EDILIZIA BIOCLIMATICA: ALCUNI REQUISITI PROGETTUALI

A partire dalla crisi petrolifera degli anni '70, finito il periodo dell'energia facile, un interesse sempre maggiore è stato rivolto sia verso il risparmio energetico, che nello sviluppo della ricerca di fonti energetiche meno onerose

In campo edilizio possibili economie e risparmi sono stati individuati:
nell'isolamento termico (dalla L. 30 aprile 1976, n. 373 alla più recente Legge 10/91);
nella progettazione che faccia ricorso alle energie rinnovabili (es: la Legge 308/82 tesa, oltre che verso la ricerca e sviluppo di tali energie, a favorire e incentivare il contenimento dei consumi energetici).
Tra le fonti di energia cosiddette rinnovabili, quella potenzialmente più suscettibile di utilizzazione è certamente quella solare.
Nella progettazione, il "solare passivo" costituisce un approccio molto interessante in quanto non si limita al solo fattore risparmio tramite la riduzione dei consumi, ma perché pone con decisione l'importanza dei complessi rapporti del manufatto con gli elementi climatici e con il sito, perseguendo l'obiettivo della massimizzazione del comfort abitativo tramite l'utilizzazione delle risorse ambientali. Se questo è l'obiettivo, si capisce come le stesse tecniche di progettazione debbano ampliare le loro conoscenze sui processi climatico-ambientali e sulle risorse locali presenti in sito.
Assumere l'incidenza dell'ambiente come dato progettuale - in termini, oltre che di risorsa, di fonte di pericolo - significa organizzare lo spazio abitativo non solo su criteri di tipo distributivo, tipologico e formale, ma anche sui flussi energetici naturali che possono essere utilizzati per risolvere problemi sia di climatizzazione che di illuminazione naturale ed artificiale.
Se l'edificio nella sua progettazione e gestione viene interpretato come "un sistema interposto tra uomo e ambiente per mediare i flussi di materia, energia, informazione"(1), le tecnologie solari passive possono essere impiegate per raggiungere almeno tre obiettivi(2):
“1 - per il riscaldamento ... soprattutto nei climi freddi, attraverso l'accumulazione, la distribuzione e la conservazione dell'energia termica solare. Al fine di raggiungere questo scopo, le principali tecniche passive prevedono l'impiego di muri termoaccumulatori, di un ottimo isolamento, di una notevole massa termica, di sistemi di preriscaldamento dell'aria, di superfici vetrate esposte a sud, di vere e proprie serre addossate all'edificio ed altri accorgimenti ancora;
2 - per il raffrescamento naturale ... grazie alla ventilazione naturale, alla schermatura e all'espulsione del calore indesiderato verso dissipatori di calore ambientali (aria, cielo, terra, acqua). Le principali tecniche impiegate in questo caso prevedono soprattutto l'utilizzo di condotte d'aria interrate, di camini solari, di una buona massa termica, della ventilazione indotta, di protezioni dell'irraggiamento diretto e di sistemi per la deumidificazione o per l'evaporazione dell'aria;
3 - ... per l'illuminazione diurna ... sfruttando sia la luce solare diretta sia quella diffusa dalla volta celeste ...”
Dalla puntualizzazione di tali obiettivi emergono requisiti progettuali che, indipendentemente dalla configurazione finale che l'edificio assumerà e dal tipo di sistema passivo utilizzato (diretto, indiretto, isolato)(3) devono comunque essere tenuti in debito conto per poter realizzare edifici bioclimatici a basso consumo energetico.
In maniera molto schematica possono considerarsi, quali principali requisiti:
ACCESSO AL SOLE: naturalmente, una captazione anche solo sufficiente è legata alla possibilità di accedere ai raggi solari, almeno nelle ore di irraggiamento solare più importanti nel periodo invernale, senza ostruzioni.
ORIENTAMENTO E FORMA: dovrebbe permettere di assorbire a maggior quantità di calore nei periodi freddi e limitare il surriscaldamento nel periodo estivo. Poiché nell'emisfero boreale l'arco apparente del sole si svolge in direzione sud, questo risulta essere il miglior orientamento per un più proficuo guadagno energetico nella stagione Invernale. L'ottimizzazione dell'orientamento va posta comunque in relazione alla forma dell'edificio. Generalmente una forma rettangolare con l'asse maggiore che corre da est a ovest rappresenta una buona soluzione poiché permette una buona esposizione a sud delle pareti disposte sul lato più lungo, mentre le pareti esposte a est e ovest - che rappresentano le superfici verticali maggiormente esposte alle radiazioni solari nella stagione estiva con i problemi di surriscaldamento che possono verificarsi - risultano con una minor dimensione superficiale. Le superfici nord e sud, per i problemi di dispersione termica, possono avere altezze differenti. La superficie nord e preferibile sia ridotta rispetto alla superficie esposta a sud data la scarsa radiazione solare che riceve. L'esempio più semplice è quello costituito dalla casa con tetto inclinato a falda unica (fig. 1). Anche a livello planimetrico ci sono alcune disposizioni dello spazio abitativo che contribuiscono a contenere i consumi energetici. Se si considera l'ubicazione degli spazi n relazione con le attività che vi si svolgono, è preferibile avere la zona giorno - e/o le stanze più utilizzate - dispose lungo la parete di maggior insolazione invernale mentre corridoi, bagni, ripostigli, vani scala, laboratori o locali usati solo occasionalmente nella zona nord (fig. 2).
CAPTAZIONE E ASSORBIMENTO: il caso più semplice è quello della finestra orientata a sud ("effetto serra": quando la luce solare colpisce una superficie vetrata, questa viene attraversata solo dal campo visibile e dall'infrarosso; II calore viene accumulato dal pavimento e dalle pareti retrostanti, che lo rilasciano a lunghezze d'onda riflesse dal vetro stesso verso l'interno). L'impiego di ampie superfici vetrate esposte all'irraggiamento solare, che si affacciano direttamente sui locali abitati, comporta però la risoluzione del problema della dispersione del calore - sia di notte che nelle giornate fredde e nuvolose - e del surriscaldamento nei periodi estivi. Per risolvere il primo, una buona soluzione e l'adozione dei doppi vetri oppure di sistemi ad isolamento mobile, di cui il più economico è costituito dall'impiego di tende interne: queste devono risultare imbottite, foderate con tessuto a tenuta d'aria e aderenti il più possibile al pavimento ed al soffitto per evitare la formazione di correnti d'aria. Per il secondo problema è bene prevedere (sin dalla fase iniziale della progettazione) degli aggetti, adeguatamente proporzionati in relazione al grado di incidenza dei raggi solari estivi su tutte le finestre rivolte a sud, in modo da schermarne la maggior parte.
Affiancato a tale intervento si può inoltre prevedere, secondo le convenienze, l'utilizzo di uno o più sistemi dì raffrescamento tra quelli già menzionati nel secondo obiettivo delle tecnologie solari passive.
ACCUMULAZIONE: II sistema più semplice è quello di progettare l'edificio in modo tale che le masse di cui è costituito (soprattutto pavimenti, muri, mobilio) siano disposte in maniera tale da poter assorbire la maggior quantità di energia solare che entra durante il giorno, per poi cedere gradualmente il calore accumulato in un momento successivo, ossia durante le ore notturne e/o nei successivi giorni, se privi di sole.
L'edificio cioè deve presentare una buona inerzia termica. Perché il pavimento possa accumulare calore deve però essere adeguatamente isolato, per ridurre al minimo le dispersioni se si trova a contatto con il terreno. Anche i muri esterni - soprattutto a parete esposta a nord - ed il tetto, per evitare che disperdano verso 'esterno il calore accumulato, devono essere adeguatamente coibentati. Anche per l'isolamento bisogna prestare attenzione in fase di progettazione considerando che la dissipazione energetica, per gli stessi componenti, assume valori differenti secondo le tipologie edilizie.

In figura 3(4), dal confronto tra un condominio ed una casa monofamiliare, emerge le differente incidenza percentuale delle dispersioni relative ai vari componenti.
I requisiti suddetti rappresentano, per un'architettura che si ponga l'obiettivo di contenere i consumi energetici e rapportarsi con il sito, dei vincoli progettuali. Se da un lato ciò significa che non possono essere trascurati, dall'altro non è sufficiente il loro rispetto per una corretta progettazione. Non si tratta semplicemente di tener conto del complessi requisiti di ordine climatico, strutturale o tecnologico che l'involucro edilizio dovrebbe soddisfare, ma di "organizzarne la complessità" avendo presente la sempre più spinta interrelazione e differenziazione delle parti componenti.
Un'idea del funzionamento di una casa solare passiva realizzata può essere data dalla scheda allegata, riferita alla Solar Home progettata da D. Kelbaugh nel New Jersey(5).

(1) S. Los - N. PULITZER (a cura) – “L'architettura dell'evoluzione. Il sistema abitazione tra industrializzazione edilizia e tecnologie alternative”- L. Parma Bologna, pag. 327
(2) V. BTTINI - A. BIZZOZERO - P. RABITTI – “La casa del sole. Architettura e risparmio energetico” - CUEN Napoli, pag. 32
(3) C. PAVEGGIO – “Un solare molto passivo” - "II Perito Industriale" n. 2/96, pagg. 9-10
(4) ELABORAZIONE DELL'AUTORE, FONTE: R. CALIMANI (a cura di) – “Energia e informazione. Analisi completa della realtà energetica” - Muzzio Padova, pag. 299
(5) da S. LOS- N. PULITZER - Cit., pagg. 263, 265-266

Bibliografia
Claudio Paveggio
il Perito Industriale n. 2/97