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C ASA R -128. W erner S obek. ClasArch Sostenibilità_Lab. In tegrato 3_a.a. 04/05_Prof. V. Manfron, Arch. D. Vanzan_ Ferrarese Jeremiah, Sirinati Matteo. I ndice tematico. _ B iografia……………………………………………pg.3. _ R iferimenti………………………………………….pg.4. _ D ati Generali……………….pg.5.

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Presentation Transcript
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CASA R-128

Werner Sobek

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Indice tematico

_ Biografia……………………………………………pg.3

_ Riferimenti………………………………………….pg.4

_ Dati Generali……………….pg.5

_ Contestogeografico………pg.7

_ Progetto…………………….pg.8

_ Internie Viste……………...pg.14

_ Cantiere…………………….pg.17

_ Struttura…………………….pg.18

_ Dettagli costruttivi………....pg.23

_ Attaccoa terra……………..pg.24

_ Chiusureverticali………….pg.25

_ Partizioniorizzontali………pg.27

_ Tetto………………………...pg.28

_ Domotica………...………....pg.29

_ Regolazioneclimatica….....pg.38

_ Schederiassuntive e conclusioni……………...pg.44

_ Bibliografia……………………………….…..…..pg.47

Cliccare sul capitolo interessato


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Biografia

_Werner Sobek_ Nato a Aalen (Germania) nel 1953, dal 1974 al 1980 studia Ingegneria civile e Architettura all’Univeristà di Stoccarda presso la quale svolge attività di ricerca fino al 1987.

Dopo l’esperienza condotta come ingegnere dal 1987 al 1991 nello studio Schelaich, Bergermann & Partner di Stoccarda, nel 1992 apre il proprio studio professionale.

A partire dal 1995 insegna all’università di Stoccarda succedendo a Frei Otto.

Nell’anno accademico 2000-2001 è visiting professor all’università di Graz. Tra i numerosi premi e riconoscimenti ricevuti per la ricerca scientifico-tecnologica l’Hubert Rusch Award della German Concrete Association, il premio DuPont Benedictus, il Premio per il design dell’industria Fabrics Association International, I premi European Gluelam e Fritz Schumacher dell’Alfred Topfer Foundation e, infine il premio per “l’edificio dell’anno” dell’Association of Architects and Engineers di Amburgo. Tra i progetti elaborati da Werner Sobek in questi anni ricordiamo l’Ecole Nationale d’Art Decoratif a Limoges (francia), interbank lima (perù), la copertura dello stadio Rothenbaum a Amburgo, l’aeroporto di Bangkok ed infine la casa di Romerstrasse.

Werner Sobek

Werner sobek nella sua abitazione

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Riferimenti

_Tra le affermazioni fondamentali che hanno segnato i miei studi accademici, ricordo una frase pronunciata dal mio professore Frei Otto durante un discorso tenuto in occasione della celebrazione del centoventiduesimo anniversario dello schinkel svoltasi il 13 marzo1977 a Berlino:

“ vi dispiacerebbe smettere di costruire come avete fatto finora?”.

Un edificio residenziale costruito oggi potrebbe, e dovrebbe, essere del tutto non inquinante e capace di funzionare esclusivamente ad energia eolica o solare. Una costruzione simile dovrebbe essere collocata in un ambiente naturale con interferenze minime. L’edificio deve essere interamente riciclabile, il che richiede un metodo .

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1_ Otto Frei

2_Padiglione della Germania all’Expo del 67 di Montreal realizzate da Otto Frei

3_ Neue Gallery diBerlino realizzata da Ludwig Mies Van Der Rohe

4_Neue Gallery diBerlino realizzata da Ludwig Mies Van Der Rohe

5_Neue Gallery diBerlino realizzata da Ludwig Mies Van Der Rohe

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Datigenerali

CASA SOBEK R-128

LOCALIZZAZIONE

_Romerstrasse128.Stoccarda, Germania

COMMITTENTI

_ Ursula e Werner Sobek

PROGETTISTA

_ Werner Sobek

CRONOLOGIA

_ progetto 1997-2000

_realizzazione 01.12.1999/ 01.4.2000

STRUTTURE

_ Ingo Weiss engineering

IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE

_ Matthias Schuler.transsolar energietechnik GmbH

IMPIANTOIDRAULICO

_Frank Muller.buro f Muller

IMPIANTO ELETTRICO

_ Siegfried Baumgartner e Jochen

IMPRESA COSTRUTTRICE

_ stahltechnik.elektro tausk.pfutze sanitar/heizung

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Datigenerali .2

DATI DIMENSIONALI

_ superficie terreno 250 mq

_ superficie costruita 80,75 mq

_Volume tot. 920 mq

PESO TOT. EDIFICIO

_(escluse fondazioni ma incluse le facciate) 39800 kg

il vano scale

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Contestogeografico

_La casa di Romerstrasse è situata sul fianco di una collina che domina Stoccarda e offre una splendida vista sulla città. Considerate la posizione su un pendio scosceso, la strada di accesso stretta e irta e la notevole distanza della casa dalla strada, il lotto si presenta come una difficile area edificabile.

Vista aerea di Stoccarda

La casa R128

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Progetto

_l’edificio di quattro piani, costruito su un ripido appezzamento di terreno al limitare del bacino di Stoccarda, è stato progettato in modo tale che le parti che lo compongono possano essere riciclate; la costruzione non produce emissioni di alcun tipo ed è autosufficiente dal punto di vista dell’ aprovigionamento energetico. Le facciate completamente vetrate e la mancanza di pareti interne offrono una trasparenza quasi totale. La composizione è basata su una griglia modulare, l’edificio, un preciso parallelepipedo, è stato costruito in breve tempo e altrettanto velocemente sarebbe possibile smontarne e riutilizzarne i componenti.

E’ stata necessaria la demolizione di un edificio preesistente risalente al 1923, la cui struttura era diventata pericolosa a causa della cattiva qualità della costruzione e della scarsa manutenzione, ed è stata effettuata impiegando esclusivamente una attrezzatura leggera e manuale. Le fondamenta del nuovo edificio, che ha le stesse dimensioni del vecchio consistono in un’unica fondazione continua di cemento armato.

Si accede all’ abitazione attraverso un ponte che conduce direttamente al quarto piano, dove si trovano la cucina e la sala da pranzo. Il piano sottostante è occupato dal soggiorno e dalla camera da letto; al livello più basso si trovano la camera dei bambini e alcuni impianti tecnici. I quattro piani sono arredati con pochi mobili selezionati: il concetto di massima trasparenza trova quindi applicazione anche all‘interno dell’ edificio.

( a destra il lotto su cui si posa l’edificio)

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Piante

4. Quarto piano: è il piano di ingresso alla abitazione tramite la passerella. Presenti su questo piano cucina e sala da pranzo.

3. terzo piano: presente su questo piano un servizio, la camera matrimoniale e un soggiorno in doppia altezza.

2. secondo piano: presente su questo piano la camera dei bambini e un secondo bagno.

1. primo piano: è il piano ove sono presenti tutti gli impianti della casa e un piccolo studiolo.

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Prospetti

Prospetto sud-ovest

Prospetto sud-est

Prospetto nord-est

Prospetto nord-ovest

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Sezioni

Sezione longitudinale, facilmente riconoscibile il sistema di accesso tramite passerella e il sistema di scale presente all’interno dell’abitazione.

Sezione trasversale

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Approvvigionamentoenergetico

_Per costruire un edificio che non necessità di forniture energetiche esterne e non produce emissioni è stato necessario sviluppare un nuovo concetto di energia. Nella casa sono stati utilizzati tripli vetri, mentre le radiazioni solari che penetrano attraverso la facciata vengono assorbite dai pannelli del soffitto raffreddati ad acqua. Un trasformatore di calore provvede poi a convogliare l’ energia verso un accumulatore, che consente il riscaldamento della casa durante i mesi invernali. I pannelli del soffitto fungeranno in quel caso da radiatori e non sarà necessario un impianto di riscaldamento aggiuntivo. Anche l’elettricità viene prodotta attraverso l’ energia solare.

Schema che illustra come l’edificio recupera energia e calore dall’esterno. L’energia solare per uso proprio viene raccolta in un serbatoio mentre quella in surplus viene introdotta nella rete elettrica .

Anche il calore esterno viene immagazzinato per essere poi utilizzato nei periodi più freddi.

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Approvvigionamentoenergetico 2

_Il soffitto è interamente di alluminio. Tutti gli elementi, compresi quelli non portanti, come pure la facciata, hanno un disegno modulare e sono collegati da giunti facilmente rimovibili. Non vi sono rivestimenti di gesso o malta ne composti di materiali di cui non si può disporre con facilità. Di conseguenza non esistono installazioni nascoste: tutti i sistemi di approvvigionamento e smaltimento, così come i cavi delle linee di comunicazione, sono collocati all’ interno di involucri di metallo laminato disposti lungo le pareti e nei soffitti. Non vi sono interruttori per la luce, accessori, maniglie per le porte e per le finestre, poiché tutti i sistemi di regolazione degli impianti e degli elettrodomestici sono gestiti da sensori radar e funzionano attraverso il controllo vocale.

Camera da letto matrimoniale: nella camera da letto come in tutta la casa è possibile notare nella controsoffittatura dei pannelli in alluminio dotati di griglia per l’areazione ed il riscaldamento.

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Interni

Il lavabo con il facile tasto “screen touch” che mette in funzione l’acqua corrente.

La vasca da bagno dotata anch’essa di sensori “screen touch” per la sua attivazione.

L’ingresso del bagno, come si può notare non ci sono maniglie sulla porta d’ingresso perché regolata da fotocellule elettriche.

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Interni

La sala da pranzo posta al quarto piano gode di un bellissimo belvedere

Il soggiorno del terzo, come visibile questo spazio gode di una doppia altezza

Particolare della scala metallica

La cucina

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Viste

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Viste .2

La casa nel suo inserimento naturale.

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Viste .3

La depandance: utilizzata solo in presenza di ospiti. Il pavimento flottante permette il passaggio degli impianti di riscaldamento. L’impianto per la regolazione climatica è lo stesso della abitazione principale.

All’interno si trovano una camera da letto matrimoniale ed un bagno.

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Viste .4

La passerella

Immagine in notturna dalla passerella di accesso all’abitazione.

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Cantiere

_L’opera finora descritta dimostra attraverso i tempi di realizzazione (01.12.1999/01.04.2000) quale sia stata la facilità incontrata nella realizzazione e quindi quanto sia sostenibile dal punto di vista realizzativo considerando i tempi e le risorse umane impiegate e la difficoltà di costruire su di un pendio.

Grazie alla presenza di elementi modulari e standart è stato possibile “montare” in soli 4 giorni la struttura principale; e altri 5 mesi sono serviti per il completamento dell’intero edificio.

Inoltre è possibile immaginare che con la stessa facilità con cui è stata costruita sarà possibile eventualmente smontarla e riutilizzare i pezzi senza costi aggiuntivi.

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  • Il cantiere della casa inglobata nel tendone per permettere di poter lavorare agli operai anche nei periodi più freddi.

  • Messa in opera dei tamponamenti orizzontali, gli operai all’interno del tendone lavorano al riparo dalle intemperie.

  • Il cantiere prima ancora che venisse inglobato dalla tenda protettiva è soggetto alle intemperie, in questo caso neve.

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Struttura

Esploso assonometrico

_La struttura portante è costituita da un ‘ossatura d’ acciaio rafforzata da elementi diagonali e poggia su un piano di cemento armato. Tale struttura consiste essenzialmente in un intelaiatura d’acciaio imbullonata. La casa raggiunge un altezza totale di 11,2 m. 12 pilastri Rhp 100x100x100 steel grade37-3 sono ordinati seguendo reticoli le cui campate misurano 3,85 x 2,90 m. e collegato da traverse IPE200 steel grade 37-3 disposti in due direzioni. In corrispondenza di questi punti nodali le sezioni cave dei pilastri quadrati sono interrotti da massicci pezzi d’acciaio.

L’intelaiatura è rinforzata verticalmente su tre lati da putrelle di trazione diagonale 60 x10. Che si controbilanciano l’un l’altra sui lati nord e sud, mentre sono allineate su lato est. Ogni piano forma così una tessitura di sostegno. L’intelaiatura dell’edificio ricoperta su tutti i lati da una facciata a vetri, fissata a una distanza di 40 cm dall’intelaiatura stessa

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Fasi costruttive della struttura

Fase 2: controventamenti

Fase 3: inserimento del collegamento

verticali

Fase 4: tamponamenti verticali

ed orizzontali

Fase 1: elementi strutturali verticali

ed orizzontali

Wireframe della struttura e le sue fasi costruttive

Si notino i nodi strutturali diseguito descritti

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Nodostrutturale

Immagine del nodo strutturale di incontro di trave, pilastro e controventatura che caratterizza l’intero sistema costitutivo dell’abitazione semplicemente definibile con la presenza di una struttura principale di travi e pilastri in profili di acciaio e debitamente controventati da tiranti in acciaio a sezione rettangolare.

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Nodo strutturale 2

foto del nodo strutturale di incontro di trave, pilastro e controventatura.

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Nodo strutturale 3

foto del nodo strutturale di incontro di trave e controventatura.

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Dettaglicostruttivi

Cliccare per visualizzare la versione jpeg ingrandibile

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Attaccoa terra

_La nuova fondazione ha le stesse dimensioni di quelle dell’edificio preesistente e consistono in una fondazione continua di cemento armato con alcune scanalature per accomodare cavi e condutture.

La maggior parte del lavoro delle fondazioni è stato fatto a mano.

La costruzione inoltre non ha scantinato e quindi non ha richiesto un profondo scavo a terra.

Una volta completata la fondazione è stata eretta una tenda permettendo che la costruzione continuasse in un luogo pulito e protetto dagli eventi climatici.

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Chiusureverticali

_I pannelli di vetro utilizzati sono alti 2,28 m e larghi 1,36 m sui lati nord e sud mentre sui lati est ed ovest misurano 1,42 m di larghezza. La struttura che sostiene i pannelli della facciata è disposta secondo lo stesso schema a reticolo. Ciascun pannello di vetro è montato singolarmente e sospeso per mezzo di aste di trazione in tal modo il peso della facciata si trasferisce al piano del tetto e quindi l’intelaiatura principale tramite travi a sbalzo.

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Particolare della chiusura verticale

_Sono stati utilizzati tripli vetri di alta qualità dal k-value 0,4W/m2K, mentre le radiazioni solari che penetrano attraverso la facciata vengono assorbite dai pannelli del soffitto raffreddati ad acqua. Un trasformatore di calore provvede poi a convogliare l’ energia verso un accumulatore, che consente il riscaldamento della casa durante i mesi invernali. I pannelli del soffitto fungeranno in quel caso da radiatori e non sarà necessario un impianto di riscaldamento aggiuntivo. Anche l’elettricità viene prodotta attraverso l’ energia solare. L‘intero sistema energetico può essere controllato via telefono o computer da qualsiasi parte del mondo. La realizzazione del sistema energetico interamente computerizzato della casa è dovuta a prestazioni estremamente innovative e alla straordinaria collaborazione di tutti gli ingegneri e delle aziende impiegate nel progetto.

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Partizioniorizzontali interne

_I solai in acciaio sono tamponati con pannelli di neoprene, spessore 6mm, sulla superficie di calpestio, nella opposta sono tamponati con pannelli in alluminio che racchiudono le bocchette di areazione e il sistema di pannelli radianti.

I pannelli in alluminio coprono il 40% dell’area abitabile.

La temperature può differire da piano a piano.

Nel caso di surplus di caldo o freddo i pannelli a soffitto hanno a disposizione acqua per ristabilire il comfort.

Gli eccessi di calore verranno comunque immagazzinati per altre richieste.

Tutte le zone della casa sono controsoffitate da panneli di acciaio in cui si notato le griglie

di areazione e riscaldamento come in foto.

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Chiusura superiore

Uno dei pannelli fotovoltaici posti in copertura

Viste della copertura piana

_Il tetto è un semplice tetto piano la cui particolarità è che nella zona centrale vi sono 48 pannelli solari di dimensioni 1,375 x 0,815 m, disposti orizzontalmente.

In condizioni medie ideali di soleggiamento i pannelli fotovoltaici hanno un output di circa 6.72 kw/h.

L’energia elettrica necessaria per la ventilazione e il riscaldamento è data quindi dai pannelli solari posti sul tetto. Questo sistema infatti non necessita solitamente della rete nazionale di energia elettrica, anzi solitamente è la casa stessa con i suoi surplus a fornire energia alla rete nazionale.

La produzione di energia viene poi gestita da un software gestibile attraverso touch screen, che regola e distribuisce alle varie funzioni della casa (ad. Es: apertura e chiusura di porte e finestre, innaffiamento del giardino etc...).

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Domotica

_L ‘intero sistema energetico può essere controllato attraverso dei touch screen (come nell’immagine qui sotto) oppure via telefono o addirittura tramite internet da qualsiasi parte del mondo. La realizzazione del sistema energetico interamente computerizzato della casa è dovuta a prestazioni estremamente innovative e alla straordinaria collaborazione di tutti gli ingegneri e delle aziende impiegate nel progetto.

L’intera casa è controllata da un sistema di domotica che permette da una sola postazione tra quelle descritte sopra di verificare, modificare, settare, attivare e disattivare qualsiasi elettrodomestico o impianto presente nella casa. Garantendo in ogni momento i principi per cui questa casa è stata costruita: minimi consumi e zero emissioni.

Touch screen

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Domotica .2

Immagine di uno dei touch screen presenti all’interno dell’abitazione. Riconoscibile è la presenza della pianta dell’abitazione sulla sinistra dello schermo mentre sulla destra sono presenti i comandi di regolazione possibili.

Immagine della pagina presente in rete per il settaggio della casa.

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Domotica .3

_Schema di funzionamento dei comandi di settaggio e regolazione tramite touch screen, linea telefonica e internet. Il segnale di comando nel momento in cui viene trasmesso viene passato al computer centrale della casa che poi da l’avvio ai comandi richiesti. Tutte le prestazioni e i comportamenti degli impianti vengono poi registrati su di una memoria visibile in rete.

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Domotica .4

Immagine di uno dei pannelli di ispezione degli impianti. Da notare la co-presenza dell’impiantistica tradizionale con le tecnologie di sussistenza elettronica.

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Domotica .5

_Anche i bagni sono controllati da questo sistema automatizzato. Ad esempio l’ingresso avviene tramite la presenza di cellule fotoelettriche che eliminano di conseguenza la presenza di maniglie e serrature. Un sistema radar impedisce invece l’ingresso nel caso in cui il bagno risulti già occupato. Anche l’attivazione dell’acqua e la regolazione della stessa avviene attraverso delle piccole fotocellule e dei touch-screen.

Bagno del secondo piano

Bagno del terzo piano

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Regolazioneclimatica

_Qui affianco illustrati tre grafici in cui vengono mostrati gli impianti per la regolazione climatica all’interno dell’edificio e come questi intervengano diversamente nel periodo estivo ed invernale.

Nello schema “invernale” si può vedere come i pannelli radianti regolino la temperatura mentre il ricambio d’aria è attuato dalle bocchette di areazione presenti in ogni piano che portano aria proveniente dall’esterno ma scaldata prima dal passaggio nel sottosuolo e poi dalla pompa di calore posta al pian terreno.

Nello schema “estivo” si nota invece l’utilizzo delle pareti vetrate esterne che durante il giorno bloccano il calore entrante dei raggi solari, calore che viene immagazzinato e utilizzato nei periodi freddi, e durante la notte aprendosi permettono ai vari ambienti della casa di riequilibrare la temperatura.

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Regolazioneclimatica .2

_Dai grafici precedenti è possibile notare la presenza di un canale presente al di sotto dell’edificio che serve a prelevare aria dall’esterno. L’edificio utilizza la temperatura quasi sempre costante del sottosuolo come accumulatore termico di fonte di calore e anche come preheating/precooling dell’aria fresca entrante.

Inoltre d’inverno l’aria di scarico è usata per preriscaldare l’aria fresca entrante attraverso uno scambiatore di calore a flusso incrociato, questo sistema limita le perdite fino al 30%.

Nei mesi caldi invece l’aria fresca entrante viene raffreddata fino a 6-7 gradi kelvin dal sottosuolo senza alcun input di energia.

Vista notturna dalla casa

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Regolazioneclimatica 3

Ecco un immagine dell’apertura a bilico delle chiusure verticali vetrate, non solo condotti e bocchette d’aria servono al ricambio d’aria.

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Grafico situazione atmosferica esterna

_Nelle seguenti slides è presente uno studio delle condizioni climatiche esterne e del comportamento climatico interno dell' edificio riferite al giorno 01.05.01. in evidenza la stabilità climatica del terreno durante tutta la giornata diversamente dalla temperatura esterna dell’aria che raggiunge il suo picco massimo alle ore 12 in corrispondenza del picco massimo dell’intensità solare inverso il comportamento dell’umidità realtiva rispetto a questi ultimi due dati.

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Grafico temperature interne

_Nel seguente grafico sono stati raccolti i dati delle varie temperature presenti internamente ed esternamente all’edificio riferiti al 1.5.2001. Facilmente visibile è l’equilibrio termico presente in tutti gli ambienti della casa a contrasto con le variazioni della temperatura esterna e con la temperatura della depandance che non essendo occupata non necessita di climatizzazione.

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Grafico dell’ attività dei diversi impianti

_In quest’ultimo grafico vengono illustrati, sulla base dei dati precedentemente analizzati, i tipi di attività impiantistici attivi e non, nell’arco delle ventiquattro ore giornaliere dello 01.05.01. Gli sbalzi rispetto alla linea retta mostrano il momento in cui l’impianto è attivo e ne quantifica la durata in termini di ore.

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Schemariassuntivo

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Schemariassuntivo .2

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Conclusioni

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Conclusioni

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Conclusioni

Concludiamo l’illustrazione di quest’opera con un’ultima analisi. La sostenibilità.

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Bibliografia e link

_ R128 by Werner Sobek, a cura di Werner Blaser e Frank Heinlein, Birkhauser publisher for Architecture, Berlino 2000.

_ Werner Sobek – Art of Engineering, di Werner Blaser, Birkhauser publisher for Architecture, Berlino 1999.

_ Modulo n° 289 / 2003, pag. 130

_ Casabella n° 694 / 2001, pag. 10

_ L’area n°139 / 1999, pag.176

_Deutsche bauzeitung n° 7/2001

_www.wsi-stuttgart.com

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