LA CLIMATOLOGIA NEL RISPARMIO ENERGETICO. I DATI RELATIVI ALLA CITTA DI FOGGIA

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1 LA CLIMATOLOGIA NEL RISPARMIO ENERGETICO. I DATI RELATIVI ALLA CITTA DI FOGGIA Pur alla luce delle nuove situazioni congiunturali, fra le quali la maggiore offerta di petrolio e il cambio lira-dollaro più favorevole, il "nodo energia" è ancora tutto da risolvere. Per un Paese come il nostro, sostanzialmente povero di fonti energetiche primarie, il risparmio energetico deve essere visto come una "fonte virtuale di approvigionamento". Anche per l'edilizia occorre pensare al risparmio di energia come ad una vera e propria "fonte alternativa", soprattutto alla luce dell'incidenza del consumo per il riscaldamento domestico, pari al 25% dell'intero fabbisogno energetico del Paese. I consumi di calore delle nostre abitazioni infatti possono essere ridotti anche del 30% attraverso: A) variazioni e miglioramenti tecnologici; B) variazioni delle tecniche costruttive, o più generale attraverso una diversa concezione progettuale. Vediamo come potrebbero concretizzarsi queste azioni: A. 1) intervento sull'isolamento termico delle abitazioni (con guarnizioni per i serramenti, realizzando controinfissi, ponendo in opera materiali isolanti per le chiusure esterne sia orizzontali che verticali etc.); 33

2 A.2) gestendo in maniera più attenta e con una manutenzione programmata gli impianti di riscaldamento 1. B) L'alternativa a questa sommatoria di interventi, e che comporterebbe nel tempo un notevole risparmio energetico, consiste nello sviluppare una tecnica costruttiva che faccia ricorso alla radiazione solare e che utilizzi possibilmente tecnologie costruttive "a basso consumo energetico". Sarà anche opportuno considerare altri elementi di una "nuova cultura" del comfort termico che considera opportunatamente: - la resistenza termica del vestiario (fattore non trascurabile nel progetto termico); - particolari elementi d'arredamento che svolgono un'ulteriore funzìone di isolamento termico (ad esempio pesanti tendaggi a schermo delle finestre); - opportuni valori delle temperature interne dell'alloggio in relazione alle diverse destinazioni d'uso dei vari ambienti (nei ripostigli, vani di servizio etc. la temperatura dell'aria può anche essere differente da quella necessaria per le camere da letto, bagni etc.). E evidente che i primi punti A. 1), A. 2), si riferiscono soprattutto ad interventi proponibili nelle edificazioni già esistenti, il punto B) è sostanzialmente rivolto alla produzione edilizia di nuovo impianto nella quale le tecniche costruttive sono improntate e proporzionate all'uso, determinante, di fonti energetiche rinnovabili. In questo che può essere definito come "il processo costruttivo e conservazione energetica" la radiazione solare è sicuramente il fattore climatico più importante. Infatti ogni metro quadrato della superficie terrestre riceve una quota annuale di soleggiamento che si traduce in un flusso continuo di energia peraltro variabile (per intensità, frequenza e quantità) in funzione della latitudine, dell'alternarsi delle stagioni, dell'alternarsi del giorno e della notte, della variabilità di altri fattori atmosferici (nuvolosità, intensità del vento etc.). La quantità di radiazione solare annua computabile su un manufatto edilizio - di superficie nota 2, sarà sempre molto al di sopra delle reali esigenze termiche dello stesso manufatto. 1 - L'uso intermittente dell'impianto di riscaldamento, diventato quasi una logica conseguenza della limitazione oraria all'uso degli impianti per le restrizioni energetiche, produce prestazioni differenziate per diversi tipi di manufatto. Sono sicuramente gli "edifici leggeri" (rispetto a quelli "massicci", con alti valori di inerzia termica) ad avere una "risposta termica" più efficace. 2 E comunque necessario conoscere la latitudine del luogo fisico dove sorge il manufatto. 34

3 Tutto questo potrebbe sembrare un paradosso e far formulare la giusta interrogazione sulla reale necessità di attivare i sistemi energetici attivi (ovvero i tradizionali impianti di riscaldamento) considerata la notevole disponibilità di energia solare. La risposta è abbastanza semplice e consiste nella sfasatura tra radiazione solare disponibile e fabbisogno energetico. Infatti il maggiore bisogno energetico è concentrato nei mesi invernali durante i quali la quantità di radiazione solare è ridotta rispetto a quella conseguibile durante i mesi estivi. Ma in effetti questa sfasatura incide molto meno di quella - più difficile da compensare - che deriva dall'alternarsi fra il giorno e la notte e dall'impossibilità di potersi assicurare comunque una quota minima di radiazione solare a causa di possibili annuvolamenti del cielo. Con le tecniche costruttive e le tecnologie usate nella corrente produzione edilizia si è soliti risolvere questi problemi con gli impianti termici convenzionali. E evidente che soltanto attraverso una diversa impostazione progettuale, che tenga conto delle interazioni tra clima e manufatto e che preveda tecnologie appropriate alla ricezione ed utilizzo di questa enorme quantità gratuita di energia, è possibile intervenire sul fabbisogno termico di un edificio cercando almeno di ridurne il suo carico. L'architettura bioclimatica, così come correntemente viene definita questa concezione progettuale, richiede quindi l'applicazione di metodologie e tecniche costruttive sostanzialmente differenti da quelle fino ad oggi impiegate. Sono da considerare nuovi parametri pressocché ignorati, quali: - i dati climatici; - i dati relativi al benessere termico; - la risposta termica degli elementi costruttivi, che consentono di "ricomporre il progetto" per tutti i suoi aspetti quali: - la forma; - la materia; - l'energia, trattati fino ad oggi da figure professionali differenti. I primi ad introdurre nella progettazione di un edificio un metodo sistematico per la valutazione ed il controllo del comfort ambientale e del benessere termico, furono i fratelli Olgyay. Il metodo consiste nella lettura di un "diagramma bioclimatico" che definisce le zone di maggiore e minore comfort. Vengono considerati, oltre la temperatura e l'umidità dell'aria, altri parametri quali la temperatura media radiante, la velocità del vento, la radiazione solare, la resistenza termica del vestiario. 35

4 Il metodo ha il limite di considerare esclusivamente le variabili ambientali esterne senza tener conto delle capacità di modulazione da parte dei componenti edili sui parametri di comfort interno. Questa manchevolezza è colmata dal metodo Givoni che consente, forniti i dati climatici, di ricavare una rappresentazione accurata della relazione tra il processo progettuale e il controllo-regolazione del benessere ambientale. Viene infatti valutata la situazione climatica alla quale l'edificio è esposto prevalentemente avendo comunque presente i valori da conseguire per definire il benessere termico desiderato. Di conseguenza si potrà disporre di un bilancio circa le necessità "energetiche" del manufatto rispetto al quale si orienterà la progettazione. I parametri climatici considerati, ovvero: -) la temperatura; -) la radiazione solare diretta; -) la radiazione solare diffusa; -) l'umidità relativa; -) la velocità e direzione del vento, influenzano notevolmente il comportamento termico degli edifici e quindi devono essere valutati come variabili importantissime della progettazione sia edile che impiantistica. Già da qualche tempo è disponibile un volume, contenuto nella "Guida al Controllo Energetico della Progettazione" 3 sui dati climatici e metereologici italiani. Questa raccolta si presenta come una prima e sufficiente sistematizzazione dei dati climatici relativi a 118 località italiane distribuite sul territorio nazionale. I dati metereologici presi in esame sono: -) la temperatura dell'aria (a bulbo secco); -) l'umidità relativa; -) la radiazione solare diretta e diffusa; -) la velocità del vento e direzione prevalente; -) lo stato del cielo (nuvolosità, nebbia, piovosità). I dati sono stati raccolti nelle stazioni dell'areonautica Militare (per la maggior parte aeroporti). E imporante subito mettere in rilievo i limiti di questa rilevazione per lo più eseguita, come si è detto, in luoghi isolati molto diversi dagli agglomerati urbani. 3 - Elaborazione curata nell'ambito del Progetto Finalizzato Energetica del C.N.R., Sottoprogetto Risparmio di Energia nel Riscaldamento degli Edifici (tema D). 36

5 Le differenze fra i dati raccolti in una stazione dislocata in luogo isolato rispetto a quelli registrabili all'interno del nucleo urbano possono essere sintetizzate nei seguenti punti: 1) la radiazione solare è leggermente inferiore a causa della minore trasparenza dell'atmosfera dovuta all'inquinamento atmosferico; 2) la temperatura a bulbo secco è maggiore (cresce in corrispondenza della maggiore densità edilizia); 3) l'umidità relativa è minore in seguito alla maggiore temperatura e per l'incapacità delle superfici di trattenere l'acqua; 4) la velocità e la direzione del vento sono diverse e dipendono dal lay-out urbano. I dati metereologici così raccolti sono comunque scarsamente utilizzabili per qualsiasi valutazione tecnico-economica. Infatti un modello di simulazione del comportamento termico del sistema edificio-impianto che utilizzi i dati metereologici orari, comporterebbe dei tempi di calcolo (e quindi dei costi) inacettabili. I dati debbono essere quindi compattati o secondo la formulazione di "anno tipo" (rappresentativo di un periodo temporale ben più lungo), o secondo il "giorno medio mensile". Entrambi esprimono rappresentazioni dei parametri interpolati secondo leggi statistiche. La compattazione dei dati sotto forma di "giorno medio mensile" presenta indubbi vantaggi; fra questi la maggiore velocità di elaborazione. E tuttavia da rilevare che non è considerata la contemporaneità degli eventi, ovvero che non è assolutamente certo che la combinazione dei vari dati in una certa ora di un giorno medio corrisponda alla combinazione più probabile. Il volume sui dati climatici già citato, pur con i limiti già detti circa la raccolta dei valori realizzata solo su una parte dell'intero territorio nazionale 4 può essere comunque reputato un valido strumento per i progettisti che utilizzano modelli matematici di simulazione dei sistemi manufatto-impianto termico per i quali si ritiene utile valutare le prestazioni energetiche sia in regime transitorio orario che in regime stazionario mensile. Anche per la città di Foggia (località Amendola, latitudine ) sono stati raccolti una serie di dati climatici relativi a: -) valori medi dei parametri climatici già citati in precedenza (temperatura, umidità, etc.) classificati per ore giornaliere e mesi dell'anno; 4 - Insime alla raccolta citata è disponibile anche un catalogo delle caratteristiche dei componenti edili sia opachi che trasparenti. 37

6 -) radiazione solare oraria (classificata per mesi e orientazione geografica); -) distribuzione mensile delle ore di sole; -) numero dei giorni con pioggia, nebbia e neve (e totale di questi valori); -) precipitazioni medie mensili; -) nuvolosità media mensile; -) distribuzione statistica dei dati mensili del vento (classificata per mese). I grafici e i diagrammi che seguono sono le rappresentazioni dei valori dei parametri ora elencati registrati per Foggia Amendola 5. Michele Stella Bibliografia 1) AA.VV., "Architettura solare", ed. Clup Milano. 2) JEAN-LOUIS IZARD E ALAIN GUYOT, "Architettura bioclimatica", ed. Clup Milano. 3)CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE, PROGETTO FINALIZZATO ENERGETICA, "Dati climatici per la progettazione edile ed impiantistica ", ed. CNR Roma. 5 - Queste elaborazioni sono contenute nel volume "Dati climatici per la progettazione edile ed impiantistica" del CNR, riportato in bibliografia. 38

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