Riscaldare risparmiando: la progettazione bioclimatica IL MURO D’ARIA Alle nostre latitudini il sole ci delizia dell’energia equivalente ad un barile di petrolio (quasi 160 litri) per metro quadrato. Il punto è come raccoglierla ed utilizzarla per creare un microclima gradevole all’interno delle nostre abitazioni. Queste non vanno viste indistintamente come “costruzioni” da misurare in metri quadrati, ma come punto di arrivo di una filosofia costruttiva che le vede come impianti di captazione dell’energia, adibiti al soggiorno degli occupanti. Un esempio ci viene dal Muro di Trombe. Félix Trombe era un ingegnere chimico francese, appassionato speleologo, che realizzò un sistema semplice per accumulare e trasferire gradualmente la radiazione solare all’interno dell’edificio. Si tratta di una parete, costituita da materiale caratterizzato da una elevata massa termica (pietra, mattoni, cemento, acqua), rivolta verso Sud, davanti alla quale è posto un vetro isolato, meglio se doppio; tra la parete ed il vetro esterno è lasciata una intercapedine d’aria, collegata da boccole di ventilazione allo spazio interno, in modo da formare un grande collettore solare termico con funzioni strutturali. Al di sopra del muro di Trombe è opportuno porre un aggetto, magari con funzioni di terrazzo per il piano soprastante oppure di semplice cornicione della copertura, opportunamente dimensionato, in modo da schermare parte della radiazione solare in eccesso durante i mesi estivi. Il sistema potrebbe facilmente surriscaldarsi, rendendo disagevole la permanenza nei locali attigui: pensiamo alla temperatura all’interno delle
nostre automobili lasciate qualche ora sotto il solleone! Va tenuto presente che il sole “gira” alto durante l'estate, mentre sta basso sull'orizzonte durante i mesi freddi. L’aggetto funziona come il “paraluce” montato attorno all’obiettivo delle macchine fotografiche: un cono che indirizza solo i raggi solari utili, schermando quelli obliqui. La vetrata deve poter essere apribile “a libro” per i lavori di normale pulizia fino a ¾ della sua altezza; nella parte superiore ha una apertura a ribalta; il motivo sarà chiarito in seguito. Buon senso consiglia di considerare anche un accesso alla parte esterna della vetrata: questo può svolgere la doppia funzione di terrazzino o corridoio esterno di collegamento tra parti dello stesso edificio, rendendone agevole i lavori di pulizia. Infine le boccole (sia superiori che inferiori) sono dotare di una piccola serranda – comandata elettricamente - che ne consente l'apertura e la chiusura: in altre parole la messa o meno in comunicazione con l’intercapedine.
COME FUNZIONA Immaginiamo una serena giornata invernale, il cielo terso, il sole basso sull'orizzonte. I raggi giungono sul vetro quasi perpendicolari, attraversano l'intercapedine e riscaldano la superficie della massa termica, colorata di nero (ma anche il blu, il grigio antracite ed il marrone scuro vanno bene). L'aria inizia a salire verso l'alto, dalle boccole superiori entra nella stanza, richiamando aria fresca posta vicino al pavimento; si crea così un moto convettivo a circolazione naturale.
Circa un terzo del calore così catturato entra con l'aria calda, i restanti due terzi sono accumulati dalla parete e ceduti per irraggiamento (come onde di calore) nelle successive 6 – 12 ore. Scendono le tenebre: il calore potrebbe sfuggire dall'ambiente interno innescando un moto
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disce un surriscaldamento eccessivo quanto indesiderato della parete. Tuttavia si riscalda comunque per la grande quantità di radiazione solare diffusa e riflessa dal paesaggio circostante. A questo punto si apre la parte superiore della vetrata; le boccole superiori vengono chiuse e l'aria calda che si trova nell'intercapedine inizia a risalire e fuoriesce, estraendo l'aria dal locale tramite le boccole inferiori. Se la stanza ha una finestra a Nord, possiamo creare un moto di aria naturale, prelevata dal versante fresco e portata all'interno dell’edificio attraverso la circolazione che si è così instaurata.
ALCUNI SUGGERIMENTI La parete deve avere alcuni requisiti di base per poter espletare la sua funzione; innanzi tutto deve essere commisurata allo spazio interno da riscaldare; poi deve essere rivolta verso Sud, con una tolleranza di circa 30° (quindi tra Sud - Sud Est e Sud Sud Ovest). Inoltre la sua costruzione deve considerare un certo spessore (solitamente compreso tra 25 cm e 40 cm) e la presenza di materiali ad elevata capacità termica (pietre, mattoni pieni, cemento, ecc.). Questa proprietà dipende dalla loro densità: sappiamo che ciò che richiede molto tempo a scaldarsi necessita di altrettanto tempo per raffreddarsi. contrario: l’aria nell’intercapedine cede calore al vetro, raffreddandosi scende, richiamando aria calda dal locale. Per questo motivo le boccole sono chiuse fino al giorno successivo. A causa della vetrata isolante, la temperatura media della massa termica, costituita dal muro, può essere significativamente al di sopra della temperatura media esterna. Se il vetro isola abbastanza bene e la temperatura esterna non è troppo bassa, la temperatura media della massa termica sarà significativamente superiore alla temperatura ambiente. Si possono facilmente raggiungere i 60° nelle giornate serene. Passano i mesi; d'estate il sole è alto sull'orizzonte, circa 70° sull'Italia. I suoi raggi giungono obliqui sui vetri. Alcuni di essi sono fermati dall’aggetto soprastante che impe-
terno. La parete ben progettata fa si che questo avvenga durante le ore di prevedibile occupazione del locale. Supponiamo che il picco avvenga alle 14 del pomeriggio, lo sfasamento sia di 7 ore. Gli occupanti avvertiranno il calore alle 21 di sera, mentre stanno consumando la cena. L'acqua è molto interessante, da questo punto di vista; ha una elevatissima capacità termica (tutti sanno che le località di mare godono di un clima temperato: l'acqua restituisce d'inverno il calore accumulato durante l'estate); per questo motivo qualcuno ha proposto dei serbatoi impilabili con cui costituire la parete. Altre controindicazioni, causate dalle implicazioni organiche dell'acqua stessa, ne sconsigliano l'uso. Per questa ragione i materiali inerti sono i più indicati, in quanto consentono di non avere un aggravio di costo e mantenere la funzione strutturale della parete stessa. La tintura interna può essere di qualsiasi colore, anche chiaro come è consuetudine; alla parete possono essere appoggiati piccoli mobili a patto che non ostruiscano le boccole ed il movimento delle relative serrande. In caso di mobili molto “coprenti” tipo armadio, va assicurata una certa distanza (pochi centimetri) che permetta la dissipazione del calore trasmesso per conduzione dalla parete stessa.
LA CAPACITÀ TERMICA DEI PIÙ COMUNI MATERIALI DA COSTRUZIONE DIPENDE PRINCIPALMENTE DALLA DENSITÀ MATERIALE
CALORE SPECIFICO KJ/KG °K
DENSITÀ KG/METROCUBO
CAPACITÀ TERMICA KJ/MC °K
CEMENTO LEGGERO LEGNAME INTONACO MATTONI CEMENTO ACQUA MATERIALE A CAMBIO DI FASE
1.0 1.21 1.0 0.8 0.84 4.2 5.1
600 600 1300 1700 2100 1000 1355
600 726 1300 1360 1760 4200 6910
Il materiale con queste caratteristiche si riscalderà lentamente durante il giorno per poi restituire l'energia accumulata durante la notte. Si parla di sfasamento dell'onda termica: la faccia esterna del muro raggiunge la massima temperatura alcune ore prima che l'onda di calore arrivi sul lato in-
L'unico extra costo è dato dalla copertura vetrata e dal sistema automatico di chiusura delle boccole. Inoltre la parete opaca sottrae luce agli ambienti interni, laddove non sia possibile compensarla con aperture su altri versanti. Vi sono però anche notevoli pregi, dati dal fatto che è assicurata la pri-
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vacy degli occupanti e l'assenza di abbagliamento, tipico delle pareti rivolte a Sud. Tra i vantaggi ricordiamo che le oscillazioni di temperatura di un muro Trombe sono più contenute rispetto ad una semplice serra vetrata ed lo sfasamento dell'onda termica è utile ad integrare altre fonti convenzionali basate sulla combustione di sostanze fossili. Tutto sommato è una tecnologia semplice e consolidata anche se poco diffusa e ancor meno proposta dai progettisti.
SCENARIO APOCALITTICO Facciamo ora qualche ipotesi di pura fantasia: supponiamo che questa filosofia costruttiva sia
applicata ad una parte consistente delle nuove abitazioni da un certo periodo in poi e proviamo ad immaginare gli effetti sull'economia del Paese. E' facile credere che questo approccio non sia ben visto dai guru dell'economia mercantile e della crescita economica illimitata. Vediamo perché: a fronte della vendita di qualche vetrata in più, si consuma meno combustibile fossile, avremo meno autocisterne in circolazione. Diminuiscono gli introiti dei gestori delle autostrade, i fatturati dei benzinai, si immetterà una minore quantità di CO2 in atmosfera. Di conseguenza avremo una contrazione dell'effetto serra, che comporta minori vendite di condiziona-
tori e minor consumo di energia elettrica per quelli già installati. Diminuiranno anche le particelle di PM10 nell'aria e avremo una minor spesa sanitaria, soffriremo con minor frequenza di disturbi respiratori ed acquisteremo qualche medicinale in meno di cui non dovremo smaltire la confezione. Non butteremo in discarica il vecchio condizionatore e la società di repero vedrà scendere il suo giro d'affari. Tutto questo potrebbe tradursi in una decremento (parola ripugnante !) del Prodotto Interno Lordo. Per lo Stato minori entrate, il gettito dell'IVA scende. Qualcuno ancora si stupisce se nessuno ne parla ?
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