L’apporto dell’energia solare in un edificio.

Negli ultimi anni in Italia i progettisti sono stati chiamati a realizzare i propri interventi e, in maniera sempre maggiore e più complessa, ad occuparsi dell’aspetto relativo alla sostenibilità degli edifici, allo sfruttamento delle risorse naturali come tema preponderante del progetto di architettura.

Certamente le abitazioni, in particolare le case unifamiliari, sono state le prime sperimentazioni in merito, più che altro in Francia e negli Stati Uniti; pensiamo ad esempio alla casa solare passiva studiata da Felix Trombe e l’architetto Jacques Michel nel 1964.

L’esperienza italiana riguardava principalmente lo sviluppo di applicazioni negli interventi di edilizia pubblica in cui il tema del risparmio energetico guidato dal risparmio economico costituiva un elemento fondamentale del progetto.

Inizialmente dunque le applicazioni di risparmio energetico, in Italia, investivano edifici multipiano con un’alta densità abitativa e si configuravano attraverso l’inserimento di serre solari e logge vetrate nei lati meridionali e la predisposizione del muro Trombe, che era stato studiato e sviluppato in precedenza.

Siamo negli anni ’70 in Italia e la diffusione di questi sistemi era molto limitata ed era assolutamente approssimativa in quanto non prevedeva un’effettiva sinergia con il sistema ambientale; gli ambienti in estate si surriscaldavano eccessivamente poichè non esisteva uno studio adeguato su sistemi di schermature e ombreggiamenti.

Erano dunque il frutto e il risultato di politiche dettate dal risparmio economico, dalla crisi energetica e dunque non da una volontà e una sensibilità progettuale definita.

L’applicazione dei principi bioclimatici ha riscosso un successo maggiore probabilmente nell’ambito scolastico, in cui i maggiori  investimenti e la predisposizione naturale della tipologia favorivano scelte progettuali più oculate. Non a caso uno degli interventi pionieristici in questo campo riguarda proprio una scuola, quella realizzata da E. Morgan a Wasley in Gran Bretagna nel 1961 che si avvaleva di sistemi solari passivi.

Recentemente gli esempi migliori di bioarchitettura fanno riferimento al recupero di interi quartieri di edilizia sociale che grazie alle nuove applicazioni energetiche riacquistano valore sia funzionale che igienico e in cui gli investimenti (essendo beni statali) sono decisamente importanti.

La concentrazione si ha soprattutto nelle zone del nord Europa e del Nord America in quanto le tecnologie captanti hanno un impatto meno radicale sull’esistente rispetto a tecnologie che sfruttano, ad esempio, il raffrescamento estivo.

Dunque l’architettura bioclimatica è l’applicazione di sistemi che generano un rapporto continuo e diretto tra contesto ed edificio, e nel corso degli anni hanno sviluppato regole e codici precisi che però non sdoganano in un vero e proprio movimento globale in quanto sono risposte ad istanze locali, per materiali e soluzioni.

Questa è certamente una regola fondamentale e la sua violazione ha portato ad episodi architettonici poco felici.

L’irraggiamento solare

Uno degli aspetti fondamentali del rapporto edificio ambiente finalizzato all’ottimizzazione delle risorse naturali è sicuramente lo sfruttamento dell’irraggiamento solare.

Noi sappiamo benissimo che la quantità di energia solare globale che investe il nostro pianeta varia molto rispetto alla latitudine e alle condizioni atmosferiche; se prendiamo un edificio, la cui posizione è ovviamente fissata, il discorso è in qualche modo equivalente perchè la quantita di radiazioni che colpiscono le superfici variano a seconda della posizione rispetto al percorso del sole.

Tralasciando gli aspetti relativi al corretto posizionamento degli edifici, di cui abbiamo già trattato, è possibile riferirsi al percorso del sole attraverso un diagramma solare in cui è individuata la posizione del sole durante il corso della giornata in relazione alla stagione e i dati relativi alla radiazione globale giornaliera in cui sono espressi in Kw su metro quadro i valori energetici.

A questo punto è possibile individuare la quantità di energia che investe le singole superfici dell’edificio e intervenire sull’involucro in relazione al grado di isolamento e all’inerzia della parete.

Quando si parla di irraggiamento solare però non si deve trascurare la fase di ombreggiamento che può essere utilissima durante l’estate ma controproducente per il nostro edificio d’inverno.

Le ombre sono variabili in corrispondenza del percorso solare (quindi ad esempio all’altezza della fonte luminosa rispetto al piano) ed è quindi valutabile il loro apporto e la loro profondità durante tutto il corso dell’anno mediante la sovrapposizione del diagramma solare con la pianta schematica dell’edificio.

Per consentire forme di ombreggiamento durante il periodo estivo, non avendo la possibilità di sfruttare le ombre portate esistenti, è molto importante predisporre forme di in grado di costituire un ostacolo all’apporto solare indesiderato.

Le schermature orizzontali si caratterizzano ad esempio come delle strutture aggettanti in grado, dimensionate correttamente, di provvedere alla corretta modulazione dell’ingresso delle radiazioni solari un ambiente.

Per dimensionare correttamente una mensola occorre individuare l’altezza solare necessaria affinchè l’ombra proiettata dallo schermo sulla parete copra parzialmente o interamente la nostra superficie da schermare nelle ore volute.

Per quanto riguarda le schermature verticali è necessario invece individuare gli angoli rispetto alla perpendicolare della parete che consentono l’ombreggiamento desiderato.

aggetto in edificio per favorire l'ombreggiamento

Il corretto dimensionamento di un aggetto favorisce l'ombreggiamento.

Il raffrescamento passivo degli edifici

Nel periodo invernale le applicazioni progettuali impiegate per favorire l’irraggiamento solare devono essere bilanciate nel periodo estivo con sistemi in grado di calmierare gli effetti dell’eccessivo apporto energetico, come sistemi di ombreggiamento.

Ma certamente questi non sono sufficienti, ed è proprio per questo che sono molto importanti, se vogliamo fare funzionare in maniera ottimale il nostro edificio, i sistemi di raffrescamento passivo.

Si tratta dunque di ridurre le fonti di riscaldamento e di raffreddare in qualche maniera i nostri ambienti.

Per quanto riguarda il primo aspetto è possibile intervenire sugli elettrodomestici che affollano i nostri edifici, inserendo impianti a minore carico in termini di calore e studiando sistemi che isolino le fonti di calore interne (ad esempio i vani elettrici).

Per quanto riguarda il calore esterno è importante dotare l’edificio di un buon isolamento termico che riduca la conduzione di aria calda all’interno degli ambienti confinati o sfruttando l’inerzia termica delle pareti per assorbire i picchi e rilasciarli lentamente.

La vegetazione contribuisce a modificare il microclima traspirando acqua e provocando un naturale raffrescamento per evaporazione, mentre una corretta esposizione può favorire una maggiore ventilazione; è possibile favorire raffrescamento mediante evaporazione anche installando speciali sistemi (non propriamente passivi) che consentono attraverso dei ventilatori di veicolare in filtri imbevuti d’acqua dell’aria all’interno dell’edificio.

Altre soluzioni riguardano l’interazione con il terreno per favorire la dissipazione del calore mediante parziale interramento (quindi per conduzione) o attraverso convezione, facendo circolare con l’ausilio di tubature l’aria in spazi sotterranei, dove viene raffrescata per poi rientrare nell’edificio.

La vegetazione favorisce il raffrescamento estivo dell'aria.

La vegetazione favorisce il raffrescamento estivo dell'aria.


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