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Tecniche di raffrescamento passivo per respingere e dissipare il calore

I sistemi solari passivi possono essere impiegati per ottenere il raffrescamento degli edifici. Ecco come

Edificio passivo con facciata solare a Park Slope, NY ( McMahon Studio)
Edificio passivo con facciata solare a Park Slope, NY ( McMahon Studio)
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I sistemi solari passivi sono tecnologie applicate al costruito impiegate al fine di regolare gli scambi termici tra esterno e interno dell’edificio facendo uso della radiazione solare come fonte energetica e sfruttando, come elementi captanti e di accumulo, componenti edilizi sia d’involucro, esterni, che interni.

Elementi essenziali di tali sistemi sono:

  • i collettori, elementi destinati alla captazione solare, prevalentemente collocati sull’involucro edilizio in parti bene esposte alla radiazione solare, quindi sulle facciate sud e sulle coperture, costituiti da superfici trasparenti e da assorbitori realizzati da superfici opache e scure, esposte alla radiazione solare che penetra dalla superficie trasparente la convertono in calore;
  • le masse di accumulo, destinate a immagazzinare calore e a ricederlo in assenza di sole, prolungando il funzionamento dei sistemi solari passivi;
  • i componenti di controllo, per regolare il funzionamento dei sistemi solari passivi nel ciclo giornaliero (giorno/notte) e stagionale.

Nel periodo estivo il raffrescamento passivo di un edificio si può ottenere, schematicamente, con le seguenti tecniche:

  • il controllo termico che si attua con esecutività progettuali di azione atte a respingere il calore proveniente dall’esterno prima che raggiunga lo spazio da climatizzare, oppure mirate a ridurre la quantità di calore prodotto all’interno di un edificio;
  • il raffrescamento dissipativo o naturale, che mira a dissipare il calore in eccesso, tramite l’uso di pozzi termici naturali.

Tali strategie si attuano attraverso sistemi che si differenziano in funzione: del tipo di fonte, modalità e tempo di trasferimento del calore, per quanto riguarda il controllo termico; del pozzo termico utilizzato, per quanto attiene al raffrescamento dissipativo.
Le principali tecniche di raffrescamento naturale sono, in funzione del pozzo termico utilizzato:

  • raffrescamento microclimatico, realizzato con aria a temperatura più bassa di quella dell’ambiente da raffrescare;
  • raffrescamento geotermico (passivo diretto, se avviene per contatto tra involucro e terreno, come negli edifici ipogei, o ibrido indiretto, se realizzato attraverso condotti interrati, ad aria o ad acqua);
  • raffrescamento evaporativo, basato sulla sottrazione del calore contenuto nell’aria immessa in un ambiente, tramite il passaggio della medesima a contatto con superfici umide (bacini, canali, fontane, serpentine) o getti nebulizzati (sistemi passivi diretti), o apparecchiature (sistema ibrido indiretto), che inducono l’evaporazione dell’acqua stessa;
  • raffrescamento radiativo, attuato per dispersione notturna, verso il cielo sereno, del calore accumulato nelle strutture (sistema passivo diretto) o trasportato da un fluido, tramite pannelli radianti (sistema ibrido indiretto).

Raffrescamento, finestrature e luce naturale nell’edificio
Va poi evidenziato che, nel progetto di un edificio solare passivo, le finestrature devono essere concepite come una sorgente sia di calore che di luce, quindi i concetti base dell’edilizia tradizionale per la determinazione delle dimensioni e della posizione delle finestre possono non essere più adeguati: ad esempio, in un sistema a guadagno diretto c’è il rischio di un eccessivo illuminamento, mentre con una parete Trombe o con il sistema Barra-Costantini l’ottimizzazione del sistema stesso può avvenire a scapito di una sufficiente illuminazione naturale. Potenzialmente l’illuminazione naturale offre anche una notevole opportunità di risparmio energetico, in quanto riduce la dipendenza dai consumi energetici per la produzione di luce artificiale.
I sistemi a guadagno diretto posseggono questa possibilità, ma può essere discutibile la qualità dell’illuminazione.
La difficoltà concettuale maggiore, nell’affrontare progettualmente la tematica del raffrescamento passivo, è quella di mantenere unite le due energie che ritroviamo in ogni forma di vita e di materia sensibile.
La prerogativa del raffrescamento passivo è quella di intraprendere un percorso che a un bilancio termico in condizioni involucrate, tipico dell’inverno e quindi comunque semplificabile con un dentro protetto dal fuori; nel caso dell’estate, viceversa, introduce un meccanismo di relazione, di traspirabilità, tipico di una pelle scoperta che, se da un lato dobbiamo proteggere dal sole ancor più che dal freddo, allo stesso tempo possiamo valorizzare grazie all’esposizione, attingendo il meglio che l’universalità della ricerca scientifica attribuisce ai processi di relazione a 360°.

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