Corso di laurea specialistica in architettura per la sostenibilità. AA 2003/04LABORATORIO INTEGRATO 3. PRIMO SEMESTRE DEL SECONDO ANNOCorso di TECNICA DEL CONTROLLO AMBIENTALE Prof. Antonio Carbonari

I SISTEMI SOLARI PASSIVI

Sistemi e dispositivi per la climatizzazione passiva degli edifici.

Secondo la definizione più comunemente accettata sono detti passivi quei sistemi che utilizzanol’energia solare per il riscaldamento ed la refrigerazione degli edifici senza richiedere lasomministrazione di forme di energia diverse da quella termica di origine solare.In tali sistemi l’energia termica fluisce attraverso l’edificio, dalla fase di collezione a quelle diaccumulo e di distribuzione, secondo modalità naturali,.Per il funzionamento di un sistema passivo possono tuttavia essere necessarie operazioni dicontrollo del flusso di energia termica. in entrata ed in uscita; ad esempio mediante apertura echiusura di valvole o di collegamenti fra spazi (stanze), mediante il posizionamento di elementiisolanti, di schermature o di altri dispositivi. All’occorrenza il flusso deve poter esserecompletamente bloccato.I sistemi solari passivi possono essere caratterizzati da vari gradi di sofisticazione, in ogni casodevono tenere conto dell’andamento ciclico, giornaliero e stagionale, delle variabili climatiche:radiazione solare, temperatura ambientale, velocità e direzione del vento. Per la loro progettazionesono indispensabili dati giornalieri e stagionali sull’andamento di tali grandezze.Per migliorare l’efficienza del sistema a volte si può decidere di ricorrere a mezzi meccanici, adesempio forzando il moto dell’aria in un’intercapedine mediante un piccolo ventilatore. Questo perfacilitare il trasferimento di energia tra dispositivo di collezione ed elementi di accumulo o fraaccumulo e spazio servito, ma non in entrambi i casi, si veda lo schemino sotto riportato. Il sistemaviene in questi casi definito ibrido: intermedio tra il sistema attivo e quello passivo.

Sistema passivoNaturale Forzata

Collettore - accumulo x

Accumulo - spazio servito x

Sistema ibridoNaturale Forzata

Collettore – accumulo x

Accumulo – spazio servito X

Sistema ibridoNaturale Forzata

Collettore - accumulo X

Accumulo - spazio servito x

Sistema attivoNaturale Forzata

Collettore - accumulo X

Accumulo - spazio servito X

Come risulta dallo schema riportato nelle tabelle, il sistema viene detto ‘passivo’ soltanto quandotutti gli scambi di energia avvengono in modo naturale.Di questi sistemi quelli utilizzabili nei nostri climi temperati sono raggruppabili in tre categorie dibase, ciascuna caratterizzata da un diverso sistema di relazioni fra radiazione solare, massa diaccumulo e spazio servito (climatizzato). Una ulteriore suddivisione delle suddette tre categorieporta ad individuare sette tipi di edificio solare passivo.

1. Guadagno diretto. La radiazione solare attraversa lo spazio servito prima di essereimmagazzinata nella massa di accumulo. A questa categoria è ascrivibile un unico tipo diedificio detto appunto: a guadagno diretto.

2. Guadagno indiretto. Una massa di accumulo raccoglie ed immagazzina l’energia termica dellaradiazione solare e poi la trasferisce allo spazio servito. Dunque la massa è interposta tra il solee lo spazio interno dell’edificio. Vi sono quattro tipi di edifici solari riconducibili a questacategoria:a) edifici con muro Trombe in muraturab) edifici con muro Trombe ad acqua,c) edifici con sistema Barra-Costantini,d) edifici con tetto-piscina.

3. Guadagno isolato. È presente un componente collettore-accumulatore separato dallo spazioabitativo. La radiazione solare viene raccolta in un’area separata da quella dell’edificio peressere poi accumulata in una massa di accumulo o per essere distribuita allo spazio abitativo.a) edificio a termosifone,b) edificio sole-spazio.Molti sistemi di componenti - parete o finestra sono riconducibili a questa categoria.

La classificazione sopra riportata non esaurisce ovviamente tutti i casi possibili, essa è tuttavia untentativo di catalogare quanto finora realizzato.

1. Guadagno diretto.

Si tratta dei sistemi più semplici. La radiazione solare viene raccolta direttamente nello spazioservito e quindi accumulata nella massa termica, che è poi quella di cui sono costituiti gli elementiche delimitano il suddetto spazio. Dunque gli occupanti vivono all’interno di un collettore solare.

Figura 1 – Schema di funzionamento di un sistema passivo a guadagno diretto

Come desumibile dallo schema di figura 1, si comporta in questo modo ogni vano di edificio che siadotato di un’ampia apertura vetrata adeguatamente esposta alla radiazione solare. Dunque orientatagrossomodo a Sud (se si è nell’emisfero Nord) in modo da ricevere la massima radiazione inInverno e la minima in Estate (vedi figura2). La massa d’accumulo è in tal caso quella del

pavimento e delle pareti delimitanti il vano. Questamassa d’accumulo, vedasi sempre figura1, deve essereisolata dalle condizioni climatiche esterne e dal suolo.È facile immaginare che questi sistemi, a meno di nonprevedere opportuni dispositivi per il controllo dellaradiazione, possono presentare notevoli inconvenienti:surriscaldamento dell’ambiente interno nei periodi caldio di mezza stagione, eccessive dispersioni termicheattraverso il vetro nei periodi notturni o di scarsainsolazione, radiazione diretta sugli occupanti e sul lorocompito visivo, con conseguenti discomfort termico edabbagliamento.È opportuno pertanto che la superficie vetrata siacostituita da un doppio vetro in modo da limitare ledispersioni, che siano presenti dispositivi interni (tendine,veneziane) e/o esterni (aggetti, alette fisse o mobili) per ilcontrollo della radiazione e per la sua totale schermaturaquando occorre.Inoltre le pareti, il pavimento ed i mobili, per potersvolgere il loro ruolo di accumulatori termici, devonoavere adeguate caratteristiche termofisiche (densità,capacità termica, conduttività, diffusività) e devonoessere esposti alla radiazione, non schermati ad esempioda tappeti.Al di là di questi requisiti di base sono possibilivariazioni nella configurazione. Le più comuniriguardano la localizzazione della massa di accumulo(figura 2). Le tipiche localizzazioni della massa sono:- le pareti esterne dell’edificio,- le pareti interne,- il pavimento,- i mobili.Lo scambio termico tra le masse ed il resto dell’ambienteservito avviene principalmente per convezione eradiazione. La vicinanza fisica tra le masse e gli altrielementi è essenziale per favorire gli scambi. Le masse diaccumulo spesso incorporano canali per la circolazionedell’aria in modo da migliorare lo scambio termicoconvettivo.Altre variazioni significative possono riguardare la sceltadei materiali della massa d’accumulo. Materiali tipicisono: cemento, mattoni, sabbia, ceramica, acqua, usatisingolarmente o in combinazione con altri.

Figura 2/a-b-c-d – Possibili posizioni della massa di accumulo in un sistema passivo a guadagnodiretto

Figura 3/a-b – Schermatura mediante aggetto e coibentazione notturna di un sistema passivo aguadagno diretto

2. Guadagno indiretto

In questa categoria è l’involucro della casa a costituire un collettore ed eventualmente unaccumulatore di energia. La radiazione solare non attraversa lo spazio abitato per raggiungere lamassa di accumulo. Quest’ultima è scaldata direttamente o indirettamente dalla radiazione solare etrasferisce poi, con una certa attenuazione ed un certo ritardo, l’energia immagazzinata allo spazioservito.Mentre nella categoria precedente non poteva essere superata una certa temperatura di raccoltadell’energia solare, per esigenze di comfort degli occupanti, in questo caso tale limite non esiste.

2.1 Parete-massa Trombe. Il primo tipo di edificio solare di questa categoria è quello dotato diparete-massa Trombe (dal nome del suo principale inventore: Felix Trombe, l’altro èl’Architetto Michel, collaboratore tra l’altro di Le Corbusier). Si tratta di una parete pianaricoperta da un vetro, essa funge da assorbitore e da accumulo della radiazione solare. Lagamma dei materiali che possono costituire la parete comprende: cemento, mattoni, adobe,pietra, ma anche strutture composite di mattoni, legno e sabbia. Le caratteristiche termofisichedel materiale e lo spessore della muratura determinano il ritardo e l’entità del trasferimento delcalore allo spazio servito. A titolo di esempio: chi scrive ha potuto constatare che, in unagiornata invernale nel clima di Urbino, una muratura in blocchetti di calcestruzzo spessa trentacentimetri trasmette il calore all’ambiente interno con un ritardo di circa otto ore, ovvero: la suasuperficie interna raggiunge la temperatura massima giornaliera con tale ritardo rispetto al piccodella radiazione solare. Per murature di maggiore spessore o di minore diffusività tale ritardoaumenta. Il trasferimento di calore allo spazio servito può sfruttare anche meccanismiconvettivi. L’aria presente nell’intercapedine tra vetro e muratura infatti si scalda e tende asalire, se nella parte alta della muratura sono praticate delle aperture quest’aria calda entra nellospazio servito e può spingere l’aria più fredda presente in esso verso la parte bassadell’intercapedine attraverso altre aperture praticate nella parte bassa della muratura. Questatermocircolazione naturale può essere controllata a volontà mediante valvole collocate nelleaperture. Si può impedire così il surriscaldamento o l’inversione del senso della circolazionedell’aria di notte o nei periodi di scarsa insolazione. Per controllare ulteriormente latrasmissione del calore verso l’interno dell’edificio si può eliminare la parte convettiva eradiativa sulla faccia interna della muratura disponendo su di essa dell’isolante (Figura 4/b). Perottimizzare l’efficienza invernale del sistema si dovrebbe prevedere una forma di isolamento

mobile esterno (Figura 4/c) in modo da limitare le dispersioni del calore accumulato nella massamuraria, che possono verificarsi di notte o nei periodi di scarsa insolazione. D’Estatebisognerebbe riparare dalla radiazione la superficie vetrata mediante aggetti, oppure scaricarecalore all’esterno mediante valvole ad apertura esterna. In quest’ultimo caso la parete Trombe èin grado di procurare ventilazione ai fini del condizionamento estivo: l’aria che si riscaldanell’intercapedine uscirà all’esterno attraverso le aperture presenti nella parte alta della stessa,attirando aria dallo spazio servito (Figura 4/d), pertanto questo dovrà essere dotato di altreaperture che lo mettano in comunicazione con una zona fresca e ombreggiata (cortile interno,cantina, lato Nord dell’edificio), dalla quale verrà così attirata aria più fresca.

Figura 4/a-b-c-d – Muro di Trombe.

Figura 5/a-b-c-d – Parete di Trombe con massa d’accumulo costituita da acqua

2.2 Acqua Trombe. In questo caso i raggi del Sole che attraversano la superficie vetrata sonointercettati da una massa di accumulo di acqua o di altro liquido. Questa li converte in calore, elo distribuisce, sempre per convezione attraverso l’intercapedine ventilata e per convezione eradiazione attraverso la sua faccia interna, al locale servito. Sono possibili variazioni nellemodalità di contenimento del liquido e nelle superfici di scambio termico. Il rapporto tra lasuperficie di scambio termico con l’ambiente interno e la massa di accumulo determina anche inquesto caso l’entità del trasferimento termico ed il ritardo con cui esso avviene. Riguardo lemodalità di contenimento del liquido è stata sperimentata una gran varietà di contenitori:bottiglie riciclate, tubi, bidoni, fusti, barili, secchi … oltreché intere pareti riempite d’acqua. Iltrasferimento di calore per via convettiva attraverso la massa di liquido è più rapido che perconduzione entro una muratura, pertanto, a differenza di quanto avveniva nella parete massa-Trombe, il trasferimento di calore all’ambiente interno per irraggiamento e convezione dallafaccia interna della parete è quasi istantaneo. Pertanto potrebbero essere necessari dei controlliche ritardino questo trasferimento termico. La collocazione di uno schermo isolante tra la paretee lo spazio servito (Figura 5/c), nonché le solite aperture in alto ed in basso, possono costituireuna modalità di controllo, consentendo i soli moti convettivi ed il controllo degli stessi. Per ilresto gli accorgimenti per evitare il surriscaldamento e le dispersioni termiche verso l’esternosono quelli già visti per la parete massa-Trombe.

Figura 6/a-b-c-d-e – Tetto - piscina

2.3 Tetto piscina. Il sistema passivo collettore - massa d’accumulo è stato in questo caso spostatodalla parete verticale alla copertura. Il calore viene trasmesso allo spazio servito praticamentesolo per irraggiamento attraverso la faccia inferiore del solaio di copertura. Pertanto èimportante che l’altezza della stanza non sia eccessiva, dato che gli scambi radiativi tra ilsoffitto e le altre superfici sarebbero penalizzati dalle distanze che ridurrebbero i fattori di vistareciproci. Il volume d’acqua disposto sulla copertura è esposto alla radiazione diretta del Sole efunge da assorbitore ed accumulo. Nei periodi di scarsa o nulla insolazione esso deve essereprotetto mediante isolamento mobile esterno per evitare dispersioni eccessive, ma può doveressere isolato anche nei periodi estivi per evitare il surriscaldamento. In genere questo sistema sipresta bene al condizionamento estivo nei climi caratterizzati da forti escursioni termichegiornaliere: la massa d’acqua si rinfresca nella notte per radiazione verso la volta celeste e perconvezione con l’aria fresca notturna, assorbe di giorno il calore eccessivo dello spazio servitograzie alla stratificazione delle temperature all’interno della massa d’acqua. Una copertura invetro del tetto piscina non è indispensabile, tuttavia può contenere le perdite d’acqua perevaporazione. Va valutato anche qui il rapporto tra la superficie radiante interna (soffitto) e lamassa d’acqua per dosare il ritardo nella trasmissione del calore all’interno dell’edificio, el’entità dello scambio. Essendo la superficie captante orizzontale, questo sistema si presta perlatitudini ridotte, tuttavia il sistema può adattarsi a latitudini maggiori ed a climi meno caldiaggiungendo un perimetro vetrato sull’attico ed una copertura rivestita al suo interno diriflettori, in modo da ridirezionare sulla superficie acquea i raggi solari che giungono con unabassa inclinazione sull’orizzontale.

2.4 Sistema Barra-Costantini (camino solare). Una evoluzione del muro Trombe è costituita dalsistema Barra Costantini, in esso l’intercapedine tra la parete Sud ed il vetro è collegatasuperiormente a dei canali che percorrono il solaio, e che occupano, per intendersi, il postotradizionalmente occupato dalle pignatte in un solaio in latero-cemento, o dall’alleggerimento(polistirolo) in un solaio prefabbricato (predalle). Tra la parete e l’intercapedine è collocatodell’isolante, ed all’interno dell’intercapedine è collocata una lastra metallica scura che svolgela funzione di assorbitore. L’assorbitore scalda l’aria dell’intercapedine, questa sale e percorre icanali nel solaio cedendo alla massa circostante una parte del suo calore, quindi esce da appositebocchette negli ambienti interni. In tale configurazione la parete Sud dell’edificio è protettadalle dispersioni notturne verso l’esterno e dal surriscaldamento estivo, il calore vieneaccumulato nella struttura del solaio, che lo cede poi agli ambienti serviti soprattutto perirraggiamento (anche per più giorni nei periodi di scarsa insolazione). La termocircolazionedell’aria è sempre naturale, e le perdite di carico nell’intercapedine e nei canali del soffittopongono dei limiti alla profondità del corpo di fabbrica, in una realizzazione italiana si èritenuto opportuno limitarla a circa sette metri [2]. Il camino solare disposto sulla parete Sud èin pratica un collettore ad aria, il solaio con le sue canalizzazioni svolge le funzioni didistribuzione, di accumulo e di corpo scaldante. Apposite valvole piazzate alla sommitàdell’intercapedine e nelle bocchette di ingresso della stessa svolgono la funzione di controllogiorno-notte, ed Estate-Inverno. Ad evitare l’inversione della circolazione dell’aria di notte onei periodi di scarsa insolazione provvedono le valvole di non ritorno (membrane in plastica)disposte sulle bocchette di mandata alla base del camino solare.. In Estate l’aria che si scaldanel camino solare, anziché essere immessa nei canali del solaio, viene scaricata all’esternoaprendo apposite valvole (a farfalla) alla sommità dello stesso, il suo moto richiama aria dalbasso contribuendo alla ventilazione degli ambienti interni. Ovviamente la presenza dellebocchette di mandata e di ritorno pone dei vincoli alla disposizione dell’arredo negli ambientiserviti.

Figura 7 – Il sistema Barra-Costantini (fonte [3]).

3. Guadagno isolato

La raccolta e l’accumulo dell’energia solare sono termicamente isolati dallo spazio interno fruibiledell’edificio. Mentre nella categoria precedente collezione ed accumulo, anche se separati dallospazio servito, erano collegati ad esso dal punto di vista termico, nella presente categoria gli stessifunzionano indipendentemente dall’edificio, il quale li può utilizzare in base alle proprie necessitàtermiche.

3.1 Serra. Il tipo di edificio passivo denominato Sole-spazio, o Serra, raccoglie la radiazione in unospazio isolato da quello principalmente fruito dagli occupanti, lo accumula in esso perdistribuirlo poi in un secondo tempo. Lo spazio della serra funziona a guadagno diretto. Questospazio può anch’esso essere fruito in vario modo, può al limite essere una vera e propria serraper la coltivazione di piante, ma anche un atrio vetrato o un portico. possono costituire esempi

di questo tipo di sistema. Questo spazio vetrato che funge da collettore deve essere espostoprincipalmente a Sud e, se non incorpora l’accumulo, deve essere collegato mediante un circuitotermico all’accumulo dal quale il calore verrà poi distribuito. Può variare il rapporto spaziale efunzionale tra la serra e lo spazio interno dell’edificio, da una serra che costituisce un’addizioneminima all’edificio ad una serra che ne occupa tutta la parete Sud. È necessaria una massad’accumulo adeguata a fornire calore all’edificio nelle ore di insolazione insufficiente o nulla.Massa che può essere costituita da pavimenti, pareti, panche massicce, letti di rocce e vasched’acqua coperte, tutti elementi che possono essere esposti direttamente alla radiazione che entranella serra. La temperatura da mantenere nello spazio della serra è vincolata all’utilizzo dellastessa (coltivazione di piante, piscina). Il controllo dell’umidità è importante in particolarequando all’interno della serra vi siano piante o acqua. Il controllo del sistema è legato al tipo dicollegamento spaziale che esiste tra la serra ed i locali dell’edificio. Le pareti di interfaccia tradi essi possono essere dotate di aperture di vario genere, anche simili a quelle presenti nel muroTrombe (vedi figura 7/d). Anche in questo tipo di sistema passivo è necessario schermare lesuperfici vetrate nei periodi in cui la radiazione darebbe luogo a surriscaldamento, mentre inInverno è opportuno un isolamento mobile delle stesse superfici per evitare dispersionitermiche.

Figura 8/a-b-c-d – Tipi di serra

Figura 8/e – schema di funzionamento della serra

3.2 Termosifone. Questa sotto-categoria comprende sei tipi di sistema passivo che sfruttano ilprincipio del termosifone, anche in questo caso lo spazio che funge da collettore è separatodall’edificio. All’interno di questo spazio la parte più fredda di un fluido (acqua o aria) si portaverso il basso e una volta riscaldato dal Sole nel collettore risale verso lo spazio occupato dagliutenti o verso la massa di accumulo, contribuendo a provocare la discesa del fluido più freddo.Dal punto di vista fisico il sistema assomiglia ad un sistema attivo, ma la circolazione del fluidoè naturale, non è forzata da ventilatori o pompe. Il principio del termosifone è stato applicato siaad impianti per il riscaldamento dell’acqua che degli ambienti. Nello spazio collettore èpresente un assorbitore (lastra di metallo o legno scuro), questo si riscalda grazie alla radiazionesolare e riscalda a sua volta per convezione il fluido che lo circonda, quest’ultimo sale eraggiunge la massa di accumulo, da questa verrà poi distribuito all’ambiente servito perconvezione e/o per irraggiamento. Essendo il collettore separato dall’edificio, la sua superficievetrata può essere indipendente dalla facciata. Per la massa di accumulo sono possibili varielocalizzazioni: sotto il pavimento, sotto le finestre, in elementi di parete. L’organizzazionespaziale dell’edificio è determinante per un’efficace distribuzione del calore. Il collegamento oarea di contatto tra il collettore e la massa di accumulo non è grande, e può essere bloccato oridotto per impedire o limitare la circolazione del fluido nei periodi in cui essa darebbe luogo asurriscaldamento o dispersione del calore accumulato. Anche tra l’accumulo e lo spazio fruitopossono essere disposti dei sistemi di controllo, tanto più estesa sarà l’interfaccia tra di essitanto più rapido sarà il trasferimento di calore e più problematico il controllo. Quando ladistribuzione del calore avviene per convezione i sistemi di controllo sono simili a quelli deimuri di Trombe (valvole e pannelli di isolamento).

Figura 9/a-b-c – Sistemi a termosifone

Sistemi passivi per l’umidificazione ed il raffrescamento evaporativo

I sistemi passivi illustrati fino a questo punto sono utilizzabili soprattutto nei nostri climi temperati;climi in cui sono presenti sia esigenze di riscaldamento invernale che di raffrescamento estivo, e si ègià parlato di funzionamento estivo dei muri di Trombe e di altri sistemi. In climi caldi e secchisono stati invece sviluppati dei sistemi passivi finalizzati soprattutto al raffrescamento edall’umidificazione dell’aria.Quando un clima caldo-arido è caratterizzato da forti escursioni termiche diurne, con temperaturenotturne anche troppo fresche, la prima cosa che viene in mente è di accumulare il guadagno

termico diurno per sfruttarlo durante la notte, e di accumulare il fresco notturno per mitigare letemperature diurne. Già l’inerzia termica delle masse murarie, la riduzione delle aperture e lacompattezza, sia dell’edificio che del tessuto urbano, possono conseguire un risultato del genereriducendo l’escursione termica interna, ma in alcune situazioni sono stati escogitati dei dispositivisofisticati per conseguire più efficacemente questo risultato, quali le torri del vento e le coperturecurve con foro di aerazione [4].Un altro meccanismo che può essere usato anche quando non sia rilevante l’abbassamento notturnodella temperatura o si voglia conseguire comunque l’umidificazione dell’aria è il raffrescamentoevaporativo.

Figura 10 – Schema di funzionamento di una torre del vento (fonte [4]).

Particolarmente interessante è il funzionamento delle torri del vento, sviluppate nelle città aiconfini col deserto delle zone centrali ed occidentali dell’Iran, a partire dal ‘900 d.C. ed ancora inuso. Esse vengono utilizzate nei soli mesi estivi perché in Inverno provocherebbero un eccessivoraffreddamento dell’edificio.Il loro funzionamento è basato sull’inerzia termica delle murature costituenti la torre. Le muraturedella torre si scaldano al Sole durante il giorno, in assenza di vento quando la loro temperaturasupera quella dell’aria interna la torre inizia a funzionare come un camino: l’aria all’interno dei suoicondotti si scalda e sale. All’inizio della notte l’aria che sale attraverso la torre richiama l’aria frescaesterna che entra attraverso porte e finestre. Se invece c’è vento l’aria fresca notturna entra dalleaperture superiori della torre e scende verso l’interno dell’edificio scaldandosi lungo i canali dellatorre. Il riscaldamento dell’aria può rallentare il processo di refrigerazione. Al mattino le muraturedella torre si trovano ad essere più fresche dell’ambiente circostante, l’aria al loro interno siraffredda e scende all’interno dell’edificio. Se c’è vento questa circolazione viene forzata. In ognicaso l’aria entra nei locali e circola per poi uscire da porte e finestre, provvedendo così anche alla

ventilazione. Questa circolazione può essere controllata mediante un’opportuna disposizione delleporte interne.Le aperture sulla sommità della torre sono disposte sempre a coppie: per ogni apertura sopravventoce n’è una sottovento, ed una parte dell’aria che scende attraverso i canali della prima aperturarisale sempre lungo i canali dell’apertura opposta, trasportando con se aria interna e realizzandocosì una certa ventilazione.Il sistema può essere perfezionato aggiungendo un’umidificazione dell’aria che entra nell’edificio.Questo può avvenire in vari modi: quando la parte più bassa della torre, a contatto col terreno, èumidificata dal terreno stesso, interponendo fra la torre e l’edificio servito un tunnel sotterraneo lecui pareti sono umidificate dall’acqua del sottosuolo, collocando una vasca od una fontana inprossimità dell’uscita dell’aria dalla torre o dal condotto interposto.L’evaporazione dell’acqua nella corrente d’aria entrante oltreché aumentarne il titolo e l’umiditàrelativa, cosa utile al comfort, ne abbassa ulteriormente la temperatura (raffrescamento evaporativo)aumentando notevolmente l’efficienza del sistema.

Figura 11 – Schema di funzionamento di una copertura curva con foro di aerazione (fonte [4]).

Coperture curve, a cupola od a botte, con foro di aerazione . Una copertura piana o una cupolaesposte alla radiazione solare assorbono praticamente la stessa quantità di energia radiante, tuttavia,a parità di area coperta (non di volume racchiuso) una copertura curva dispone di una superficie discambio maggiore per dissipare calore, principalmente per via convettiva.L’aria che si scalda all’interno, per effetto del calore trasmesso attraverso la copertura esposta alsole, si accumula nella parte alta del locale sottostante, da lì può essere evacuata attraverso un foro

di aerazione. L’aria esterna che si muove orizzontalmente per effetto del vento al momento in cuiscorre sulla copertura curva, aumenta la sua velocità, per effetto del restringimento dello spazio adisposizione (come in un tubo di Venturi), e tale incremento è massimo alla sommità dellacopertura. A questo aumento della velocità corrisponde una diminuzione della pressione (comerisulta dall’equazione di Bernoulli). Ora, se nel punto più alto della copertura è presenteun’apertura, l’aria calda interna viene risucchiata fuori per effetto della differenza di pressione. Ilflusso di aria uscente attira nella stanza nuova aria dai locali confinanti o da torri del vento.Anche in questo caso la presenza di vasche e fontane all’interno può aumentare l’effetto diraffrescamento ed umidificare l’aria..È importante che la copertura presenti la massima curvatura nella direzione del vento, pertanto se iventi hanno una direzione dominante si utilizzerà una copertura a botte con asse ortogonale a taledirezione, se invece la direzione del vento è variabile si preferiranno coperture a cupola.Le cupola con foro di aerazione abbinata a torri del vento può essere usata per mantenere fresca inEstate l’acqua di una cisterna, in parte accumulata già fredda nel periodo invernale, favorendonel’evaporazione superficiale.

Bibliografia

[1] Aavv. A survey of passive solar building. Study prepared by AIA research corporation.

[2] M. Bottero, G. Rossi. G. Scudo, G. Silvestrini. Architettura solare tecnologie passive ed analisicosti – benefici. CLUP. Milano 1984.

[3] B. Givoni. Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold ITP1998.

[4] M. N. Bahadori. Il “condizionamento” dell’aria nell’architettura iraniana. Le Scienze (ed.italiana di Scientific American) n. 116, Aprile 1978, pp. 96-106.