Il presente depliant è stato stampato su carta riciclata.
Centro Edile
per la Sicurezza
e la Formazione
SISTEMI PER
LA VENTILAZIONE
CONTROLLATA
INDOOR E OUTDOOR
SISTEMI PER
LA VENTILAZIONE
CONTROLLATA INDOOR
E OUTDOOR
Centro Edile per la Sicurezza
e la Formazione
Si ringrazia il docente Arch. Carlo Giani
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Cenni introduttivi
CENNI DI ARCHITETTURA
BIOCLIMATICA
L’Architettura bioclimatica tende al raggiungimento del confort ambientale
interno degli edifici attraverso l’utilizzo razionale delle risorse ambientali.
È un’architettura sostenibile, in sintonia con l’ambiente, attenta al
contenimento dei consumi energetici degli edifici, all’uso di fonti
energetiche rinnovabili (sole, vento, acqua, biomassa) all’uso di materiali
naturali. Si può intendere, quindi come un complesso di soluzioni
progettuali che consentono di assicurare e mantenere all’ interno di un
edificio condizioni ottimali di comfort ambientale, attraverso il controllo
del microclima interno, della illuminazione naturale, limitando al minimo
l’intervento degli impianti che comportano consumi energetici da fonti
convenzionali.
Tale architettura affida in modo prevalente alla conformazione fisica
dell’edificio, alla sua struttura, ai componenti, ai materiali, al suo
orientamento, il compito di sfruttare il clima locale, ad esempio di captare
e schermare le radiazioni solari, i venti prevalenti, di accumulare o
disperdere il calore.
1Sfruttamento dell’energia solare passiva permette il riscaldamento
o il raffrescamento degli ambienti interni attraverso un adeguato
orientamento dei volumi e delle aperture, mediante l’utilizzo dei sistemi
diretti, indiretti ed isolati, e favorisce l’utilizzo dell’illuminazione naturale.
2Sfruttamento dell’energia solare attivo permette la produzione di
energia elettrica attraverso l’uso di pannelli fotovoltaici, di riscaldare
l’acqua attraverso l’uso dei collettori solari.
3 Sfruttamento della ventilazione naturale, di condotte d’aria
interrati, camini solari, massa termica, protezione dall’irraggiamento
solare diretto, sistemi per la deumidificazione o per l’evaporazione
dell’acqua permettono il raffreddamento passivo.
4L’adeguato isolamento termico, il controllo dei ponti termici e dei
fenomeni di condensazione e di ricambi/infiltrazioni dell’aria, l’ adeguata
inerzia termica degli isolanti permettono la conservazione delle
condizioni microclimatiche confortevoli negli ambienti ed un ulteriore
risparmio energetico.
SFRUTTAMENTO PASSIVO DELL’ENERGIA SOLARE
Con “energia solare passiva” si intende raggruppare tutte le applicazioni in cui l’energia solare viene utilizzata
secondo alcun ausilio motorizzato e in cui la distribuzione del calore prodotto avviene grazie ai fenomeni
naturali della conduzione, della convezione e dell’irraggiamento, anziché mediante l’utilizzazione di pompe e
ventole. Nella stagione fredda l’energia solare può dare un contributo significativo al fabbisogno energetico
termico degli edifici.
A tal proposito bisogna provvedere ad un corretto orientamento dei volumi edilizi e delle aperture adottando
particolari sistemi per:
la captazione solare,
in cui l’energia solare catturata viene trasformata in calore.
l’accumulo termico,
in cui il calore captato durante il giorno viene accumulato per un uso successivo.
la distribuzione del calore,
in cui ilo calore captato/accumulato viene indirizzato alle parti dell’edificio che è necessario riscaldare.
la conservazione del calore,
in cui il calore è mantenuto nell’edificio il più a lungo possibile.
SISTEMA PASSIVO A GUADAGNO DIRETTO
Presenta varie vetrate esposte a Sud aperte direttamente sull'ambiente interno, che dispone di sufficienti masse
di accumulo termico.
L'energia radiante che entra attraverso la finestra solare, viene assorbita per la maggior parte dalle superfici
interne di incidenza diretta (pavimento e pareti), che devono avere un coefficiente di assorbenza elevato,
un coefficiente di riflessione basso ed una elevata conduttanza termica, per trasferire il calore al loro interno
evitando il surriscaldamento superficiale.
Per i pavimenti sono appropriati: il cotto, il marmo o pietra o ceramiche di colore scuro.
Sono sconsigliati Parquet in legno, le moquettes, i rivestimenti vinilici, per la loro scarsa conduttanza
termica ed evitare i tappeti.
Per le pareti sono consigliate la struttura faccia vista, intonaci ad elevata conduttanza dipinti di colore scuro.
Le finestre di captazione, opportunamente dimensionate, migliorano la resa se con doppi vetri o a bassa
emissione con strato riflettente all'infrarosso.
5 Impiego della biomassa, materia organica prevalentemente vegetale,
e biogas come fonti rinnovabili di calore.
6 Utilizzo di materiali biocompatibili al fine di ridurre l’inquinamento
e di favorire il benessere dell’individuo sia fisiologico che psicologico (maggiore armonia con la natura).
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SISTEMA PASSIVO A
GUADAGNO INDIRETTO
È caratterizzato dal fatto
che la radiazione solare non
entra nello spazio abitato
ma colpisce una massa
in grado di accumulare
energia termica che
trasferisce successivamente
per irraggiamento e o per
convezione agli spazi interni.
I principali sistemi
indiretti sono:
MURO TERMICO: parete di consistenza massa termica esposta a Sud e
prevede una superficie vetrata esterna per ridurre le dispersioni termiche.
Il calore captato viene trasmesso per conduzione, con un certo ritardo,
attraverso la parete e quindi ceduto per convezione ed irraggiamento
all’ambiente interno.
ACCUMULO AD ACQUA: serbatoio d’acqua che assorbe il calore dal
sole e lo cede lentamente all’ambiente per irraggiamento. Sistema molto
efficacie dovuto dalla capacità termica doppia dell’acqua rispetto ad una
muratura, ma difficilmente collocabile nella struttura e perturba i campi
elettromagnetici e tellurici naturali.
ACCUMULO A SASSI: consiste in una scatola totalmente isolata
che contiene delle pietre, sfruttandone la capacità termica:un fluido,
generalmente aria, riscaldato dal sistema di captazione, attraversandone gli
interstizi vi immette il calore, consentendone una conservazione prolungata
ed una successiva redistribuzione agli ambienti da riscaldare ancora per
mezzo dell’aria.
MURO TROMBE: consente sia il trasferimento di calore per conduzione
naturale dalla captazione all’ambiente sia quello per termo-circolazione
naturale dalla captazione all’ambiente retrostante attraverso delle
bocchette poste nella parte bassa e in quella alta della parete. L’apporto
termico maggiore è quello radiativi notturno. L’elemento di accumulo può
essere in materiale solido, solitamente lapideo, laterizio o cementizio, ma
anche riempito d’acqua. La sua superficie esterna è dipinta di un colore
scuro per migliorare l’assorbimento dei raggi solari. Durante l’estate
il sistema può funzionare da camino solare, espellendo l’aria calda
dall’ambiente interno attraverso un’apertura esterna alla sommità della
superficie vetrata. L’aria contenuta nell’intercapedine si riscalda e tende a
salire fuoriuscendo dall’apertura nel vetro e la depressione richiama l’aria
viziata dell’ambiente interno attraverso la bocchetta inferiore del muro; la
bocchetta superiore rimane chiusa. l’aria interna viene quindi ricambiata da
aria più fresca prelevata da un’altra apertura o finestra a Nord.
BARRA-COSTANTINI: esempio di questo sistema che si può schematizzare in un collettore solare montato
sulla facciata Sud dell’edificio. L’aria riscaldata dal collettore viene convogliata per effetto camino in condotti
posti sul soffitto che riscaldano la struttura, la quale deve essere adeguatamente isolata.
Si viene quindi a determinare una termo-circolazione naturale con conseguente trasferimento del calore dalla
captazione (collettore) all’accumulo (soffitto) e infine all’ambiente interno.
L’apertura di bocchette nel soffitto e nella parte bassa della superficie di captazione a Sud consente un
riscaldamento dell’ambiente interno anche per convezione naturale dell’aria questo movimento può essere
invertito d’estate per il raffreddamento, grazie all’apertura di una valvola per la fuoriuscita dell’aria calda.
ILLUMINAZIONE NATURALE: consente il risparmio di corrente elettrica ed è in grado di assicurare livelli di
benessere agli utenti superiori a quelli ottenibili negli edifici illuminati artificialmente. L’illuminazione naturale
(daylighting) degli ambienti interni può avvenire in tre modi:
1 TOPLIGHTING: inserimento nel tetto di lucernari, shed etc.
2 SIDELIGHTING: sono presenti dispositivi che possono agevolare la penetrazione all’interno dell’ambiente della luce entrante dalle finestre attraverso la deviazione verso il soffitto di una parte del flusso luminoso incidente ottenuta con davanzali e mensole riflettenti ( light-shelves ) posti in orizzontale nella parte inferiore
della finestra o al di sopra del livello della vista e rivestiti nella superficie superiore con materiali altamente
riflettenti; e con frangisole riflettenti regolabili.
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CORELIGHTING: consiste nella realizzazione nel centro dell’edificio atrii, corti, patii con superfici ad elevato indice di riflessione. Questi spazi aumentano notevolmente la superficie laterale illuminata dall’involucro,
ma comportano un aumento del volume dell’edificio, dei costi e delle dispersioni di calore in inverno.
Le dispersioni possono essere diminuite attraverso la copertura dei suddetti spazi con elementi trasparenti creando uno “spazio tampone” che media la differenza di temperatura tra esterno ed interno.
SERRA: è costituita da una chiusura vetrata sulla facciata Sud avente
una massa di accumulo nella parete di separazione con lo spazio
abitativo o comunque all’interno della serra stessa. La serra viene usata
essenzialmente per il preriscaldamento dell’aria di rinnovo. La funzione
di captazione e accumulo di energia, sotto forma di calore, viene
esercitata essenzialmente dall’effetto serra che, anche grazie ad un
sistema secondario di accumulo, riesce a fornire riscaldamento gratuito
all’abitazione. Le serre possono essere rispetto all’ambiente da riscaldare
unite, vicine o distanti.
SISTEMI ISOLATI: caratterizzati dal fatto che la superficie di captazione è
separata dall’accumulo termico e che il trasferimento del calore avviene
per termo-circolazione naturale fra i due elementi o direttamente dalla
captazione allo spazio abitato.
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Energia solare
Sfruttamento attivo
dell’energia solare
Con “Energia solare attiva” si intende raggruppare tutte le applicazioni
tecnologiche capaci di captare l’energia solare trasformandola in energia
elettrica.
Pannello fotovoltaico realizzato per merito alla presenza in natura di
un materiale come il silicio che ha la capacità di trasformare in energia
elettrica l’energia solare. Il dispositivo più semplice capace di attuare
questa trasformazione è la cella fotovoltaica. Più celle connesse in serie
costituiscono un modulo fotovoltaico. Un modulo fotovoltaico tipo è
costituito da 36 celle, ha una superficie di circa 0.5 mq ed ha una massima
erogazione tra 40 50 W.
1 mq di moduli produce una energia media giornaliera tra 0.4 e 0.6 KWh.
Un insieme di moduli,connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo
fotovoltaico che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed
elettronici, consente di realizzare i sistemi fotovoltaici.
Il sistema fotovoltaico, nel suo insieme, capta e trasforma la radiazione
solare incidente e la rende disponibile per l’utenza sotto forma di energia
elettrica. Esistono due categorie di sistemi fotovoltaici:
Sistemi isolati (stand-alone)
Sistemi collegati alla rete (grid connected)
Nei sistemi isolati, in cui la sola energia è quella prodotta dal FV, accanto
al generatore, occorre prevedere un sistema di accumulo che è reso
necessario dal fatto che il generatore FV può fornire energia solo nelle
ore diurne e un dispositivo elettronico detto inverter che provvede alla
conversione da corrente continua a corrente alternata. I sistemi collegati
alla rete non richiedono alcun sistema di accumulo in quanto l’energia
prodotta durante le ore di insolazione che eccede le richieste dell’utenza
viene immessa nella rete, viceversa nelle ore notturne e quando necessario
il carico locale viene alimentato dalla rete.
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VANTAGGI:
> Nessun consumo di combustibile
> Nessuna emissione chimica, termica, acustica
> Bassa manutenzione
> Produzione di energia di alto valore (elettricità)
> Buona integrabilità
> Montaggio modulare
SVANTAGGI:
> Dipendenza dalle condizioni metereologiche
> Potenze elevate necessitano di grandi superfici
> Durata media di un sistema FV 25 anni
> Elevato costo delle celle FV
IMPIANTO SOLARE TERMICO:
Dispositivo utilizzato per riscaldare gli ambienti e l’acqua.
>
Un impianto solare standard è formato da:
Un pannello solare o collettore solare piano
per captare la radiazione solare
Un serbatoio termicamente isolato
per l’accumulo dell’acqua calda
Un circuito idraulico di collegamento
tra questi due componenti che possono
essere a circolazione forzata o naturale
I sistemi di regolazione e controllo
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Ventilazione
naturale
Con la “ventilazione
naturale” si sfrutta la
risorsa rinnovabile e pulita
del vento sia per il rinnovo
dell’aria negli ambienti
sia per il raffrescamento
passivo degli edifici.
I principali sistemi di
ventilazione passiva
(non meccanica)
sono i seguenti:
VENTILAZIONE A LATO SINGOLO: è il ricambio d’aria prodotto in un vano
quando vi sono unicamente una o più aperture collocate sulla medesima
parete esterna.
Il flusso è discontinuo e legato dalla presenza, direzione e intensità del
vento. Nel caso di una singola apertura la portata d’aria complessiva oraria
è ridotta; aumenta nel caso di più aperture per effetto camino, se esse sono
collocate ad altezze diverse, per l’innesco di flusso da vento semi-passante,
se le aperture sono collocate alla stessa altezza.
VENTILAZIONE PASSANTE ORIZZONTALE: il flusso d’aria passa in uno o
più locali attraverso delle aperture collocate su pareti opposte o adiacenti,
poste alla stessa altezza dal piano del pavimento.
In caso di altezze differenti, si aggiunge al vento la componente effetto
camino.
VENTILAZIONE PASSANTE VERTICALE: l’immissione dell’aria avviene da
una apertura posta più in alto rispetto a quella di uscita. Generalmente il
sistema prevede un condotto verticale di immissione che collega l’apertura
d’ingresso dell’aria al vano da ventilare. L’apertura d’ingresso (il malkaf
dell’architettura tradizionale egiziana) deve essere rivolta sopravento, in
relazione ai venti dominanti.
Tale sistema è particolarmente adatto in condizioni di vento prevalente
relativamente costante, nel periodo caldo, nonché in situazioni di contesto
urbano ad alta densità edificata, in cui risulta difficile utilizzare aperture
ordinarie collocate a livello del vano per l’immissione d’aria, soprattutto ai
primi piani fuori terra
VENTILAZIONE COMBINATA VENTO-EFFETTO CAMINO: l’immissione
dell’aria avviene in zona sopravento, ad altezza del locale da ventilare,
e l’estrazione naturale da un’apertura posta più in alto, all’estremità di un
condotto o vano verticale. Quest’ultimo può essere sia una conduttura che
un vano- scala o un atrio con aperture apribili in copertura.
Il vento rappresenta un’agente d’ausilio alla generazione del flusso d’aria,
che è determinata prevalentemente dall’effetto camino (l’aria calda tende a
salire verso l’alto creando una depressione alla base che risucchia l’aria più
fredda dall’esterno).
Il sistema della ventilazione passante verticale e quello della combinata
vento-effetto camino possono coesistere con vantaggi evidenti come nelle
torri del vento iraniane e nei qa’a egiziani.
LE TORRI DEL VENTO: sono elementi autonomi integrati nell’edificio con
la funzione di generare un movimento d’aria al loro interno e costituiscono
una indicazione efficace per il raffreddamento degli edifici in climi caldi
aridi. La torre, generalmente suddivisa in più condotti interni, funziona,
alternativamente come elemento di captazione o di estrazione dell’aria,
in relazione al periodo e alla presenza, o meno, di vento. Di notte la
torre si raffredda poiché la sua massa muraria cede calore all’aria in essa
contenuta, che si riscalda.
Si genera quindi, un moto ascensionale dell’aria che, richiamata da
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aperture poste alla base dell’edificio, favorisce
il raffreddamento dell’edificio e soprattutto
della torre che funge da accumulo di freddo. Di
giorno l’aria calda esterna, venendo a contatto
con la massa muraria della torre, si raffredda
ed aumentando di conseguenza la sua densità,
scende verso il basso, entrando nell’edificio e
provocandone il raffreddamento.
La torre è in genere collegata ai locali da
raffrescare attraverso un canale sotterraneo
che raffredda ulteriormente l’aria.
1 - Raffrescamento
IL RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO: sfrutta
l’abbassamento di temperatura dell’aria che si verifica a
seguito dell’evaporazione dell’acqua. Tale possibilità di
raffreddamento, che veniva anche utilizzata nelle torri del
vento iraniane, può avere varie possibilità di applicazione,
sia negli ambienti interni, sia in quelli esterni. Tali torri, di
forma conica ed alte 30 mt, hanno nelle sommità degli
spruzzatori d’acqua che a seguito dell’evaporazione,
raffreddano l’aria presente nella parte alta della torre che
aumentando di conseguenza la sua densità scendo verso
il basso raffreddando l’aria del sottostante spazio esterno.
IL RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO:
sfrutta l’abbassamento di temperatura dell’aria che si verifica a seguito
dell’evaporazione dell’acqua. Tale possibilità di raffreddamento, che veniva
anche utilizzata nelle torri del vento iraniane, può avere varie possibilità
di applicazione, sia negli ambienti interni, sia in quelli esterni. Tali torri, di
forma conica ed alte 30 mt, hanno nelle sommità degli spruzzatori d’acqua
che a seguito dell’evaporazione, raffreddano l’aria presente nella parte alta
della torre che aumentando di conseguenza la sua densità scendo verso il
basso raffreddando l’aria del sottostante spazio esterno.
IL RAFFREDDAMENTO PASSIVO: si riferisce a tutti quei processi di
dispersione del calore che avvengono naturalmente senza l’adozione
di strumenti meccanici o il consumo di energia l’utilizzo generalizzato di
impianti di condizionamento comporta consumi consistenti di energia e
contribuisce in modo rilevante all’aumento dell’inquinamento atmosferico.
il recupero delle tecniche naturali di raffrescamento può essere, nella
maggior parte dei casi, sufficiente alle nostre latitudini a ristabilire le
condizioni di confort all’interno degli edifici, limitando consumi energetici
ed emissioni inquinanti. Per il raffrescamento passivo si possono usare
soluzioni isolanti o di schermatura solare o disperdere il calore favorendo la
ventilazione naturale il movimento dell’aria e il suo rinnovamento, che sono
tanto maggiori quanto più consistenti sono le differenze di temperatura e
pressione dell’aria tra interno ed esterno, sottraggono calore alle strutture
con cui vengono a contatto soprattutto per convezione termica favorire il
passaggio dell’aria comporta un rinnovamento della sua purezza e della
sua freschezza, favorirne il movimento incrementa la sua velocità e gli
effetti refrigerativi in presenza di masse d’acqua vicine agli edifici, aiutare il
passaggio e il movimento d’aria può essere utile anche per l’umidificazione
degli ambienti quando due masse d’aria hanno differenti temperature
anche le loro densità e pressioni sono differenti e questo dà origine ad un
movimento dell’aria stessa dalla zona a più alta densità (più fredda) verso
quella a densità più bassa nelle situazioni in cui l’aria interna dell’edificio
sia più calda di quella esterna e sia richiesto un raffrescamento, l’effetto
naturale di spostamento dell’aria appena descritto può essere usato per
introdurre aria più fresca all’interno dell’edificio ed espellere quella calda.
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EFFETTO CAMINO E CAMINO SOLARE: si può ricorrere all’effetto camino fornendo l’edificio di aperture
sia in basso che alla sua sommità l’aria calda salirà naturalmente e uscirà dalle aperture in alto mentre l’aria
fredda entrerà attraverso le aperture alla base la ventilazione con effetto camino, non è molto alta e di norma
non si superano i 4 - 6 rinnovamenti orari dell’aria in un ambiente; tuttavia il sistema è molto utile per evitare
stratificazioni d’aria calda nella parte alta degli ambienti interni e questo è importante soprattutto nel caso
di spazi con una grande connessione verticale per una buona estrazione dell’aria è utile che la temperatura
esterna non sia troppo alta; più precisamente occorre che vi siano differenze piuttosto rilevanti tra l’aria calda
nella parte più alta dell’edificio e l’aria esterna per aumentare queste differenze, si può usare il camino solare.
il funzionamento di questo sistema è basato sulla realizzazione di una camera d’aria sul tetto costituita da un
captatore, di colore scuro, coperto da un vetro l’aria che si trova nel camino solare, scaldandosi, diminuisce la
sua densità e richiama aria nuova dalle aperture inferiori.
TORRI DEL VENTO: movimenti d’aria inversi, rispetto a quelli dei camini solari, sono quelli che si hanno
con l’uso delle tradizionali torri del vento sistemi di questo tipo vengono attualmente ancora impiegati
nell’architettura di alcuni paesi: un larghissimo uso ne è stato fatto ad esempio nell’Università del Quatar
progettata da Kamal el Kafrawi. Il funzionamento delle torri del vento consiste nella creazione di elementi che si
elevano ad altezze superiori a quelle di copertura, con aperture opportunamente orientate, atte alla captazione
del vento, questo (se la spinta è sufficiente) tenderà a scendere per rinfrescare l’edificio; tale operazione può
essere aiutata da un’umidificazione delle pareti delle torri stesse che farà diminuire la temperatura e aumentare
il peso dell’aria in entrata favorendone l’ingresso dell’edificio. Alle nostre latitudini e con le nostre condizioni di
vento il sistema delle torri del vento può non essere facilmente applicabile il funzionamento delle torri del vento
consiste nella creazione di elementi che si elevano ad altezze superiori a quelle di copertura, con aperture
opportunamente orientate, atte alla captazione del vento, questo (se la spinta è sufficiente) tenderà a scendere
per rinfrescare l’edificio; tale operazione può essere aiutata da un’umidificazione delle pareti delle torri stesse
che farà diminuire la temperatura e aumentare il peso dell’aria in entrata favorendone l’ingresso.
2 - Pressione
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È possibile poi accrescere la dispersione di calore da parte di un edificio
usando l’effetto della pressione esercitata su di esso dal vento quando
una corrente d’aria colpisce un edificio si ottiene un’alta pressione sul lato
maggiormente esposto ed una bassa pressione su quello protetto, dalla
parte opposta il movimento dell’aria si verifica, attraverso l’edificio, per il
passaggio dalle zone di alta pressione a quelle di bassa pressione occorre
che siano predisposte però opportune aperture, la posizione e dimensione
delle quali determina la velocità e la direzione del movimento d’aria negli
alloggi in generale: la velocità è maggiore quando le aperture attraverso le
quali l’aria lascia l’edificio sono più grandi di quelle d’entrata le quali, a loro
volta, devono avere dimensioni adeguate la migliore distribuzione d’aria
per tutto l’edificio si ottiene con aperture disposte diagonalmente e quando
non vi siano troppi ostacoli negli alloggi la ventilazione massima dovrebbe
essere fornita durante il giorno nelle aree maggiormente occupate dai
residenti e ad altezze opportune per il soddisfacimento del loro benessere
fisico il flusso d’aria fresca deve lambire anche le parti più massicce e
pesanti dell’edificio in modo che esse disperdano il calore accumulato
possono poi essere creati deflettori esterni così da indurre cambiamenti
di pressione alle aperture e poter modificare le condizioni di ventilazione
nel modo desiderato è possibile ricavare la seguente espressione
approssimata per la quantità d’aria che, in un dato intervallo di tempo
fluisce attraverso un’apertura.
W= 4382 [0,425Af – 0,1126Af2 + 0,017 Af3][0,383 (t/60) – 0,027
(t/60)2 + 0,0038 (t/60)3][3,71 (Δt/25) – 5,27 (Δt/25)2 + 2,56
(Δt/25)3]h0,5
con:
W = quantità d’aria che fluisce attraverso l’apertura (mc)
t = tempo di apertura della finestra (min)
Af = superficie della finestra (mq)
Δt = differenza di temperatura tra l’aria interna ed esterna (°C)
h = altezza della finestra (m)
3 - Aperture
Disposizione delle aperture.
La valutazione della portata d’aria è funzione anche delle caratteristiche
delle aperture l’adeguata collocazione delle aperture in un ambiente libero
da ostacoli può consentire un migliore ricambio naturale
Con aperture collocate sui lati in
depressione e sottovento la velocità
del flusso d’aria si mantiene su valori
bassi. La situazione non è generalmente
adeguata per ottenere un raffrescamento
completo dell’ambiente.
Aperture poste su lati in
depressione non generano una
ventilazione apprezzabile all’interno
dell’ambiente.
Un’apertura di entrata uguale a quella
di uscita provoca normalmente una
ventilazione sufficiente e quindi un
raffrescamento naturale soddisfacente.
Se le aperture sono sul lato
sopravvento e su quello adiacente,
si assicura una ventilazione degli
ambienti a bassa velocità, con buone
condizioni di comfort.
Aperture decentrate possono generare
un moto vorticoso rispetto alla direzione
del vento.
Due aperture asimmetriche su
parti opposte generano una buona
distribuzione dell’aria all’interno,
favorendo il raffrescamento naturale.
Due aperture poste su pareti adiacenti,
quella d’entrata sul lato sopra vento
e quella di uscita sul lato sottovento,
generano normalmente una ventilazione
distribuita in maniera irregolare.
Con aperture collocate sui lati in
depressione e sottovento la velocità
del flusso d’aria si mantiene su valori
bassi. La situazione non è generalmente
adeguata per ottenere un raffrescamento
completo dell’ambiente.
Aperture poste sullo stesso lato non
generano una ventilazione apprezzabile
all’interno dell’ambiente.
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Aperture decentrate, in cui il divisorio
non si trova sulle linee di flusso della
corrente, possono generare una zona
di stasi nel primo ambiente ed un moto
vorticoso nel secondo.
Il divisorio, posto parallelamente
all’apertura di entrata, rallenta il flusso
d’aria riducendo l’effetto raffrescante
nell’ambiente retrostante in prossimità
dell’apertura di uscita della corrente.
Il divisorio, disposto perpendicolarmente
al flusso, modifica la direzione del vento
e genera zone protette.
Il divisorio, disposto parallelamente
al flusso, suddivide la corrente d’aria,
mentre la velocità del vento non viene
eccessivamente ridotta.
vento
Torrino con finestre laterali apribili
Pareti divisorie con
apertura a soffieto.
Utilizzo di finestre a torrino sul tetto, per incrementare la ventilazione
ad estrazione favorita dall’effetto camino.
L’aria, come tutti i fluidi, è
soggetta all’effetto Bernoulli
a causa del quale si ha una
diminuzione di pressione in
corrispondenza di un aumento
di velocità a causa dell’effetto
Venturi, quando una corrente
d’aria è costretta ad attraversare
una sezione più piccola si ha un
aumento della velocità e una
diminuzione della pressione in
corrispondenza della strozzatura
questi effetti possono essere
utilizzati per aumentare il tiraggio.
Aperture decentrate ed asimmetriche
determinano a seconda della
disposizione, ampie zone di stasi dell’aria
nell’ambiente più vicino all’aperture di
ingresso o di uscita della corrente.
Area di apertura
La parete divisoria rallenta notevolmente
il flusso riducendo sia la velocità sia
l’effetto raffrescante.
un’aria di ingresso superiore a quella di uscita determina un decremento della velocità interna rispetto
all’aria all’esterno
un’area di apertura di ingresso inferiore all’area in uscita determina, a parità di altri fattori, un aumento della velocità massima del flusso d’aria interno rispetto a quella del vento all’esterno della chiusura
un’area di ingresso uguale determina il minore scostamento tra velocità dell’aria interna e velocità esterna
lucernari
casi particolari sono i lucernari:
In generale per incrementare il raffrescamento passivo è necessario che vi siano almeno due chiusure esterne
permeabili e che non siano collocate sulla stessa parete (a meno che non siano ad altezze significativamente
diverse tali da innescare effetto camino) è importante anche la posizione verticale delle chiusure presenti: se
l’obiettivo è il raffrescamento corporeo le chiusure devono essere collocate ad altezza d’uomo, se l’obiettivo è
il raffrescamento della massa muraria la chiusura d’entrata (non necessariamente quella d’uscita) deve essere
posizionata vicino alla massa da raffrescare, al soffitto o al pavimento.
Per quanto riguarda la ventilazione combinata - da vento e per effetto camino - occorre evitare che i due fattori
entrino in conflitto fra loro (es. che l’aria smaltita dal camino venga spinta nuovamente dentro dal flusso d’aria
esterno) ciò si ottiene, per esempio, mettendo la chiusura più alta, di uscita del flusso del camino, in posizione
sottovento.
Un’azione sinergica dei due effetti si ottiene, per esempio, con chiusure di uscita a torrino, collocate in
corrispondenza del colmo del tetto, che sfruttano il meccanismo Bernoulle-Venturi, che induce una zona di
depressione in prossimità dell’apertura aumentando la suzione del flusso.
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Sul tetto piano essi svolgono funzione di aperture per
sfruttare l’effetto camino; su un tetto di pendenza inferiore
ai 22° le falde sono ancora in depressione, per cui la
funzione prevalente è ancora quella di regolazione del
flusso di uscita per effetto camino (anche se alcuni tipo di
apertura possono facilitare l’ingresso del flusso laminare
che sale lungo la falda)
Su una falda con pendenza maggiore
di 22° o in corrispondenza di lucernari
con piano di apertura verticale è
possibile sfruttare l’apertura stessa per
l’ingresso delle correnti d’aria e non
solo per l’uscita dell’effetto camino
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Condotti sotterranei
4 - Fattori biofisici
Un’altra possibilità per creare immissione di aria fresca in un edificio
esistente è quella di valersi di condotti sotterranei posti a profondità di
almeno 6 - 12 metri. la temperatura del suolo ad una certa profondità è,
nella stagione calda, più bassa di quella dell’aria dell’ambiente esterno
e rimane costante (con lievi oscillazioni) durante tutto l’anno, è quindi
possibile raffreddare, nella stagione calda, l’aria esterna facendola passare
per i condotti sotterranei prima di introdurla nell’edificio per raggiungere
i valori di temperatura desiderati (un Δ di circa 5°C) è necessario che il
condotto sotterraneo abbia però una certa lunghezza occorre inoltre
progettare sempre accuratamente i rivestimenti del canale al fine di
impedire che si verifichino fenomeni di inquinamento dovuti a materiale
organico o di altro tipo proveniente dal suolo.
Un altro sistema di refrigerazione di un edificio con l’uso di correnti d’aria
è quello di creare spazi percorsi dal vento sia sotto le coperture, sia sotto
l’edificio, staccandolo lievemente da terra, sia nelle mura perimetrali le
strategie di ventilazione naturali viste possono anche essere controllate da
dispositivi elettronici che con un monitoraggio continuo delle temperature
esterne ed interne e della direzione e velocità del vento assicurino il
comfort interno.
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PARAMETRI
E MATERIALI
Centro Edile per la Sicurezza
e la Formazione
Parametri
Ciclo esterno.
Ciclo invernale.
Inverno
Estate
Si ringrazia il docente Arch. Carlo Giani
Nella definizione delle tipologie edilizie sono gli orientamenti, la
distribuzione delle aperture, il verde posizionato sui fronti per combattere
il surriscaldamento estivo, che contribuiscano a migliorare il comfort
ambientale.
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Elementi
costruttivi
Parete
Elementi
costruttivi
Atrio bioclimatico
Indicazioni di progettazione fisio- tecnica
A 3.2
A 3.3
1 - Vetro termoisolante
2 - Zona cuscinetto
3 - Guadagno di calore solare
4 - Riscaldamento sotto il pavimento
5 -Centrale elettrica solare
6 - Radiatore
7 - Protezione solare esterna
8 - Aria usata
9 - Ingresso di aria
10 - Galleria
11 - Uffici
A 3.2 Sezione verticale di una parete esterna
portante con finestre discontinue.
A 3.3 Sezione verticale di una facciata a cortina a montanti e traversi non portante
(in alto attico, al centro collegamento con un solaio, in basso basamento).
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Elementi
costruttivi
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Ventilazioni verticali
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Servizio Energia, Qualità dell’Ambiente, Rifiuti, Attività Estrattive
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