Schermature solari e architettura : analisi dell'efficacia qualitativa e quantitativa per la riduzione degli apporti solari

A causa del progressivo innalzamento della temperatura terrestre, stiamo assistendo ad un cambiamento del ciclo tradizionale delle stagioni, per quanto siamo sempre stati abituati a considerarle. Questo fatto sta fortemente influenzando il confort abitativo delle costruzioni moderne. Studi statistici effettuati dal dopoguerra a oggi hanno dimostrato che la temperatura del nostro pianeta sta gradatamente innalzandosi di circa 1 grado ogni 70 anni. In questa tesi si vuole quindi analizzare la protezione solare come elemento architettonico atto a migliorare il livello di confort abitativo di un edificio in relazione al rapporto edificio-energia solare. In realtà il termine protezione solare racchiude al suo interno un insieme di argomentazioni che spaziano in campi quali la determinazione dei livelli di protezione, le tipologie di schermature e materiali, i sistemi di produzione e realizzazione ecc. Pertanto mi sono soffermato sulla relazione tra l’edificio e la rivoluzione del sole alle diverse latitudini e nelle diverse stagioni dell’anno, per poi analizzare come questa influisce sul comportamento e sui bisogni umani. L’uomo nel corso della storia ha sempre cercato di creare, attraverso i mezzi a propria disposizione, le caratteristiche più adeguate per raggiungere il confort ideale all’interno dell’ambiente costruito. Per tale motivo si è assistito a livello architettonico, fin dai tempi più antichi, a varie soluzioni edilizie per potersi avvicinare alle condizioni di benessere socio-fisico e climatico. Il rapporto creatosi tra ambiente costruito e contesto climatico che ha caratterizzato le architetture, si è via via perso nell'ultimo secolo, a causa dell'uso di sistemi di condizionamento e riscaldamento. La maggior parte dei progettisti si è, infatti, basata su questi sistemi per raggiungere le condizioni di benessere idonee nell'ambiente indoor; questo ha portato a una riduzione delle attenzioni rivolte al raggiungimento del comfort solo con elementi architettonici e/o ambientali come l'orientamento. Gli involucri sia opachi, sia trasparenti venivano concepiti in maniera analoga senza alcuna differenziazione a seconda del sito e delle sue condizioni climatiche. La diffusione di sistemi di condizionamento, accompagnata da altri molteplici comportamenti umani sbagliati ha causato e, continua a causare, nel mondo drammatici sconvolgimenti ambientali; questi si scontrano con le linee guida di sviluppo sostenibile esistenti a livello globale e nazionale. La risoluzione dei problemi rivolti al tema della sostenibilità, che mette come obiettivo principale la riduzione dell'impatto ambientale del costruito come parametro sulla valutazione della qualità architettonica, è ancora lontana, ma bisogna constatare l'impegno e la sensibilità di molti architetti, che negli ultimi decenni si sono avvicinati al problema, dando attraverso molteplici progetti, soluzioni importanti che dovrebbero essere eseguite su tutti i cantieri futuri. La ricerca ha portato ad un minimo utilizzo dei sistemi impiantistici tradizionali, ricorrendo invece a sistemi che si basino sull'energie rinnovabili: solare, geotermica, eolica. L'obiettivo è progettare edifici in grado di variare comportamento a seconda dei mutamenti ambientali, in modo da determinare condizioni di comfort adeguate per l'utente, nel rispetto delle leggi. Esistono numerose variabili ambientali che devono essere considerate nella progettazione. Come detto precedentemente, l'elemento che ho approfondito è il tema della protezione solare considerando le relazioni esistenti con l'edificio. Contribuendo efficacemente al controllo della radiazione solare, le schermature solari sono classificate come sistema passivo per il controllo dei consumi energetici, poiché riducono la quantità di energia solare entrante evitando il surriscaldamento dell’ambiente interno senza utilizzare sistemi alimentati da fonti energetiche esterne; soprattutto se abbinate ad altri sistemi passivi per il raffrescamento, come la ventilazione naturale, le schermature solari consentono di ridurre in modo considerevole i consumi energetici legati agli impianti di condizionamento dell’aria. Le schermature solari, infatti, sono gli elementi dell’involucro edilizio che hanno il compito di proteggere dai raggi solari le pareti e le finestre dell’edificio, creando effetti d’ombra sulla superficie esterna dell’involucro ed evitando così che la radiazione solare provochi un innalzamento della temperatura interna dell’edificio. Al giorno d’oggi, pertanto, è di primaria importanza l’utilizzo accorto e senza sprechi dell’energia, puntando ad utilizzare al massimo tutti gli apporti “gratuiti” che vengono forniti da fonti rinnovabili come il sole. È indispensabile sfruttarli al meglio quando portano dei vantaggi e cercare di eliminarli o minimizzarli “alla fonte” quando possono essere dannosi. La legge 10/91 testualmente dice nell’articolo numero 3: “Ai fini della presente legge sono considerate fonti rinnovabili di energia assimilate: il sole, il vento, l’energia idraulica, le risorse geotermiche, le maree, il moto ondoso e la trasformazione dei rifiuti organici o di prodotti vegetali. Sono considerate altresì fonti di energia assimilate alle fonti rinnovabili di energia: […], in impianti ed in prodotti ivi compresi i risparmi di energia conseguibili nella climatizzazione e nell’illuminazione degli edifici con intervento sull’involucro edilizio e sugli impianti“. I sistemi di schermatura sono quindi importanti perché intervengono nella regolazione della radiazione solare, con una conseguente ripercussione sui consumi energetici per avere all’interno un adeguato confort termico e visivo durante l’anno. Scopo della tesi è stato quello di analizzare i vari tipi di schermature solari presenti al giorno d’oggi, classificandole in base alla loro tipologia e funzionamento; attraverso un’analisi accurata è stato possibile trarne dei risultati discretamente soddisfacenti e ricavare quindi le migliori soluzioni di oscuramento da utilizzare in rapporto all’edificio e al contesto in cui si trova. Ciò è stato possibile utilizzando come strumento di calcolo il software Shadecalc, che analizza l’efficacia delle schermature in termini di riduzione degli apporti solari. I risultati ottenuti sono stati inseriti in una matrice a multicriteri di punteggio, in base alla quale l’oggetto in questione, in questo caso le schermature solari, viene scomposto in fattori semplici, criteri, che lo descrivono esaustivamente e dai quali è possibile ricavare la migliore soluzione in base alle condizioni richieste.