Energy and microclimatic performance of restored hypogeous buildings in south Italy: The "Sassi" district of Matera

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Oggetto del lavoro (traduzione)

Il sito dei "Sassi di Matera", classificato dall'UNESCO come Patrimonio dell'Umanità nel 1993, è un esempio eccezionale di architettura tradizionale bioclimatica Mediterranea. All'interno di questo immenso patrimonio artistico si trovano abitazioni ipogee, edifici in pietra ed abitazioni miste, in parte ipogee e in parte fuori terra. Nel presente studio è stato analizzato il comportamento delle strutture ipogee in tre condizioni: non ristrutturate, immediatamente dopo la ristrutturazione, alcuni anni dopo la ristrutturazione (in normali condizioni di utilizzo).

Sono state monitorate un'abitazione ipogea profonda ed una superficiale. È stata effettuata una simulazione parametrica in regime dinamico utilizzando il software EnergyPlus al fine di quantificare il bilancio energetico durante l'intero arco dell'anno.

L'analisi energetica dell'abitazione ipogea di superficie dimostra che tali ambienti, una volta ristrutturati ed in condizioni di normale occupazione, forniscono parametri termo-igrometrici che ricadono all'interno dei limiti stabiliti dagli indici di comfort definiti "voto medio previsto" (PMV) e "percentuale prevista di insoddisfatti" (PPD). La notevole massa termica delle pareti assicura condizioni microclimatiche interne stabili nelle varie stagioni, senza differenze nelle fluttuazioni termiche giornaliere. Gli ambienti ipogei profondi, senza alcun sistema di ricambio dell'aria, non raggiungono condizioni di comfort termo-igrometrico. Si è dimostrato come queste strutture abbiano un bilancio termico nullo durante le stagioni intermedie, mentre in estate il solaio disperde calore raffrescando gli spazi interni. L'opposto accade in inverno.

Dallo studio si è potuto concludere che questi edifici rispettano i principi della progettazione bioclimatica e che possono essere utilizzati, dopo la ristrutturazione, con un limitato uso di impianti tecnologici.

Lo studio è stato effettuato nell'ambito di una tesi di dottorato seguita in collaborazione tra il Dipartimento DACS dell'Università Politecnica delle Marche e il Dipartimento di Ingegneria e Fisica Ambientale dell'Università della Basilicata, autore corrispondente Prof. Cardinale.

Job task

The site of the "Sassi of Matera" classified by the United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization (UNESCO) as World Heritage in 1993, is an exceptional example of traditional bioclimatic Mediterranean architecture. Within this immense artistic heritage, we find hypogea habitations, stone buildings, and mixed habitation - half-hypogeum and half-built. In this study, we analyze the energy and microclimatic performance of hypogeous structures in three states: not-restored, immediately after restoration, and a few years after restoration (in normal use).

We monitored a surface hypogeum and a deep hypogeum. We performed a dynamic parametric simulation using the software EnergyPlus to quantify the energetic balance of the hypogeous structures during one calendar year.

The energetic valuation of the surface hypogea shows that these environments, once restored and in a condition of normal use, give indoor comfort within the limits of comfort thermo-hygrometrics established by the comfort indices of predicted mean vote (PMV) and predicted percentage of dissatisfied (PPD). The huge thermal mass of the walls ensures that the microclimate indoor conditions are regular throughout the seasons, without differences in the daily thermal oscillation. Deep hypogea without an air change system cannot reach thermal-hygrometric comfort values. We determined that these structures have a null thermal balance during mid-season, while in the summer the floor loses heat, thereby cooling the environment. The opposite occurs in winter.

We can conclude that these buildings were designed as bioclimatic. In fact they can be used, after restoration, with limited use of technology systems.

The study was realized within a PHD thesis in cooperation between the Department DACS of   Polytechnic University of Marche and the Department of Engineering and Environmental Physics of University of Basilicata, corresponding author Prof. Cardinale.

Referente:

Prof. Alessandro Stazi

Dipartimento di Architettura Costruzioni e Strutture

Facoltà di Ingegneria

Tel. 335 6917450 - 071 2204785

e-mail a.stazi@univpm.it