Scuola primaria di San Martino in Argine – Molinella (Bologna)

La scuola primaria è collocata nel centro della frazione di San Martino in Argine, all’incrocio delle vie Sant’Elena e stradello Chiesa, su un terreno di proprietà del Comune di Molinella.
Il nuovo fabbricato è stato realizzato al posto di una precedente scuola realizzata all’inizio degli anni ‘70 con una pianta ad esagoni di uguali dimensioni, che già nel 1975 con l’uscita del DM del 18.12.75 non risultava più a norma. Nonostante interventi di adeguamento plurimi ne risultava un fabbricato inadatto alle esigenze funzionali, presentava elevati costi di gestione e manutenzione e ridotta capacità ricettiva di alunni, oltre a non essere conforme alla normativa vigente. Sullo stesso lotto è presente una scuola materna (con cucina interna) che completa il polo scolastico della frazione. Il nuovo edificio è costituito da due piani fuori terra; questo permette di concentrare tutte le attività, lasciando più spazio possibile per il parco circostante.
L’inserimento del nuovo plesso scolastico ha tenuto conto delle preesistenze quali la scuola materna, le alberature, gli edifici pertinenziali di servizio e del contesto edilizio circostante, nonché gli accessi carrabili e pedonali all’area scolastica.

Il progetto è stato concepito per essere costruito secondo moderni criteri di risparmio energetico, per renderlo ad energia quasi zero, ma al contempo con l’ausilio di materiali tradizionali e il più possibile naturali e riciclabili, si tratta pertanto di un edificio “sostenibile”, progettato secondo i criteri della bioarchitettura e del contenimento dei consumi energetici, anche con l’ausilio di fonti rinnovabili, al fine di garantire il massimo benessere dei bambini e del personale scolastico.
La metodologia costruttiva adottata si è posta come obiettivo, la dimostrazione di come i principi della tecnologia edile bioecologica portino ad un miglior comfort e benessere abbinato ad una contrazione della spesa di gestione. Tale progetto non ha costituito una sperimentazione, bensì un modello tradizionale, che sfrutta la natura, seppure attraverso l’utilizzo di materiali e tecnologie all’avanguardia.
La classe energetica voluta e raggiunta è la “A” con un valore di consumo globale certificato di soli 2,33 kWh/mc/anno (EP riscaldamento+ACS) che fa rientrare il fabbricato nella categoria degli edifici passivi, in quanto la classe A calcolata sui mc è assegnata ai fabbricati con valori inferiori ad 8, mentre fabbricati con valori inferiori a 3 kWh/mc/anno sono normalmente considerati passivi.
Le caratteristiche principali adottate per la progettazione sostenibile della scuola sono:

impianto urbanistico ed architettonico

• costruzione minima, apprezzamento dello spazio naturale ed integrazione ambientale
• orientamento dell’edificio secondo l’asse eliotermico
• uso del verde come sistema per la regolazione del microclima e protezione dai venti
• uso della copertura a verde estensivo per regolazione del microclima
• compattezza della struttura

aspetti bioclimatici e di benessere

• elevato isolamento termico dell’involucro
• traspirabilità delle murature
• inerzia delle strutture di partizione esterna
• ampio uso di materiali ecologici e riciclabili
• sfruttamento degli apporti passivi
• elementi per ombreggiamento e schermature
• protezione dall’inquinamento acustico
• orientamento e razionalizzazione degli spazi interni
• cromatismi, luce e colore

fonti di energia rinnovabile ed efficienza degli impianti

• realizzazione di impianti di solare fotovoltaico e termico
• realizzazione di impianto a geotermia con sonde profonde e pompa di calore
• ricambio d’aria interna con recuperatori di calore adiabatici >85%
• impianto domotico integrato per il controllo dell’illuminazione, riscaldamento, abbagliamento
• impiego di sistemi per la riduzione dell’uso di acqua potabile, con serbatoio interrato
• limitazione dei campi elettromagnetici

La sostenibilità dell’edificio è stata raggiunta pertanto attraverso una progettazione mirata e controllata in ogni suo elemento costitutivo, il grado di efficienza è composto da un elevato isolamento termico delle partizioni esterne, con l’apporto “gratuito” che si è ottenuto attraverso un’attenta progettazione bioclimatica, con la migliore esposizione del fabbricato in virtù del lotto e delle alberature presenti, inoltre durante il periodo invernale attraverso le ampie pareti vetrate collocate a sud si ha un consistente apporto energetico dovuto all’irraggiamento solare.

Il progetto della nuova scuola elementare ha l’obiettivo più ampio di quello del solo ammodernamento e completamento del plesso scolastico esistente, vuole essere il motore per una nuova concezione di edificio pubblico scolastico.
La volontà del progetto è stata quella di creare uno spazio per l’apprendimento totale, strutturato attraverso relazioni, sinestesie percettive multi-modali, socialità e ponendo il bambino in posizione attiva rispetto al contesto nella sua interezza. Il senso sollecitato comunemente dall’apprendimento trasmissivo è la vista, attraverso l’utilizzo di materiali naturali semplici e colorati e con la modellazione dello spazio con effetti di luce.
La costruzione della scuola in chiave di bioarchitettura diventa strumento di educazione ecologica fin dall’infanzia e sviluppa una naturale sensibilità verso la tutela dell’ambiente nei bambini, incrementa il senso di interdipendenza e cooperazione e partnership tipica degli eco-sistemi per rendere massima la sostenibilità.
Per il bambino che è in continua interrelazione con lo spazio circostante, si deve rispondere con stimoli funzionali ed espressivi; si è evitato l’ambiente anonimo ed inespressivo è si è ricercata la massima varietà, articolazione e flessibilità, inoltre gli altri aspetti che hanno caratterizzato la progettazione “a misura di bambino” sono stati:

• la lettura immediata dell’edificio
• la sua trasparenza
• la chiara connotazione dello spazio-aula
• l’offerta di angoli individuali.

L’articolazione dei volumi intende agevolare la strutturazione dello spazio esterno al quale è attribuita molta importanza.
Le grandi vetrate poste a sud, protette da pensiline opportunamente dimensionate, oscurate all’occorrenza con tende collocate all’interno dei vetri e diversi alberi a foglia caduca, garantiscono illuminazione a tutti gli spazi interni e permeabilità visiva verso la vita extra-scolastica direttamente dalle singole aule, proteggendo all’occorrenza dall’eccessivo irraggiamento solare.
Realizzando ampie aperture a sud, aperture nelle coperture, lucernari e finestre alte in vari corpi di fabbrica, si ottiene una base di illuminazione costante ed uniforme, con contributi di luce anche colorata e giochi di luce al variare del percorso del sole, inoltre le aperture poste in alto innescano fenomeni convettivi per effetto camino con la fuoriuscita dell’aria calda. L’ingresso dell’edificio è costituito da una doppia vetrata che ha funzione di filtro e di serra solare in modo da permettere uno scambio termico graduale tra l’interno e l’esterno ed allo stesso tempo regola la temperatura interna del fabbricato.

Dettagli tecnici

La progettazione in Bioarchitettura della nuova scuola guida le scelte di carattere architettonico, impiantistico e strutturale. La progettazione ha tenuto conto dei criteri e degli accorgimenti tecnologici utili a ridurre le dispersioni termiche e le conseguenti necessità di apporti di energia, in particolare: l’esposizione dell’edificio, le caratteristiche della radiazione solare, il comportamento termico del fabbricato, i materiali da costruzione, l’illuminamento naturale degli ambienti, la gestione dei carichi elettrici e la regolazione del riscaldamento e umidità con l’uso della domotica.
Tale capacità si persegue, nello specifico del progetto, sia con accorgimenti “passivi” (orientamento dell’edificio, isolamento termico, posizionamento corretto delle superfici opache e trasparenti) e “attivi” (schermature solari, impianti evoluti e ad alto rendimento energetico).
Nella stagione estiva la corretta progettazione dell’involucro edilizio e della geometria dei volumi, delle schermature solari e del posizionamento delle superfici trasparenti, eviterà il surriscaldamento eccessivo ed aiuterà a contenere i consumi per il raffrescamento degli ambienti. Inoltre l’utilizzo di un pacchetto di copertura a verde pensile sopra al blocco aule, ai blocchi uffici e servizi, sfruttando la capacità di dissipare il calore tramite i fenomeni evaporativi superficiali e le notevoli caratteristiche di inerzia termica ed isolamento (sfasamento superiore alle 18 ore e riduzione d’ampiezza pari al 98%), aiuta a mantenere nell’ambiente sottostante condizioni termoigrometriche di elevato comfort.
L’elevata coibentazione è stata realizzata in modi semplici, ma accorti, isolando le partizioni esterne (murature perimetrali, copertura e solaio a terra), installando infissi con telai a taglio termico e vetrocamera termoisolanti a più strati ed eliminando tutti i possibili ponti termici. La ventilazione dei locali per il ricambio d’aria è di tipo meccanico recuperatori di calore (effic. 85%).
Descrizione dei pacchetti costruttivi:

• solaio a terra costituito da vespaio aerato, soletta, guaina impermeabilizzante, strato di allettamento tubazioni impianti in cls alleggerito, pannello termoisolante con soprastante strato riflettente, tubazioni per riscaldamento radiante alloggiate nel massetto autolivellante e pavimentazione in linoleum acustico
• parete sud, ovest e parte est (finitura intonaco): muratura di cm 38 costituita da blocchi forati in laterizio alveolare con micropori realizzati con farina di legno con intonaco interno liscio e cappotto esterno in pannelli di calciosilicato da cm 12,5 con tonachino esterno traspirante.
• parete nord e parte est (facciavista): muratura di cm 38 costituita da blocchi forati in laterizio alveolare con micropori realizzati con farina di legno con intonaco interno liscio, esternamente sono stati collocati due strati di lana di legno con giunti sfalsati per un totale di cm 12 ed un rivestimento esterno costituito da una testa di mattoni a faccia vista del tipo fatto a mano.
• parete nord porzione centrale (legno): muratura leggera di cm 20 costituita da blocchi forati in laterizio alveolare con micropori realizzati con farina di legno con intonaco interno liscio e isolante esterno in due strati di pannelli in lana di legno con giunti sfalsati per un totale di cm 12 e rivestimento esterno in legno di larice in doppio tavolato a doghe orizzontali
• copertura a lastra con elementi di alleggerimento isolanti, barriera al vapore, isolante termico di cm 16 costituito da doppio strato di polistirene espanso con grafite, doppia guaina impermeabilizzante con la superiore antiradice, strato drenante e terreno di coltura opportunamente miscelato per la crescita di piante perenni a bassa manutenzione, composte da diverse varietà di sedum
• superfici vetrate: telai in alluminio a taglio termico del tipo multicamera, vetri altamente isolanti sia termicamente, che acusticamente (45db) oltre ad una elevata classe di sicurezza ed antieffrazione. Distanziale interno tra i vetri di tipo isolante e guarnizioni sia tra vetro e telaio, sia tra i telai/controtelai e la muratura. Nelle aperture esposte a sud ed est sono stati installati sistemi di oscuramento (veneziane) mobili ed orientabili, collocati tra i vetri

Oltre all’elevato isolamento termico di tutte le partizioni è stata curata nei minimi dettagli la completa individuazione ed eliminazione dei ponti termici, nella fattispecie il primo corso a terra e per i lucernari è stato realizzato con blocchi in laterizio altamente isolanti riempiti con perlite espansa, inoltre tutti gli aggetti, pensiline e muretto copertura sono stati opportunamente isolati con cappotto esterno risvoltato su tutti i lati. Tutti gli infissi sono stati collocati in corrispondenza dello strato isolante, con sovrapposizione sul telaio fisso, oltre alla collocazione di giunti espansivi antivento ed isolanti sul perimetro e realizzazione di taglio termico dei bancali e soglie. Gli strati isolanti sono stati collocati anche nella parte interrata, partendo dallo spiccato delle fondazioni ed in corrispondenza della struttura in c.a., sul lato esterno è stato collocato un ulteriore strato di cm 4 di isolante, mentre sul lato interno è stato collocato un elemento in laterizio per l’uniformità del materiale. La struttura muraria é altamente traspirante in tutte le sue tipologie

Impianti termici

• realizzazione di impianto di riscaldamento con pompa di calore da 27,0 kW   COP4,8
• realizzazione di impianto geotermico con 8 sonde profonde 80 m   1520,11 kWh/anno
• realizzazione di impianto solare termico da 9,2 mq
• realizzazione di impianto di distribuzione a bassa temperatura (impianto radiante a pavimento)

L’impianto di riscaldamento del complesso edilizio in oggetto è stato realizzato tramite un generatore di calore a pompa di calore ad alto rendimento coadiuvato da sonde geotermiche profonde. Ogni ambiente è dotato di singolo termostato, per la regolazione indipendente della temperatura. Il riscaldamento dell’acqua calda sanitaria per i servizi igienici della scuola è prodotto dalla pompa di calore dimensionata opportunamente per ottenere il minimo consumo e la produzione del calore è integrato da pannelli solari per la produzione di acqua calda sanitaria.

Impianti climatizzazione estiva e trattamento aria

• realizzazione di impianto di climatizzazione estiva  (integrato nell’impianto radiante a pavimento)
• realizzazione di impianto di ventilazione meccanica (VMC) con recuperatori di calore; effic. > 85%
• realizzazione di impianto di deumidificazione

L’impianto di raffrescamento nella scuola è stato realizzato tramite un gruppo refrigeratore per il funzionamento con gli stessi terminali dell’impianto di riscaldamento (pannelli radianti).
Il ricambio d’aria degli ambienti è garantito da un impianto di ventilazione di tipo meccanico, con recuperatore di calore, composto dai condotti di ventilazione con mandata e ripresa aria (nell’angolo opposto), in ogni ambiente con stazionamento di persone, il calore è recuperato per l’aria esausta in uscita, da uno scambiatore di calore con efficienza dell’85%, che trasferirà il calore, all’aria pulita in entrata che avendo una bassa velocità ed una temperatura molto simile a quella dell’ambiente in cui viene immessa, non sarà dannosa per gli occupanti.

Impianti elettrici

• realizzazione di impianto fotovoltaico da 5,5 kW
• realizzazione di impianto domotico con protocollo lonworks
• istallazione di impianti antintrusione con 10 rilevatori interfacciato con il sistema domotico
• realizzazione di impianti a stella o schermati, con quadri elettrici separati a servizio di ogni aula

Sulla copertura del fabbricato è stato installato un impianto fotovoltaico, connesso alla rete di distribuzione dell’energia elettrica con tecnologia inverter PWM con moduli in silicio policristallino; orientamento a sud ed inclinazione di 30°.
L’impianto di domotica controlla l’illuminazione, con lampade fluorescenti ad alta efficienza, dimmerabili con controllo e regolazione automatica in funzione dell’intensità luminosa. Inoltre controlla i sistemi schermanti in modo che non vi siano possibilità di abbagliamenti all’interno delle aule con appositi sensori, e interfaccia il sistema di riscaldamento/raffrescamento con il controllo dell’umidità. La tecnologia LonWorks, costituisce una piattaforma completa, indipendente dal tipo di media scelto ed aperta, per la gestione di dispositivi connessi in rete.

Risparmio risorsa idrica

• realizzazione di impianti di recupero delle acque meteoriche ad utilizzo irrigazione del tetto verde e scarico acqua WC (previa filtratura)
• impiego di sistemi per la riduzione dell’uso di acqua potabile (frangigetto, riduttori di flusso)

Costi di gestione

Uno degli obiettivi principali, che è divenuto un elemento fondante del progetto, fin dalle prime fasi, è stata la messa a punto di sistemi e soluzioni per l’abbattimento dei costi di gestione della nuova scuola, rispetto al precedente edificio scolastico.  Al di là della certificazione energetica del fabbricato, che lo classifica negli edifici ad energia quasi zero (edificio passivo in classe A), la prova certa che il progetto e soprattutto la cura nella realizzazione hanno confermato, deriva dall’analisi dei costi reali di gestione.
Gli importi dei costi energetici, sommando i costi lordi delle bollette relative all’energia elettrica e dell’acqua potabile, dell’anno 2011 (da gennaio a dicembre compresi), comprensive dell’IVA e della tassazione completa, sono i seguenti:
Energia elettrica: € 14.427,39; necessaria per il riscaldamento (pompa di calore), raffrescamento e deumidificazione, illuminazione interna ed esterna, forza motrice, alimentazione personal computer, frigoriferi e scaldavivande della zona smistamento alimenti/refettorio, controllo antincendio, antintrusione, automazioni (porte automatiche, tende, frangisole, tapparelle e cancelli) ed ascensore.
Acqua potabile: € 1.065,00; necessaria per l’acqua dei sanitari e copertura verde (solo quando il serbatoio del recupero acqua piovana è vuoto), ed € 52,00 per ripristino acqua nella vasca antincendio a seguito delle prove antincendio.
Il gas metano non è presente in quanto non necessario.
Il costo totale annuo ammonta ad € 15.544,39, che rapportato agli alunni ed alla superficie utile netta, comporta:

• costo € anno/alunno    ( 125 alunni )    € 124,36/alunno;
• costo € anno/mq    ( superficie utile netta mq 1.042,36 )    €   14,91/mq

In conclusione si può quindi dire affermare che un edificio realizzato con elevato isolamento termico, elevata efficienza degli impianti, integrazione di sistemi che sfruttano energia rinnovabile, e specifici accorgimenti tecnici, è in grado di offrire un elevato livello di confort e di benessere interno degli ambienti, un basso consumo energetico e un notevole risparmio nel costo di gestione.