L'applicazione della metodologia CFD (Computational Fluid Dynamic) in edilizia

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PREFAZIONE 
 
Alla luce di quanto accaduto nei mesi scorsi, la catastrofe legata al terremoto e 
allo tsunami del Giappone in particolar modo, probabilmente ognuno di noi si è 
posto delle domande. Chiunque può aver pensato che quello che l’uomo svolge, in 
termini di ricerca e sviluppo, alla fine si possa ridurre ad una perdita di risorse, 
economiche e temporali soprattutto. 
Probabilmente, si può pensare che l’uomo abbia la presunzione di tentare di 
governare gli elementi, la natura, ponendo sé stesso al centro di tutto il sistema. 
In certi casi, queste riflessioni possono essere positive, anzi, lo sono, perché ci 
ridimensionano di sicuro, e ridimensionano le nostre ambizioni. 
La storia dell’umanità è fatta anche di queste catastrofi, da Pompei a L’Aquila, da 
San Francisco al Giappone. 
I precedenti sono “utili” anche per poter migliorare tecnologie, introdurre 
accorgimenti costruttivi e normative: tuttavia, all’indomani di una nuova catastrofe, 
sembra di essere punto e a capo.  
Il punto fondamentale è che tutto questo deve servire da monito per crescere ed 
educarsi, da spingerci alla ricerca della “bellezza” in senso lato; è innegabile che 
l’uomo, in molti casi, cerchi il profitto a tutti i costi, andando anche aldilà dei limiti 
della ragionevolezza. Si potrebbero fare molti casi per rendere concreto questo 
concetto: costruire delle case sul letto di un fiume non è bello, tagliare una collina 
per fare spazio ad un’area camper non è bello, costruire un’intera città sul mare 
può essere affascinante e suggestivo, ma è sicuramente contro natura, quindi non 
è bello. 
Il progresso deve andare di pari passo con la ragione e la coscienza: non si può 
operare in funzione esclusiva del mero interesse economico a scapito della 
sicurezza dei propri simili, senza fare i conti con il territorio, le insidie e le 
opportunità che esso ci offre. 
In tal senso, ritorna prepotentemente una richiesta di bellezza, di trasparenza; 
questa può avere tante sfaccettature. In un’ipotetica scala di valori, il tema del 
risparmio riveste un ruolo molto importante: avere un occhio di riguardo ad 
accorgimenti atti a risparmiare energia e risorse economiche è fondamentale.
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INTRODUZIONE 
Negli ultimi tempi si sta assistendo alla crescita di una coscienza ambientale 
finalizzata alla salvaguardia di ciò che ci circonda e del nostro benessere.  In 
questo senso anche l'architettura pone attenzione al rapporti dell'edificio con 
l'ambiente e all'adattabilità delle scelte funzionali alle condizioni climatiche.  
I venti e i flussi d'aria rappresentano un aspetto non trascurabile nell'analisi 
microclimatica di un sito in quanto la ventilazione naturale costituisce un 
importante fattore nel raggiungimento dello standard termoigrometrico.  Lo stato 
dell'arte consente di individuare e definire le geometrie, le posizioni, le dimensioni 
delle aperture più appropriate al raggiungimento delle migliori condizioni di 
ventilazione interna.  Tutto ciò che la letteratura fornisce permette di intuire un 
ventaglio di soluzioni progettuali possibili, tuttavia solo l'indagine diretta consente 
la determinazione della soluzione ottimale: a tal riguardo la simulazione numerica 
dei flussi d'aria rappresenta un utile strumento di verifica del funzionamento di un 
edificio e di valutazione quantitativa delle prestazioni bioclimatiche.  
Tali prerogative sono state applicate nella Tesi al progetto dell’abitazione nella 
zona residenziale  "Ecopolis" del Borgo La Martella di Matera, che utilizza le 
correnti d'aria per il raffrescamento estivo.  Lo studio del campo fluidodinamico e 
termico sulla base di dati reali ha permesso di valutare l'effettivo comportamento 
dell'edificio e di individuare quali aree necessitino di eventuali accorgimenti.  La 
possibilità di apportare delle modifiche alla griglia di calcolo in tempi brevi 
consente di ricercare e controllare la soluzione in grado di rispondere alle 
esigenze di comfort degli spazi interni.  La chiarezza dei risultati e i tempi in cui 
vengono raggiunti, rende la simulazione numerica un utile strumento di verifica di 
soluzioni architettoniche adottate in fase progettuale.  
L'utilizzo di sistemi di ventilazione naturale all'interno di un edificio determina una 
riduzione radicale degli impianti di condizionamento, limitati soltanto ad alcune 
particolari destinazioni d'uso.  Il principio di una corretta architettura bioclimatica è 
quello di beneficiare di ambienti confortevoli in rapporto alla variabilità delle 
condizioni esterne, senza far ricorso, o comunque limitando, l'uso di mezzi 
meccanici.  Pertanto, l'utilizzo di correnti d'aria naturali attraverso l'ottimizzazione
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architettonica favorisce il raffrescamento interno, riducendo l'uso di impianti e 
garantendo un sostanziale risparmio energetico.  
Anche dal punto di vista ambientale i vantaggi dei sistemi di ventilazione naturale 
sono legati alla riduzione degli impianti di condizionamento in quanto, limitando gli 
impianti, si ha un minor dispendio di energia e una netta riduzione degli agenti 
inquinanti, sia all'interno dell'edificio null con con seguente maggior comfort interno e 
miglior qualità della vita null che nell'ambiente este rno.  Limitando l'uso di impianti di 
condizionamento, viene anche meno il problema del loro smaltimento, con 
particolare riguardo a quello dei liquidi di refrigerazione.  Da qui l'evoluzione nella 
progettazione di edifici che tendono ad utilizzare sistemi di condizionamento solo 
se strettamente necessari, con gestione non centralizzata ma diretta del 
microclima, favorendo lo studio di tipologie e tecnologie che sfruttino le 
potenzialità del clima locale, per garantire una ventilazione del manufatto edilizio il 
più possibile naturali.  
Tecniche di climatizzazione naturale degli spazi abitabili erano già note nel 
passato, quando il costo dell'energia non era sostenibile tanto facilmente e la 
tecnologia non ancora sviluppata, per cui gli architetti dovevano far ricorso a 
sistemi molto ingegnosi per garantire il massimo comfort interno. I sistemi attuali di 
refrigerazione passiva, tra cui quelli basati sulla ventilazione naturale, traggono 
spunto da esempi di architettura sviluppati in situazioni climatiche estreme.  
L'aspetto innovativo di questa tesi è rappresentata dall'applicazione di tecniche di 
simulazione fluidodinamica numerica allo studio dei flussi d'aria negli ambienti.  
Questo strumento consente di verificare in fase progettuale la situazione 
anemologica all'interno di un edificio in base alle condizioni climatiche esterne, e di 
prevedere e confrontare varie soluzioni.  
La fattibilità tecnica di un sistema di ventilazione naturale degli spazi interni è 
assoluta in quanto dipende esclusivamente dalle condizioni climatiche del sito e 
da una adeguata progettazione degli ambienti, per cui può adattarsi ad un 
qualsiasi intervento. Per quanto riguarda l'aspetto economico, si può mettere in 
evidenza il basso costo di un tale sistema di refrigerazione, che non ha bisogno di
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alcun tipo di impianto, basandosi esclusivamente su una corretta progettazione e 
adattabilità dell'oggetto edilizio alla situazione climatologica esterna. La fattibilità 
gestionale è ugualmente assoluta in quanto, in assenza di impianti, i costi sono 
legati alla manutenzione standard di un qualsiasi edificio.  
La ventilazione naturale all'interno degli edifici rappresenta un sistema di 
refrigerazione passivo già in uso  nell'architettura antica dei paesi a clima caldo, 
attualmente preso in chiave moderna per far fronte a problemi di risparmio 
energetico e di salvaguardia dell'ambiente.  Tra gli aspetti più importanti legati 
all'argomento trattato possiamo considerare:  
• il nuovo tipo di approccio progettuale, in cui le varie soluzioni 
architettoniche favoriscono l'integrazione dell'edificio nel suo sistema 
ambientale;  
• la simulazione dei flussi d'aria in grado di individuare il comportamento 
dell'edificio in fase progettuale, permettendo il confronto tra varie proposte 
architettoniche tese a migliorare le condizioni di comfort interno;  
• i costi generali praticamente nulli relativi ad un sistema passivo: l'unico 
onere da considerare è quello di progettazione, ammortizzabile però 
sull'attesa di vita dell'edificio.  
Quanto più i sistemi di analisi e di indagine fluidodinamica utilizzati in questo 
studio verranno applicati, tanto minori risulteranno i costi iniziali, a vantaggio di 
una sempre maggiore diffusione di sistemi di ventilazione naturale in architettura.
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CAPITOLO 1 
 IL BORGO LA MARTELLA DI MATERA 
1.1 Cenni storici e descrizione 
Nel 1949, dopo la pubblicazione di “Cristo si è fermato ad Eboli” di Carlo Levi e 
dopo l'inizio delle lotte popolari per la terra, Matera è al centro dell'attenzione 
nazionale ed internazionale, come "capitale simbolo" dell'universo contadino. Negli 
anni immediatamente successivi allo sgombero degli antichi rioni Sassi la città di 
Matera divenne un autentico laboratorio; nacque la Commissione per lo studio 
della città e dell'agro di Matera, promossa dall'UNRRAnullCASAS ed istituita 
dall’imprenditore Adriano Olivetti, presidente dell'Istituto Nazionale di Urbanistica e 
dal sociologo Frederick Friedmann, che si avvaleva di esperti in diverse discipline 
quali storia, demografia, economia, urbanistica, paleoetnologia, sociologia, ed 
intervennero esponenti prestigiosi dell'urbanistica italiana, per progettare e creare 
quartieri che riprendessero il più possibile i modelli di vita sociale dei Sassi. I 
quartieri nati a partire da quella data, caratterizzati da ampia dotazione di spazi 
pubblici, di servizi e da una buona qualità del disegno urbano, sono i seguenti: 
Rione Serra Venerdì, Rione Spine Bianche, Rione Lanera, Rione Agna, 
Cappuccini, Rione Piccianello, Borgo Venusio e il Borgo La Martella. 
Nell’ambito del risanamento dei rioni Sassi, Adriano Olivetti si avvalse della 
collaborazione urbanistica dell’architetto materano Ettore Stella, il quale venne 
incaricato della redazione del progetto del villaggio UNRRA CASAS per i 
nullatenenti, destinato ad accogliere i primi sfollati dei "Sassi". Dopo una prima 
ipotesi dell'arch. Stella, interrotta dalla sua morte (1951), si impose un nuovo 
progetto affidato all'architetto Quaroni insieme a Federico Gorio, Piero Maria Lugli, 
Luigi Agati e Michele Valori.  
Sorto a valle, a sei chilometri di distanza dalla città, il Borgo La Martella è un tipico 
esempio di architettura neorealista e del Razionalismo italiano; La Martella fu il 
prodotto di scelte condivise, prospettate da Quaroni, figura fra le più
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rappresentative dell’architettura italiana. La forma del borgo nasce come 
compromesso tra l’aspirazione dei progettisti di riproporre l’incredibile modello 
urbano dei Sassi e la preferenza del potere politico dell’epoca sul tipo rurale della 
casa unifamiliare isolata, basato sulla centralità della famiglia. 
Attraverso l’uso di forme apparentemente spontanee, vi fu un tentativo di replicare 
la scala umana delle “unità di vicinato” e la libertà di movimento del vecchio 
quartiere materano, ricreando la complessità dell’ambiente urbano attraverso 
l’invenzione di un paesaggio che contenesse contemporaneamente memoria delle 
condizioni abitative premoderne e verosimiglianza con la condizione rurale 
moderna in cui si insediava. Lungo le strade di un tessuto a maglie larghe, la 
libertà edilizia dei Sassi venne riproposta attraverso un sistema di case a due piani 
di pianta rettangolare con un rapporto di 1:2 tra i lati, tale da poter essere abbinate 
una volta sul lato lungo a formare un massiccio edificio quadrato con un tetto a 
doppia falda, un’altra sul lato corto a produrre un edificio allungato coperto a due 
falde su ogni singola unità, così da ottenere un caratteristico tetto a doppio 
timpano. Le stalle, accoppiate e coperte da un tetto a cuspide sulla intersezione 
dei due volumi, erano separate dalle case per le moderne norme igieniche ma 
comunque in diretta comunicazione, come era uso nei Sassi. 
Il vario gioco dei volumi edilizi e dei tetti, disposti sui bordi delle strade senza 
ricerca di allineamenti, creò un vivo ambiente urbano complesso e sinuoso, con 
strozzature e slarghi lungo le vie. A completare la diversificazione, si usarono 
cinque tinte diverse per le case in maniera tale da non ripeterne mai una uguale di 
seguito. Come nel vecchio insediamento urbano, nelle stradine erano disposti dei 
forni a legna comuni, che fungevano da punti di aggregazione per le donne della 
comunità. A coronamento del borgo, nella parte più elevata, fu posta la chiesa, un 
piccolo capolavoro dell’architettura moderna del Novecento, che assunse la 
funzione di segnale sia all’interno del tessuto edilizio che nel paesaggio, 
influenzando i processi di identificazione urbana in modo molto simile alle chiese 
rupestri nei vari settori dei Sassi e realizzando l’unità figurativa del borgo.
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Progettato dallo stesso architetto Quaroni e dedicato a San Vincenzo de' Paoli, 
l’edificio sacro (che nel 2010 ha festeggiato i suoi primi 50 anni ndr.) è composto 
da un grande ingresso, un’aula e una torre tiburio. La chiesa possiede all’interno 
una spazialità semplice, fondata sulla distinzione tra questi ultimi: la navata unica, 
bassa, poco illuminata e disadorna, è lo spazio dei fedeli, mentre la torre, un vero 
e proprio pozzo di luce, è il luogo della ricchezza, dell’ornamento, della luminosità 
e della trascendenza, che emerge all’esterno con una forma simile a un granaio in 
semplici blocchetti di tufo e traduce i valori alti dell’architettura religiosa nel 
linguaggio popolare, ponendosi al centro dell’edificio e dell’intero paesaggio. 
Sull'altare si trova un imponente crocifisso di legno dipinto, opera di Giorgio 
Quaroni; il pavimento in ceramica maiolicata è dei fratelli Pietro ed Andrea 
Cascella. Il portale bronzeo della chiesa è opera di Floriano Bodini. Ernesto 
Nathan Rogers definirà l'edificio di La Martella "una chiesa senza lacrime" per 
mettere in evidenza la sua realtà di opera laica. Lo stesso Quaroni affermerà, in 
occasione di un convegno, che «[...] non esiste il problema dell'architettura 
religiosa separato dal problema più generale dell'architettura, e non esiste 
nemmeno questo, se l'architettura deve essere, come è, espressione di una 
civiltà» . 
 
fig. 1.1: Foto da archivio storico 1951
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fig. 1.2: La chiesa del borgo La Martella 
Nei pressi di La Martella si trova la zona industriale di Matera e il secondo campo 
sportivo calcistico cittadino; alla fine degli anni novanta il borgo ha in parte 
cambiato volto a seguito della nascita del complesso residenziale Ecopolis, un 
aggregato urbano autonomo composto di 312 unità abitative. 
  
1.2 Ecopolis 
Il villaggio residenziale Ecopolis si inserisce e si integra nel preesistente borgo La 
Martella, incastonato nel paesaggio della valle, posta tra il monte Igino da un 
versante, e l'altopiano delle Murge dall'altro. Il progetto Ecopolis è scaturito in 
seguito agli impulsi provenienti dal P.R.G. predisposto dall'Amministrazione 
Comunale di Matera che, cogliendo le istanze di numerosi abitanti de La Martella, 
tese ad ottenere un recupero del decoro urbano del borgo, intravide l'opportunità 
di rivitalizzare il borgo antico inserendo, contestualmente alla realizzazione del 
nuovo, interventi di riqualificazione con l’intento di armonizzare al meglio il 
moderno insediamento con quello esistente. I lavori di costruzione hanno avuto
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inizio nel 1992 e le prime abitazioni sono state consegnate nell'agosto 1997. 
L'area su cui sorge Ecopolis si estende per circa 128.500 mq e ha destinazione 
residenziale per circa 105.000 mq, commerciale per altri 13.700 mq circa e verde 
pubblico per circa 9.000 mq. All’interno della lottizzazione "Ecopolis” hanno trovato 
spazio per lo più residenze, una zona servizinulluffic i, una zona con impianti sportivi, 
e un parco nella zona centrale della lottizzazione. La progettazione ha riguardato 
la realizzazione di spazi verdi comuni, con all'interno un percorso vita, una pista 
ciclabile, un'area giochi per bambini e un campo di pallacanestro. 
 
 
fig. 1.3: vista aerea della zona residenziale Ecopolis