Progettazione delle parti trasparenti e ventilazione naturale.

Aperture e ventilazione naturale

In precedenza abbiamo approfondito il tema della progettazione delle componenti vetrate in relazione al controllo della radiazione solare rispetto al comfort degli ambienti interni.

Le finestre appunto consentono l’ingresso della radiazione ma sono molto importanti anche al fine di consentire una adeguata ventilazione naturale degli edifici. In realtà è possibile fare penetrare l’aria e innescare processi di ventilazione naturale anche mediante altri sistemi come bocchette e griglie correttamente dimensionate.

Il potenziale di raffrescamento di questi sistemi è sostanzialmente legato al posizionamento degli stessi, alla loro estensione (in termini di superficie) e alla tipologia geometrica.

Per quanto riguarda il posizionamento delle chiusure esterne permeabili all’aria è necessario, per ottenere un flusso d’aria importante e significativo, che siano almeno due e posizionate in due pareti diverse. Questo perchè in caso contrario (una sola chiusura oppure più di una ma posizionate sulla stessa parete) non si creerebbero le condizioni necessarie per innescare il movimento dell’aria.

Il posizionamento delle aperture dovrà essere adeguatamente studiato sia in senso orizzontale (a livello della pianta) che in senso verticale (a livello della sezione).

ventilazione naturale edifici

Un esempio significativo di studio della ventilazione naturale su un edificio.

Per quanto riguarda la disposizione orizzontale è necessario disporre le chiusure sia sul lato sopravento che su quello sottovento; normalmente è meglio disporre (in caso di vento perpendicolare alla facciata) e individuare aperture sfalsate (non posizionate in maniera speculare rispetto all’asse centrale).

Il posizionamento verticale invece influisce moltissimo sulla ventilazione passante in quanto ne modifica la direzione di flusso e la portata. In relazione a ciò è possibile posizionare le aperture a diverse altezze in corrispondenza di particolari obiettivi da perseguire: ad esempio, se si punta al raffrescamento del corpo degli abitanti è necessario posizionare le aperture ad altezza d’uomo. Se invece l’obiettivo è raffrescamento delle masse murarie la apertura invece deve essere collocata nelle parti sommitali per permettere un raffrescamento del soffitto oppure in prossimità del pavimento per raffrescare la soletta.

E’ possibile inoltre studiare un sistema di ventilazione in grado di combinare l’effetto passante del vento e l’effetto camino prodotto da correnti ascensionali; questo può essere attuato posizionando chiusure di uscita su elementi verticali a torre in corrispondenza del colmo del tetto che sfruttano un meccanismo fisico che induce zone depressive in prossimità delle aperture aumentando il risucchio dell’aria.

La superficie d’apertura prevista è certamente un aspetto altrettanto importante per il funzionamento della stessa poichè il flusso d’aria indotto è direttamente proporzionale all’area dell’elemento. Inoltre il rapporto tra area di ingresso e area di uscita della chiusura determina il differenziale di pressione interna e quindi influisce sulla velocità del flusso stesso. In relazione a questo rapporto possono determinarsi diversi casi.

Nel caso in cui l’area di ingresso (relativa alla apertura) sia inferiore a quella di uscita si ha un aumento della velocità del flusso d’aria interna rispetto a quella esistente all’esterno. Quando invece l’area di ingresso è superiore a quella di uscita si determina un decremento della velocità d’aria interno rispetto a quella esterna.

Nel momento in cui invece le due aree (di ingresso e di uscita) siano di pari estensione si ha il minore scostamento tra la velocità dell’aria interna e quella della aria esterna; questa normalmente è una soluzione da preferirsi rispetto alle precedenti.

I tipi di serramento

Il tipo di serramento scelto influisce in maniera decisiva sul flusso di aria immessa negli ambienti interni: in relazione alle sue caratteristiche fisiche e geometriche dunque è possibile determinare diverse condizioni di movimentazione d’aria. Le finestre più comuni sono quelle con rotazione su asse centrale (normalmente definite a battente e le finestre a bilico verticale)che hanno la caratteristica di offrire la massima area di apertura (circa il 90 % sul totale per le finestre a battente e il 70% per le finestre a bilico verticale) e di regolare il flusso in senso orizzontale.

Le finestre a rotazione su asse orizzontale (come i vasistas e il bilico orizzontale) offrono invece aree di apertura più ridotte e regolano i flussi in direzione verticale.

finestra a bilico orizzontale.

Esempio di finestra a bilico orizzontale.

Le finestre scorrevoli(verticali e orizzontali) invece consentono di disporre di aree di aperture al massimo al 50% (a parte alcuni casi rari) e consentono una regolazione del flusso o orizzontale o verticale. Le finestre invece ad apertura combinata consentono invece di unire le caratteristiche di regolazione dei flussi connesse con le modalità di apertura adottate.

I sistemi di schermatura

I serramenti normalmente sono accoppiati a sistemi di schermatura che svolgono primariamente la funzione di regolare e controllare il flusso di radiazione incidente rispetto ad una superficie vetrata individuata.

In realtà questi schermi sono utilizzati anche in relazione al flussi d’aria e consentono anch’essi di operare per un maggiore controllo della movimentazione d’aria.

Gli schermi esterni svolgono funzioni di controllo sia della portata che della direzione di flusso, mentre quelli interni (che normalmente sono meno rigidi) agiscono in maniera prevalente sulla direzione e hanno un effetto di assorbimento dell’energia cinetica e di riduzione della velocità dell’aria.

Gli schermi ad anta a rotazione hanno una grande flessibilità di modulazione dei flussi e della direzione dell’aria. Gli schermi invece a pannelli verticali direzionano i flussi in senso orizzontale mentre quelli a pannelli orizzontali direzionano flussi in senso verticale.

I lucernari

lucernario

Lucernario

In alcuni casi possiamo avere la necessità di installare lucernari ovvero chiusure superiori in copertura. Il lucernari su tetto piano hanno generalmente la funzione di operare come chiusure in uscita del flusso d’aria poichè si trovano in posizioni sommitali e caratterizzate da condizioni di risucchio dell’aria.

In questo caso una collocazione ottimale dell’aperura sarà in basso su una parete esterna sopravento in corrispondenza dei locali comunicanti con il sottotetto e il movimento d’aria agirà in maniera combinata (flusso ed effetto camino).

I lucernari su tetto a falda invece possono operare come regolatori di ingresso o di uscita del flusso d’aria in funzione della inclinazione e della posizione dell’apertura.

Fino a pendenze di 22 gradi le coperture sono considerate in zona di depressione per cui la funzione prevalente di questi lucernari e quella di regolare il flusso in uscita. Con pendenze invece superiori ai 22 gradi la copertura è parzialmente in sovrappressione per cui è possibile realizzare una ventilazione passante a livello del sottotetto tra due o più lucernari con funzione di regolazione di flussi dell’aria circolante in ingresso.

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