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2012
tvzeb
vicenza
CREDITS
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TVZEB - Zero Energy Building

client: private

design team:
G. Traverso, P. Vighy, G. Dalla Gassa, E. Panza
consultants:
L. Frison (structure)
L. Barban, M. Sabbatini (services)
photo credits:
ORCH Alessandra Chemollo, Francesco Castagna

TVZEB – Zero Energy Building

 

tvzeb è un edificio sperimentale ad energia zero, nato dalla collaborazione tra lo studio di architettura traverso-vighy e il Dipartimento di Fisica Tecnica dell’Università di Padova.

 

L’ edificio è inserito nei boschi collinari, a pochi chilometri dal centro storico di Vicenza ed è la nuova sede dello studio di architettura.

 

Obiettivo del progetto è stato quello di inserirsi nel modo più leggero possibile nel contesto naturale e di assorbire da esso  tutte le potenzialità visive, energetiche, e legate al benessere dei futuri utenti.

 

L’edificio, come in altre esperienze progettuali  dello studio, è stato disegnato e costruito per parti, da una rete locale di piccole aziende industriali ed artigiane,  unendo componenti lavorate da macchine a controllo numerico e lavorazioni manuali.

 

La sua struttura in larice lamellare e acciaio zincato è sospesa sulle due linee di fondazione longitudinali ed  è completamente assemblata a secco: tutte le parti dell’edificio sono di fatto smontabili e realizzate con materiali riciclabili e/o riciclati.

 

Tutto questo lega l’edificio ad un concetto di reversibilità e di rispetto del territorio: alla fine della sua vita può essere smontato, i suoi materiali separati e riciclati e il suo sito restituito al paesaggio in cui è inserito.

 

I materiali e le finiture esterne sono pensate per essere facilmente assimilabili alla natura  circostante, nel tentativo di insinuarsi con leggerezza sul terreno e di mantenere la caratteristica di transitorietà.

 

I principali elementi che hanno ordinato la forma e l’orientamento di tvzeb sono la vista verso l’ambiente naturale a nord e l’analisi del soleggiamento stagionale.

 

L’edificio ha la forma di un grande “imbuto” aperto a sud, disegnato  per massimizzare l’ingresso solare nei mesi invernali e per escludere completamente la radiazione diretta nei mesi estivi.

 

La luce naturale è veicolata per riflessione dai rivestimenti interni in alluminio zigrinato e diventa elemento utile al benessere interno e alla riduzione dei consumi di energia elettrica.  La luce del giorno è integrata puntualmente da un sistema di luce artificiale, che grazie alla miscela di luce di tre diverse sorgenti, asseconda la posizione solare e  integra lo spettro e la temperatura di colore della luce esterna.

 

tvzeb sarà completamente mantenuto dalle energie territoriali (combustione del legno del bosco, energia solare, geotermia) che, coadiuvate dall’eccellenza in campo tecnologico di alcune aziende partner nel progetto, lo renderanno completamente autosufficiente, come prescritto dalla normativa europea (2010/31/EU), secondo la quale dal 2020 tutti gli edifici pubblici di nuova costruzione dovranno essere a consumo nullo.

 

Paesaggio

La scelta del luogo  ha da subito segnato la strada che il progetto zeb avrebbe seguito, rivolto verso l’ambiente e in relazione costante con il contesto naturale che lo circonda. L’affaccio sul bosco fa partecipare del cambiamento delle stagioni dei ritmi solari e circadiani.

 

Edificio Leggero

Le fondazioni si posizionano in  modo tale da costituire dei punti di scarico e favorire l’utilizzo di una struttura molto leggera costituita da materiali ecologici. Sulle fondamenta posa un solaio sospeso di metallo e calcestruzzo. Lo “scheletro” è costituito da portali in legno lamellare che  sostengono anche il secondo livello.

 

Edificio Prefabbricato

Tutti i componenti dell’edificio sono stati prodotti fuori opera ed assemblati a secco. La prefabbricazione, realizzata quasi  interamente (legno, vetro e metallo) con macchine a controllo numerico ha garantito precisione, qualità e tempi di montaggio molto ridotti (circa quattro mesi di cantiere, scavi inclusi).

 

Materiali Riciclati, Riciclabili ed approvvigionati a corto raggio

L’intero edificio è stato realizzato con un pool di aziende venete, coinvolte nel progetto e nella messa a punto delle tecnologie necessarie al raggiungimento delle prestazioni di progetto. Si può dimostrare che l’intero approvvigionamento dei materiali, nonché lo sviluppo di tutta la tecnologia necessaria al suo funzionamento dell’edificio è avvenuto in un raggio di circa 70 Km dal sito di costruzione.

 

Tutti i materiali sono stati selezionati per la loro riciclabilità o perché provenienti dal riciclaggio di materiali.

 

A questo scopo ad esempio tutti i materiali interni ed esterni sono privi di verniciature e finiture superficiali, accettando la naturale ossidazione ed invecchiamento come un valore intrinseco alla qualità dell’edificio.

 

Altro esempio riguarda il pacchetto isolante realizzato con 180 mm di lana di poliestere, proveniente dal riciclaggio di circa 40.000 bottiglie di plastica .

 

Edificio Smontabile

Il concetto di smontabilità è legato anche ad un principio di rispetto del territorio: il sito può infatti  essere restituito al paesaggio una volta terminata la funzione dell’edificio. E inoltre legato ad un potenziale riciclaggio di tutti i singoli materiali utilizzati nella costruzione.

 

Edificio Solare

La conformazione dell’edificio e il suo orientamento sono tali da poter sfruttare il ciclo solare, beneficiando del calore dei raggi durante l’inverno quando la posizione del sole fa sì che essi raggiungano l’ambiente interno, e proteggendosi nei mesi estivi attraverso la schermatura dell’incidenza dei raggi.

 

Ventilazione Naturale

La regolazione della temperatura interna durante le mezze stagioni avviene attraverso l’apertura automatizzata di alcune aperture che, collegate a dei sensori, gestiscono la ventilazione naturale degli ambienti interni.

 

Energia dal Sole

L’impianto fotovoltaico, i cui pannelli rivestono la copertura del blocco minore, soddisfa su base annua il fabbisogno di energia elettrica di tutte le funzioni dell’edificio.

 

Geotermia Eolica

Al centro dell’edificio una pompa di calore geotermica regola la temperatura dei flussi d’aria e d’acqua  sfruttando ancora una volta la vicinanza con il bosco e con la  condizione microclimatica molto stabile del sottosuolo attraverso un canale eolico sotterraneo  di 40 m. a 1,5 m di profondità.

 

Daylight

La luce naturale gioca un ruolo fondamentale nel progetto sia per quanto riguarda l’aspetto climatico interno, che per quanto riguarda il confort visivo e il benessere degli utenti.  L’edificio è concepito come un’“imbuto solare” rivolto a Sud, ragionato per massimizzare l’utilizzo di luce naturale nei mesi invernali e per proteggere l’ambiente interno dalla radiazione solare diretta  nei mesi estivi.

 

Illuminazione circadiana

La luce naturale viene puntualmente integrata con un sistema di illuminazione indiretta, nel quale le superfici verticali interne dell’edificio, ricoperte da una particolare lastra di alluminio zigrinato, diffondono in ambiente la luce proveniente da una  sequenza di barre LED incassate a pavimento. Ciascuna barra miscela la luce di tre diverse sorgenti LED a  4000°K, 6000°K e ambra in modo da emulare ed integrare in modo dinamico lo spettro della luce naturale esterna.

 

Uso della legna del bosco

Nei mesi invernali il materiale isolante e il calore prodotto dai computer dello studio mantiene una temperatura costante che viene coadiuvata dall’impiego di una stufa a legna che, collegata a pannelli radianti, distribuisce omogeneamente il calore in tutto l’edificio.

 

Recupero Acque Meteoriche

L’acqua piovana viene raccolta in apposite cisterne per poter essere utilizzata nell’irrigazione del giardino circostante.

 

Monitoraggio e riproducibilità

Il Dipartimento di Fisica Tecnica dell’Università degli Studi di Padova partecipa al progetto come consulente per l’analisi energetica e la definizione delle configurazioni d’involucro e impiantistiche utili al raggiungimento di diversi obbiettivi che stanno alla base dell’impresa.

 

Un piano di monitoraggio servirà a raccogliere dati inerenti ai consumi, alla gestione e alle condizioni microambientali dell’edificio in oggetto. I dati rilevati saranno utili per successive analisi, per identificare strategie mirate all’ottimizzazione dell’efficienza energetica e della qualità microclimatica dell’edificio, nonché allo svolgimento di verifiche a consuntivo. Uno dei concetti alla base del progetto è la sua futura riproducibilità per il conseguimento della Direttiva Europea 2010/31/EU.

2012
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TVZEB - Zero Energy Building

client: private

design team:
G. Traverso, P. Vighy, G. Dalla Gassa, E. Panza
consultants:
L. Frison (structure)
L. Barban, M. Sabbatini (services)
photo credits:
ORCH Alessandra Chemollo, Francesco Castagna

TVZEB – Zero Energy Building

 

tvzeb is an experimental zero energy building brought to fruition by virtue of a cooperative endeavour between the traverso-vighy architecture studio and the University of Padua’s Department of Technical Physics.

 

Nestled in the wooded hills a few kilometers from the historic center of Vicenza, the building was conceived to prominently feature a new environmentally-sound architecture studio.

 

The goal of the project was to develop a low-impact building that blended seamlessly into the surrounding natural setting and exemplified the visual, renewable energy and user well-being resources of its context both in form and function.

 

Similarly to other architectural projects developed by the studio, the building structure was designed and manufactured in parts by a network of small industrial and craft companies, combining CNC machined and handcrafted components.

 

The larch glulam and galvanized steel structure is suspended along two longitudinal lines of the foundation and was dry assembled onsite: all building components are made from recyclable and/or recycled materials and can be dismantled.

 

This reflects the project’s firm relationship to the concept of potential reversibility and respect for the land: the building can be disassembled at the end of its life cycle and its materials can be separated and recycled, restoring the site to the natural landscape.

 

The materials and external finishes were conceived to simulate the surrounding environment, in an effort to quietly insinuate the studio’s presence within the landscape and to embody its transitory nature.

 

The main elements that guided the building’s form and tvzeb’s direction were the view towards the natural environment and the results of comprehensive simulations aimed at defining and capturing the normal seasonal variants of temperature and sunlight to enhance building performance.

 

The building structure extends outwards conically facing south, incorporating a design that maximizes sunlight exposure during the winter months and excludes direct radiation entirely during summer months.

 

Natural light is permeates the building by reflection from the internal fixtures in mill-finished aluminum and is the key element to achieving comfort for the building occupants as well as reduction in energy consumption.  Daylight measures are integrated by an accurate and efficient artificial lighting system that combines light from three different sources, tracks the sun’s position, and supplements the outdoor light’s spectrum and color temperature values.

 

Tvzeb will be entirely powered by internal energy sources (wood combustion, solar and geothermal energies) which, as designed per the technological excellence of the project’s partner companies, will render the building completely self-sufficient, thereby fulfilling the European Directive 2010/31/EU that prescribes all new public buildings from 2020 to be zero-energy buildings.

 

Landscape

Site location had a strong influence on determining the evolution of the Tvzeb project, dictating a marked awareness of the environment and an ongoing relationship with the natural context surrounding the building. The façade overlooking the woods affords the occupants with ample views of the seasonal and circadian changes in light.

 

Lightweight Building

The foundation is positioned in order to transfer the load of a very lightweight structure built with eco-friendly materials to the earth below. A reinforced concrete base plate rests suspended on the foundation. The skeleton framework is composed of glulam timber portals that also support the second level floor.

 

Prefab Building

All the building components were manufactured off-site and dry assembled onsite. Prefabrication of wood, glass and metal elements was almost entirely accomplished with CNC machinery, thus guaranteeing precision, quality and reduced assembly time – roughly four months for construction, excluding site excavation.

 

Local Suppliers of Recycled and Recyclable Materials

The entire building was realized with the support of a pool of companies in the Veneto Region. Their collaboration and expertise were essential in developing and applying the necessary technology to achieve the project goals. The supply of all the materials, as well as the technological development required to operate the building, originated within a radius of 70 km from the construction site. All the materials were selected on the basis of their recyclability or given that they derived from recycled products. In order to achieve this, for example, indoor and outdoor materials are free of surface finishes or varnishes, permitting natural rusting and aging to occur as an inherent value in the quality of the building. Likewise, the insulating panels are made with 180 mm of polyester fiber wadding from 40,000 recycled plastic bottles.

 

Building Dismantlement

Dismantling is a concept that is also closely related to the principle of awareness and respect of the environment: once the building’s function has ended, the site can be returned to its host environment. It also preserves the potential for recycling all the materials used in its construction.

 

Solar Building

The overall design of the building and its orientation were designed to maximize the benefits of the solar cycle by exploiting heat rays during winter when the sun’s position allows sunrays to penetrate through the building envelope, and to effectively shade the building in summer months by blocking out the sunlight.

 

Natural Ventilation

Complementing the role of the building envelope during the intermediate seasons, the indoor temperature is regulated by an automatic control system that opens some operable windows connected to sensors that measure the natural ventilation of indoor spaces.

 

Energy from the Sun

Photovoltaic panels cover the roof of the minor building block. This system supplies the annual energy demand of all the building’s functions.

 

Geothermal Energy

A geothermal heat pump at the center of the building controls the temperature of the flow of air and water, taking advantage once again of the studio’s proximity to the woods and the stable microclimatic conditions of the subsoil with a 40 m. underground earth tube at a depth of 1.5 m.

 

Daylight

Natural daylight plays a fundamental role in the project both in terms of indoor climatic conditions and in terms of visual comfort and wellbeing of the building occupants. The building was conceived as a “daylight funnel” facing south, incorporating a design that maximizes sunlight exposure during the winter months and excludes direct radiation entirely during summer months.

 

Circadian lighting

Natural light is integrated by an accurate and efficient indirect lighting system that involves a sequence of LED bars recessed into the floor. The light from this source is reflected off the internal walls fitted in mill-finished aluminum. Each bar combines light from three different LED sources (natural white 4000°K, cool white 6000°K, and amber), dynamically supplementing and emulating the natural light spectrum that penetrates the building envelope from outdoors.

 

From the woods

During the winter months, insulation and heating created by the studio computers maintain stable internal air temperatures. In addition, a wood stove, connected to radiant panels provides even distribution of heating in the entire building.

 

Rainwater Harvesting

Rainwater is captured in water storage tanks to meet the demands of irrigating the surrounding garden.

 

Monitoring and Model

The Department of Technical Physics at the University of Padua was the primary entity engaged to carry out comprehensive energy analyses and to determine the optimal combination of building envelope and technical systems that would enable the traverso-vighy architecture studio to meet its goals. Long-term monitoring to analyze the implemented energy concept and the building performance in real operation will be conducted. This data will be useful for subsequent studies aimed at identifying strategies to optimize the energy efficiency and the quality of the building’s microclimate, as well as conducting final tests. One of the primary aims of the project is to provide a proven model for zero energy buildings that fulfills the standards required by the European Directive 2010/31/EU.