LABORATORIO DI CONOSCENZA DELL’ARCHITETTURA MATERIALE · 2011. 8. 3. · Laboratorio di conoscenza architettura Materiale (CEGA) Modulo di Ecologia - Corsi A - B - C - A.A. 2008

Laboratorio di conoscenza architettura Materiale (CEGA) Modulo di Ecologia - Corsi A - B - C - A.A. 2008 -2009. Proff. Deborah Pennestrì, Francesca Villari, Antonia Maria Rao

1

UNIVERSITA' DEGLI STUDI MEDITERRANEA

DI REGGIO CALABRIA FACOLTA' DI ARCHITETTURA

CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN

COSTRUZIONE E GESTIONE DELL’ARCHITETTURA- CEGA

LABORATORIO DI CONOSCENZA DELL’ARCHITETTURA MATERIALE

Anno Accademico 2008-09

Disciplina

ECOLOGIA

2 CFU

Prof.ssa: DEBORAH PENNESTRÌ (Corso A)

Prof.: FRANCESCA VILLARI (Corso B)

Prof.ssa: ANTONIA MARIA RAO (Corso C)

Dispensa II


2

L’ARCHITETTURA BIOCLIMATICA

“Per architettura bioclimatica si intende un’architettura che sfrutta come risorsa le caratteristiche

morfologiche ed il clima del luogo:impiega prioritariamente i materiali locali e per il proprio

funzionamento utilizza le fonti energetiche rinnovabili locali: radiazione solare, venti,

vegetazione, corsi d’acqua”.

[V. Olgyay, 1963]

L’architettura, sino agli inizi del ‘900, si è rapportata, tanto nei suoi aspetti tecnologici quanto in

quelli morfologici e formali, alle specificità microclimatiche dei contesti ambientali nei quali

veniva inserita.

Lo sviluppo del settore produttivo e tecnologico, ha condotto alla convinzione che gli edifici

potessero essere realizzati con identiche caratteristiche per qualsiasi condizione climatica,

delegando agli impianti il compito di garantire le condizioni di benessere all'interno degli

ambienti. La crisi energetica verificatasi negli anni settanta ha provocato una revisione

concettuale ed operativa sulla necessità di definire i caratteri tipologici e tecnologici degli edifici

attraverso l’analisi delle caratteristiche climatiche del sito e l'uso di risorse energetiche

rinnovabili1.

L'Architettura bioclimatica rappresenta la risposta a tali osservazioni: si rivolge allo studio di

soluzioni tipologiche e di prestazioni dei sistemi tecnologici che entrano in sinergia con le

caratteristiche ambientali e climatiche del sito, e consentono di garantire condizioni di benessere

termoigrometrico all'interno degli edifici. Tali obiettivi vengono perseguiti attraverso approccio

che porti a massimizzare i benefici ottenibili attraverso l'impiego delle energie rinnovabili e, in

particolare, dall'uso dell'energia solare, riducendo drasticamente l'apporto degli impianti

alimentati con fonti energetiche non rinnovabili.

Infatti, garantendo l'irraggiamento solare negli ambienti interni si perviene a notevoli guadagni

termici; inoltre, la progettazione che scaturisce dall’analisi delle condizioni climatiche comporta

ricadute positive anche per quanto riguarda l'illuminazione naturale, la ventilazione e il

raffrescamento degli spazi confinati. Gli edifici «bioclimatici», dunque, sono caratterizzati

dall’impiego di componenti e/o sistemi edilizi che garantiscono delle “performances energetiche”

elevate, attraverso la captazione, l’accumulo, e la restituzione del guadagno termico dovuto alla

radiazione solare diretta.

L'architettura bioclimatica si pone, altresì, l’obiettivo di garantire il raffrescamento naturale degli

edifici nei periodi più caldi, attraverso sistemi tecnici finalizzati all’allontanamento del calore

indesiderato. Infine, un edificio realizzato con l’ausilio dei principi bioclimatici prevede

l'ottimizzazione nell'uso della componente luminosa dell'energia solare. La finalità è quella di

garantire un buon livello di comfort visivo attraverso l'illuminazione naturale negli ambienti,

sostituendola a quella di tipo artificiale.

1 Il recepimento da parte dell’Italia della Direttiva Europea 2002/91/CE, avvenuta nel settembre del 2005

con la pubblicazione del Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n.192 “Attuazione della direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell'edilizia” ha comportato un aggiornamento dei criteri di valutazione relativi ai consumi energetici.


3

Il clima ed il ruolo dei sub-sistemi dell’edificio

Semplificando la classificazione Koppen dei climi e tralasciando i climi polari, può essere

sufficiente in questa sede distinguere i seguenti tipi di clima [V. Olgyay]:

Si ricorda che quando si parla di clima mediterraneo in riferimento all’intero bacino mediterraneo

si tratta di macroclima, se all’interno di un paese come l’Italia si vogliono distinguere le situazioni

climatiche relative ad esempio a zone montane, pianura padana o fasce costiere allora si parla

di mesoclima.

Costruire in rispetto alle condizioni climatiche locali è una pratica non solo molto antica, ma è

una consuetudine dell’uomo da quando ha cominciato a costruire delle dimore stabili. Si

costruisce una dimora allo scopo di ripararsi dalle intemperie, dal sole, dalla pioggia e dalla

neve, dal troppo freddo e dal troppo caldo. Una casa deve quindi essere costruita in riferimento

al clima e alle condizioni climatiche.

Il clima locale è uno dei principali fattori che hanno dato origine alle numerose e differenti

espressioni architettoniche che troviamo nel mondo. Il secondo fattore, non meno importante, è

la disponibilità dei materiali con i quali si costruisce. Laddove vi sono boschi e foreste si usa il

legno (p. es. in Russia), in montagna la pietra (per es. in Tibet) e dove non si trovano questi due

materiali, si costruisce con la terra (p. es. in Mesopotamia, in Egitto).

In zone con un clima molto caldo e secco, la casa deve offrire ombra e frescura (ventilazione),

mentre in zone caratterizzate da un clima piuttosto freddo, deve proteggere dai venti e

mantenere il caldo prodotto dal fuoco all’interno.

Tab1 tipi di clima (rielaborazione dei dati sulle zone climatiche da: Olgyay V. Progettare con il clima, Franco Muzzio, Padova, 1990)

Clima caldo e secco

Clima caldo e umido Clima temperato

Clima freddo


4

Progettare gli edifici in rispetto al clima e al sole è rimasto un’usanza praticata fino al XX secolo.

Solo nella nostra epoca, la presunta inesauribilità delle fonti energetiche e il basso prezzo

dell'energia hanno portato all'abbandono di questa utile pratica, perché hanno reso possibile la

climatizzazione artificiale degli edifici in grado di soddisfare qualsiasi comfort termico desiderato,

indipendentemente dal clima. Il rincaro dell'energia e il cambiamento del clima richiedono una

maggiore attenzione per i problemi energetici. Così anche le antiche nozioni dell'architettura

climatica, ritenute superate dalla moderna tecnologia, trovano una rinascita. L'obiettivo della

moderna architettura climatica è lo sviluppo di tipologie architettoniche che offrono un clima

interno confortevole e che sono, allo stesso tempo, energeticamente efficienti2.

Si può schematizzare come segue il ruolo dei sub-sistemi precedentemente individuati in ogni

tipo di clima

Guadagno solare Accumulo termico Involucro

Caldo umido

Minimizzare con

schermature, usarlo

per ventilare

attraverso opportuni

dispositivi

Minimizzare l’inerzia

termica, strutture

leggere

Riflettere rad. Solare, essere

permeabile alle correnti d’aria,

bassa trasmittanza, elevato

rapporto S/V, sollevare

eventualmente l’edificio dal suolo

Caldo secco o arido

Minimizzare con

schermature e

compattezza

dell’edificio, usarlo

per provocare

ventilazione naturale,

umidificazione e

raffrescamento

evaporativi

Elevata inerzia, per

ritardare e smorzare la

trasmissione all’interno

del guadagno termico

diurno e realizzare un

accumulo giornaliero

del fresco notturno

Riflettere rad. Solare, essere

permeabile alle correnti d’aria di

notte, ridurre o umidificare la

ventilazione di giorno, bassa

trasmittanza, minimo rapporto S/V

(forme cubiche o emisferiche),

ridurre le aperture

Temperato (umido temperato caldo)

Massimizzare il

guadagno nel

periodo freddo,

minimizzarlo in quello

caldo

Può essere utile un

elevato accumulo sia

giornaliero che

stagionale del calore,

se l’edificio è fruito con

continuità

Perseguire una compattezza

media massimizzando la superficie

esposta a Sud (alle nostre

latitudini), con forme planimetriche

allungate in direzione Est-Ovest

Freddo (climi boreali o microtermici)

Massimizzare il

guadagno solare

Può essere utile un

elevato accumulo del

calore, se l’edificio è

fruito con continuità

Perseguire una compattezza

media massimizzando la superficie

esposta a Sud

Tab. II – Tipi di Clima e ruolo dei sub-sistemi dell’edificio (Fonte: da materiale didattico IUAV, Prof. A.

Carbonari in Corso di Tecnica del controllo ambientale – Laboratorio integrato3, A.A. 2003/2004)

2 www.miniwatt.it


5

Schematizziamo a titolo esemplificativo le strategie bioclimatiche attuate negli insediamenti

tradizionali, nella cosiddetta “architettura spontanea”, in alcune situazioni a noi prossime.

Nei climi mediterranei (Fig.1 – Fig.2) si è sempre fatto uso di:

- murature massicce per ritardare e smorzare la trasmissione all’interno del guadagno termico

diurno e conservare per alcune ore del giorno il fresco notturno ottenuto mediante ventilazione e

radiazione delle superfici esterne verso il cielo

- coloritura chiara delle superfici edilizie esterne, per limitare il guadagno termico solare

- compattezza del tessuto edilizio, con piccole corti e strade strette, in modo da limitare il

guadagno solare

- ombreggiamento con tende e con vegetazione degli spazi urbani

- raffrescamento evaporativo mediante fontane e spruzzatura di acqua su pareti e tende.

Quasi tutti i sopraelencati meccanismi sono utilizzati anche nei climi aridi, climi nei quali sono

stati sviluppati ulteriori se più sofisticati sistemi di raffreddamento e umidificazione basati

sull’inerzia, l’effetto camino e l’evaporazione dell’acqua.

Fig. 1 Trulli ad Alberobello, Puglia

Costruzione compatta con murature in pietra di notevole spessore, aperture ridotte; una cisterna

sotterranea per l’acqua aumenta l’azione mitigante del terreno.


6

Nei nostri climi freddi (Fig.3), quali i climi montani l’architettura spontanea offre l’esempio della

baita alpina, che utilizza i seguenti meccanismi:

- una forma dell’involucro che presenta un’ampia facciata a Sud e ridotte pareti nelle altre

direzioni soprattutto verso Nord, sfruttando la pendenza del terreno e prolungando le falde della

copertura, in modo da massimizzare il guadagno solare invernale e la protezione dall’effetto

raffreddante dei venti,

- contenimento delle dispersioni mediante: piccole finestre con scuri anche interni, utilizzo di

locali tampone (fienile nel sottotetto, stalla e deposito al piano terra), accumulo di legna da

ardere a ridosso delle pareti esterne, la debole inclinazione delle falde consente l’accumulo di

neve che costituisce anch’essa uno strato coibente), murature a bassa trasmittanza: in pietre

nella parte bassa ma in legno (tronchi incastrati) nella parte superiore, con intercapedine

riempita di terra e paglia,

- recupero di energia da fonti interne: calore metabolico di occupanti ed animali della stalla (non

isolata dalla zona abitata soprastante), camino centrale, letti a nicchia nelle pareti.

Sempre parlando di sistemi, dal punto di vista termodinamico l’edificio può essere visto come un

sistema (questa volta in senso termodinamico) aperto e non isolato, il cui confine (fatto di

involucro ed elementi impiantistici) è un qualcosa che media tra l’ambiente esterno e l’ambiente

interno, controllando il transito di massa e gli scambi di energia.

Fig. 2Abitazioni in Grecia

Il rivestimento esterno in calce bianca ha un ottimo potere riflettente nei confronti della radiazione


7

L’edificio come sistema

I metodi di analisi dei processi di produzione edilizia sviluppatisi negli ultimi decenni adottano

correntemente un approccio sistemico.

Fig.3, Esempio di baita alpina

Le caratteristiche specifiche del sito:

•ombre proiettate dagli edifici circostanti;

•tipo di vegetazione;

•vicinanza ad un bacino o ad un corso d'acqua;

•caratteristiche della superfici intorno all'edificio (asfalto, manto erboso, …).

l'analisi dei dati climatici della zona: - andamento delle temperature; - umidità relativa; - velocità media del vento; - radiazione solare.

Le ricadute prestazionali sull’edificio

Miglioramento delle condizioni di:

BENESSERE - microclimatico (comfort estivo/invernale, controllo della ventilazione naturale)

- visivo (controllo illuminazione naturale: flusso luminoso e trasparenza)

- Acustico

SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE - Risparmio energetico e ritenzione del calore

RELAZIONI TRA IL CLIMA E L’EDIFICIO


8

Progettare secondo i principi dell’architettura bioclimatica significa considerare in maniera

compiuta il rapporto dell’edificio con il clima. La costruzione viene cioè considerata come un

organismo “vivente” e le sue forme integrate con il sistema ambientale in cui è collocata, al fine

di raggiungere il miglior livello di comfort e di risparmio energetico globale.

L’edificio viene considerato un sistema : ovvero un insieme di parti interconnesse e finalizzate il

cui fine è quello di garantire al suo interno le condizioni per lo svolgimento di determinate attività

umane: abitative, lavorative o ricreative. La prima prestazione dell’edificio che viene in mente è

quella che consiste nell’offrire riparo dai pericoli o semplicemente dal discomfort connesso

all’ambiente esterno. Il comfort da garantire è essenzialmente di tipo termico, luminoso ed

acustico. L’involucro diviene un elemento di mediazione dinamico.

Alla base della progettazione bioclimatica è importante, quindi, tenere conto della definizione dei

requisiti ambientali relativi al progetto e l’analisi delle condizioni contestuali. Le strategie

progettuali adottate determinano le ricadute prestazionali dell’edificio in relazione alle condizioni

di Benessere (microclimatico, visivo, acustico, ecc..) e Salvaguardia dell’ambiente.

Schematizzando tale ragionamento:

L’analisi delle condizioni contestuali è riferita a due ambiti:

Alle caratteristiche specifiche del sito, quali ad esempio:

• ombre proiettate dagli edifici circostanti;

• tipo di vegetazione;

• vicinanza ad un bacino o ad un corso d'acqua;

• caratteristiche della superfici intorno all'edificio (asfalto, manto erboso, …).

Fonte: A. Moro, “architettura bioclimatica” in Dispensa Bioedilizia, Environment Park,

Torino


9

All’analisi dei dati climatici della zona:

• andamento delle temperature;

• umidità relativa;

• velocità media del vento;

• radiazione solare.

Rispetto a tali parametri, le strategie progettuali bioclimatiche si riferiscono a:

• orientamento e posizione dell’edificio

• forme e configurazione geometrica dell’edificio

• caratteristiche dell’involucro

• sistemi solari passivi per il guadagno termico

• materiali e tecnologie

Per quanto riguarda i requisiti ambientali, ci si riferisce essenzialmente a quelli derivanti dalle

classi esigenziali di Benessere e Salvaguardia dell’ambiente 3.

Si riportano le tabelle che individuano, per le due classi esigenziali, i corrispettivi requisiti

ambientali e tecnologici:

3 Si ricorda che la norma UNI 0050 individua sei classi esigenziali: sicurezza, benessere, fruibilità, aspetto, gestione, salvaguardia dell’ambiente, a loro volta suddivise in classi di requisito e requisiti (ambientali e tecnologici). I requisiti ambientali sono quelli riferiti agli aspetti fisico-tecnici, funzionali-spaziali, i requisiti tecnologici individuano la richiesta di comportamento tecnico dell’edificio.


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CLASSE ESIGENZIALE BENESSERE

Insieme delle condizioni relative a stati del sistema edilizio adeguati alla vita,alla salute ed allo

svolgimento dell'attività degli utenti.

CLASSE ESIGENZIALE SALVAGUARDIA DELL’AMBIENTE

Insieme delle condizioni relative al mantenimento e miglioramento degli stati dei sovrasistemi di

cui il sistema edilizio fa parte.

L’edificio in sé può essere pensato come un sistema passivo che modifica l’azione degli agenti

climatici e che definisce la qualità dell’ambiente interno attraverso:

� l’orientamento

� la forma

� le caratteristiche dell’involucro

� i Sistemi passivi per il guadagno termico

� i materiali

Orientamento e posizione dell’edificio

Il sole sorge a Sudest e tramonta a Sudovest; una facciata esposta a Sud è quindi l’unica a

ricevere radiazioni per tutto il giorno. In inverno la posizione del sole è anche bassa e la

radiazione incide sulla facciata Sud quasi perpendicolarmente, così le finestre fanno penetrare i

raggi solari nella profondità delle stanze. Ciò significa che il lato Sud dell’edificio riceve il

massimo di radiazioni proprio in inverno, quando è più richiesto, mentre in estate, quando la

Fonte: G. Mucelli, IUAV, 2004


11

posizione del sole è alta e i suoi raggi incidono a mezzogiorno in un angolo acuto, ne riceve

meno4.

In primavera e in autunno gli apporti solari sono distribuiti in misura quasi uguale su tutte le

superfici verticali ad eccezione di quelle orientate verso Nord che ricevono sole solo per pochi

giorni in estate.

E’ fondamentale, quindi, orientare in maniera corretta l’edificio in modo da ottimizzare lo

sfruttamento della radiazione solare nel periodo invernale e garantire condizioni di comfort

adeguate all’interno degli ambienti minimizzando il ricorso agli impianti tecnici. Per far e ciò è

necessario analizzare compiutamente il percorso del sole.

In generale è opportuno5:

• orientare l’asse principale dell’edificio secondo la

direttrice Est-Ovest in modo da massimizzare la

superficie d’involucro esposta a Sud per sfruttare

l’irraggiamento solare nel periodo invernale;

• evitare di orientare l’asse principale della

costruzione secondo l’asse Nord-Sud in quanto risulta

difficile schermare nel periodo estivo la radiazione

solare con conseguente possibile discomfort termico

dovuto al surriscaldamento dell’aria negli ambienti

interni.

- Direzione venti dominanti

Oltre al percorso apparente del sole deve essere valutata la direzione dei venti dominanti in

quanto possono causare un aumento delle dispersioni termiche attraverso l’involucro nel periodo

invernale, poiché favoriscono lo scambio termico convettivo.

E’ necessario pertanto minimizzare l’area delle superfici esposte.

- Ombre portate da ostacoli naturali o costruiti

Per verificare se l’edificio sarà adeguatamente soleggiato, oltre a valutarne la posizione rispetto

al percorso del sole, è necessario verificare la possibilità che sia ombreggiato da ostacoli

naturali (es. colline, montagne) o artificiali (es. edifici adiacenti). Questa verifica può essere

effettuata attraverso l’impiego delle maschere solari.

Forme e configurazione geometrica dell’edificio

La forma dell’edificio deve essere determinata in base alle caratteristiche climatiche del luogo in

cui verrà edificato. Nei climi estremi la forma tende a divenire compatta per una maggiore difesa

dalle condizioni ambientali non favorevoli. Alle nostre latitudini la forma più indicata è quella a

4 Wienke U., L’edifico passivo, Alinea, Firenze, 2002 5 A. Moro, “architettura bioclimatica” in Dispensa Bioedilizia, Environment Park, Torino


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parallelepipedo che consente di controllare la dispersione termica invernale e gli apporti di

calore in estate, permettendo un adeguato sfruttamento della radiazione solare nei mesi freddi.

- Configurazione geometrica dell’edificio

La distribuzione degli spazi interni deve avvenire in base alla funzione di ognuno di essi. I locali

maggiormente utilizzati nel periodo diurno devono essere collocati preferibilmente sul fronte

Sud, in modo da poter sfruttare nel periodo invernale gli apporti di calore dovuti alla radiazione

solare. I locali di servizio (bagni, garage, magazzino) vanno collocati a Nord, lungo il lato freddo

della costruzione, in modo da fungere da spazio cuscinetto. Le camere da letto possono essere

orientate ad Est, mentre è da evitare il lato Ovest, critico nel periodo estivo in quanto nelle tarde

ore pomeridiane si rischia il surriscaldamento dell’aria interna. In tale periodo infatti il sole segue

una traiettoria bassa sull’orizzonte ed è difficilmente schermabile.


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Caratteristiche dell’involucro6

La struttura di un edificio può essere a telaio o costituita da muri portanti. La scelta di una

tipologia costruttiva comporta delle conseguenze sulla prestazione energetica della costruzione.

MURATURA PORTANTE

• Protezione e funzione statica

• Involucro “pesante”

• Buon isolamento intrinseco

• Buone possibilità di accumulo termico

STRUTTURA A TELAIO

• Elemento portante + tamponamento

• Involucro “leggero”

• Necessità isolamento termico

• Rischio presenza ponti termici

Più in generale, per contenere il consumo di energia durante il periodo invernale, bisogna

cercare di effettuare un bilancio energetico, cercando di ridurre le dispersioni termiche

(isolamento termico) e di sfruttare gli apporti gratuiti forniti dal soleggiamento (accumulo

termico), differenziando le caratteristiche prestazionali degli elementi di frontiera, in relazione

alle caratteristiche climatiche del sito, attraverso queste strategie di intervento:

� Coibentare (sia le pareti orientate a nord, sia le coperture)

� Accumulare calore (attraverso l’inezia termica dei materiali)

� Sfruttare i guadagni di energia termica solare tramite: sistemi diretti, indiretti, isolati

� Coibentazione

Ai fini del risparmio energetico è opportuno che l’edificio sia adeguatamente isolato in modo da

minimizzare le dispersioni nel periodo invernale. L’isolamento termico di una facciata ne

determina il valore di trasmittanza termica e di conseguenza regola il flusso termico attraverso di

essa.

La posizione dell’isolamento termico nella parete ne determina la prestazione energetica:

sulla faccia interna

• l’energia immessa in ambiente innalza velocemente la temperatura dell’aria

• il tempo di risposta del sistema di riscaldamento è breve

sulla faccia esterna

6A . Moro, “architettura bioclimatica” in Dispensa Bioedilizia, Environment Park, Torino


14

• il calore viene calore accumulato nella parete

• il tempo di risposta del sistema di riscaldamento è elevato

all’interno

• è una soluzione intermedia

• è presente un rischio di condensa nell’isolante

� Accumulo termico

La capacità termica e la conduttività di un materiale da costruzione ne determinano la capacità

di fungere da accumulatore termico.

Le funzioni di quest’ultimo sono:

• ridurre le oscillazioni di temperatura negli ambienti interni

• incorporare la radiazione termica per evitare il surriscaldamento dell’aria nei locali interni

• restituire l’energia termica accumulata in ambiente in assenza di radiazione.

Le prestazioni del sistema di accumulo dipendono da:

• posizione massa di accumulo

• caratteristiche termofisiche dei materiali (capacita’ termica, densità, conducibilità termica)

• spessore

• intervallo di temperatura in cui l’energia viene immessa nell’accumulatore

- Inerzia termica

L’inerzia termica determina la capacità dei materiali di attenuare e ritardare l’ingresso in

ambiente dell’onda termica dovuta alla radiazione solare incidente sull’involucro edilizio. Essa

dipende dallo spessore del materiale, dalla capacità termica e dalla conduttività. Un’elevata

inerzia termica nel periodo invernale consente di:

• limitare le variazioni di temperatura dell’aria interna, con conseguente migliore rendimento

dell’impianto di riscaldamento (regime piu’ costante, minore potenza massima dell’impianto)

• migliorare l’utilizzo degli apporti solari gratuiti

• risparmio energetico

• diminuire la trasmittanza termica (U) dell’involucro


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Sistemi solari passivi per il guadagno termico

Ai fini del risparmio energetico, un edificio bioclimatico può impiegare sistemi solari passivi per il

riscaldamento degli ambienti nel periodo invernale ed eventualmente per il raffrescamento in

quello estivo.

Il termine “passivo” non sta ad indicare un sistema che subisce passivamente gli stimoli esterni”,

ma piuttosto evidenzia la capacità dello stesso sistema di interagire con il clima locale, grazie

alle sue qualità intrinseche, e senza demandare il controllo del microclima interno ai soli impianti

meccanici.

Essi impiegano l'irraggiamento solare incidente sulle superfici dell'involucro edilizio e

meccanismi naturali – cioè, senza l'ausilio d'energia prodotta da impianti termici o importata

dalla rete – per il trasferimento, del calore assorbito, all'interno dell'edificio. Sistemi di

riscaldamento naturale possono essere sia gli stessi elementi tecnici di chiusura di un edificio –

trasparenti (finestre) od opachi (pareti massive non isolate) – sia elementi speciali, progettati per

massimizzare l'apporto termico solare7.

Essi si dividono in sistemi :

- A guadagno diretto

- A guadagno indiretto

- A guadagno isolato

Si riportano alcuni tra i principali esempi di sistemi:

Sistemi a guadagno diretto (superfici trasparenti)

E’ costituito da ampie vetrate esposte a Sud e una forte coibentazione delle pareti interne. Si

tratta di una tecnologia costruttiva comune.

Si parla di guadagno diretto quando la radiazione entra direttamente nello spazio da riscaldare

attraverso ampie superfici vetrate. Favorire l'ingresso ed il contributo della radiazione solare

rappresenta la principale strategia di riscaldamento passivo.

I componenti vetrati dell’involucro regolano, quindi, il flusso dell’energia termica solare e della

luce. La forma geometrica delle aperture determina la capacità dell’edificio di sfruttare il

guadagno termico solare gratuito. E’ consigliabile che le finestre abbiano:

• sul fronte Sud uno

sviluppo verticale

• sul fronte Est e Ovest uno

sviluppo orizzontale

Dimensioni, forme e

orientamento delle finestre

possono influire sull'entità

7Rispetto all’ultima categorie delle strategie progettuali bioclimatiche relativa a materiali e tecnologie, si

rimanda alla dispensa successiva.

Fonte: A. Moro, “architettura bioclimatica”, op. cit.


16

dei guadagni solari e così anche il vetro, a seconda delle sue caratteristiche (vetro singolo/vetro

doppio), contribuisce a contenere le perdite di calore.

Sistemi a guadagno indiretto (muro di Trombe)

E’ costituito da un muro dotato di forte massa (laterizi, pietra, cls) esposto a Sud e da una

vetrata posta a un distanza di 8 – 10 cm.

L’energia termica che incide sulla vetrata viene catturata nella camera d’aria e provoca un

innalzamento della temperatura del muro. Il calore viene ceduto in ambiente o per conduzione

attraverso la parete o per convezione se vengono effettuate delle aperture nella parte inferiore e

superiore della stessa. Il muro di accumulo deve avere un elevato fattore di assorbimento

(evitare tinte chiare; verificare fattore di assorbimento del materiale).

Nella stagione estiva il muro può essere utilizzato come camino solare

Fonte: A. Moro, “architettura bioclimatica” ,op. cit.


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Sistemi a guadagno indiretto (Roof Pond)

E’ costituito da una massa termica (acqua) sulla copertura, sorretta da un solaio ad elevata

conducibilità termica. In inverno durante il giorno 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.

D’estate 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

Sistema a guadagno Isolato (Serre)

Una serra è un volume edilizio chiuso da pareti trasparenti contiguo agli spazi abitati. Il sistema

può avere numerose configurazioni; può essere concepito come spazio abitabile, solo come

collettore solare, come spazio cuscinetto. All’interno della serra può essere collocata una massa

di accumulo come volano. Per evitare il surriscaldamento della serra nel periodo estivo è

necessario prevedere delle schermature o delle aperture. In questo caso la serra può fungere

anche come sistema di raffrescamento passivo sfruttando l’effetto camino. Le serre sono

applicabili ed adattabili agli edifici preesistenti.

I guadagni solari di una serra sono molteplici:

• guadagni solari da finestre fra la serra e lo spazio interno

• guadagni solari da accumulo di energia in muro massiccio

• effetto cuscinetto

Fonte: A. Moro, “architettura bioclimatica” , op. cit.


18

• preriscaldamento aria di ventilazione

Durante il periodo estivo, bisogna cercare di ridurre gli apporti termici forniti dal

soleggiamento eccessivo, attraverso delle schermature esterne e di ottimizzare

la ventilazione interna dell’edificio.

- Schermature

Le schermature solari hanno un ruolo fondamentale nel controllare l’ingresso

della radiazione solare in ambiente e quindi nell’evitare nel periodo estivo il

surriscaldamento dell’aria nei locali interni. In generale

devono:

• consentire la penetrazione in ambiente della radiazione solare durante

l’inverno

• impedire la penetrazione in ambiente della radiazione solare durante l’estate

Le schermature solari esterne sono quelle maggiormente efficaci e devono

essere costituite da:

• elementi orizzontali se poste sul fronte Sud

• elementi verticali se poste sui fronti Est e Ovest

Le schermature interne sono poco efficaci in quando schermano la radiazione solare quando è

già penetrata in ambiente. Per determinare le caratteristiche dimensionali e geometriche ottimali

per una schermatura si può fare ricorso alle maschere di ombreggiamento e ai diagrammi solari.

Essi consentono di verificare il periodo in cui la radiazione solare raggiunge direttamente la

superficie trasparente.


19

- Ventilazione

Una corretta ventilazione dei locali interni nel periodo estivo è fondamentale

per mantenere un adeguato livello di comfort termico. E’ necessario creare

una corrente d’aria controllata in modo da raffrescare le superfici interne. In

generale il flusso d’aria deve entrare dal basso e uscire dall’alto.

Le aperture devono:

• essere collocate in corrispondenza di fronti sopravvento e sottovento

• essere perpendicolari alla direzione del vento (+ o - 30°)

• essere definite in modo che quelle sottovento siano piu’ piccole di quelle

sopravento

Un’efficace ventilazione in ambiente può essere ottenuta attraverso i camini, sfruttando l’effetto

per cui l’aria calda a minore densità sale verso l‘alto.

Ventilazione naturale per “effetto camino”


20

- Inerzia termica

Un’elevata inerzia termica nel periodo estivo consente di mantenere un adeguato livello di

comfort termico in ambiente, evitando il surriscaldamento dell’aria. Per un maggiore effetto

rinfrescante, un’elevata inerzia termica deve essere accoppiata ad un efficace ventilazione

naturale.

Una elevata inerzia termica delle superfici interne permette di accumulare l’energia dovuta agli

apporti solari ed endogeni.

Si riporta di seguito la schematizzazione delle strategie di controllo climatico:


21

Riferimenti bibliografici

Sul rapporto edificio/ambiente e strategie di intervento bioclimatico:

• A.A.V.V, Mauale di progettazione bioedilizia, voll2°e3°, Hoepli, Milano, 1994

• Bendetti C., Manuale di architettura boclimatica, Maggioli, Santarcangelo di Romagna,1994

• Francese D., Architettura bioclimatca, UTET, Torino, 1996

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LABORATORIO DI CONOSCENZA DELL’ARCHITETTURA MATERIALE · 2011. 8. 3. · Laboratorio di conoscenza architettura Materiale (CEGA) Modulo di Ecologia - Corsi A - B - C - A.A. 2008