Un importante elemento da
prendere in considerazione per un corretto orientamento dell’edificio è il sole. Per
esso è necessario conoscere la posizione nella volta celeste in ogni momento, e ciò si
fa con l’ausilio delle carte solari, le quali mostrano la direzione del sole ad ogni
ora del giorno e ad ogni latitudine.
Senza scendere, in questa sede,
nei particolari sui modi di calcolare l’altezza del sole sull’orizzonte, si
tratterà delle modalità di captazione della radiazione solare definendo tre sistemi:
guadagno diretto, guadagno indiretto, guadagno isolato.
Guadagno diretto:
i sistemi a guadagno diretto sono i più antichi,
i più semplici e con i più alti rendimenti; questo sistema permette all’edificio di
assolvere più funzioni: collettore solare, accumulatore termico, distributore di calore.
Da sempre l’uomo predispone nelle proprie costruzioni una finestratura orientata a
sud, in modo che essa, opportunamente dimensionata, permetta al sole di penetrare anche
nelle zone più interne, illuminandole e riscaldandole. Ovviamente vanno proporzionate le
murature affinché non provochino grossi sbalzi termici negli ambienti: i materiali
componenti devono possedere un’elevata capacità termica e un elevato coefficiente di
conduttività. Un errato calcolo di tali grandezze provoca il surriscaldamento
superficiale senza trasmissione di calore all’interno. Se l’ambiente fosse
isolato perfettamente sulla faccia interna del suo involucro tutta l’energia termica
entrata concorrerebbe all’innalzamento della temperatura dell’aria interna. In
tal modo, al venire meno dell’energia solare entrante (sole al tramonto), inizierebbe
immediatamente il processo di raffreddamento dell’aria interna. Se l’isolamento
termico non fosse disposto sulla faccia interna dell’involucro ma, al contrario,
sulla faccia esterna (o, quanto meno, all’interno delle pareti costituenti
l’involucro), l’energia solare entrante concorrerebbe in parte
all’innalzamento della temperatura dell’aria, in parte all’innalzamento
della temperatura delle pareti costituenti l’involucro (in relazione al loro spessore
utile ed alla capacità termica del materiale di cui sono costituite). Al venire meno
dell’energia solare entrante, tali pareti restituirebbero all’ambiente
l’energia termica "incorporata", comportandosi come un "volano"
che rallenta il processo di raffreddamento dell’aria dell’ambiente. Anche il
colore incide: per una muratura si preferirà chiaro (una muratura scura fa aumentare il
surriscaldamento superficiale), per un pavimento in muratura si preferirà scuro.
Guadagno indiretto:
la radiazione non entra più nello spazio abitato
ma colpisce una massa in grado di accumulare energia termica, che verrà successivamente
trasferita per irraggiamento o convezione agli spazi interni. Il sistema più semplice è
quello di addossare una serra al lato sud dell’abitazione.
Il limite di tale sistema è la complessità
degli scambi termici tra serra ed edificio che rende difficile prevedere il suo
rendimento. La parete che divide la serra dagli spazi abitati adiacenti deve avere una
buona conducibilità termica onde consentire un efficace scambio di calore durante il
giorno ma la cosa si traduce in uno svantaggio di notte. Nei climi freddi tale sistema ha
una sua efficacia solo adottando doppi vetri, atteso che è impossibile provvedere ad un
isolamento notturno. Comunque la serra riduce le perdite termiche degli spazi a cui è
addossata. Opportune aperture possono permettere all’aria riscaldata durante il
giorno di penetrare nell’edificio e all’aria più fredda di ritornare nella
serra. Riducendo drasticamente le dimensioni della serra si perviene ad una configurazione
che chiameremo muro solare. Se si installa una superficie vetrata alla distanza di
10-12 cm da una parete scura, si crea una intercapedine in cui si esaltano i fenomeni
dell’effetto serra. Il muro deve avere uno spessore tanto più elevato quanto più
alta è la sua conducibilità termica (mediamente 40-60 cm per muro in pietra, 25-40 cm
per mattoni pieni). La sua superficie deve essere scura o colorata con pigmenti naturali.
Si consiglia di utilizzare vetri con elevata trasmittanza nell’U-V, onde evitare lo
sviluppo di microrganismi nell’intercapedine vetro-parete. Aggiungendo al muro solare
delle aperture per permettere la circolazione dell’aria, si ottiene il
muro di Trombe
(dal nome del suo inventore, Felix Trombe che perfezionò tale sistema insieme a Jacques
Michel a Odeillo, in Francia).
Le aperture, situate in posizione opportuna e
realizzate semplicemente con mattoni forati, devono avere una sezione di passaggio pari a
circa 1/100 della superficie totale del muro e devono essere provviste di un registro che
permetta di variarne la sezione.
Guadagno isolato:
la superficie captante e la massa di accumulo
sono fisicamente separati dagli spazi abitati. Il sisitema è sostanzialmente di tipo
convettivo ed il fluido vettore del calore può essere acqua o aria. L’applicazione
più comune di questo sistema è lo scalda acqua a circolazione naturale. Nei climi
temperati si può prelevare il calore durante il giorno e accumularlo in un letto di
sassi, usualmente posto sotto il pavimento dell’edificio. I problemi che comporta
questo sistema possono essere: radon, trascinamento di polveri, muffe e batteri.
Un’evoluzione del muro di Trombe è il sistema Barra-Costantini, in cui il muro sud
è completamente isolato esternamente per impedire le perdite notturne. Tra parete sud e
vetro, viene inserita una lastra metallica annerita che funge da captatore solare.
L’energia termica assorbita dalla lastra riscalda l’aria che, per circolazione
naturale, passa attraverso i soffitti che fungono da accumulo termico, dopodiché è
immessa, attraverso opportune aperture, negli ambienti. Questo sistema ha un’elevata
efficienza dal punto di vista energetico, ma comporta notevoli difficoltà di
realizzazione; inoltre esso comporta l’alterazione del campo eletrromagnetico
naturale, in quanto è necessario, per la sua realizzazione, l’uso del cemento armato
e delle barre metalliche di accumulo.
I sistemi esaminati, tranne
quelli a guadagno isolato, dispongono di ampie superfici calde, realizzano cioè un
sistema di riscaldamento di tipo "radiativo". I vantaggi rispetto ad un sistema
di tipo convettivo sono riassumibili in quattro punti:
- eliminando i moti convettivi si elimina il
trascinamento di polveri nell’ambiente con i relativi noti disturbi di tipo allergico
nei soggetti predisposti;
- avere le pareti calde allontana la possibilità di
condensa con possibile proliferazione di muffe e batteri;
- temperature dell’aria più basse sono
salutari per i nostri polmoni e migliorano la capacità di concentrazione;
- sono minori le perdite per convezione perché è
minore il salto termico esterno-interno e la parete più asciutta ha migliori proprietà
coibenti.
Un edificio che adotti sistemi di
questo tipo deve possedere pareti perimetrali con un’elevata resistenza termica,
perciò se si è tentati di fare uso di materiali non compatibili con una completa
coscienza ecologica, si ricordi che il benessere ambiente non dipende solo dalla
temperatura dell’aria. Un buon cappotto esterno può essere realizzato con pannelli
di eraclit (trucioli di legno e magnesite) inchiodati su mezzi-morali applicati alla
parete esterna e successivamente intonacati. Lo spessore delle assi di legno crea così
un’intercapedine areata che lascia traspirare la casa.
Un’altra soluzione valida è
la doppia parete con intercapedine d’aria o riempita con sughero e calce o trucioli e
calce. La parete interna sarà massiccia (accumulo), quella sarà più leggera
(isolamento). E’ da tenere comunque presente che incrementi eccessivi di resistenza
termica (oltre 1,5 mq°C/W) non producono significativi benefici.
Per quanto riguarda
l’umidità, la muratura in laterizio è in grado di esercitare un discreto controllo
sulla stessa, assorbendola attraverso la microporosità della pasta e restituendola
all’interno o smaltendola all’esterno a seconda della pressione parziale del
vapore nell’aria ambiente (umidità relativa).
I pavimenti necessitano di un vespaio areato, non
soltanto per allontanare l’umidità, ma anche per non avere concentrazioni pericolose
di radon nei piani più bassi.
