I fattori di progettazione delle schermature solari

di ing. Antonio Scarano

Polistudio A.E.S.

Articolo pubblicato su Ingenio

Perché

Le schermature solari assolvono il compito di gestire e modulare le radiazioni solari che altrimenti entrerebbero senza controllo all’interno degli edifici, trasmettendo calore e sollecitazioni luminose.

 

Come

Sin dall’antichità sistemi schermanti sono stati adottati al fine di controllare le radiazioni solari con un approccio più empirico che scientifico. Esempi sono i portici, i patii e i pergolati, che nel tempo sono diventati parte del linguaggio architettonico del contesto, in cui venivano utilizzati.

 

Dove

Le schermature vanno poste nei punti deboli di scambio tra interno ed esterno dell’edificio. Nello specifico a protezione delle superfici vetrate, nella modalità più consona rispetto al tipo di radiazione solare.

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I sistemi schermanti

La progettazione di un edificio energeticamente efficiente ha l’obiettivo di assicurare il benessere fisico all’interno di un fabbricato. A tal fine è bene prestare attenzione alle componenti che intervengono nel bilancio energetico complessivo, ovvero all’involucro edilizio e all’efficienza dei vari sistemi impiantistici, garantendo la produzione di energia da fonti rinnovabili.

Fig. Edificio Feltrinelli Porta Volta, Milano. Progettazione impiantistica Polistudio A.E.S.

I sistemi schermanti rientrano nel “componente” involucro e generalmente contribuiscono alla protezione delle superfici trasparenti dalle radiazioni solari. Senza entrare nello specifico delle radiazioni solari, i sistemi schermanti assolvono al compito di bloccare all’esterno dell’edificio le radiazioni che altrimenti generebbero calore che andrebbe poi abbattuto con sistemi di ventilazione o di raffrescamento, i quali portano ad un consumo di energia. Inoltre, i sistemi schermanti hanno il compito di bloccare le radiazioni solari senza però bloccare l’afflusso di luce all’interno degli ambienti.

 

Differenti tipologie di sistemi schermanti

Schermatura solare interna.                                                            Schermatura all’interno dell’intercapedine                                    Schermatura solare esterna

Edificio Feltrinelli Porta Volta, Milano.      

 

La prima macro-distinzione da effettuare è il loro posizionamento. Infatti, essi posso essere posti sul lato interno della vetrata, all’interno dell’intercapedine caratterizzante una vetrocamera o all’esterno della vetrata stessa.

Nonostante l’apporto comunque positivo degli ultimi due casi, i sistemi schermanti compiono il loro lavoro in maniera ottimale soltanto se posti all’esterno delle superfici trasparenti, così da bloccare le radiazioni solari senza che esse possano entrare in contatto con le superfici della vetrata, con conseguente conduzione di calore all’interno dei locali.

Fig. Edificio direzionale - Bologna (BO) – Progettazione Polistudio A.E.S. Primo edificio in Italia certificato LEED® V4 Gold

 

I sistemi schermati con linguaggio architettonico

Nel linguaggio compositivo contemporaneo ha preso radicalmente piede, finalmente, l’integrazione dei sistemi funzionali agli aspetti formali tipici dell’architettura. Così come il fotovoltaico, anche le schermature solari sono diventate parte degli elementi costitutivi di un edificio; anzi in alcuni casi ne dettano il linguaggio principale. Parliamo di architetture che in maniera esplicita mostrano i propri organi funzionali come brise soleil fotovoltaici o lamelle orientabili. Entrando nella visione compositiva, l’elemento schermatura viene rivisto nella forma e nel materiale, dimostrando la propria appartenenza ad un territorio o linguaggio architettonico. Basti pensare alle schermature in legno o laterizio.

 

Dove posizionare i sistemi schermanti

La scelta e il posizionamento dei sistemi schermanti derivano dall’analisi della carta del sole. Infatti, la posizione della fonte solare in relazione all’orientamento del fabbricato, all’ora e al giorno dell’anno, genera scelte differenti. In generale esistono software capaci di quantificare l’intensità, la direzione e le ore del giorno/anno, in cui ci sono i picchi di intensità.

Tuttavia, non bisogna dimenticare che la radiazione solare può giocare negativamente quando all’interno del fabbricato è già presente una temperatura elevata, ad esempio durante l’estate. Al contrario, può essere un’importante fonte di calore durante i mesi freddi dell’anno, garantendo così un apporto positivo.

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Al fine di valutare un efficace posizionamento delle schermature, vanno valutate le condizioni geografiche e climatiche del territorio. Riassumendo, i principali fattori sono:

- il percorso apparente del sole, la sua distanza angolare rispetto all’orizzonte, l’azimut e intensità in relazione al periodo dell’anno;

- la radiazione solare rispetto all’orientamento del fabbricato e dei sui prospetti.

 

 

La valutazione dell’intensità della radiazione solare è un processo molto laborioso che prende in considerazione molti fattori fisici. La stessa radiazione solare, appunto, è composta da una componente globale e da una componente diretta.

In genere, nel processo progettuale dei sistemi schermanti si segue un procedimento inverso: si parte dall’analisi del percorso apparente del sole durante l’anno e si evidenziano così i periodi di maggiore esposizione, analizzando i dati metereologici del sito e i valori di radiazione di giorni medi mensili. Per i periodi critici si evincono inclinazioni rispetto all’orizzonte e all’azimut. Grazie a questi dati, vengono dimensionati i dispositivi schermanti in maniera tale da poter creare una maschera schermante adeguata all’elemento o alla vetrata del fabbricato. Al fine di creare la maschera schermante possono utilizzarsi elementi orizzontali, verticali o una combinazione di essi.

In sintesi, si potrebbero delineare in questo modo le principali scelte progettuali legate all’orientamento del fabbricato:

• Prediligere schermature verticali per i fronti est e ovest del fabbricato, che sono in genere i lati che subiscono le radiazioni solari nelle prime e nelle ultime ore della giornata, quando l’intensità non è massima e l’inclinazione rispetto all’orizzonte è limitata.
• Prediligere schermature orizzontali per il fronte sud del fabbricato, che subisce la radiazione nelle ore centrali della giornata, quando l’intensità e l’inclinazione rispetto all’orizzonte è massima.
• Prediligere schermature verticali per il fronte nord quando le radiazioni diffuse possono comportare problematiche di abbagliamento.

 

Queste scelte, però, vanno calibrate in relazione all’arco annuale e ai diversi apporti positivi che le radiazioni solari possono portare al bilancio energetico del fabbricato.

 

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Ombreggiamento domotico o sistemi attivi

I sistemi schermanti posso essere di tipo fisso (passivo) o di tipo attivo. I primi ovviamente hanno un’efficacia schermante limitata ad un determinata zona critica della carta solare. Invece, i sistemi attivi possono rispondere differentemente a molteplici condizioni. Questi ultimi possono ancora suddividersi in sistemi manuali o automatici.

L’utilizzo di sistemi schermanti attivi favorisce in maniera esponenziale il benessere interno al fabbricato. Infatti, sono in grado di regolare l’apporto della radiazione solare in base all’ora o al periodo dell’anno. Basti pensare a schermature che vengono gestite con sistemi informatici e meccanici (bms) che ottimizzano due fattori focali: l’intensità luminosa e la maschera ombreggiante.

Questi sistemi informatici elaborano i dati ambientali del territorio e del fabbricato cosi da orientare gli elementi costitutivi del sistema schermante per ottimizzarne la loro funzione. Nello specifico, una schermatura orizzontale disposta a sud, in estate potrebbe essere completamente chiusa, per bloccare completamente le radiazioni, ma aperta durante l’inverno per beneficiare dell’apporto positivo. Oppure schermature verticali potrebbero seguire il sole durante l’arco della giornata.

Una valutazione a 360°

I sistemi schermanti vanno progettati non solo in relazione alla propria capacità schermante della radiazione solare, ma vanno analizzati anche per gli apporti indiretti che tali sistemi possono comportare. Nello specifico:

- la riduzione dell’intensità luminosa,

- la riduzione delle aperture e della ventilazione dei locali,

- la riduzione del campo visivo verso l’esterno,

- la creazione di ostacoli fisici all’utilizzo delle aperture vetrate.

In sintesi, la scelta di un sistema schermante non può essere solamente determinata dalla sua capacità schermante, bensì da un sistema di valutazioni basate sulle condizioni generali e sull’orientamento dell’intero fabbricato.

 

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