Tecnologia | Efficienza energetica

Le prestazioni energetiche del Larking Building di Wright, simbolo ancora oggi d’innovazione

Non sono tante le architetture del periodo moderno che possono vantarsi, come invece accade per il Larkin Building di Wright, di essere, contemporaneamente, delle icone della modernità e dell’uso del laterizio faccia a vista, dei simboli dell’avanguardia tecnologica e, a oggi, essere ancora in grado di insegnare. Perciò si è ritenuto interessante capire se fosse possibile, e lo è stato, aggiungere ulteriori meriti, in termini di qualità energetica e ambientale, a questo meraviglioso edificio.

“Tra gli spazi vuoti […] quelli […] interni hanno una concreta presenza, indipendentemente dalla figura e corposità della materia che li rinserra […] hanno cioè delle qualità proprie di cui, ritengo, se ne palesano quattro: la forma geometrica […]; la dimensione […]; la densità in dipendenza della luce che li permea; la “pressione” o “carica energetica”, secondo la prossimità delle masse costruttive liminari, delle energie ideali che da esse sprigionano” [1].

1. Il Larkin Administration Building a pochi mesi dall’inaugurazione.

1. Il Larkin Administration Building a pochi mesi dall’inaugurazione.

PREMESSA
È facile innamorarsi della maestosità che il laterizio conferisce alla spazialità del Larkin Building; è importante poterne dare sostanza, ossia approfondire la qualità tecnologica che discende dall’uso del materiale nella morfologia dell’edificio.
La lettura1 di questa significativa realizzazione del periodo Moderno nasce dall’interesse verso un’opera nella quale l’influenza del parametro ambientale e delle scelte materiche sul linguaggio emerge in modo netto dagli studi storico critici; tale opera è, altresì, adatta a mostrare il livello tecnologico raggiunto tra il XIX e il XX secolo, l’evoluzione progettuale messa in atto in quel lungo periodo di tempo e a sottolineare sia la funzione anticipatrice delle soluzioni adottate, rispettose dei caratteri peculiari dell’ambiente di inserimento, sia come le logiche progettuali hanno affrontato e risolto, in parte o del tutto, la “sostenibilità” architettonica e il contenimento energetico. La stima, sebbene semplificata, del comportamento energetico delle componenti edilizie ha dato modo contemporaneamente di raccogliere un primo dato sull’efficienza dell’involucro e di valutare quanto le sue componenti siano artefici della sostenibilità dell’opera.

2. Piante del piano terra e del piano tipo (terzo piano) con evidenza delle gallerie e del grande atrio centrale.

2. Piante del piano terra e del piano tipo (terzo piano) con evidenza delle gallerie e del grande atrio centrale.

IL LARKIN BUILDING
Il Larkin Building di Buffalo (fig.1) ha contribuito più di ogni altra costruzione del ventesimo secolo al cambiamento delle idee in architettura; già la distribuzione funzionale dei piani con le gallerie aperte rivolte verso il patio riempito di luce dall’alto era una rivoluzione nel mondo del lavoro [2]: tutti lavoravano insieme senza uffici privati o spazi separati conferendo agli impiegati una sensazione di familiarità.
L’impianto architettonico per il Larkin Building – commissionato nel 1902 come sede Amministrativa della fabbrica della Larkin Soap Company per ospitare oltre 1800 persone – sorgeva in una località il cui contesto, sia ambientale sia climatico, era piuttosto difficile. È il primo, significativo, edificio commerciale progettato da Wright: il progettista come primo obiettivo si prefigge di risolvere la relazione con il contesto industriale del sito di progetto, facendo discendere la necessità di isolare ermeticamente il volume dall’esterno per proteggerlo dal rumore e dai fumi delle ciminiere delle fabbriche e dai gas dei treni diretti alla stazione centrale di New York.

3. Il grande atrio interno.

3. Il grande atrio interno.

L’edificio, decisamente verticale,2 rappresentò un simbolo della tecnologia moderna con un ambiente interno salutare anche perché sigillato dall’esterno, con una serie di caratteristiche igienico-sanitarie all’avanguardia per l’epoca e con una struttura definita antincendio [3]. Aria fresca e pulita è immessa in circolo attraverso un sistema rudimentale di aria condizionata dai volumi massivi agli angoli dell’edificio (fig.2). L’edificio dall’aspetto severo ma dagli interni ariosi, è strutturato intorno a un ambiente unico ermeticamente chiuso a pianta quasi rettangolare, sviluppata secondo un asse che organizza l’intero volume. Le gallerie per gli uffici, poste sui quattro lati intorno a un profondo spazio interno, si susseguono per tutti i piani, serviti da scale e ascensori angolari, la larga corte che definisce lo spazio interno è illuminata naturalmente e la corte stessa contribuisce a favorire la circolazione dell’aria. L’esterno, con alzati diversi sui lati lunghi e corti, mostra un repertorio di variazioni monumentali allo stesso partito architettonico, tanto apprezzato in quegli anni, senza interrompere la sensazione di continuità della parete che avvolge lo spazio con degli elementi linguistici quali i pilastri, le canalizzazioni e i corpi scala, capaci di rafforzare la verticalità del volume.
Wright disegnò arredi integrati in metallo per evitare gli ingombri comuni presenti negli uffici, fino ai sanitari sospesi. L’importo dei lavori – 4 milioni di dollari – non fu in alcun modo un deterrente all’approvazione del progetto.

4. Disegno d’archivio.

4. Disegno d’archivio.

I MATERIALI E LA TECNOLOGIA
L’edificio, a discapito dell’attitudine costruttiva della Scuola di Chicago e, in particolare, della teoria di Sullivan del “truth in construction”, sebbene spesso annoverato tra le strutture in sola muratura portante, ha in realtà una struttura in elevazione realizzata in acciaio all’interno di un involucro murario [4].3 Questa soluzione, con molta probabilità simile a quella che viene rappresentata come soluzione tipo adottata in altre opere, nasce sia dalla necessità di conquistare maggiori luci libere all’interno degli edifici, sia dalla reazione tecnologica della Scuola al grande Incendio di Chicago del 1871, dove si presupponeva che alcuni edifici fossero collassati a seguito dello scioglimento della malta [5].
L’esterno dell’edificio è realizzato in mattoni faccia a vista di colore rosso scuro con ricorsi in malta tinta di colore rosa, mentre i rivestimenti murari interni sono fatti in mattoni semivetrificati di color crema (fig.3).
I cinque piani sono addossati a una dependance di tre livelli; anche l’intera copertura è pavimentata con mattoni in laterizio e utilizzata come area ricreativa per gli impiegati, le loro famiglie e gli ospiti.
Tutte le superfici vetrate nelle diverse gallerie sono a un’altezza superiore ai due metri dal livello del terreno, mentre lo spazio sottostante è occupato da mobili in metallo che fungono da archivi per la documentazione amministrativa; i serramenti sono caratterizzati da doppi vetri in modo tale che l’edificio sia ben sigillato contro l’ingresso di polveri, odori e rumori provenienti dai condotti di aria all’altezza della copertura.

5. Sezione bioclimatica.

5. Sezione bioclimatica.

Nei quattro volumi delle torri agli angoli dell’edificio – che conferiscono massività allo stesso – sono collocati gli impianti e i condotti per il riscaldamento e la ventilazione, cosi come le scale e le uscite di emergenza, lasciando il più possibile libera la superficie interna sulla quale si apre la grande corte illuminata dalla luce naturale proveniente dal soffitto vetrato.
Le pavimentazioni sono realizzate con getto in calcestruzzo alleggerito da fibre di legno e magnesite, quest’ultima estratta in Grecia e trasportata negli Stati Uniti. La magnesite è stata inoltre utilizza per la costruzione di scale, soglie, davanzali, coronamenti, capitelli, divisori.

Successivamente i materiali e le tecnologie che caratterizzano l’opera sono state anche la causa della difficoltà di demolizione;4 la demolizione dell’edificio, infatti, iniziò nel febbraio 1950 e terminò nel luglio dello stesso anno. Il lungo tempo impiegato fu dovuto al fatto che l’edificio era stato costruito per durare per sempre: i solai di ogni livello – con campate di superficie pari a circa 5×10 m – erano stati realizzati con una struttura primaria di travi in acciaio alte circa 60 cm e soletta di calcestruzzo armato da circa 25 cm. La demolizione, a opera di Morris&Reinmann, a motivo della complessità tecnologica della costruzione, fu eseguita per buona parte a mano.
Nell’ottica di un approccio, probabilmente inconsciamente, sostenibile le travi dismesse sono state riutilizzate per puntellare le miniere di carbone in West Virginia, mentre i laterizi e gli altri materiali lapidei sono stati utilizzati per riempire il primo vecchio canale del bacino dell’Ohio non più navigabile. Circa 20 tonnellate di rame (buona parte sulle coperture) sono state rubate durante la demolizione [6].

6. Dettaglio costruttivo (ridisegnato da [13]).

6. Dettaglio costruttivo (ridisegnato da [13]).

ASPETTI BIOCLIMATICI ED ENERGETICI
La città di Buffalo vicina a New York (USA) risente del clima prettamente continentale della regione, caratterizzata da una condizione temperata/umida e dall’assenza di un periodo secco in tutte le stagioni; il picco di umidità si verifica nell’intervallo tra aprile e settembre (tab.1). L’estate è calda con valori medi di poco inferiori ai 29°C e l’inverno, nel mese più freddo, presenta valori poco superiori ai −6°C. Le temperature medie nei mesi più rigidi possono nascondere variazioni anche considerevoli a seconda della provenienza delle masse d’aria settentrionali o nord occidentali con temperature che possono assestarsi sui -30°C e raggiungere, in alcuni casi, i -41°C. In tali occasioni, abbondanti sono le nevicate accompagnate da vento forte (il blizzard). Le precipitazioni più cospicue si concentrano nei mesi da marzo ad agosto e a novembre.

Il maestro americano elabora un’architettura chiusa e massiva tenendo in considerazione sia il contesto climatico sia il condizionamento negativo del contesto industriale del sito di progetto. L’edificio rappresenta un primo significativo esempio di impiego di grandi impianti per il condizionamento adatti ad assicurare il benessere interno al luogo di lavoro. L’aria condizionata è diffusa con numerosi condotti verticali e orizzontali che attraversano l’edificio confondendosi nella scatola edilizia fino a mescolarsi con gli altri elementi architettonici, tanto da divenire parte della figuratività volumetrica,5 la circolazione dell’aria è favorita dal grande atrio centrale (fig.5). L’apparecchiatura muraria in laterizi, interna e esterna, conferisce all’involucro la massa volumica utile per contrastare le rigidezza e le escursioni termiche del clima locale.

Tabella 1. Scheda climatica.

Tabella 1. Scheda climatica.

Nei quattro corpi angolari è collocato il sistema delle tubazioni verticali, già parzialmente impiegato nella casa Martin a Buffalo, rafforzando l’immagine delle torri. Nella parte alta delle torri, l’aria esterna viene aspirata e sospinta nel piano cantine dove una volta filtrata e riscaldata è rinviata per la distribuzione ai vari piani. L’illuminazione naturale è un altro aspetto brillantemente risolto nel Larkin che si affida alle ampie finestre laterali e a quelle zenitali poste al piano attico che ospita la mensa e un giardino pensile. Dalla copertura trasparente lo spazio interno, ancora simmetrico, è inondato dalla luce evidenziando le numerose, e inusuali per l’epoca, prospettive fluide; le quattro torri, da un punto di vista strutturale, collaborano a sostenere le due gallerie minori di raccordo che, al pari delle altre, servono a dilatare lo spazio interno ampiamente illuminato. In tal modo l’edificio, pur realizzato nel 1906, mostra sezioni spaziose e articolate alternate a piante parzialmente coincidenti, che mettono in evidenza l’importanza della ricerca distributiva, spaziale e tecnologica che accompagnava ogni invenzione contenuta nelle opere wrightiane.

Tabella 2. Dati geometrici generali e dispersioni termiche dell’involucro verticale.

Tabella 2. Dati geometrici generali e dispersioni termiche dell’involucro verticale.

CONSIDERAZIONI SULL’EFFICIENZA ENERGETICA
Il Larkin Administration Building si è dimostrato un importante contenitore di soluzioni tecnologiche a basso consumo energetico, prevalentemente legate alla scelta materica (l’involucro in laterizio dal grande spessore) e volumetrica, insieme alla disposizione di ampie finestre zenitali per la luce naturale, alla qualità delle superfici vetrate (che precorrono i moderni serramenti con vetrocamera), all’ermeticità dell’involucro e all’innovativo impianto di condizionamento.
Il passaggio dei condotti di ventilazione nelle colonne verticali in laterizio ha contribuito, grazie alla scelta materica degli stessi a ridurre le dispersioni termiche dell’aria trattata e immessa nell’ambiente, oltre a garantire l’isolamento acustico degli ambienti di lavoro.
La verifica del rapporto di forma attraverso il confronto tra la superficie disperdente dell’involucro edilizio e del Volume Riscaldato (tab.2) mostra l’impiego di un impianto volumetrico compatto, con un valore del rapporto di forma pari a 0,31 che contribuisce al contenimento delle dispersioni energetiche dell’involucro già contenute dalla tipologia costruttiva6; la dispersione delle componenti verticali dell’involucro opaco, stimata tenendo in considerazione il variare della composizione stratigrafica e del differente uso dei laterizi, assume valori medi di poco superiori ai 23 W/m2, interessanti se paragonati alle tradizionali tamponature in laterizio7.

Tabella 3. Schede delle caratteristiche termiche dell’involucro opaco verticale, calcolo della trasmittanza termica U.

Tabella 3. Schede delle caratteristiche termiche dell’involucro opaco verticale, calcolo della trasmittanza termica U.

L’involucro edilizio alterna sezioni che vanno dall’importante spessore (120 cm), in corrispondenza delle strutture in elevazione, a spessori minimi ma comunque significativi (25-30 cm), in corrispondenza delle tamponature sottofinestra; queste tuttavia compensano la, relativamente elevata, trasmittanza termica, con gli arredi fissi degli archivi che, incassati nei sottofinestra, assolvono una, benché minima, funzione di cuscinetto termico. I requisiti specifici dell’involucro, cosi come verificato dalla ricostruzione dell’involucro appena descritto, variano da prestazioni minime di massa frontale già elevate con valori da 435 kg/m2 fino a 872 kg/m2 (con una trasmittanza termica per le sezioni corrispondenti alle strutture verticali di maggior spessore pari a 0,31 W/m2K) (tab.3). Le stratigrafie indagate, in riferimento al comportamento nella stagione estiva, e, conseguentemente, alla valutazione del fattore di attenuazione, allo sfasamento e alla capacità termica, hanno prestazioni che variano da medie a ottime in risposta alle esigenze di riduzione dell’intensità e ritardo della trasmissione del flusso di calore: la stratigrafia più massiva mostra risultati in termini di sfasamento maggiori nelle 24 ore, dimostrandosi quasi insensibile alle condizioni climatiche dell’ambiente esterno. Un’ulteriore riflessione è legata alla massa termica che avvolge e contiene lo spazio interno, al fine di ridurre i picchi dei carichi dovuti all’apporto energetico sia della radiazione solare (in fase estiva) sia della produzione di calore dall’interno (persone e apparecchiature): nella stratigrafia massiva il valore della capacità termica areica (63 kJ/m2K), e quindi la riduzione del carico termico per raffrescamento, associata al valore della trasmittanza periodica (0,03 W/m2K), definiscono un involucro in grado di garantire un buon comfort abitativo interno [14].
Questi dati ci permettono di avere un quadro chiaro della qualità energetica dell’involucro in laterizio in merito alla sua risposta alle esigenze imposte da un clima continentale con inverni freddi ed estati calde.
Il mattone, protagonista nella forma e nella sostanza della qualità tecnologica del Larkin, è anche l’unica testimonianza in sito rimasta dell’edificio, costituendo il rivestimento del piedritto della recinzione, unica parte non demolita e oggetto di restauro nel 2003.

di Laura Calcagnini, Architetto, PhD in Energetica

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Scheda tecnica
Oggetto: Larkin Building, Uffici per 1.800 dipendenti
Località: Buffalo, New York (USA)
Committente: Larkin Soap Company
Progetto architettonico: Frank Lloyd Wright
Cronologia: 1902 (progetto); 1904-1906 (realizzazione); 1950 (demolizione)
Superficie: 7.500 m2 ca.
Costo complessivo: 4.000.000 $

Bibliografia
[1] L. Moretti, Strutture e sequenze di spazi, Spazio 7 (1952).
[2] www.buffaloah.com/h/larkin/admin [Consultazione: 21.10.2015].
[3] J. Mallory, Courier Express, 1942, ripubblicato su www.buffalohistorygazette.net [Consultazione: 21.10.2015].
[4] Corky Binggeli, Material for Interior Environments, 2nd Edition, ed. Wiley, New York, Novembre 2013, 64.
[5] Corky Binggeli, Material for Interior Environments, ch.3 Stone, Masonry and Concrete Mansory Unit, 2nd Edition, ed. Wiley, New York Novembre 2013, 60-65.
[6] J. Quinan, Frank Lloyd Wright’s Larkin Building: Myth And Fact, The University Chicago Press, Chicago, 2006, 119-128.
[7] R. V. Moore, La costruzione del volume apparente, Officina Edizioni, Roma, 1995.
[8] P. Blake. Frank Lloyd Wright: Architecture and Space, Penguin Book, Baltimore, 1963.
[9] D. M. Sokol, The Noble Room. The inspired conception and tumultuos creation of Frank Lloyd Wright’s Unity Temple, Top Five Books –ebook, Chicago, Dicembre 2008
[10] www.flwright.org/researchexplore/wrightbuildings/larkincompanyadministrationbuilding [Consultazione: 21.10.2015].
[11] S. Sennot (a cura di), Encyclopedia of Twentieth Century Architecture, ed. Fitzroy Dearbor, New York, Gennaio 2004, 172.
[12] www.hydraulicspress.org [Consultazione: 21.10.2015].
[13] E. R. Ford, The Details of Modern Architecture, The MIT Press, Cambridge, 1990, 198.
[14] C. Di Perna, F. Stazi, A. Ursini Casalena, A. Stazi, Massa e comfort: necessità di una adeguata capacità termica areica interna periodica in L’Industria dei Laterizi, (110) 2008, 88-101.

Note
1.  Lo studio dell’architettura, svolto attraverso le ricerche storico-critiche e il confronto con le elaborazioni grafiche delle sezioni, delle planimetrie, dei particolari e dei dettagli, è considerato un importante strumento per la valutazione del risultato formale e per riconoscere gli elementi costitutivi (componenti architettoniche) di ogni linguaggio architettonico. [7]
2 . “[…] the Larkin building was decisively vertical […]”. [8]
3.  Anche Sokol [9] descrivendo la struttura in elevazione dei volumi esterni in mattoni di un’altra opera di Wright – l’auditorium Jenkin Lloyd nel Lincoln Center – cita in similitudine il Larkin definendola parimenti realizzata in acciaio rivestito in mattoni “brick covered steel like the Larkin Building”. Identica descrizione si trova sul sito della Frank Lloyd Wright Trust [10] e sulla Encyclopedia of Twentieth Century Architecture, “For example, many of Wright’s early projects, including the Larkin Building in Buffalo […], although nominally load-bearing brick structures, were filled with hidden steel and concrete elements” [11].
4.  Il 16 Novembre 1949, l’architetto J. Stanley Sharp dichiarò sul New York Herald-Tribune: “Come architetto, vorrei condividere la costernazione di molti in merito alla distruzione del, più famoso al mondo, edificio ad uffici in Buffalo ad opera di di Frank Lloyd Wright. Non è una questione di sentimento; dal punto di vista pratico questa struttura può funzionare efficientemente per secoli. […] Il Larkin Building ha creato un modello di riferimento per molti edifici ad uffici che ammiriamo oggi e dovrebbe essere rispettato e guardato non come ad un’utile struttura fuorimoda ma come un monumento, se non per ammirare la creatività dell’architetto quantomeno per l’inventività del design americano.”
5.  Wright nello stesso periodo, a Chicago, realizza l’Unity Temple nel quale volume aveva incorporato il solo impianto di riscaldamento.
6.  Le dispersioni termiche sono state calcolate, a seguito della ricostruzione delle stratigrafie dell’involucro, sulla base della resistenza termica delle sezioni indagate (ottenuta dalla somma delle resistenze dei singoli materiali), degli spessori dei singoli materiali e per una differenza di temperatura tra ambiente esterno e interno pari a 26 gradi al fine di ottenere la dispersione della parete nell’unità di tempo (senza tenere conto dell’esposizione); questa verifica semplificata nasce in ragione della esigenza di poter paragonare il peso della dispersione termica delle superfici opache e trasparenti dell’involucro verticale; si riporta qui una tabella del calcolo, completa del calcolo finale della dispersione media stagionale:
Larking Building Tabella
7.  La dispersione termica di una tamponatura a cassetta costituita da mattoni semipieni sp. 24 cm, camera d’aria sp.6 cm, mattoni pieni sp. 12 cm, con trasmittanza termica di 1,04 W/m2K, calcolata con lo stesso procedimento risulterebbe pari a 33 W/m2.

 

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