Umwelt und Geomatik: costruire più leggero - operare in modo più efficiente

Nell'ultima unità NEST chiamata HiLo, i principi costruttivi del Medioevo incontrano i metodi di costruzione del futuro: il modulo a due piani con il sorprendente tetto in cemento a doppia curvatura è stato progettato e costruito utilizzando metodi di progettazione e fabbricazione all'avanguardia. Per l'innovativo soffitto a volta leggero, invece, i ricercatori dell'ETH di Zurigo si sono ispirati non da ultimo agli antichi costruttori di cattedrali che sapevano come creare strutture autoportanti. Gli scienziati guidati da Philippe Block, professore di architettura e strutture, e Arno Schlüter, professore di architettura e sistemi costruttivi, insieme a partner industriali, vogliono utilizzare l'edificio per testare metodi di costruzione leggeri e combinarli con sistemi costruttivi intelligenti e adattivi.

Strutture in calcestruzzo efficienti dal punto di vista delle risorse

Il tetto a doppia curvatura, che trae la sua capacità portante dalla geometria e dalla struttura a doppio guscio, è particolarmente suggestivo. È costituita da due strati di calcestruzzo collegati da una griglia di nervature in calcestruzzo e ancoraggi in acciaio. È stata realizzata con casseforme flessibili costituite da una rete di cavi in tensione e da una membrana su cui è stato spruzzato il calcestruzzo. Questo metodo di costruzione consente di risparmiare grandi quantità di calcestruzzo e di materiale per le casseforme.

In particolare per i piani intermedi dell'unità a due piani, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di utilizzare il minor materiale possibile. La struttura leggera del soffitto HiLo consente di risparmiare oltre il 70% di materiale rispetto ai soffitti in calcestruzzo tradizionali. Questo risparmio è ottenuto grazie alla geometria intelligente dei soffitti: La volta con nervature di irrigidimento conferisce ai soffitti sottili la loro capacità portante. I metodi di produzione digitale utilizzati consentono di integrare la ventilazione, il raffreddamento e il riscaldamento a bassa temperatura nel soffitto a volta nervato, risparmiando così ancora più materiale e volume.

Tecnologia edilizia ad autoapprendimento

Nell'unità HiLo viene utilizzata anche una facciata solare adattiva sviluppata dal gruppo di Arno Schlüter. Si tratta di 30 moduli fotovoltaici che possono allinearsi al sole. I moduli flessibili possono anche essere utilizzati per controllare la quantità di luce solare che entra nella stanza, al fine di fornire un riscaldamento passivo o, al contrario, di ridurre la necessità di raffreddamento.

La facciata solare adattiva fa parte di una serie di componenti tecnologici innovativi per la regolazione efficiente del clima interno. Durante il funzionamento, l'interazione delle singole tecnologie è ora costantemente ottimizzata dai ricercatori utilizzando l'apprendimento automatico con il coinvolgimento degli utenti, al fine di studiare come sia possibile ottenere condizioni interne confortevoli con il minor dispendio possibile di energia e di emissioni.

La ricerca e l'industria imparano l'una dall'altra

HiLo è l'acronimo di "High Performance - Low Emissions" (alte prestazioni - basse emissioni): con l'unità, i ricercatori stanno testando come la costruzione e il funzionamento degli edifici possano essere progettati per risparmiare il più possibile energia e risorse, garantendo allo stesso tempo un'architettura attraente e un elevato livello di comfort per gli utenti degli edifici.

HiLo è ora l'ottavo modulo dell'edificio sperimentale NEST nel campus dei due istituti di ricerca Empa ed Eawag a Dübendorf. Nell'edificio modulare per la ricerca e l'innovazione, scienziati e partner industriali possono testare e sviluppare ulteriormente nuove tecnologie edilizie ed energetiche in moduli temporanei - noti come unità - in condizioni reali.