Il rapporto tra uomo, energia ed ambiente

L’uomo è, come tutti gli esseri viventi, inserito in un sistema ambientale definito con il quale mantiene diverse relazioni e rapporti importantissimi da conoscere al fine, nel nostro caso,  di realizzare un progetto architettonico soddisfacente.

Si tratta fondamentalmente di individuare queste relazioni come scambi energetici dovuti alle naturali propensioni del nostro corpo a mantenere costanti le condizioni a dispetto di cambiamenti climatici e ambientali che deve affrontare.

L’uomo dunque, come moltissimi animali, è un sistema a sangue caldo i cui organi agiscono come effettivi regolatori termici da interno ed esterno secondo processi piuttosto complessi. L’insieme di questi processi vengono definiti meccanismi omeostatici. Questo avviene proprio per garantire all’essere vivente, nel limite del possibile, condizioni ottimali di sopravvivenza in relazione ad un ambiente in cui si trova.

La percezione dell’ambiente

Un aspetto da considerare come di fondamentale importanza nello sviluppo del nostro progetto di architettura riguarda il sistema percettivo, ovvero tutte le informazioni che un ambiente fornisce al nostro corpo (visive, olfattive, tattili, uditive, energetiche, termiche) e che costituisce poi la base dello sviluppo di ambienti in cui si percepisce,appunto, benessere.

La percezione di un ambiente può avvenire secondo tre grandi livelli: un livello fisico, quindi in relazione a condizioni energetiche precise che si relazionano reciprocamente con il nostro corpo, un livello fisiologico in cui queste relazioni vengono tramutate in stimoli elettrici e quindi agiscono direttamente sul nostro sistema nervoso e un livello psicologico legato alla classificazione e alla reinterpretazione di questi segnali.

La percezione degli ambienti avviene su diversi livelli.

La percezione degli ambienti avviene su diversi livelli.

L’uomo percepisce l’ambiente mediante organi specifici denominati recettori, in grado di accogliere gli stimoli dell’ambiente e trasferirli al sistema nervoso che sviluppa processi in grado di controllare queste sollecitazioni. I meccanismi di adattamento della vista sono riconducibili alle variazioni luminose che gli occhi percepiscono e si attuano ad esempio in funzione di variazioni di superficie della pupilla (tra 1 e 16 volte), delle reazioni dei bastoncelli (per quantita di luci bassissime in cui individuano la quantità di luce ma non il colore) e i coni ( per quantità superiori di luce con individuazione anche del colore).

Il campo visivo umano è sollecitato per lunghezze d’onda comprese nello spettro visibile (circa tra i 400 e i 700 nanometri). La lunghezza d’onda rappresenta la distanza tra i picchi massimi o minimi di oscillazione (nella luce il colore è in relazione alla lunghezza d’onda del flusso luminoso).

Per quanto riguarda l’udito l’uomo ha un campo di percezione decisamente più ampio, da frequenze di 16 hertz fino a 20.000 hertz; le frequenze più udibili sono quelle tra i 2000 e i 5000 hertz. La frequenza fa riferimento al numero di eventi che si ripetono in una unità di tempo; l’unità di misura hertz rappresenta un evento che avviene una volta in un secondo. L’orecchio è in grado di convogliare il flusso sonoro all’interno del condotto uditivo e di immetterlo nel timpano dove i suoni, mediante diversi componenti del nostro apparato uditivo (ossicini, coclea) vengono tramutati in sollecitazioni chimiche in grado di attivare le terminazioni nervose che trasmettono segnali all’area del cervello che interpreta l’input sonoro.

Questi sono solo due esempi dei numerosissimi stimoli che raggiungono e vengono interpretati dal nostro corpo.

L’uomo ha sempre agito in relazione a questi stimoli esterni generando sistemi in grado di proteggerlo da azioni dannose dell’ambiente circostante attraverso la creazione di vere e proprie barriere fisse, come le mura domestiche, e barriere portatili come vestiti, ombrelli e molto altro. Ovviamente tutto ciò modifica sostanzialmente di riflesso l’ambiente in cui ci troviamo: nascono così città, architetture, mode e le relazioni sociali sono direttamente riferibili a variazioni spaziali e ambientali.
Ad esempio gli agglomerati urbani spessissimo nascevano anche in relazione a considerazioni sul rapporto uomo-energia ambiente: i villaggi si sviluppavano come piccoli agglomerati di case, come sistemi uniti e ravvicinati proprio in funzione di difesa comune contro agenti aggressivi che potevano essere animali, nemici, precipitazioni e venti.

Le manifestazioni energetiche di un ambiente

In prima istanza è bene sapere che esistono forme energetiche considerate qualitativamente migliori di altre in relazione alla loro capacità di passare da un tipo di energia all’altra: ad esempio l’energia elettrica è in grado facilmente di essere commutata in energia termica ma al contrario è più complesso passare da energia termica in energia elettrica.

Questo fatto è molto importante ai fini di ottimizzare le risorse energetiche messe in gioco nel nostro progetto architettonico.

Uno dei fenomeni energetici più rilevanti in un ambiente è la propagazione di calore. Questa avviene quando due elementi si trovano a temperature differenti e dunque avviene uno scambio termico che tenderà (dalla temperatura più calda a quella più fredda) a equilibrare le due temperature. Questa propagazione è in relazione alla conducibilità termica del materiale.

Esistono altri fenomeni legati alla propagazione del calore che non sono riconducibili a scambi per conduzione, ovvero propagazione tra molecole, ma relativi a spostamenti veri e propri di materia come avviene per convezione. Il terzo modo di propagare calore avviene per irraggiamento, ovvero quando due superfici a temperatura diversa scambiano energia termica radiante.

I flussi di calore avvengono in tre diversi modi.

I flussi di calore avvengono in tre diversi modi.

Gli ostacoli per la propagazione di calore mediante conduzione e convezione è data dalla presenza di una sostanza solida in grado di impedire movimenti d’aria e limitare dunque il flusso energetico.

I materiali dunque, per esempio che compongono una parete, offrono una resistenza al passaggio del calore in relazione al loro spessore e alla capacità di trasmettere energia da parte del materiale. Questa proprietà è chiamata trasmittanza chè è molto importante per studiare le caratteristiche e simulare le condizioni energetiche in fase di progetto.

Un altro fenomeno energetico importante sono le vibrazioni e i suoni, ovvero propagazioni di onde cicliche di pressione generate da un movimento di particelle di un mezzo elastico rispetto ad una posizione di equilibrio iniziale.

Anche qui un ostacolo fisico con precise proprietà è in grado di calmierare e quasi totalmente eliminare gli effetti dannosi di un esposizione eccessiva e violenta a manifestazioni energetiche di questo tipo: una parete attrezzata composta da materiali in grado di fornire isolamento rispetto alla azione del fenomeno acustico.

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