fotovoltaici constano di 190 moduli, ognuno dotato di una potenza nominale pari a 105 Wp, che sono assemblati in 2 distinte aree da 95 moduli ognuna sopra i terrazzi delle ali est e ovest dell’edificio. Gli impianti hanno una potenza di picco nominale complessiva pari a 19,95 kWp. La conversione della corrente continua prodotta dai moduli nella corrente alternata, necessaria per gli impianti e apparecchi dell’edificio, è garantita da 6 inverter all’interno dei quali è realizzata l’interconnessione dei circuiti serie-parallelo.

INGEGNERIA DELLE FACCIATE
L’involucro dell’edificio presenta quattro tipi di superfici vetrate. Il primo tipo è utilizzato per la facciata nord dove la
superficie vetrata ha un coefficiente U di 1,4 W/m2 K e un fattore solare pari al 43 %. Il secondo tipo consta di una facciata a “doppia pelle” dove la superficie vetrata interna (Facciata A) ha un coefficiente U di 1,4 W W/m2 K e un fattore solare pari al 43%, mentre la superficie vetrata esterna (Facciata B) ha un coefficiente U di 5,4 W/m2 K e un fattore solare pari al 76 %. Anche il terzo tipo comprende una superficie a “doppia pelle” dove la superficie vetrata interna (Facciata A) ha un coefficiente U di 1,4 W W/m2 K e un fattore solare pari al 43%, mentre la superficie vetrata esterna (Facciata B) ha un coefficiente U di 5,3 W/m2 K e un fattore solare pari al 57%. Il quarto tipo ha un coefficiente U di 1,3 W/m2 K e un fattore solare pari al 42 %. Le celle fotovoltaiche sono collocate al di sopra della facciata sud in modo da costituire una superficie aggettante in grado di schermare la parete vetrata dall’irraggiamento solare.