La cittadina di Sachseln in Svizzera si trova sul lago di Sarnen, a poco meno di 30 minuti da Lucerna. Nella tranquilla comunità con una popolazione di circa 5.200 abitanti, dal 2020 i ragazzi frequentano una nuova scuola elementare con annesso asilo nido per la costruzione della quale è stato utilizzato un sistema Concretcool per la ventilazione e il controllo della temperatura ambiente basato sull’attivazione del nucleo di calcestruzzo.
Il nuovo edificio scolastico ha sostituito la vecchia scuola costruita nel 1958, in un’epoca in cui gli standard di costruzione e i requisiti per gli edifici scolastici erano molto diversi rispetto a quelli di oggi. A distanza di più di 60 anni dalla sua costruzione, l’edificio risultava orami datato, non solo per quanto riguarda i requisiti igienici nelle aree di pulizia, ma anche per la mancanza di aule di gruppo per lezioni aggiuntive o di musica e il fatto che l’edificio non fosse conforme alla normativa per disabili a cause della presenza di barriere architettoniche.
Nel complesso, l’edificio avrebbe quindi necessitato di un intervento completo di ristrutturazione e adeguamento alle attuali esigenze che avrebbe comportato un grande sforzo, anche e soprattutto perché il vecchio edificio conteneva amianto. A seguito di un referendum il comune ha quindi deciso a favore di una nuova costruzione e il progetto “Türli und Arni” dello studio Durrer Architects di Lucerna ha vinto il concorso di architettura.
Il bando prevedeva la costruzione di due diversi edifici: una scuola e un asilo nido, che dovevano essere costruiti in fasi diverse, quindi non era necessaria la realizzazione di strutture provvisorie. Ciò significa che la costruzione del nuovo edificio scolastico è avvenuta mentre la vecchia scuola era ancora aperta, una sfida particolare, soprattutto per le precauzioni di sicurezza relative al movimento dei veicoli in cantiere.
L’edificio Türli si sviluppa su quattro piani (figura 1) con un basso tetto a padiglione e quindi si inserisce idealmente nel paesaggio urbano esistente. All’esterno sembra compatto mentre all’interno un grande pozzo di luce fornisce luce naturale dall’alto e gli arredi realizzati prevalentemente in legno chiaro rendono l’accoglienza aperta e amichevole (figura 2).
Nel nuovo edificio scolastico si trovano 12 aule per l’insegnamento, 4 aule per gruppi, un’aula per la musica e una per il canto, un’aula per insegnanti, un’aula di logopedia e locali per l’artigianato, nonché locali adiacenti per depositi e impianti. Le aule che si trovano ai due piani superiori con le loro ampie finestre panoramiche e il davanzale circostante sono un vero e proprio highlight per gli studenti, in quanto offrono una vista sul lago oppure sulla chiesa e sulla piazza del paese e rendono le aule luminose e accoglienti.
L’edificio Arni si sviluppa invece in lunghezza su due piani, ospita cinque stanze dell’asilo e due cucine scolastiche ed è stato costruito in una seconda fase dopo il completamento del Türli. Sulle falde della copertura è posizionato un impianto fotovoltaico esposto a sud.
Durante la progettazione, gli architetti hanno attribuito grande importanza alla sostenibilità energetica per entrambi gli edifici. I più recenti requisiti energetici di legge sono stati soddisfatti, in primis, grazie al design compatto e all’isolamento termico. Inoltre, in estate, i tripli vetri delle finestre e le tende in tessuto garantiscono la protezione dal calore solare. L’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico alimenta non solo gli edifici scolastici, ma anche la palestra e il centro sociale.
Il sistema di ventilazione Concretcool
La scelta più innovativa del team di progettazione ha riguardato il sistema di climatizzazione e ventilazione basato sul controllo della temperatura interna del calcestruzzo. Per insegnare e apprendere mantenendo la concentrazione, e anche per evitare la presenza di aerosol carichi di virus, le aule scolastiche hanno sempre bisogno di un costante apporto di un adeguato flusso di aria fresca esterna che, inoltre, riduce il contenuto di CO2 nell’aria ambiente.
Il sistema di ventilazione Concretcool utilizza il freecooling e combina l’attivazione dei componenti con la funzione di ventilazione. A tale scopo durante la fase di costruzione sono state posate tubazioni di raffreddamento in alluminio termoconduttore nella zona staticamente neutra dei solai in calcestruzzo, tra l’armatura superiore e quella inferiore (figura 3). In alcuni ambienti i solai sono stati lasciati a vista, in altri è stata applicata una finitura superficiale.
L’attivazione della massa utilizza come vettore energetico l’aria esterna che presenta il vantaggio di essere disponibile fresca e gratuita fino al 70% dell’anno con temperature inferiori a 12 °C. In questo modo in estate gli ambienti vengono alimentati con aria esterna e contemporaneamente si riduce la temperatura e l’umidità dell’aria ambiente.
Durante il funzionamento invernale, gli studenti producono più calore di quello che fuoriesce attraverso l’involucro ben isolato dell’edificio. Il fatto che non sia richiesto molto riscaldamento è stato un argomento decisivo per l’utilizzo del sistema. Il sistema può essere pensato come un soffitto freddo ad aria, con l’aggiunta di un grande volume di accumulo di energia. Ciò consente di cedere il calore accumulato in un momento successivo, energeticamente più ragionevole, ad esempio di notte o nelle prime ore del mattino. Nel corso della giornata, la capacità termica del componente porta solo ad un leggero aumento della temperatura ambiente. L’energia termica dell’ambiente viene quindi utilizzata per riscaldare l’aria di mandata.
Un’unità centrale di trattamento dell’aria aspira l’aria esterna fresca attraverso i tubi in alluminio con una portata compresa tra 6 e 12 m³/h per m² di superficie utilizzabile. Mentre scorre attraverso i tubi posti all’interno dei solai di cemento, l’aria si riscalda fino a raggiungere la temperatura del soffitto. Il calore per il riscaldamento dell’aria viene quindi estratto dal soffitto che contemporaneamente si raffredda. Le alette nei tubi di alluminio quadruplicano la superficie interna. In questo modo si ottiene un’efficienza di trasmissione del calore del 90%.
Il sistema raggiunge una temperatura di uscita dell’aria in ingresso di circa 21 °C senza l’impiego di batterie di postriscaldamento e quindi di energia primaria. Il processo è autoregolante e pressoché esente da fluttuazioni con stabilità alle alte temperature grazie alla grande capacità di accumulo dei solai in calcestruzzo. Il sistema non richiede condotte di ventilazione aggiuntive, ma soltanto diffusori elicoidali che sono integrati in modo discreto nei soffitti in cemento e provvedono all’immissione dell’aria di mandata, garantendo il fabbisogno di aria esterna e un clima interno confortevole (figura 4).
Ciò ha permesso di soddisfare anche le esigenze estetiche degli architetti: dato che i plenum dei diffusori possono essere anch’essi integrati nei solai, è stato possibile realizzare soffitti a vista in cemento (figura 5).
Per il riscaldamento delle aule nelle condizioni di punta invernali sono stati previsti lungo le pareti esterne dei convettori statici alimentati con acqua calda, nascosti alla vista mediante un mobiletto che funge anche da parapetto (figura 6).
Nella palestra sono stati invece installati dei classici radiatori. Oltre al sistema di attivazione della massa, anche tutte le reti elettriche per il cablaggio degli impianti sono state poste in tubi vuoti annegati nei soffitti o nel pavimento. Gli unici elementi impiantistici visibili sono i corpi illuminanti a sospensione. In primo piano resta quindi soltanto lo spazio architettonico con finiture di alta qualità.
Nell’estate del 2020 è stato inaugurato l’edificio Türli e nell’estate del 2021 l’Arni, quindi un anno prima del previsto e anche con costi complessivi leggermente inferiori rispetto alle previsioni.
Sulla facciata sono stati posti 66 ritratti realizzati dall’artista Christian Kathriner che ha dapprima fotografato i disegni dei bambini dell’asilo e della scuola e poi ha utilizzato un processo speciale per stampare questi ritratti in diverse tonalità di grigio (figura 7).
