L’architettura bioclimatica

L’architettura bioclimatica, prima di ricorrere a sistemi di alta tecnologia e all’utilizzo di energia non rinnovabile, cerca di sfruttare al massimo le condizioni naturali del luogo mediante semplici accorgimenti in fase progettuale, come l’orientamento degli edifici verso il sole e la disposizione dei vani interni tenendo in considerazione le variazioni stagionali della temperatura, l’illuminazione e la ventilazione naturale.

In passato, per il benessere interno degli ambienti, gli edifici venivano costruiti in rapporto al clima locale e alle sue variazioni stagionali, in rapporto al sole e al vento. Questi accorgimenti gratuiti erano sufficienti a soddisfare le esigenze di chi abitava le costruzioni.

Nelle regioni con un clima caldo e umido, ad esempio, le case tradizionali erano aperte su tutti i lati per offrire una massima azione di ventilazione, mentre in quelle con clima caldo e secco erano evidenti muri di elevato spessore per riparare dal sole e sofisticati sistemi di ventilazione. Differentemente, le regioni molto fredde e battute da forti venti erano caratterizzate da case quasi interamente interrate, lasciando aperta solo la parte orientata a Sud.

Il progettista deve pertanto conoscere le condizioni climatiche del luogo. Il territorio italiano è suddiviso in sei zone climatiche in funzione dei gradi-giorno. Quanto più è alto il numero dei gradi-giorno, tanto più freddo è il clima locale invernale.

Orientare correttamente un edificio permette di sfruttare al meglio la radiazione solare incidente: su una superficie orizzontale la quantità maggiore incide in estate quando i giorni sono più lunghi e la posizione del sole è più alta, mentre una superficie verticale esposta a Sud riceve molta più radiazione in inverno che in estate. Per tal emotivo, l’orientamento più vantaggioso di un edificio è indubbiamente quello verso Sud. In tal modo, in inverno, quando il sole è basso, la facciata orientata verso Sud riceve il massimo di apporti, mentre in estate, quando il sole è alto, riceve meno radiazione delle facciate orientate verso Est ed Ovest.

È fondamentale ricorrere ad elementi schermanti della radiazione solare in tutti quei climi in cui l’apporto di energia del sole è sfavorevole per il comfort interno. Pensiline, alberi, edifici adiacenti producono ombreggiamento utile a tal fine. Nel caso in cui non fossero sufficienti, è conveniente prevedere dei sistemi oscuranti posti direttamente sulle superfici trasparenti, tipo frangisole e avvolgibili. Le schermature più efficaci sono quelle esterne, le quali impediscono che la luce diretta attraversi le finestre e diventi fonte di calore.

Un corretto studio dei venti locali (nel catanese in direzione Est-Ovest) permette di sfruttare le aperture per permettere una ventilazione naturale degli ambienti nel periodo estivo. In particolare, è ottimale porre aperture di dimensioni maggiori sul lato sottovento rispetto a quelle sul lato sopravvento. In tal modo aumenta la velocità dell’aria all’interno degli ambienti e aumenta l’effetto raffrescante. Al contrario, in zone fredde è conveniente creare delle siepi che possano diminuire gli effetti del vento sull’edificio.

La compattezza dell’edificio (che consiste nel rapporto tra superficie e volume che la racchiude) influisce sui consumi energetici. Un edificio più compatto ha meno superfici disperdenti e pertanto meno carichi termici di un edificio con lo stesso volume distribuito su una superficie maggiore.

Nel catanese, per sfruttare il contributo della radiazione solare è necessario disporre gli ambienti della zona giorno sul lato Sud della casa, in modo tale che essi vengano anche attraversati dai venti Est-Ovest, ottenendo un raffrescamento naturale. Riservare al lato Nord gli ambienti di servizio, come cucina, bagni, garage e ripostigli.

Se si vuole che il sole riscaldi il pavimento e altri oggetti all’interno, la superficie vetrata deve essere più grande di ¼ della superficie del pavimento che accumula calore. Le finestre rivolte ad Est e ad Ovest in inverno contribuiscono poco al riscaldamento passivo, mentre in estate possono rivelarsi una fonte di surriscaldamento, pertanto bisogna attrezzarle con opportune schermature parasole. Lasciare la maggiore superficie vetrata esposta a Sud e limitare le aperture a Nord.

Le strategie che consentono di controllare il surriscaldamento degli edifici si possono sintetizzare in:

– proteggere l’edificio dall’irraggiamento solare;

– controllare l’inerzia termica dei componenti dell’involucro, la quale assume ruolo regolatore attenuando e ritardando le variazioni della temperatura esterna;

– adottare sistemi naturali di raffreddamento per la ventilazione. La ventilazione naturale, infatti, agisce sul benessere influenzando il bilancio termico dell’edificio e consentendo di incrementare gli scambi convettivi tra uomo e ambiente.

La ventilazione rappresenta un aspetto fondamentale nel progetto di un edificio. Mentre in passato la ventilazione veniva prevalentemente considerata in relazione al solo controllo della qualità dell’aria interna, recentemente si è manifestato un crescente interesse nell’uso della ventilazione quale strategia per garantire anche il comfort ambientale nel periodo estivo e nelle stagioni intermedie, limitando il ricorso ai sistemi di refrigerazione in un’ottica di risparmio energetico.

La problematica legata alla ventilazione naturale è il fatto che, mentre un impianto di climatizzazione di tipo meccanico, è in grado di garantire il controllo delle condizioni ambientali in qualunque condizione, nel caso dei sistemi di ventilazione naturale è necessario accettare delle fluttuazioni più ampie. Un ulteriore aspetto del problema è la necessità di un’integrazione spinta fra progetto del sistema di ventilazione e progetto architettonico, sia dal punto di vista della distribuzione e dimensionamento degli spazi interni, sia dal punto di vista del disegno degli elementi di involucro.

Tra gli altri metodi per ottenere il raffrescamento passivo vi è l’”effetto camino”, il quale permette di ventilare gli ambienti tramite i moti convettivi che fanno in modo che l’aria calda salga e venga espulsa dall’alto lasciando posto a quella più fredda dei piani scantinati.

Si può altresì provvedere all’uso di uno scambiatore interrato, il quale, sfruttando solo un ventilatore, fa sì che l’aria scambi calore col terreno, il quale tutto l’anno si trova alla stessa temperatura (16°C). Questo sistema è utile sia in inverno che in estate e riesce a fornire una climatizzazione a energia quasi zero.