Lo studio Peris + Toral Arquitectes di Barcellona ha completato un complesso di case popolari a riscaldamento e raffreddamento passivo, orientato verso il vicino mare per sfruttare la ventilazione trasversale. La sua struttura, unica ed efficiente, è costituita da una serie di pareti parallele realizzate con blocchi di terra spagnola compressa.
José Toral e la sua compagna Marta Peris amano progettare edifici che utilizzino meno materiale possibile. Meno materiale, secondo Toral, significa meno peso, meno emissioni di carbonio, costi inferiori e costruzioni complessivamente migliori.
Quando la coppia partecipò a un concorso per la progettazione di un complesso di case popolari sull'isola di Ibiza, concepì un edificio a basso costo che avrebbe funzionato come un'estensione del terreno. La sua forma era complessa e frastagliata come l'isola rocciosa su cui sorge. E, cosa ancora più significativa, l'edificio sarebbe stato bioclimatico, con riscaldamento e raffrescamento passivi, ottenuti in parte grazie all'uso di un materiale strutturale naturale ad alta massa termica: la terra.
Il progetto vincitore, 43 Viviendas Sociales, implementa un sistema di pareti portanti assemblate con blocchi di terra compressa di 20 centimetri di spessore. La struttura lineare consente una sequenza intelligente di spazi di 12 metri quadrati ciascuno, che si combinano per formare una varietà di unità da una, due e tre camere da letto.
Il sito del progetto si trova vicino alla costa meridionale di Ibiza. È delimitato da un lato da grandi alberghi e discoteche lungo la spiaggia e, a nord, da un quartiere di case unifamiliari. "Abbiamo deciso di rispondere a entrambe le scale", spiega Toral. "Quello che abbiamo realizzato è come un grande edificio composto da piccole case". Il volume è caratterizzato da una profondità e un'altezza variabili in risposta agli arretramenti del sito, un'aggregazione di un tipico modulo interno che misura tre metri per quattro.
La struttura dell'edificio è particolarmente efficiente. Non ci sono corridoi e quindi lo spazio perso per la circolazione è minimo. Le stanze adiacenti sono invece collegate tra loro su ogni lato da porte di grande formato che possono essere aperte per consentire una ventilazione trasversale completa in tutta l'unità. I moduli cucina e sala da pranzo sono collocati al centro di ogni appartamento, mentre le camere da letto sono posizionate verso il perimetro. Gli spazi di supporto, che comprendono bagni, ripostigli e lavatrici, sono blocchi ad altezza parziale di sei metri quadrati collocati all'interno delle stanze più grandi. Anche i vani scala e gli ascensori occupano dei semimoduli in pianta. Questa disposizione ordinata produce un volume articolato che esprime la griglia unica della sua struttura lineare all'interno.
Edificio passivo su un'isola del Mediterraneo
Ibiza è una delle cinque isole Baleari abitate, situata al largo della costa orientale della Spagna. Ha un clima tipicamente mediterraneo, con estati calde e inverni miti. Qui gli edifici passivi devono essere progettati tenendo conto, tra l'altro, dell'elevata umidità relativa che in estate può superare l'80%. In genere gli edifici mirano a condizioni tra il 50 e il 60% per essere confortevoli per gli utenti. "Se la percentuale supera questo valore, è troppo umida. Se è troppo bassa, diventa secca e gli utenti sono più esposti", spiega Toral.
Un modo per mantenere bassa l'umidità relativa negli edifici è utilizzare materiali densi con una buona conduttività. La maggior parte delle costruzioni si affida al calcestruzzo per soddisfare tali requisiti inerziali. Il calcestruzzo è a basso costo e facile da manipolare. Ma è anche un'importante fonte di emissioni di carbonio, che Peris e Toral cercano di evitare quando possibile.
La terra è stata storicamente utilizzata in edilizia per la sua capacità di fornire inerzia contro le variazioni di temperatura. Come il cemento, la terra può essere aggiunta agli impasti per essere utilizzata in stampi di varie dimensioni, anche se gli impasti di terra richiedono tipicamente una compressione prima di diventare abbastanza forti da funzionare come materiale strutturale. Peris e Toral hanno deciso di utilizzare i blocchi di terra compressa per questo progetto, come mezzo per realizzare un edificio passivo che fosse al contempo a basse emissioni di carbonio.
43 Viviendas presenta una serie di altri elementi architettonici progettati per contribuire a moderare le temperature senza la necessità di sistemi di riscaldamento o raffreddamento attivi. L'orientamento dell'edificio permette alle brezze marine di attraversare ogni residenza, mentre il patio centrale coperto funge da atrio in inverno e da camino solare per convogliare l'aria calda verso l'esterno dell'edificio in estate. Mentre le unità più grandi hanno un doppio orientamento verso nord e verso sud, le unità più piccole si aprono sul patio centrale per garantire la ventilazione trasversale. Gli spazi semi-esterni, come i giardini d'inverno e le terrazze, aiutano a proteggere gli ambienti perimetrali dal sole diretto e dal calore esterno.
Progettare con blocchi di terra compressa (CEB)
La costruzione in terra è a basse emissioni di carbonio, è durevole e può essere utilizzata per ottenere un'estetica splendidamente grezza e naturale quando è esposta visivamente. Sebbene il suo utilizzo in edilizia sia antico come la civiltà, la terra non è spesso una soluzione ovvia per soddisfare gli standard dell'architettura contemporanea. Si tratta di un materiale con vincoli strutturali e altre caratteristiche tecniche limitanti: l'uso della terra, ad esempio, a volte richiede troppa manodopera per dare vita a progetti finanziariamente fattibili; oppure semplicemente non ci sono dati o certificazioni sufficienti per i prodotti a base di terra per soddisfare i codici e gli standard in molte regioni del mondo.
Le costruzioni in terra battuta e i blocchi di terra compressa (CEB) sono due metodi per costruire strutture basse utilizzando la terra. Entrambi sono diventati più diffusi negli ultimi anni, in parte grazie all'incorporazione di standard di progettazione per le costruzioni in terra nei codici edilizi, all'aumento delle competenze della forza lavoro nel settore edile e al desiderio più forte della società in generale di cercare soluzioni edilizie più ecologiche. Entrambi i sistemi producono pareti ad alta resistenza alla compressione. Entrambi dipendono dall'accesso a terreni regionali con proprietà adeguate alla costruzione.
Il CEB può essere realizzato con una miscela di terreno, aggregati argillosi non espansivi e calce. Oltre a essere un materiale da costruzione versatile e a basso costo, è anche un'eccellente alternativa a basse emissioni di carbonio al calcestruzzo e all'acciaio. Un vantaggio del CEB rispetto alla terra battuta è che non richiede i costi di materiale e manodopera spesso inibitori associati alle casseforme. I blocchi CEB vengono creati con macchine che utilizzano vibrazioni e compressione. I blocchi poi si asciugano per tre o quattro settimane. "La produzione di CEB richiede la stessa tecnologia e le stesse macchine utilizzate per produrre blocchi di calcestruzzo", spiega Toral. "Ci piace quindi pensare che la produzione di CEB possa essere anche un modo per cambiare le emissioni di alcune industrie esistenti".
I blocchi CEB per 43 Viviendas sono stati prodotti da GLS Prefabricados e commercializzati da FET DE TERRA, due aziende con sede in Catalogna. Secondo Toral, GLS in passato si è concentrata sulla produzione di blocchi di cemento di grandi dimensioni, che in genere richiedevano l'uso di macchinari per essere spostati, e solo di recente ha lanciato i blocchi di terra attraverso una linea di prodotti denominata TARGA TERRA. "Abbiamo chiesto loro come poterlo fare in modo più economico, per trovare un modo di produrre pezzi che pesino meno di quattro chilogrammi, in modo che una persona sia in grado di maneggiarli". Per il progetto sono stati fabbricati blocchi di 10 x 12 x 20 centimetri, che hanno permesso di innalzare le pareti di 43 Viviendas senza l'uso di macchinari pesanti. Un gran numero di operai è stato portato sul posto simultaneamente per movimentare i blocchi manualmente e ridurre i tempi di costruzione. Secondo Toral, poiché il sistema funziona a compressione, non viene utilizzata alcuna armatura nelle pareti. Per questo motivo, tutte le aperture delle pareti si estendono direttamente alla soletta sovrastante.
I blocchi CEB sono stati trasportati a Ibiza da una fabbrica in Catalogna. Spedire la terra attraverso la terra e il mare non è forse un modo evidente di costruire con un materiale che è apparentemente disponibile ovunque, ma potrebbe comunque essere il più efficiente. "Pensiamo che il futuro della costruzione con la terra significhi che l'industria deve utilizzare la terra buona nelle fabbriche, per poi portarla sul luogo di costruzione", dice Toral. "Questo è il modo per produrre blocchi di alta qualità che soddisfino anche le certificazioni".
Dettaglio 43 Viviendas Sociales
Progettare con la minima quantità di materiale e soddisfare i requisiti di acustica e statica è un gioco di equilibri. Nelle case plurifamiliari le barriere acustiche tra le unità sono un protocollo di progettazione particolarmente importante. Le pareti divisorie condivise da unità vicine possono richiedere più strati di materiale strutturale e isolamento per soddisfare i codici o gli standard. "La cosa importante per noi era risolvere il problema dell'acustica tra vicini con una sola parete di CEB, perché altrimenti sarebbe stato necessario raddoppiare il materiale e mettere una struttura su ogni lato", spiega Toral. "Quindi abbiamo usato le leggi della massa". La densità minima per ottenere una barriera acustica è di 300 kg/m2. Con un blocco di 20 cm e una densità di 2000 kg/m3, la costruzione misura 400 kg/m2 , soddisfacendo così i requisiti. Per le divisioni interne alle unità, si utilizzano pareti di 10 cm di larghezza.
Secondo Toral, la miscela di blocchi è stata studiata appositamente per questo progetto, conferendogli un'adeguata resistenza e una tonalità marrone-marrone. L'involucro dell'edificio è stato rifinito con un isolamento in sughero naturale e un intonaco di calce bianca all'esterno per ridurre il rischio di erosione da vento e pioggia. All'interno, i blocchi CEB sono stati lasciati a vista. "Qui in Spagna, i giunti delle pareti non sono perfettamente riempiti nelle costruzioni a blocchi. Di solito si intonacano i punti aperti per sigillare le pareti", spiega Toral. Questo è stato motivo di preoccupazione per gli architetti, che volevano sfruttare le proprietà igroscopiche del materiale e permettergli di assorbire l'umidità dall'aria. "Volevamo esporre il materiale CEB e quindi abbiamo aggiunto un intonaco finissimo di argilla identico ai giunti. Poi l'abbiamo lucidato per assicurarci che tutti i giunti fossero completamente chiusi ed evitare ponti acustici".
L'effetto è duplice. Le superfici lucide che ne derivano riflettono con successo la luce del sole in profondità negli spazi abitativi. Inoltre, evitando la necessità di un intonaco interno, il progetto è riuscito a ridurre la profondità delle pareti. "Abbiamo usato una strategia simile per i pavimenti", spiega Toral. "Anche questi sono stati lucidati per non aggiungere un ulteriore strato. Come ufficio cerchiamo sempre di ridurre la quantità di strati che inseriamo nei nostri progetti".
Inizialmente i solai erano stati concepiti per essere costruiti in legno, in linea con l'intento di ridurre al minimo le emissioni del progetto. "Ma poi, grazie alle simulazioni, abbiamo capito che era necessario aumentare l'inerzia dell'edificio", spiega Toral. Toral e Peris si sono preoccupati di trovare un modo per limitare l'impronta di carbonio del sistema, incorporando file di travi prefabbricate in calcestruzzo che fungono da solette e sono progettate con una sezione trasversale di 10 x 20 centimetri: "È una soluzione molto sottile", spiega Toral. Gli elementi prefabbricati sono incollati l'uno all'altro per ottenere il momento flettente necessario e il pavimento è ricoperto da uno strato di compressione in calcestruzzo di cinque centimetri. "L'altezza del pavimento è di 25 centimetri: 20 centimetri per le travi e 5 centimetri per la soletta. Ma il volume equivale a una soletta di cemento di soli 10 centimetri, con una riduzione del 66%", spiega Toral. "È stata una bella scoperta sapere che l'uso del calcestruzzo non è poi così male, se lo usiamo con saggezza. Abbiamo scoperto che forse non è solo una questione di materiali a rendere sostenibile un edificio, ma anche il modo in cui li usiamo".
