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energia
Sezione 1
Cenni di geometria solare
L’irraggiamento solare può contribuire sensibilmente al fabbisogno energetico
invernale ed aggravare i carichi estivi, quindi è molto importante valutare il rapporto
edificio-sole nel corso dell’anno. L’analisi della geometria solare mostra come
durante i mesi invernali, il sole assuma un’altezza sull’orizzonte inferiore rispetto al
periodo estivo ed il suo percorso giornaliero è più corto. La massima altezza
sull’orizzonte il sole la raggiunge nel mezzogiorno del solstizio invernale (21
dicembre).
Altezza solare a
E' l'angolo formato tra la direzione dei raggi solari ed il piano orizzontale.
Azimut solare g
E' l'angolo formato tra la proiezione sul piano orizzontale dei raggi solari e la
direzione sud; è positivo se la proiezione cade verso est ed è negativo se la
proiezione cade verso ovest.
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1. diagramma 41°
La distribuzione dell’energia solare sulle superfici di un edificio, verticali ed
orizzontali, risente della geometria solare. In generale, per l’Italia è possibile
affermare che:
• la superficie verticale sud riceve più energia nei mesi invernali rispetto a quelli
estivi
• la superficie orizzontale riceve più energia nei mesi estivi rispetto a quelli invernali
• le superfici verticali est ed ovest ricevono più energia nei mesi estivi rispetto a
quelli invernali, ma meno delle superfici orizzontali
• la superficie verticale nord non riceve energia nel periodo invernale e poca nel
periodo estivo.
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Sezione 2
Cenni di trasmissione del calore
Le modalità fisiche con cui avviene un trasferimento di energia (scambio termico)
che, ricordiamo, avviene ogni qualvolta vi sia una differenza di temperatura tra
l’ambiente e la superficie, sono riconducibili a: conduzione, convezione ed
irraggiamento.
La convezione ha luogo quando uno dei due corpi interessati dallo scambio termico
è un fluido, e la trasmissione del calore può essere associata ad un trasferimento di
materia. In un fluido a temperatura non uniforme, per effetto combinato di un campo
di temperatura e di velocità, si determina una distribuzione dei valori di densità
variabile da punto a punto, conseguenza dei fenomeni di dilatazione termica. In
questi casi le forze gravitazionali provocano continui movimenti delle particelle del
fluido, con conseguente miscelazione, favorendo pertanto la trasmissione del calore
dalle particelle più calde a quelle più fredde. Questo fenomeno prende il nome
di convezione naturale. Quando invece i movimenti delle particelle del fluido sono
imposti essenzialmente da cause meccaniche (una pompa, nel caso di circolazione
dell’acqua, o semplicemente l’azione del vento), il fenomeno prende il nome
di convezione forzata. Ad esempio si ha convezione quando tra due corpi circola un
fluido intermedio (detto fluido termovettore), che si riscalda per conduzione a
contatto con il corpo caldo, e poi cede il calore quando viene a contatto con il corpo
freddo. In entrambi i casi, la quantità di calore scambiata è proporzionale alla
differenza di temperatura.
Il trasferimento per conduzione avviene tra corpi che sono a contatto, o tra parti di
uno stesso corpo che si trovano a temperature diverse. Esso è causato dal
trasferimento di energia cinetica da una molecola a quella adiacente che possiede
una velocità di vibrazione minore. Poiché la velocità di vibrazione delle particelle è
direttamente proporzionale alla temperatura, il corpo caldo cede energia a quello
freddo, aumentandone la temperatura, finché non è raggiunto l’equilibrio termico.
Prendiamo ad esempio, come indicato in figura, due corpi a temperature diverse.
Una volta posti in contatto, per conduzione il calore fluisce dal corpo più caldo a
quello più freddo, finché essi raggiungono una temperatura d’equilibrio.
Nell’irraggiamento il calore viene scambiato mediante emissione e assorbimento di
radiazione elettromagnetica. Il calore così scambiato aumenta molto rapidamente
con la differenza di temperatura. A differenza delle altre due modalità di scambio
termico, l’irraggiamento non richiede la presenza di un mezzo perché vi sia
trasmissione di energia. La radiazione elettromagnetica che opera da
"trasmettitore"di calore, è generata dall’eccitazione termica della superficie del corpo,
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a sua volta causata dallo stato energetico degli atomi che la costituiscono, ed è
emessa in tutte le direzioni. Quindi in questo caso il corpo avente temperatura
maggiore emette radiazioni elettromagnetiche che vengono assorbite dal corpo più
freddo, come si vede in figura dove sono rappresentate soltanto le radiazioni
termiche che investono il corpo freddo.
L’inerzia termica di una struttura consiste nella sua capacità di opporsi al passaggio
del flusso di calore e di assorbirne una quota, senza rilasciarlo in maniera immediata
e contribuendo al contenimento delle oscillazioni della temperatura interna.
I Fattori determinanti del comportamento inerziale sono:
Lo sfasamento è la differenza di tempo che intercorre tra l’ora in cui si ha la
massima temperatura all’esterno e l’ora in cui si ha la massima temperatura
all’interno, e non deve essere inferiore alle 8/12 ore;
L’attenuazione esprime il rapporto tra la variazione massima della temperatura
esterna ΔTe e quella della temperatura interna ΔTi in riferimento alla temperatura
media della superficie interna.
1. il comportamento energetico delle chiusure
La trasmittanza (U) esprime gli scambi termici che avvengono attraverso una
parete per conduzione, convenzione e irraggiamento, rappresenta il flusso del calore
che attraversa 1mq di parete, nell’unità di tempo, per una differenza di temperatura
pari a 1°C tra l’interno e l’esterno del locale.
La conducibilita’ termica o conduttività termica (normalmente indicata con la lettera
greca λ) è il flusso di calore Q (misurato in J/s ovvero W) che attraversa una
superficie unitaria A di spessore unitario d sottoposta ad un gradiente termico ΔT di
un grado Kelvin (o Celsius). Dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche del
materiale preso in esame, quelli a bassa conducibilità termica sono definiti isolanti
(termici).
Il beneficio in termini di comfort nel periodo estivo è tanto maggiore quanto più
elevati sono i valori di sfasamento e di smorzamento del flusso termico. Le capacità
di sfasamento e di smorzamento dell’onda termica combinate consentono l’ottimale
protezione dalle escursioni termiche sia in estate che in inverno, garantendo così il
massimo comfort abitativo.
La resistenza termica (R) è definita come il rapporto tra lo spessore d dello strato
considerato e la sua conducibilità termica λ. La resistenza termica di una parete
composta da più strati sarà la somma delle resistenze termiche di ciascun strato
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aumentare al massimo l’inerzia termica dell’involucro edilizio per evitare che le
condizioni termo-igrometriche ricreate all’interno si disperdano all’esterno. Lo si
adotta per climi estremi, caratterizzati da valori eccessivamente alti e bassi delle
temperature. L’edificio è inteso come una caverna, dove fa fresco d’estate e caldo
d’inverno perché è tutta chiusa su se stessa, pesante e priva di aperture.
Modello energetico selettivo
Vuole filtrare dall’esterno le condizioni climatiche che si desidera ottenere all’interno.
Per questo motivo si avvale di elementi tecnologici che lasciano passare la luce del
sole per il riscaldamento passivo e l’illuminazione. E’ tipico dei climi tropicali,
caratterizzati da alti valori dell’umidità relativa, ventilazione e soleggiamento.
3. Concetto di involucro
L’involucro è il sotto - sistema fisico a cui è affidato il compito di delineare e
delimitare le relazioni con l’ambiente esterno e di materializzare le accezioni
stilistiche e prestazionali che da ciò discendono.
Sistema pesante e leggero dal punto di vista energetico
2. Modelli di comportamento energetico secondo Reyner Banham
L’involucro è contemporaneamente elemento di “frontiera” (cioè di delimitazione e
conclusione perimetrale dell’organismo costruttivo e strutturale), elemento
“funzionale” (cioè di mediazione, separazione e connessione tra due spazi adiacenti,
l’interno e l’esterno) ed elemento “ambientale” (cioè di delimitazione e identificazione
degli spazi esterni circostanti).
Modello energetico rigenerativo
E’ un modello che si affida agli impianti di condizionamento artificiale per ricreare
all’interno dell’abitazione le condizioni termo-igrometriche desiderate. Un modello
che ha senso e può essere definito eco solo quando le macchine di cui si serve sono
alimentate con energia derivata da fonti rinnovabili. E’ ideale a tutte le latitudini: si
addice a qualsiasi tipo di clima.
Modello bioclimatico avanzato
E’ anche detto ecoefficiente o ambientalmente interattivo. Questo modello propone
una totale armonia tra contesto ed edificio, una simbiosi che consente di ottenere
condizioni climatiche interne ottimali. La progettazione architettonica infatti, secondo
questo modello, sarà fatta considerando la presenza e l’importanza di elementi
naturali vento, sole e terreno. L’orientamento dell’edificio, la gestione degli spazi
interni, la presenza e la disposizione delle aperture, ogni dettaglio dovrà essere
progettato tenendo conto dell’influenza dell’ambiente esterno.
Modello energetico conservativo
Tale modello si basa sull’impiego di grandi masse d’involucro con grandi spessori,
poche aperture di dimensioni ridotte e volumi compatti. L’intento è quello di
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Sezione 3
Architettura bioclimatica: criteri guida
• l’uso di convertitori fotovoltaici (integrazione di elementi fotovoltaici nell’involucro
degli edifici).
1. Orientamento
Permette di sfruttare in modo mirato il soleggiamento invernale e l’ombreggiamento
estivo e la loro giustapposizione attraverso la direzione del corpo di fabbrica,
l’ubicazione e dimensioni delle parti vetrate, il dosaggio delle caratteristiche
termo-isolanti e del colore dei materiali impiegati per le chiusure e le partizioni.
La distribuzione degli spazi interni deve considerare sia come l’energia solare si
distribuisce durante la giornata sia come e quando le attività si svolgono all’interno
dell’edificio.
L'edificio non va più concepito come un elemento passivo che fagocita enormi
quantità di energia, ma come strumento di produzione diretta di energia, utilizzabile
in loco e/o a distanza (tramite la rete di distribuzione) al fine di soddisfare le richieste
energetiche.
In linea generale, gli spazi con attività che hanno maggiori esigenze di comfort
devono essere posizionati sul lato più soleggiato, mentre servizi, corridoi, garage,
lavanderie, ripostigli, possono essere disposti a nord, in modo da fungere anche da
zona cuscinetto tra gli spazi riscaldati ed il lato nord. Le stanze da letto saranno
situate sui lati est e sud-est. Ad ovest si possono ubicare servizi e studi.
La progettazione di questi edifici "energeticamente intelligenti" può essere eseguita
seguendo fondamentalmente due approcci progettuali tra loro compatibili:
Naturalmente è necessario prevenire il surriscaldamento estivo dei locali situati sul
lato sud ed ovest con opportuni sistemi di schermature solari.
• la progettazione secondo criteri bioclimatici (sistemi solari passivi)
Nei sistemi passivi l’edificio stesso, attraverso i suoi elementi costruttivi, capta,
accumula e trasporta al suo interno l’energia ricavata da fonti rinnovabili.
• l'integrazione alle strutture edilizie dei sistemi solari attivi
I sistemi attivi captano, accumulano e utilizzano l’energia proveniente da fonti
rinnovabili con una tecnologia di tipo impiantistico.
L’architettura bioclimatica si occupa principalmente dello studio delle soluzioni
tipologiche e delle prestazioni dei sistemi tecnologici che rispondono maggiormente
alle caratteristiche ambientali del sito e che consentono di raggiungere condizioni di
benessere all’interno degli edifici.
Tra i criteri fondamentali della progettazione bioclimatica citiamo:
• la conservazione dell’energia (isolamento e inerzia termica, controllo dei fenomeni
di condensazione, dei ponti termici e ventilazione)
• illuminazione naturale (adeguata posizione e dimensionamento delle superfici
trasparenti, uso di sistemi di riflessione/canalizzazione della luce);
• il raffrescamento passivo (protezione dall’irraggiamento solare, inerzia termica,
adozione di sistemi naturali di raffreddamento per ventilazione, irraggiamento
notturno ed evaporazione);
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2. Geometria e dimensioni
• Nuvolosità
Geometria, dimensioni, coefficiente di forma, calibrati in modo da ottenere una
morfologia compatta, se il fine è di ridurre al minimo la dispersione o l’apporto
termico; una morfologia verticale a lastra se l’obiettivo è quello di ottenere un buon
soleggiamento invernale; una morfologia orizzontale a piastra se lo scopo è quello di
favorire il soleggiamento estivo.
• Precipitazioni
3. Controllo del soleggiamento
Le schermature solari opportunamente disposte e dimensionate secondo il percorso
e l’altezza del sole sull’orizzonte, possono offrire una controllata ombreggiatura
estiva senza ostacolare il soleggiamento nella stagione invernale.
4. Superfici trasparenti
• Ore di sole
• Radiazione solare globale
L’Italia appartiene alla zona climatica temperata che presenta le condizioni climatiche
più varie: pioggia, neve, vento freddo, clima secco estivo, freddo-piovoso invernale
sono tutti fenomeni più che probabili. Pur essendo nella zona temperata esistono
tuttavia all’interno del territorio italiano tre diverse regioni climatiche:
• regione a clima montano (Alpi ed Appennini: intenso freddo invernale, mitezza
estiva, venti gelidi, pioggia, neve)
• regione a clima mite (pianure, zone costiere, zone collinari: estate calda, inverno
freddo, pioggia possibilità di neve, venti)
Le dimensioni e la tipologia costruttiva sono elementi determinanti per consentire o
meno l’insolazione, la dispersione termica e l’illuminazione. L’illuminazione naturale
dipende dall’adeguata posizione e dimensionamento delle superfici trasparenti, e
dall’eventuale uso di sistemi di riflessione/canalizzazione della luce. Un involucro
efficiente dovrà ottimizzare lo sfruttamento della luce naturale, compatibilmente con
le necessità di schermatura dai carichi termici estivi correlati.
• regione a clima caldo principalmente secco (zone interne ed in generale il sud
della penisola: pioggia scarsa, eccezionalmente neve, venti)
5. Impianti efficienti
• Per i climi più freddi, le murature dell’involucro esterno sono costruite con
materiali che riducono le dispersioni termiche, presentano aperture i cui infissi
sono caratterizzati da una efficace capacità di isolamento termico, proponendo un
modello di climatizzazione definito conservativo, in quanto progettato per
accumulare calore solare durante le ore diurne e conservarlo anche durante la
notte.
Gli impianti tecnologici nei nuovi edifici devono garantire la massima efficienza nella
resa, nel rispetto del consumo di combustibile fossile, e significative riduzioni di CO2
in atmosfera. Le tecnologie per la produzione del caldo e del freddo, oltre ai sistemi
per l’illuminazione artificiale degli edifici, devono far parte integrante del progetto
complessivo e delle strategie rivolte al contenimento dei consumi energetici.
6. Fattori climatici e micro-climatici
Agiscono come un “campo di forze” sull’organismo edilizio. La conoscenza di questi
dati insieme alla definizione degli obiettivi, permette di operare scelte progettuali
opportune, trovando la giusta combinazione fra orientamento, caratteristiche
morfologiche, dimensionali, distributive e tecnologiche, risparmiando e usando
razionalmente risorse energetiche ed ambientali.
Dati significativi:
• Temperatura (media, medie max e min ed estreme)
• Umidità relativa
• Venti prevalenti nelle due condizioni: estate e inverno
• Frequenza e velocità media del vento
7. Strategie di controllo climatico
Rispetto ai fattori climatici è possibile fare alcune considerazioni di carattere
generale rispetto alle strategie di controllo e di mitigazione:
• Per i climi più caldi, le strategie di controllo devono essere concepite in modo da
consentire la difesa dal caldo e dall’umidità, adottando un metodo definito
dissipativo, che disperde il calore diurno, attraverso opportuni sistemi di
ventilazione naturale.
8.Dati climatici significativi utilizzabili
Si può fare riferimento ai dati climatici rilevati dalla stazione metereologica di Napoli
Capodichino (reperibili on line). In particolare a:
• venti prevalenti (direzione e velocità)
• precipitazioni (mm di pioggia)
Per i dati di temperatura e irragiamento si fornisce la seguente tabella.
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34
Sezione 4
Sistemi solari passivi
I sistemi solari passivi sono tecnologie applicate al costruito impiegate al fine di
regolare gli scambi termici tra esterno ed interno dell’edificio facendo uso della
radiazione solare come fonte energetica e sfruttando, come elementi captanti e
d’accumulo, componenti edilizi sia d’involucro che interni. Elementi essenziali dei
sistemi solari passivi sono:
raggiunte una volta che l’impianto sarà spento. Al contrario, se l’isolamento termico
viene posto sul lato esterno di una chiusura, la massa termica della stessa viene
inglobata in quella dell’ambiente. In questo modo le fluttuazioni delle temperature sia
dell’aria, sia superficiali, risultano essere mitigate. Sotto queste condizioni l’ambiente
impiega più tempo a riscaldarsi e raffreddarsi rispetto a quanto avveniva nel caso
precedente.
Alla base del funzionamento dei sistemi solari passivi c’è l’effetto serra legato alle
specifiche caratteristiche del vetro. I vetri sono trasparenti alle radiazioni solari
visibili ed infrarosse di piccola lunghezza d’onda (da 0,4 a 2,5 micrometri) ma sono
opachi alle radiazioni di lunghezza d’onda superiore. La radiazione solare termica
viene trasmessa quasi completamente nell’ambiente interno, investendo le superfici
presenti ed aumentandone la temperatura. Queste a loro volta riemettono energia
termica sottoforma di radiazioni infrarosse di lunghezza d’onda superiore ai 3 μm
per le quali il vetro risulta opaco.
• i collettori
elementi destinati alla captazione solare, prevalentemente collocati sull’involucro
edilizio in parti ben esposte alla radiazione solare, (fronti a sud e coperture) sono
costituiti da superfici trasparenti e da assorbitori costituiti da superfici opache e scure
che, esposte alla radiazione solare che penetra dalla superficie trasparente, la
convertono in calore.
• Le masse di accumulo
Destinate ad immagazzinare calore e a ricederlo in assenza di sole, prolungando il
funzionamento dei sistemi solari passivi.
• I componenti di controllo
Servono a regolare il funzionamento dei sistemi solari passivi nel ciclo giornaliero
(giorno/notte ) e stagionale.
Nei sistemi solari passivi riveste una grande importanza l’isolamento termico sia
delle parti murarie che delle parti vetrate (nelle ore in cui non svolgono funzione di
collettore), in generale , è preferibile che l’isolamento sia esterno (lato freddo).
L’effetto serra
La posizione in cui lo strato isolante viene inserito nella chiusura ha ripercussioni
sulla dinamica dello scambio termico, sebbene in regime stazionario esso risulti
essere ininfluente. Posizionando l’isolamento sul lato interno di una chiusura se ne
separa la massa termica dal contatto diretto con l’ambiente. In questo modo esso
sarà portato a regime molto più rapidamente da un eventuale impianto di
climatizzazione, così come si allontanerà velocemente dalle condizioni di equilibrio
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I sistemi solari passivi si suddividono: in diretti, indiretti ed isolati.
Funzionamento invernale
1. Sistemi diretti
Gli schermi oscuranti predisposti lungo le pareti o al di sotto della copertura se
vetrata, per regolare l’isolamento termico, restano aperti durante le ore diurne per
consentire l’ingresso della luce e della radiazione solare.
Il sistema diretto presenta ampie vetrate esposte a sud aperte direttamente
sull’ambiente interno che dispone di sufficienti masse di accumulo termico che
svolgono anche altre funzioni (es. pareti e pavimenti). L’energia radiante viene
riceduta per convezione e irraggiamento.
Di notte, invece, vengono abbassati per ridurre le dispersioni termiche, mentre le
finestre tra il vano riscaldato (se presenti) e la serra vengono aperte o chiuse a
seconda della differenze di temperatura tra le due zone.
In assenza di sole, le pareti restituiscono all’ambiente l’energia termica incorporata,
comportandosi come un “volano” che rallenta il processo di raffreddamento dell’aria
dell’ambiente. In questa fase è determinante isolare la superficie trasparente per
evitare dispersione di calore verso l’esterno.
Captazione: superficie trasparente (Vetrata) per irraggiamento ed effetto serra.
Accumulo: materiali ad elevata inerzia termica; divisori più sottili potranno essere
usati come superfici riflettenti (con colorazione chiara).
Distribuzione: mediante le superfici di accumulo soprattutto per irraggiamento.
Funzionamento estivo
Gli schermi oscuranti predisposti lungo le pareti o al di sotto della copertura se
vetrata, per regolare l’isolamento termico, restano chiuse durante le ore diurne per
impedire l’ingresso della luce e della radiazione solare.
Serra
È un vano non riscaldato realizzato con materiale trasparente (vetro o
policarbonato), rivolto verso sud che funziona come sistema solare passivo. La serra
può essere addossata ad un corpo di fabbrica, inserita come atrio interno ad edifici,
o integrata nei componenti di chiusura. Nel caso in cui venga addossata ad un corpo
di fabbrica la serra consente un passaggio graduale dal microclima degli ambienti
interni a quelli dell’ambiente esterno (guadagno indiretto).
Di notte, invece, vengono lasciate aperte per aumentare le dispersioni termiche,
mentre le finestre tra il vano riscaldato e la serra (se presenti) vengono aperte o
chiuse a seconda della differenze di temperatura tra le due zone.
Il sistema migliore, per quanto riguarda la stagione estiva, consiste nel controllare la
termo-circolazione dell’aria mediante la sistemazione di apposite aperture poste alla
base e alla sommità delle serra.
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2. Sistemi a guadagno indiretto
Funzionamento estivo
Nei sistemi a guadagno indiretto, l’accumulatore termico fa parte dell’involucro che
riceve direttamente la radiazione solare per restituirla poi allo spazio interno sotto
forma di energia termica.
Il sistema può funzionare da camino solare per rinfrescare la superficie esterna
dell’elemento murario e per evitare fenomeni di surriscaldamento dovuti
all’irraggiamento. Occorrerà però dotare la superficie vetrata di opportune aperture
verso l’esterno, in modo da favorire una circolazione convettiva dell’aria
nell’intercapedine.
Muri di Trombe-Michel
È un sistema solare passivo a guadagno indiretto avente la funzione di assorbire la
radiazione solare e trasmetterla all’ambiente interno.
La superficie di captazione generalmente è rappresentata da una superficie vetrata
esposta a sud posta ad una distanza di circa 10 – 20 cm davanti all’accumulatore
termico, costituito da un elemento murario verticale realizzato in laterizi, pietre,
calcestruzzo, ecc.
Il sistema funziona grazie all’effetto serra creato all’interno della cavità prevista tra il
sistema vetrato e il muro.
Funzionamento invernale
I raggi solari lambiscono la superficie vetrata esposta a sud, riscaldando l’aria
all’interno della cavità tra il sistema vetrato e il muro, il calore così prodotto viene
distribuito all’interno degli spazi abitati secondo due modalità:
a. attraverso una serie di fessure aperte nella zona superiore ed inferiore del muro
che generano una circolazione termosifonica determinata dai moti convettivi dell’aria,
che riscaldata dall’effetto serra sale verso la bocchetta superiore entrando negli
ambienti e uscendone raffreddata dalle aperture inferiori;
b. il calore fuoriesce per convenzione ed irraggiamento dalla superficie interna del
muro, grazie all’inerzia termica del muro stesso. Alcuni schermi esterni mobili
predisposti lungo la superficie vetrata, di notte verranno abbassati per ridurre le
dispersioni termiche.
Sistema Barra – Costantini
È un sistema costituito da un camino solare, da diversi condotti di percorrenza
dell’aria fredda e calda e da alcune aperture nell’ambiente da riscaldare, situate sul
soffitto e nelle zone basse delle pareti a sud.
Poiché l’accumulo è posto in una zona lontana dall’involucro disperdente, il sistema
possiede prestazioni migliori del muro trombe, perché consente di ridurre le
dispersioni che si avrebbero in prossimità dell’involucro. Il camino solare è
localizzato sulla parete sud e comprende: superficie esterna trasparente, prima
intercapedine d’aria, lastra metallica scura (assorbitore) che forma, con la massa
muraria interna isolata, una seconda intercapedine.
Funzionamento invernale
Di giorno, l’aria che lambisce entrambe le facce dell’assorbitore metallico si riscalda
e quindi per convezione sale verso il condotto posto in alto dove trasmette il calore
anche ai sistemi di accumulo, situati/integrati nella ”pelle interna” dell’edificio.
Durante la notte, il calore viene ceduto all’ambiente interno debitamente isolato.
Funzionamento estivo
Il sistema favorisce la ventilazione trasversale grazie all’effetto camino
dell’intercapedine interna, assicurato dalle aperture collocate nella parte alta della
chiusura per la fuoriuscita dell’aria calda. Tale meccanismo può ricevere un
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contributo in termini di efficienza dalla corretta disposizione delle aperture su fronti
opposti nonché dall’altezza delle stesse.
Funzionamento estivo
Nel periodo diurno i contenitori sono coperti e l’acqua assorbe il calore proveniente
dall’ambiente sottostante. Di notte i contenitori vengono scoperti e cedono il calore
accumulato all’esterno.
Roof-pond
Il sistema è costituito da una massa termica (acqua – spessori compresi tra 15 e 40
cm) sulla copertura, sorretta da un solaio ad elevata conducibilità termica.
Funzionamento invernale
Durante le ore diurne avviene un accumulo di energia nella massa d’acqua. Di notte i
contenitori di acqua vengono coperti con pannelli isolanti e il calore ceduto agli
ambienti sottostanti attraverso il solaio.
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Sezione 5
Sistemi solari attivi
Questi tipi di sistemi captano, accumulano e utilizzano l’energia proveniente da fonti
rinnovabili con una tecnologia di tipo impiantistico. Nel campo termico, abbiamo, per
esempio, i collettori solari che trasformano l’energia della radiazione solare in
energia termica utilizzando l’aria o l’acqua come fluido di trasferimento; le pompe di
calore geotermiche che sono apparecchi in grado di prelevare calore da una "fonte
fredda" e trasferirlo ad un altro corpo più caldo, il corpo freddo a cui si sottrae calore
nel periodo invernale è il terreno ed il corpo caldo che lo riceve è solitamente
un’abitazione, ma sono in grado di operare anche il ciclo inverso in estate.
I pannelli solari piani utilizzano le tre componenti della radiazione solare e sfruttano
l’effetto serra. La copertura trasparente è infatti realizzata con materiali trasparenti
alla radiazione solare incidente, ma opachi alla radiazione infrarossa re-irraggiata.
L’energia termica proveniente dal sole, viene così catturata all’interno del pannello e
trasferita al fluido termo-vettore. Per limitare le perdite di calore verso l’esterno le
zone laterali e posteriore vengono poi protette con materiale isolante.
1. Pannelli solari
Tutti i sistemi a circolazione naturale si basano sul principio che il fluido del circuito
primario, riscaldato dal sole diminuisce la propria densità diventa più leggero e sale
verso l’alto, provocando un movimento naturale del fluido medesimo. Nei sistemi a
circolazione naturale il serbatoio di accumulo dell’acqua deve essere sempre
posizionato più in alto del pannello ed a breve distanza dal medesimo.
Il collettore piano ad acqua (o pannello solare) serve a catturare l’energia che giunge
dal Sole sulla Terra e ad utilizzarla per produrre acqua calda ad una temperatura
dell’ordine di 38 - 45°C.
Tipologie di impianto
L’acqua calda prodotta da un collettore solare è mediamente pari a 80-130 litri/giorno
per ogni metro quadro di pannello installato. Il serbatoio abbinato è di circa 50 - 80
litri per mq di pannello. Per calcolare le dimensioni del pannello solare da installare si
deve tener del numero dei membri della famiglia e quindi del prevedibile consumo di
acqua calda della famiglia medesima, il consumo giornaliero per persona d’acqua
calda (ad una temperatura di circa 45°C) è attualmente stimato intorno ai 70
litri/giorno. Mediamente va calcolata una superficie pari a circa 0,5 mq a persona.
Sono formati da:
Il principio di funzionamento di un impianto a circolazione forzata differisce da
quello a circolazione naturale per il fatto che il fluido, contenuto nel collettore solare,
scorre nel circuito chiuso per effetto della spinta fornita da una pompa comandata da
una centralina o termostato attivata, a sua volta, da sonde poste sul collettore e nel
serbatoio. Ciò consente la collocazione del serbatoio.
a) una superficie assorbente;
Tra i sistemi attivi abbiamo gli impianti a pannelli fotovoltaici, le macchine eoliche e
gli impianti idroelettrici (più adatti ad usi di vasta scala). La tecnologia fotovoltaica
(FV) consente di trasformare direttamente l'energia associata alla radiazione solare
in energia elettrica, essa sfrutta il cosiddetto effetto fotovoltaico che è basato sulle
proprietà di alcuni materiali semiconduttori (fra cui il silicio) che, opportunamente
trattati e collegati tra loro, sono in grado di generare elettricità se colpiti dalla
radiazione solare, senza quindi l'uso di alcun combustibile.
b) una rete di tubazioni nella quale scorre il fluido termovettore;
c) una copertura trasparente;
d) un rivestimento isolante;
e) una struttura di contenimento che costituisce l’involucro esterno
2. Sistemi per la produzione di energia elettrica
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L'energia del vento viene utilizzata mediante l'impiego di macchine eoliche
(aeromotori) in grado di trasformare l'energia eolica in energia meccanica di
rotazione, utilizzabile sia per l'azionamento diretto di macchine operatrici che per la
produzione di energia elettrica attraverso delle dinamo (generatori eolici).
I sistemi attivi risultano senz’altro utili nell’integrazione del fabbisogno energetico, la
loro natura strettamente impiantistica limita la loro influenza nella progettazione di un
organismo edilizio a soluzioni di integrazione o meno con l’involucro architettonico.
Fotovoltaico
L’elemento in cui avviene la conversione luce-elettricità è la cella fv che è
generalmente costituita da un sottile wafer di silicio. Più celle sono collegate tra loro
a formare moduli. I moduli possono avere dimensioni diverse (i più diffusi hanno
superfici che vanno dai 0,5 mq ai 1,3 mq) e prevedono tipicamente 36 celle collegate
elettricamente in serie.
I modelli commerciali a base silicea, più comuni sono:
• Silicio monocristallino, in cui ogni cella è costituita da un wafer prodotto da un
lingotto di silicio purissimo;
• Silicio policristallino, in cui il lingotto di cui sopra è prodotto mediante drogaggio
chimico;
• Silicio amorfo, in cui gli atomi silicei vengono deposti chimicamente in forma
amorfa, ovvero strutturalmente disorganizzata, sulla superficie di sostegno;
• Ombreggiamento
Rendimenti medi effettivi dei sistemi in commercio:
• Surriscaldamento dei pannelli
• 14% nei moduli in silicio monocristallino;
•
• 13% nei moduli in silicio policristallino;
Imbrattamento delle superfici
E’ necessario quindi in fase di progettazione disporre i pannelli in modo da:
• 6% nei moduli con celle in silicio amorfo.
• evitare zone d’ombra
Il generatore fotovoltaico è’ costituito dall’insieme dei moduli fotovoltaici
opportunamente collegati in serie ed in parallelo in modo da realizzare le condizioni
operative desiderate. In particolare l’elemento base del campo è il modulo
fotovoltaico. Più moduli assemblati meccanicamente tra loro formano il pannello,
mentre moduli o pannelli collegati elettricamente in serie, per ottenere la tensione
nominale di generazione, formano la stringa. Infine il collegamento elettrico in
parallelo di più stringhe costituisce il campo.
• garantire un certo grado di ventilazione sulle superfici posteriori:
% infatti al crescere della temperatura diminuisce l’efficienza fotovoltaica inoltre
temperature troppo elevate possono danneggiare irreparabilmente celle e
contatti elettrici
L’angolo di inclinazione della superficie fotovoltaica captante viene determinato come
l’angolo di latitudine meno 10 gradi. Quindi per la latitudine del nostro Paese, la
posizione ottimale della superficie dei pannelli risulta quella a copertura dell’edificio
con esposizione a sud, e con un angolo di inclinazione di circa 20-30° rispetto
al piano orizzontale.
Cause di riduzione di produttività di un impianto fotovoltaico possono essere:
durante la fruizione è poi importante garantire un sufficiente livello di pulizia delle
superfici fotovoltaiche.
Principali tipologie impiantistiche
• SISTEMI ISOLATI (STAND-ALONE)
Sono i sistemi non collegati alla rete elettrica e sono costituiti dai moduli
fotovoltaici, dal regolatore di carica e da un sistema di batterie che garantisce
l’erogazione di corrente anche nelle ore di minore illuminazione o di buio.
40
La corrente generata dal sistema fotovoltaico è una corrente continua. Se
l’utenza è costituita da apparecchiature che prevedono una alimentazione in
corrente alternata è necessario anche un convertitore: l’inverter.
• SISTEMI CONNESSI ALLA RETE (GRID-CONNECTED)
Sono impianti stabilmente collegati alla rete elettrica. Nelle ore in cui il generatore
fotovoltaico non è in grado di produrre l’energia necessaria a coprire la domanda
di elettricità, la rete fornisce l’energia richiesta. Viceversa, se il sistema
fotovoltaico produce energia elettrica in più, il surplus viene trasferito alla rete e
contabilizzato.
Come dimensionare un impianto Dimensionamento Sistema FV per una famiglia di 4 persone che vive in
appartamento o villa singola di medie dimensioni con un consumo medio di circa
2500-3000 Kwh anno e una superficie utile di involucro per l’impianto asseganta.
(Riferimento ai dati della tabella a pag.34 considerando che i valori forniti devono
essere convertiti nelle unità di misura indicate nello schema di calcolo seguente).
1.% Calcolo dell’irraggiamento medio annuo (Ima) come da tabella a pag. 34 a
seconda dell’inclinazione del pannello (a piano orizzontale, a piano inclinato, a
piano verticale).
2.
Caratteristiche dei moduli (riferimento schede tecniche componenti in
commercio): Dimensioni del modulo, Superficie del modulo (Sm), Potenza
del modulo (Pm in Wp).
3.
Superficie utile (mq) (intesa come superficie non ombreggiata) Sg
4.
Numero dei moduli fotovoltaici costituenti l’impianto: N=Sg/Sm
5.
Potenza di picco dell’impianto Pp:
Pp = Pm x N = ... KWp
6.% L’efficienza nominale (En) dell’impianto fotovoltaico è data da:
En = Pp/Sg = ….. KWp/mq
7. L’efficienza operativa media annua (E(o.m.a.)) dell’impianto è data dal 75% di
quella nominale En:
E(o.m.a.)= En x 75%
8. L’energia elettrica annua producibile per metro quadrato (Ep) è data da:
Ep = E(o.m.a.) x Ima = …… KWh/mq/anno
Modalità di integrazione architettonica
•% Applicazione per sovrapposizione
Secondo questo metodo di installazione, i moduli solari vengono collocati
tramite un’apposita struttura sopra l’involucro dell’edificio, a poca distanza da
esso e in modo da adattarsi alla configurazione della superficie di chiusura che
funge da supporto.
E’ frequentemente impiegata in interventi su coperture a falda e facciate. Per
quanto riguarda lo svolgimento di funzioni di separazione esterno-interno, il
ruolo strettamente edilizio dei pannelli sovrapposti potrebbe essere ridondante,
in quanto essi non vanno a sostituire elementi o subsistemi tradizionali, ma
ricoprono semplicemente delle superfici già dotate delle necessarie
caratteristiche di tenuta, impermeabilizzazione, coibentazione etc.
L’integrazione nell’edificio, non è reale ma solo visiva
•% Applicazione per integrazione
Il termine integrazione si riferisce a quelle tecnologie di installazione dei moduli
fotovoltaici che vedono questi inserirsi completamente nell’organismo edilizio,
svolgendo, oltre a quelle strettamente energetiche, anche alcune o tutte le
funzioni riferibili a elementi e subsistemi di chiusura o schermatura.
Per quanto riguarda la maggior parte delle installazioni per integrazione, i
pannelli impiegati non sono quelli standard, adatti per qualsiasi tipo di
applicazione, ma vengono appositamente studiati e realizzati per il loro impiego
architettonico. Gli interventi appartenenti a questa categoria possono riguardare
qualsiasi superficie dell’involucro edilizio e generalmente vengono eseguiti nel
caso di progettazioni ex-novo della costruzione, oppure quando essa sia
41
sottoposta a consistenti lavori di manutenzione straordinaria o di
riqualificazione.
42
Sezione 6
Raffrescamento passivo
Il raffrescamento passivo sfrutta i principi di ventilazione naturale favorendo lo
scambio termico tra l’edificio e aria a temperatura inferiore.
La ventilazione è direttamente coinvolta nei sistemi di raffrescamento convettivo e
può essere incrementata aumentando le differenze tra parametri metereologici quali
temperatura e pressione tra le varie parti interne ed esterne all’edificio.
I sistemi di raffrescamento passivo in uso possono essere classificati in:
Effetto camino
Il raffrescamento passivo di un edificio si può ottenere, schematicamente, con le
seguenti strategie:
•%
respingere il calore proveniente dall’esterno prima che raggiunga lo spazio da
climatizzare o ridurre la quantità di calore prodotto all’interno di un edificio
(controllo termico);
•%
dissipare il calore in eccesso tramite l’uso di pozzi termici naturali
(raffrescamento dissipativo o naturale).
Tali strategie si attuano attraverso sistemi e tecniche che si differenziano in funzione:
del tipo di fonte, modalità e tempo di trasferimento del calore, per quanto riguarda il
controllo termico; del pozzo termico utilizzato, per quanto attiene il raffrescamento
dissipativo.
Le principali tecniche di raffrescamento naturale sono, in funzione del pozzo termico
utilizzato:
•%
La differenza di temperatura esistente fra l’aria all’interno e all’esterno dell’edificio, a
causa della diversa densità, fa salire la colonna d’aria più calda per effetto
gravitazionale. Maggiore è la differenza di temperatura, maggiore è l’altezza fra le
aperture di entrata e di uscita e maggiori sono le loro dimensioni, tanto più energico
sarà l’effetto camino.
Il ricambio d’aria per gravitazione è uno dei motivi per cui bisogna usare soffitti alti
nel climi caldi. La hall centrale o la disposizione della tromba della scala nella casa
meridionale multipiano era il riconoscimento, derivato dall’esperienza, dell’effetto
camino. La velocità relativamente bassa della convezione naturale è però
inadeguata per mitigare le alte temperature o per ovviare al disagio ausato
dall’umidità elevata. In queste condizioni è necessario ricorrere sempre alla forza del
vento.
Si può sfruttare l'effetto camino semplicemente creando una differenza di altezza
nelle aperture e aumentare le differenze di temperature tra le varie parti dell’edificio
tramite ombreggiature. È comunque sempre opportuno far sì che tale effetto sia in
qualche modo controllabile, tramite la regolazione delle aperture inferiori e superiori,
per limitarne gli effetti in periodi in cui una eccessiva ventilazione sia indesiderata,
come ad esempio nelle giornate invernali soleggiate ma fredde e ventose.
raffrescamento microclimatico, realizzato con aria a temperatura più bassa di
quella dell’ambiente da raffrescare;
•% raffrescamento geotermico (passivo diretto, se avviene per contatto tra involucro
e terreno, come negli edifici ipogei, o ibrido indiretto, se realizzato attraverso
condotti interrati, ad aria o ad acqua);
•%
raffrescamento evaporativo, basato sulla sottrazione del calore contenuto
nell’ariaimmessa in un ambiente, tramite il passaggio della medesima a contatto
con superfici umide (bacini, canali, fontane, serpentine) o getti nebulizzati
(sistemi passivi diretti), o apparecchiature (sistema ibrido indiretto), che inducono
l’evaporazione dell’acqua stessa;
•% raffrescamento radiativo, attuato per dispersione notturna, verso il cielo sereno,
del calore accumulato nelle strutture (sistema passivo diretto) o trasportato da un
fluido, tramite pannelli radianti (sistema ibrido indiretto).
43
In estate la temperatura dell’aria è simile all’esterno e all’interno dell’edificio, per
innescare l’effetto camino si può ricorrere al camino solare, realizzando in testa ad
una canna di ventilazione una costruzione a camera d'aria in posizione molto
esposta al sole, in cui, per effetto serra, l'aria possa scaldarsi fortemente e,
fuoriuscendo da aperture poste nella parte superiore, possa innescare una
aspirazione dell'aria dai locali interni a cui è collegata.
La torre del vento è una costruzione alta, una vera e propria torre, addossata o posta
in sopraelevazione all'edificio principale. Alla sua sommità presenta delle aperture
rivolte verso la direzione dominante dei venti, i quali entrano attraverso di queste
ogni qual volta esercitino la spinta necessaria, per discendere sino nei locali abitati.
Torri del vento
Ventilazione per differenza di pressione
La torre del vento è una particolare costruzione tipica delle zone mediorientale e
nordafricana, in particolare dell'Iran, in grado di captare il vento e di portarlo in basso
verso i locali da raffrescare. È un sistema dell'architettura tradizionale che. viene, per
la sua efficacia, tuttora impiegato in quelle zone.
A causa delle caratteristiche climatiche e della presenza di ostacoli vari, quali gli
alberi e gli edifici limitrofi, è approssimativamente possibile determinare una
direzione e velocità prevalenti del vento in un determinato sito e considerarli rispetto
alla posizione di un edificio, anche se in una data località in genere questi due
parametri sono variabili.
La torre può essere mantenuta umida in modo che l'evaporazione raffreddi le sue
pareti e, di conseguenza, l'aria spinta all'interno che, diminuendo di temperatura,
scenda più velocemente.
Si ha quindi che uno dei lati dell'edificio è prevalentemente in stato di più o meno
forte pressione a causa del vento, mentre il lato opposto risulta essere in
depressione. È possibile sfruttare le differenze di pressione per raffrescare l'edificio.
Infatti l'aria tende ad entrare dalle aperture poste sul lato in pressione, mentre tende
ad uscire da quelle poste sul lato opposto. La collocazione delle aperture è più
efficace quando l’apertura di entrata è rivolta verso un area di alta pressione e quella
di uscita verso una di bassa pressione.
La ventilazione deve essere massima durante il giorno, in stagione estiva, nelle aree
più utilizzate dagli abitanti e il flusso d'aria deve lambire le pareti più massicce, cioé
quelle che accumulano la maggior parte del calore.
44
riscaldamento della terra e del mare: durante il giorno, le masse d'aria che
sovrastano il mare, scivolano sotto a quelle sovrastanti la terra, le quali si sollevano
a causa della diminuzione di densità conseguente al riscaldamento. Ciò è dovuto dal
fatto che durante il giorno, la superficie della terra si riscalda più rapidamente del
mare; di notte invece il fenomeno s'inverte, in quanto è il mare ad essere più caldo.
Le brezze montane sono generate dal differente riscaldamento dell'aria circostante la
vetta dei rilievi rispetto a quella, alla stessa quota, che sovrasta la valle.
I rilevi inoltre influenzano la direzione e la velocità dei venti. La profondità della scia è
in funzione delle dimensioni relative (Metodo Boutet)
Vento
Le correnti d'aria, rilevate in un determinato punto della superficie terrestre
determinate dagli spostamenti delle masse d'aria, a causa delle differenti pressioni
atmosferiche di due zone limitrofe, costituiscono il vento.
Il vento è caratterizzato da tre parametri: la velocità, la direzione e la frequenza.
ll regime dei venti (frequenza in giorni e velocità in metri al secondo, chilometri all’ora
o nodi) può consigliare la necessità di difendersi o la possibilità di utilizzo degli stessi
per il raffrescamento e la ventilazione naturale degli ambienti confinati.
A livello di microclima o clima locale, rivestono particolare importanza le brezze
costiere e quelle montane. Le brezze costiere sono generate dall'ineguale
45
Direzione del vento e disposizione delle abitazioni
Edificio isolato
Un edificio collocato lungo un flusso d’aria ne riduce la velocità e ne cambia la
direzione, modificando il campo di pressione atmosferica nell’intorno dell’edifico.
La scia costituisce la porzione di flusso d’aria che viene modificata dalla presenza
dell’ostacolo, e si sviluppa solitamente a valle dell’ostacolo, dove avviene la
depressione.
Modificazione del flusso d’aria prodotta da un edificio che ostacola il vento.
Pressione più alta di quella atmosferica ambientale (+), più bassa (-)
46
Agglomerati di edifici
Nel caso di più edifici raggruppati essi producono una modificazione del campo di
flusso d’aria che li attraversa dipende dalla collocazione e dall’altezza relativa,
reciproche, degli edifici stesse, dalla densità con cui essi sono collocati sul territorio.
La localizzazione ottimale di un edificio in un sito urbano è quella che lo espone ai
venti dominanti estivi proteggendolo da quelli invernali. Tale orientamento è possibile
perché queste due direzioni di vento generalmente non coincidono.
Gli edifici disposti perpendicolarmente alla direzione del vento ricevono sul lato
esposto il pieno impatto del vento. Se invece essi sono disposti a 45°, la velocità del
vento si riduce del 50%. Le file di edifici posti tra di loro a una distanza pari a sette
volte le rispettive altezze assicurano un soddisfacente effetto di ventilazione per
ciascun edificio. Una disposizione ad unità alternate sfrutta l’andamento rimbalzante
del vento.
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Sezione 7
Sistemi di controllo della radiazione solare
1. Calcolo semplificato di una schermatura orizzontale
Per Climi moderati (da 900 fino a 2100 gradi giorno) la linea d’ombra sul davanzale
della finestra si individua utilizzando l’angolo solare del solstizio d’estate, 21 giugno,
nel nostro caso per una latitudine di 41° circa.
In base alla definizione dettata dal D.L. 311/2006 è un sistema che “applicato
all’esterno di una superficie vetrata trasparente permette una modulazione variabile
e controllata dei parametrici energetici e ottico luminosi in risposta alle sollecitazioni
solari”.
L'effetto sul carico termico e sul comfort (riduzione della temperatura esterna ed
interna delle superfici vetrate) è rilevante, senza penalizzare il contributo delle
vetrate alla componente naturale dell'illuminazione. I dispositivi più semplici sono gli
aggetti ed i frangisole, ma sistemi di pannelli scorrevoli o avvolgibili risultano
interessanti anche dal punto di vista progettuale e compositivo.
In virtù del percorso del sole nelle diverse stagioni e nell’arco della giornata è
preferibile seguire alcune regole basilari per il corretto orientamento ed inclinazione
delle schermature solari. In dettaglio, gli aggetti orizzontali sono fortemente
raccomandati sulle facciate con orientamento sud, sud-est, e sud-ovest, dove le
superfici vetrate devono essere mantenute completamente in ombra durante le ore
centrali della giornata nel periodo estivo quando il sole è più alto sull’orizzonte.
Schermature verticali sono invece opportune per fronti orientamenti prevalenti ad est
ed ovest, sui quali la radiazione solare arriva da altezze minori. Il posizionamento
all’esterno del vetro realizza miglior controllo del riscaldamento diurno evitando
l’irraggiamento diretto, una disposizione all’interno degli ambienti permette di ridurre
la dispersione termica notturna.
L'entità della schermatura è determinata dalle stagioni solari, piuttosto che da quelle
climatiche pertanto qualora si utilizzino schermi fissi è necessario verificare che
questi non producano effetti schermanti anche in periodi in cui è richiesto un
riscaldamento passivo. Gli schermi fissi tagliano sempre una parte della radiazione
diffusa e quindi riducono l'illuminazione naturale.
(Tratto da A. Catani, L’involucro edilizio: verifiche delle strategie progettuali, SCHEDA
3, Mondadori Education S.p.A. - MIlano)
L’efficacia delle schermature solari ipotizzate, cioè le dimensioni di un balcone, di
uno sporto, di un loggiato, può essere valutata tramite le maschere di
ombreggiamento. Le maschere di ombreggiamento si costruiscono con l’ausilio di
un goniometro dove le linee curve, congiungenti gli estremi dell’asse orizzontale
(evidenziate in rosso), delimitano le ombre portate da ostacoli orizzontali, le linee
radiali le ombre portate da ostacoli verticali.
48
In sezione si congiunga il punto esterno della soglia (o davanzale), filo muro, con il
punto più esterno dell’aggetto orizzontale e si misuri l’angolo che questa direttrice
forma con la direttrice orizzontale uscente dalla stessa origine (angolo α = 69° 68’).
Riportando sul disegno la massima altezza solare, corrispondente alle ore 12 del
solstizio estivo, della latitudine interessata già si può notare se l’aggetto ipotizzato
riesce ad impedire del tutto alla radiazione solare di lambire la superficie vetrata. Nel
prospetto si tracci una linea uscente dall’interasse della base della soglia o
davanzale, che vada a congiungersi col punto più esterno dell’aggetto orizzontale
(angolo β = 60° 94’).
Sul goniometro di ombreggiamento si vada ad individuare, nei semicerchi superiori, il
semicerchio corrispondente all’ angolo beta di 60° 94’ e il suo proseguimento fino ad
incontrare la linea curva, congiungente gli estremi dell’asse orizzontale,
corrispondente all’angolo alfa di 69° 68’ e si evidenzi la zona d’ombra e di
soleggiamento.
Si prenda per esempio il caso di una superficie trasparente (vetrata), esposta a sud
e situata al piano terra, ed un’ipotesi di schermatura superiore orizzontale, che
potrebbe essere un balcone al piano primo, una pensilina o uno sporto di copertura,
posta ad un’altezza di m 2,70 dal livello della soglia, in aggetto di cm 100 e lunga m
3,00. Si rappresenti poi il dettaglio compositivo, in scala opportuna, in prospetto e
sezione.
49
Si sovrapponga al goniometro il diagramma solare polare della latitudine
corrispondente (nell’esempio si considera una latitudine di 45°) all’edificio in oggetto
(magari stampato su lucido), ottenendo la maschera di verifica dell’ombreggiamento.
Alcune possibili soluzioni progettuali con le relative maschere d’ombra
50
Sezione 8
Descrizione
u.m.
S
Sommatoria delle superfici captanti
mq
Vt
Coefficiente di deflusso
%
Ciclo delle acque
tetto duro spiovente
Per gli usi diversi dal consumo umano, è necessaria l'adozione di sistemi di
captazione, filtro e accumulo delle acque meteoriche provenienti dalle coperture
degli edifici. Per i calcoli si utilizza il modello fornito dalla norma E DIN
1989-1:2000-12. In particolare il calcolo della resa annuale della pioggia (R),
espressa in litri, si esegue secondo la formula:
R = S (mq) x Vp (litri/mq) x Vt x Hfil
e secondo i dati sintetizzati nella tabella di seguito riportata:
Vp
Hfill
80-90
tetto piano non ghiaioso
80
tetto piano ghiaioso
60
tetto verde intensivo
30
tetto verde estensivo
50
superficie lastricata
50
asfaltatura
80
Pannelli FV - solari
90
Altezza delle precipitazioni
(afflusso)
Efficacia del filtro
Dati di progetto
mm/anno
= 1l/mq
%
95%
Nota la resa annuale della pioggia in litri, è possibile calcolare il volume del serbatoio
con la formula: CALCOLO DEL VOLUME DEL SERBATOIO V
V = R x Psm / GA
dove:
R = Apporto annuo di pioggia in litri
Psm = Periodo secco medio, ovvero il numero di giorni durante i quali si può
verificare l’assenza di precipitazioni, in letteratura solitamente considerato di 21
giorni
GA = Giorni dell’anno
Il valore ottenuto, sarà poi confrontato con la capienza dei serbatoi in commercio per
la scelta di quello più idoneo.
51
5
format
Sezione 1
Format delle tavole
Indicazioni per la costruzione del layout
Formato A2 orizzontale
Riquadro a cm 1 dal bordo
Mascherina larghezza 10 cm
Font Calibri (l’altezza è indicata tra parentesi)
Dall’alto:
1° riquadro H: 10 cm
2° riquadro H: 8 cm
3° riquadro H: 5 cm
4° riquadro H:13 cm
5° riquadro H: 4 cm
Per il grassetto si rimanda al JPEG del layout
53
54
Sezione 2
Elenco e contenuto delle tavole
Architettura
Costruzione
Energia
55
6
riferimenti
Riferimenti per dettagli costruttivi e concept tecnologici
Siti web consultabili per repertori di materiali e componenti in commercio
A. Zanelli, V. Giurdanella, G. Superbi, S. Viscuso Assemblage la libertà costruttiva.
Ed. Il sole 24 ore, Milano 2010.
http://www.archiexpo.it
Testo di grande utilità perchè riporta esempi di architetture realizzate con le
tecnologie leggere a secco con dovizia di particolari. Contiene anche una sezione su
componenti e materiali innovativi
il salone virtuale dell’architettura contiene cataloghi e schede tecniche suddivise per
tipologie di prodotti
R. Bologna, C. Terpolilli (a cura di) Emergenza del progetto. Progetto
dell’emergenza. Federico Motta editore, Milano 2005.
http://portal.mace-project.eu/Home
Pubblicazione che riporta molti progetti di unità abitative smontabili per l’emergenza.
http://www.archiportale.com
MACE (Metadata for Architectural Contents in Europe)
ARCHIPORTALE
http://www.solardecathlon.gov/past.
Sito ufficiale del Solar decathlon americano, contiene i dossier completi dei progetti
presentati alle varie edizioni del concorso. Un vero giacimento di particolari
costruttivi.
EDILIO
Riferimenti tipologici, configurativi e di sostenibilità
http://europaconcorsi.com
M. Serrats (a cura di) Prefab: sostenibili, economici, all’avanguardia. Logos, Modena
2012
Rassegna di esempi di abitazione monofamiliari
Software scaricabili gratuitamente
Arketipo Supplemento 10 — 2011 - SOLAR DECATHLON 2010
Si tratta di uno strumento che offre la possibilità di rappresentare sia l’accesso solare
sui diagrammi solari, sia assonometrie con le ombre portare, permettendo di
modellare schermature solari verticali e orizzontali ed anche volumi architettonici
cavi.
Arketipo Supplemento 14 — 2012 - SOLAR DECATHLON 2012
Riferimenti per la sezione energia
http://www.edilio.it
EUROPACONCORSI (in particolare la sezione albums)
Heliodon 2
http://www.heliodon.net/heliodon/software.html
Boaga G., L’involucro architettonico, Masson, editoriale Esa, Milano, 1994
Manuale di Architettura Bioclimatica. Maggioli editore, Rimini, 1994.
A. Giachetta , A. Magliocco, Progettazione Sostenibile, Carocci ed., Roma, 2007.
Mario Grosso, Il raffrescamento passivo negli edifici, Maggioli editore, Rimini 1997.
Nella progettazione delle singole strutture costituenti l’involucro edilizio, cioè nella
scelta dei componenti, dei materiali e dei relativi spessori, è necessario verificare,
attraverso il calcolo della Trasmittanza termica U, che la scelta tecno-costruttiva
effettuata, per ogni specifica struttura, rispetti i valori limite prefissati dalla normativa
vigente.
Decreti Legislativi 192/2005 e 311/2006 e Regolamento d’attuazione DPR 59/2009
57
