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| Aspetti Bioclimatici di un edificio / parte 2 |
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01-07-2006
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 Dopo aver rilevato l’importanza di progettare secondo criteri bioclimatici per garantire un benessere fisiologico all’interno dell’ambiente un cui dobbiamo vivere, definiamo ora i principali aspetti di una casa bioclimatica :
Il clima – particolarmente evidenti nell’architettura tradizionale, sono gli accorgimenti bioclimatici che vengono studiati nelle regioni con clima temperato, con clima estremamente caldo e con clima estremamente rigido (disegno). Nelle regioni con clima caldo e umido le case tradizionali sono aperte su tutti i lati e offrono il massimo della ventilazione, in quelle regioni con clima caldo e secco possiedono muri di grande spessore e sofisticati sistemi di ventilazione, nelle regioni invece molto fredde e con forti venti, le case vengono quasi interrate lasciando visibile solo il lato esposto a Sud. Costruire dunque un edificio in rapporto alle condizioni climatiche del luogo significa valutare e stabilire l’importanza dei singoli fattori. Negli inverni freddi e lunghi, la maggior parte dell’energia consumata, serve al riscaldamento dell’edificio, il quale deve essere progettato in maniera tale da sfruttare al meglio gli apporti solari e da evitare al massimo le perdite di calore. In un clima piuttosto mite come quello del mezzogiorno, il raffrescamento estivo è forse più importante del riscaldamento invernale e si dovrà allora fare grande attenzione all’ombreggiatura e alla ventilazione naturale.
Una indicazione sulle condizioni climatiche di un determinato luogo, può essere desunta attraverso la conoscenza dei gradi-giorno (GG), questi sono la somma delle differenze positive giornaliere tra la temperatura dell’ambiente, convenzionalmente fissata a 20°C e la temperatura media esterna giornaliera, per tutti i giorni del periodo annuale di riscaldamento; quindi tanto più è alto il numero dei gradi-giorno, tanto è più freddo il clima locale invernale e più importanza ha il riscaldamento (tab. zone climatiche dell’Italia).
Le temperature medie di solito sono più elevate in pianura rispetto a quelle riscontrabili in collina, ma la pianura è più soggetta alla formazione di nebbia che si crea lungo i corsi d’acqua e che riduce le ore di sole. Ogni cento metri di differenza di quota, corrisponde mediamente una diminuzione della temperatura di circa 0,5 K (gradi Kelvin). Un lago ha normalmente un effetto mitigante sul clima in quanto l’acqua perde lentamente il calore assunto in estate, quindi le escursioni di temperatura risultano meno rilevanti.  Il microclima di un sito può essere anche modificato tramite l’impianto di alberi o siepi frangivento oppure attraverso la costruzione di specchi d’acqua la cui evaporazione ha un effetto raffrescante.
In una località, comunque i maggiori apporti solari li otteniamo in pianure o versanti, che declinano in direzioni comprese tra SE e SO, in quanto questo orientamento garantisce alti apporti di energia solare e permette una buona illuminazione naturale degli ambienti.
Il nostro pianeta riceve dal sole una energia che è 3000 volte superiore al consumo di energia nel mondo. Un metro quadro di superficie riceve circa 4 KWh al giorno che corrisponde a 1460KWh all’anno; però il principale problema è che l’energia solare non arriva a noi in forma concentrata e che il suo flusso non è costante nel tempo, infatti gli apporti variano a seconda della stagione, della nuvolosità, dell’angolo di incidenza e della riflettanza delle superfici. Di rilevante importanza risulta essere l’angolo di incidenza dei raggi solari, questo varia sia durante il giorno, sia durante le stagioni e dipende dall’esposizione e dall’inclinazione delle superfici; su di una superficie orizzontale ad esempio la quantità maggiore di radiazioni solari risulta essere in estate, quando i giorni sono più lunghi e il sole è più alto. Alle latitudini di 40° in una giornata soleggiata di giugno, un mq. di superficie orizzontale potrebbe ricevere circa 30 MJ, in una giornata di sole di dicembre non supera i 10 MJ; altra situazione invece viene a crearsi se parliamo di una superficie verticale esposta a Sud, la quale riceve molte più radiazioni in inverno che in estate e queste sono di 1,5 volte maggiori rispetto a quelle che riceverebbe una superficie orizzontale.
Orientamento e forma dell’edificio. L’orientamento dell’edifico viene determinato con l’ausilio dell’angolo azimutale che indica di quanto una facciata sia inclinata rispetto al Sud (disegno). Volendo dunque determinare un massimo di apporti energetici solari ad un edificio, l’orientamento più vantaggioso è certamente quello rivolto a Sud, dove l’angolo azimutale risulta essere di 0°; così facendo in inverno il sole che è basso, riesce a dare un maggior apporto alle facciate orientate verso Sud, invece in estate, quando il sole è alto queste ricevono meno radiazioni di quelle orientate ad Est e ad Ovest, e per evitare il surriscaldamento dei locali, hanno bisogno di dispositivi di schermatura solare e di ventilazione. Il massimo della radiazione in estate è invece ricevuta dalle falde dei tetti che normalmente hanno una inclinazione di circa 20°, questo può comportare, se non esiste un adeguato isolamento, un surriscaldamento della struttura delle coperture (disegno dell’incidenza solare alle diverse latitudini e disegno orientamento dell’edificio). Sia d’estate che d’inverno, il lato Nord di una abitazione è dunque quello che riceve pochissima radiazione. In tutte le latitudini sebbene gli edifici allungati verso l’asse Est-Ovest siano i più efficienti, l’entità dell’allungamento dipende anche dal clima; nei climi freddi e torridi è consigliabile una forma compatta, che esponga una minima superficie esterna all’ambiente avverso, nei climi temperati invece abbiamo una maggiore libertà di scelta della forma senza gravi inconvenienti tra guadagni o perdite termiche dell’edificio. Comunque in tutti i climi, le unità abitative contigue come le case a schiera, con pareti Est e Ovest in comune, sono le più efficienti, poiché solo le unità terminali sono esposte sul lato Est ed Ovest. È comprensibile allora che la compattezza della forma di un edificio incida in maniera particolare sul rendimento energetico dell’involucro; possiamo quindi dire, che tanto più piccola è la superficie di una casa in rapporto alla sua volumetria, tanto meno energia si disperde attraverso i muri ed il tetto (tab. rapporto tra superficie e volumetria). Considerando ancora un edificio allungato sull’asse Est-Ovest e compatibilmente con gli altri criteri di progettazione, per dare una forma adeguata alle necessità bioclimatiche che il progetto richiede, bisogna determinare la sua ampiezza. Se la radiazione solare entra principalmente dalle finestre rivolte a Sud, la profondità degli spazi lungo tale parete, non dovrebbe superare due volte e mezzo l’altezza delle finestre dal pavimento, garantendo così una penetrazione del sole in tutto lo spazio. Per assicurare dunque una opportuna illuminazione naturale, se pensiamo ad una finestra media di altezza pari a 2 metri, partendo dal pavimento sino alla sommità di questa, bisognerebbe avere una profondità dello spazio interno di circa 4 o 5 metri. Importante consiglio per il lato Nord di una costruzione, il quale abbiamo affermato essere il più freddo, perché chiaramente in inverno per circa sei mesi rimane costantemente in ombra, è che l’edificio dovrebbe avere una forma tale che il suo lato Nord sia in pendenza verso il suolo. Gli spazi che rimangono costantemente in ombra, abbiamo dunque detto essere poco utili e vivibili, ma se costruiamo una casa che possieda un terreno in pendenza verso Sud o se ammassiamo a questa della terra, portiamo al minimo l’ombra proiettata dell’edificio e oltre a fornire luce, si riduce la dispersione di calore attraverso il muro d’inverno e il guadagno termico d’estate, poiché la temperatura del suolo è più alta d’inverno e più bassa d’estate di quella dell’aria esterna. Coprendo di terra la parete Nord oppure disponendo nello spazio antistante una fitta fila di alberi sempreverdi si protegge inoltre l’edificio dai venti invernali provenienti da Nord e da Ovest (disegni edificio lato Nord).  Rimanendo sul tema dell’ombreggiatura di una costruzione, ma spostandoci sui lati di questa dove è possibile avere una certa radiazione solare, si deve tener conto nella progettazione di tipo bioclimatica, degli elementi costruttivi o paesaggistici come alberi e montagne, che possono impedire l’irradiazione dei raggi solari; a tal proposito, si può verificare l’ombreggiatura con l’ausilio dei diagrammi solari che indicano la posizione del sole per latitudine, mese, ora locale e angolo azimutale (diagrammi solari con e senza orizzonte loc.).
Arch. Dario Fraioli
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