ARCHITETTURA TECNICA III

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1 ARCHITETTURA TECNICA III APPROCCIO BIOCLIMATICO ALLA PROGETTAZIONE - TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE e PASSIVE. Ing. Nicola Bartolini nicola.bartolini5@unibo.it

2 AZIMUTH E ALTEZZA SOLARE Angolo di altezza solare Angolo di azimuth

3 LA RADIAZIONE SOLARE La quantità di energia irraggiata in estate è maggiore rispetto a quella irraggiata in inverno.

4 RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE (LAT. 40 N)

5 ANALISI DELLA RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE SU UNA FINESTRA POSTA SUD 21 Novembre ore Ottobre ore Agosto ore 12

6 ANALISI DELLA RADIAZIONE SOLARE INCIDENTE SU UNA FINESTRA POSTA SUD 21 Dicembre ore Giugno ore 12

7 Delibera della Giunta regionale n del 26 settembre 2011 REQUISITO 6.4.1: Contenimento dei consumi energetici in regime estivo: riduzione degli apporti termici dovuti all irraggiamento solare nel periodo estivo

8 1. L EFFETTO SERRA I raggi solari a corta lunghezza d'onda penetrano facilmente nell'atmosfera raggiungendo in buona parte la superficie del pianeta terra, dove vengono in parte riflessi ed in parte assorbiti dalla superficie e convertiti in calore. Il calore viene dissipato verso lo spazio sotto forma di irraggiamento infrarosso. L'interferenza dei gas serra (sotto forma di assorbimento o opacità) alla dissipazione della radiazione infrarossa terrestre comporta l'accumulo di energia termica in atmosfera e quindi l'innalzamento della temperatura superficiale fino al raggiungimento di un punto di equilibrio termico-radiativo tra radiazione solare in arrivo e radiazione infrarossa in uscita.

9 1. L EFFETTO SERRA NEGLI EDIFICI Aumento di temperatura all interno di un ambiente vetrato esposto a soleggiamento diretto dovuto alla trasparenza del vetro rispetto alla radiazione solare incidente ed alla sua contemporanea opacità rispetto alla radiazione infrarossa restituita dagli oggetti riscaldati all interno del vano L energia solare incidente tende quindi a rimanere intrappolata all interno della struttura e tale effetto può essere prolungato o regolato con l ausilio di accumuli di materiale ad alta inerzie termica collocati nei pressi della superficie vetrata.

10 2. CONTROLLO DELL ILLUMINAMENTO L illuminamento di un punto interno ad un ambiente costituito è da tre componenti: l illuminamento conseguente alla luminanza della porzione di cielo vista attraverso le finestre, Ec, quello relativo alla luminanza dei diversi elementi di paesaggio esterno visti dal punto attraverso la finestra, ERE, e infine quello dovuta alle rifessioni multiple sulle superfici interne, ERI

11 2. CONTROLLO DELL ILLUMINAMENTO: il fattore di luce diurna È il rapporto tra l illuminamento E che si realizza su di una superficie orizzontale posta all interno dell ambiente considerato grazie alla luce proveniente dalla volta celeste (non si considera la radiazione diretta proveniente dal sole), e quello che contemporaneamente si ha su di una superficie orizzontale posta all esterno senza alcuna ostruzione E0. Dipende da: - area delle aperture finestrate; - coefficiente di trasmissione nel visibile del materiale trasparente che costituisce le finestre; - area dei diversi elementi che costituiscono l involucro e che sono presenti all interno del locale (pareti, pavimenti, soffitti, arredi, ecc.); - coefficiente di riflessione nel visibile delle superfici dei vari elementi presenti all interno del locale; - presenza di ostruzioni di qualsiasi genere, esterne od interne, che limitino la vista della volta celeste; - stato di manutenzione delle superfici vetrate e delle superfici interne.

12 2. CONTROLLO DELL ILLUMINAMENTO: il fattore di luce diurna Si deve ricordare inoltre come il valore del fattore di luce diurna varia da punto a punto all interno di un ambiente. Si introduce allora il fattore medio di luce diurna, Fmld, dove per medio si intende mediato su più punti di misura. Tale parametro consente di valutare la capacità delle aperture trasparenti e dell involucro di uno spazio chiuso di garantire condizioni di illuminazione naturale confortevoli e un accettabile sfruttamento della luce naturale Metodo di calcolo: NTR Emilia Romagna 1984 e Circolare Ministero LL. PP. n /5/1967 oppure utilizzo di Ecotect.

13 COME FAR ENTRARE LA RADIAZIONE SOLARE?

14 3. INERZIA TERMICA L inerzia termica di una struttura consiste nella sua capacità di opporsi al passaggio del flusso di calore e di assorbirne una quota, senza rilasciarlo in maniera immediata e contribuendo al contenimento delle oscillazioni della temperatura interna. Può essere definita come l effetto combinato dell accumulo termico e della resistenza termica della struttura. Queste due caratteristiche dipendono dalla massa frontale della parete e dalla conduttività dei materiali che la costituiscono. La fase estiva, sottovalutata nella certificazione energetica italiana degli edifici, comporta elevati consumi per raffrescamento e condizioni di discomfort nei nostri climi temperati, e va quindi assolutamente presa in considerazione. Essendo caratterizzata da carichi termici al contorno variabili nell arco della giornata e in modo più evidente rispetto all inverno, la stagione estiva chiama in gioco l inerzia termica dell involucro edilizio.

15 3. INERZIA TERMICA Il fattore di attenuazione è il rapporto tra l ampiezza del flusso termico uscente e quello entrante in un componente edilizio (parete o tetto). Lo sfasamento dell onda termica rappresenta il tempo con cui il picco massimo della temperatura esterna impiega ad attraversare completamente un componente edilizio.

16 3. INERZIA TERMICA L inerzia termica si può descrivere attraverso due principali proprietà termiche dinamiche: 1. trasmittanza termica periodica (Yie = W/mqK) è il prodotto tra il fattore di attenuazione (fd [adimensionale]) e la trasmittanza termica stazionaria (U [W/mqK]) e rappresenta sia il grado di smorzamento che quello di sfasamento dell onda termica proveniente dall esterno. La Yie rappresenta quindi un buon parametro di controllo e di mitigazione dei carichi termici provenienti dall esterno. 2. capacità termica areica interna periodica (Cip = kj/mqk) rappresenta la capacità di un componente edilizio di accumulare i carichi termici provenienti dall interno. Maggiore è il valore della Cip (massa posta verso l interno), maggiore è l accumulo termico. L accumulo dei carichi termici interni da parte di una parete permette di mantenere le temperature superficiali su livelli accettabili, cioè con oscillazioni e valori limitati nell arco della giornata, a favore sia delle condizioni di comfort ambientale che dei consumi per la climatizzazione estiva.

17 COME PROTEGGERSI? Sistemi di protezione solare

18 COME PROTEGGERSI? Sistemi di protezione solare

19 COME PROTEGGERSI? I vetri bassoemissivi Vetrocamera standard Vetrocamera con vetri bassoemissivi Triplo vetro bassoemissivo con gas nelle intercapedini

20 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Sistemi solari a guadagno diretto: gli shedes

21 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Sistemi solari a guadagno diretto: Clerestory e Suncather

22 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Sistemi di accumulo a parete

23 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Sistemi di accumulo a parete

24 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Sistemi di accumulo a parete: muro di Trombe

25 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? La Serra solare

26 COME ACCUMULARE E SFRUTTARE LA RADIAZIONE? Serra solare: criteri di dimensionamento N.B.: C = ( F 32) / 1,8

27 ALCUNI ESEMPI.. Muri di Trombe

28 ALCUNI ESEMPI.. Serra solare Richard Rogers Solar City

29 ALCUNI ESEMPI.. Serre solari Georg Reinberg Salisburgo Gneis Moss

30 TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE Pannelli solari TERMICI

31 TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE Pannelli solari TERMICI PIANI

32 TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE Pannelli solari TERMICI a TUBI SOTTOVUOTO

33 TECNOLOGIE SOLARI ATTIVE Pannelli solari TERMICI: l accumulo