Una facciata in ETFE che risponde dinamicamente alle condizioni meteo

Ad aggiudicarsi l’R+D Awards 2017 è il progetto di una facciata “gonfiabile e reattiva” in ETFE che ripropone in chiave innovativa la caratteristica eleganza degli edifici  del campus di Mies van der Rohe per un nuovo immobile dell’ Illinois Institute of Technology.
"Ho apprezzato il modo innovativo in cui sono state considerate e sfruttate le prestazioni termiche dell'ETFE " spiega Mimi Hoang, membro della giuria di AIA.
Il compito di progettare un edificio per l'Istituto di Tecnologia dell'Illinois poteva risultare in un certo senso piuttosto arduo. Il campus di 120 ettari a sud del centro di Chicago è stato infatti sostanzialmente progettato da Ludwig Mies van der Rohe nei decenni successivi alla seconda guerra mondiale e ampliato nei decenni successivi  da personaggi  del calibro di Helmut Jahn, FAIA e Rem Koolhaas, Hon. FAIA.
Così, quando la scuola ha chiesto ad uno dei suoi professori d'architettura, John Ronan, FAIA, socio fondatore di John Ronan Architects, il progetto per un nuovo centro per l'imprenditoria,  l’architetto era consapevole di dover realizzare qualcosa di speciale, che colpisse dal punto di vista architettonico e che fosse allo stesso tempo  tecnologicamente innovativo.

La maggior parte degli edifici realizzati da Mies van der Rohe sono caratterizzati da struttura in acciaio e rivestimento esterno in vetro , una caratteristica distintiva che conferisce leggerezza all'estetica industriale e razionalista dell'architetto. "Il quesito che mi sono posto è stato," dice Ronan, "se gli edifici in acciaio e vetro rappresentavano la  leggerezza nel XX secolo, quale potrebbe essere l'equivalente nel nostro tempo?".
Ronan individua come soluzione quella di aggiornare quel look acciaio-vetro usando un materiale con le prestazioni del vetro ma con un peso decisamente inferiore - Etilene-Tetrafluoro Etilene (ETFE), un film plastico traslucido e resiliente utilizzato per coprire spazi molto ampi ad esempio per le coperture degli stadi.

1sottostruttura in acciaio verniciato, 3 cuscino in EFTE, 5 soletta in calcestruzzo, 6 montanti in acciaio di sostegno facciata  in ETFE

Sostituendo il  vetro con quattro strati di ETFE sovrapposti  e poi regolando la distanza tra loro, Ronan si rende conto di poter modulare la capacità di isolamento termico del materiale quindi sviluppa “un cuscino d'aria” che si gonfia e si sgonfia in funzione delle condizioni meteo . "Puoi sintonizzare l'edificio al clima", dice Ronan. "Con i giusti sensori e controlli l’edificio è in grado di rispondere alle condizioni meteo in tempo reale".

Questa "facciata continua"in ETFE, che corre lungo il secondo piano, dispone di tre camere d'aria all'interno; ciascuna campata è separata da montanti in acciaio. Quando l'edificio deve mantenere il calore, le camere d’aria possono essere ampliate con comandi pneumatici, creando cuscini d'aria che danno all'edificio un aspetto morbido e flessibile.

L’ETFE pesa circa l'1 per cento del  vetro, riducendo il carico sulla struttura dell'edificio pur fornendo lo stesso livello di isolamento termico di un triplo vetro.

Ma le differenze non sono finite qui: "Una delle qualità dell'ETFE è che è acusticamente trasparente", dice Ronan, il che significa “che il cinguettio degli uccelli ei mormorii dei passanti filtreranno attraverso la facciata, sfumando il confine tra interni ed esterno. In questo modo, gli studenti all'interno avranno la percezione di essere in esterno".

L'edificio di Ronan, l'istituto familiare Ed Kaplan per L'Innovazione e l'Imprenditoria Tecnologica, si trova al centro del campus di Mies e sarà terminato entro il luglio 2018.
Ovviamente le performance effettive dell’edificio sono da verificare una volta ultimato, comunque Ronan considera soluzioni tipo quella da lui adottata (reattiva ai fattori ambientali esterni) come la nuova generazione di componenti architettoniche che solleciteranno sempre meno i sistemi HVAC attivi e i sistemi di illuminazione basandosi sulla manipolazione degli effetti passivi.
"Penso che questo sia il futuro degli edifici: non più strutture statiche ma reattive", dice Ronan. "Stiamo andando nella direzione di un'architettura sempre più reattiva, quindi i sistemi HVAC saranno  meno utilizzati".

Project Credits
Project: Dynamic ETFE Façade for the Ed Kaplan Family Institute for Innovation and Tech Entrepreneurship
Client: Illinois Institute of Technology 
Design Firm: John Ronan Architects, Chicago . John Ronan, FAIA (principal); Marcin Szef, Sam Park, Eric Cheng, Danielle Beaulieu, AIA, Laura Gomez Hernandez (project team) 
Fabricator: Vector Foiltec 
Structural Engineer: Werner Sobek Group, Stuttgart 
M/E/P Engineer: dbHMS 
General Contractor: Power Construction 
Funding: Illinois Institute of Technology
Special Thanks: Ludwig Mies van der Rohe

Riferimenti testo e immagini: www.architectmagazine.com

Verifica in opera di un modulo di facciata

NOTE
Gli  R+D Awards premiano l’applicazione di tecnologia all’avanguardia in architettura.
Guarda i  nove vincitori di quest’anno

Cos’è l’ETFE? 
Trasparente come il vetro, ma più leggero, resistente, isolante e semplice da installare. L’ETFE: un materiale innovativo e dalle grandi potenzialità. ETFE è una sigla che sta per Etilene TetraFluoroEtilene ed è un polimero parzialmente fluorato, ovvero un materiale plastico, contenente fluoro. Utilizzato in architettura sin dagli anni ’80, pesa soltanto 350 g/mq ed è totalmente permeabile alla luce e ai raggi UV, ma soprattutto riciclabile e autopulente, consentendo anche di risparmiare energia per l’illuminazione artificiale e la climatizzazione.
Le membrane di ETFE, simili a cuscinetti, possono essere impiegate singolarmente o, come accade più spesso, accoppiate, separate tra loro da una camera d’aria che contribuisce all’isolamento termico del sistema. Lungo tutto il perimetro chiuso dell’area in cui si trova il materiale, poi, viene disposta un’intelaiatura di alluminio estruso, collegata alla struttura portante principale attraverso piatti e bulloni.
Ai cuscinetti di ETFE sono fissate delle valvole collegate alle pompe dell’impianto di pressurizzazione che, una volta montato il sistema, entreranno in funzione provvedendo al gonfiaggio delle membrane fino alla pressione necessaria a sopportare i carichi esterni, in caso di neve e vento.
Impiegate solitamente come tamponature e/o coperture, le membrane di ETFE, se utilizzate in cuscini, sono autopulenti: la loro curvatura, causata dalla pressurizzazione, consente all’acqua piovana di scivolare via portando con sé polveri e sporco. Discorso non valido per le facciate interne che, non essendo regolarmente bagnate dall’acqua, devono essere pulite ogni 5 o 10 anni per evitare che si perda la trasparenza che caratterizza l’ETFE.
Altra caratteristica sorprendente di questo materiale è la sua capacità di resistere all’attacco dei raggi UV. Infatti mentre le altre plastiche, che normalmente si usano per sostituire il vetro, tendono dopo un po’ ad ingiallire, l’ETFE no. Ne consegue anche che la durabilità di questo materiale aumenti e che la vita utile risulti molto elevata: si calcola che con le dovute manutenzioni possa arrivare anche ai 40 anni. Quando il suo ciclo di utilizzo è terminato la membrana viene fusa e riutilizzata ottenendo cosi una percentuale di riciclaggio del 100%.
- Cos'è l'etfe? fonte articolo Flavia Dondolini, www.ecoseven.net