Principi di progettazione bioclimatica: esposizione e microclima

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Un elemento fondamentale per la progettazione architettonica in un’ottica bioclimatica è l’individuazione ottimale degli ambienti in relazione al loro posizionamento rispetto alla radiazione solare.

Radiazione solare e stanze della casa

I locali che necessitano di un maggiore apporto di radiazione solare sono denominati generalmente zone giorno che sono collocate, nelle situazioni più favorevoli, sul lato più soleggiato; gli ambienti che invece necessitano un apporto limitato come ad esempio corridoi e bagni devono essere collocati nelle zone meno esposte.

La zona notte invece dovrà essere collocata preferibilmente su lati est e sud/Est. Queste indicazioni sono molto importanti per il mantenimento di un adeguato livello di comfort all’interno degli ambienti; si tratta di elementi di ordine progettuale che normalmente si seguono per una adeguata progettazione delle soluzioni abitative.

Le superfici vetrate

E’ necessario poi valutare la capacità penetrativa dei raggi solari negli ambienti in termini di durata e profondità. Ciò che influisce maggiormente è la dimensione delle aperture attraverso le quali penetrano i raggi solari, la tipologia dei serramenti e il loro posizionamento. Infatti con superfici vetrate molto grandi aumentano le ore di penetrazione del sole negli ambienti; inoltre l’altezza delle superfici finestrate aumenta la profondità di penetrazione dei raggi solari.

L’insolazione di una facciata dunque è associata ad una radiazione che colpisce un elemento per un determinato tempo; è possibile dunque stabilire delle dinamiche e individuare dei valori termici di insolazione associati alle temperature e alla durata del carico radiativo.

Attraverso l’analisi di questi dati si è arrivati generalmente a definire le facciate sud/est e sud/ovest quelle con variazioni minime di intensità energetica ricevuta;le facciate a sud invece presentano grandi variazioni stagionali, quelle a est e ovest presentano invece forti variazioni di energia durante il giorno e sono fredde di inverno e calde in estate. Infine le facciate a nord/est e nord/ovest presentano variazioni di energia solare piuttosto basse.

L’aspetto della radiazione solare è molto importante non solo ai fini dell’adeguato soleggiamento del locale (tralaltro esistono normative specifiche del regolamento di igiene sulle quantità minime delle parti vetrate) ma può fornire un ottimo contributo anche dal punto di vista energetico.

Il Muro di Trombe

Esistono infatti tecnologie ormai consolidate di accumulo di calore attraverso le pareti come il muro di Trombe; si tratta di un sistema in grado di captare i raggi solari e capace di riscaldare un ambiente per effetto serra.

muro Trombe.

Principio di funzionamento del muro Trombe.

Il Muro di Trombe è costituito da un muro dotato di grande massa (e quindi di grande capacità di accumulo) esposto a sud e protetto nella parte esterna da una superficie vetrata che forma con il muro, una intercapedine larga 8-10 cm.

Lo spessore ottimale del muro è in relazione al materiale con cui esso è costruito. La superficie captante del muro dovrebbe essere preferibilmente nera, o di colore scuro per garantire una maggiore efficienza.

Per incrementare il rendimento e il funzionamento del sistema sono previste delle aperture alla base e alla sommità del muro che mettono in comunicazione l’ambiente interno con l’intercapedine tra muro e vetro.

In questo modo l’aria presente nell‘intercapedine aumenta la sua temperatura a contatto con la superficie direttamente irraggiata dal sole ed entra nell’ambiente mediante le aperture in alto e viene sostituita da aria più fredda proveniente dal basso. Si genera così un ricircolo d’aria che progressivamente scalda l’ambiente e lo mantiene a temperature accettabili durante i periodi più freddi.

Le aperture devono avere una sezione pari circa ad 1/100 della intera superficie muraria in cui vengono ricavate (sia quelle sopra che quelle sotto) e debbono essere richiudibili perchè di notte l’aria tenderebbe a compiere il percorso inverso e quindi l’ambiente diverrebbe più freddo.

All’interno dell’ intercapedine si genera il cosiddetto effetto camino per cui l’aria calda sale e fuoriesce all’interno dell’ambiente richiamando aria più fresca.

La qualità e la temperatura dell’aria hanno una importanza fondamentale per quanto riguarda l’organismo umano a causa della continua interazione tra essi; proprio per questo il progettista deve porre molta attenzione e cura nella progettazione degli ambienti interni e degli spazi confinati.

L’atmosfera trattiene molto spesso quantità variabili di sostanze inerti in sospensione le quali possono essere di diversa origine e le quantità e la pericolosità di questi materiali possono essere differenti. Fondamentale dunque realizzare sistemi che possano garantire un livello di salubrità degli ambienti di per se ottimale.

L’esposizione dell’edificio nel progetto bioclimatico

Le superfici vetrate, per tornare ai dispositivi in grado di fare entrare la radiazione solare, colpite dal sole aumentano di temperatura e diventano sorgenti secondarie di radiazione e favoriscono dunque l’ingresso del calore.

Nei periodi estivi ovviamente questa situazione è da scongiurare in quanto già gli ambienti sono portati a una temperatura interna decisamente alta; in questo caso è necessario schermare le aperture vetrate esternamente per impedire l’ingresso della radiazione e un ulteriore riscaldamento degli ambienti.

I lati più esposti durante i periodi di massimo soleggiamento, dunque durante l’estate, sono certamente il lati sud e ovest che vanno appositamente protetti dall’eccessivo apporto radiativo.

Il problema della esposizione dell’edificio è dunque un elemento rilevante nella progettazione architettonica bioclimatica; abbiamo visto che esistono delle regole per rendere ottimale la posizione dei locali domestici in funzione del percorso del sole e del loro utilizzo. In questo caso dunque si ottimizzano le energie naturali per rendere i nostri spazi decisamente più confortevoli e si accoppiano ad essi soluzioni tecnologiche per rendere il sistema più efficiente ed efficace.

Edificio con frangisole per la protezione dalla radiazione solare.

Edificio con frangisole per la protezione dalla radiazione solare.

L‘apparato costruttivo dunque deve sostanzialmente costituirsi come un sistema intelligente in grado di adattarsi alle condizioni esterne per rendersi performante.

Durante le stagioni deve essere in grado sulla base delle condizioni metereologiche di predisporsi ad affrontare ciò che la natura gli pone davanti: durante i periodi di insolazione durante l’estate dovrà proteggersi dalla invasione dei raggi solari ma durante l’inverno dovrà accogliere la flebile insistenza degli stessi per permettere di riscaldare senza ulteriori consumi energetici gli ambienti interni.

Durante i periodi di pioggia intensa probabilmente assorbirà parte di essa per riempire cisterne che verranno utilizzate per l’irrigazione delle parti verdi e per rendersi disponibili per alcuni consumi domestici.

Esistono dunque delle risorse straordinarie da investire sugli edifici che sono degli organismi molto interessanti; è possibile dunque agire su di essi e predisporre la tecnologia a servizio degli abitanti per sviluppare sistemi sempre più intelligenti e autosufficienti in grado di interagire icasticamente con l’ambiente circostante.

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