Schermature solari per edifici a basso consumo energetico

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1 Schermature solari per edifici a basso consumo energetico FEBBRAIO 2012 Edizione 1 Come persiane e avvolgibili riducono il fabbisogno energetico degli edifici e come ne migliorano il comfort termico e visivo

2 MEMBRI DEL COMITATO TECNICO ES-SO Presidente: Hervé LAMY (SNFPSA) Ralf BAUR (ITRS) Richard BEUHORRY (SNFPSA) David BUSH (BBSA) Jean-Paul CLEMENT (SNFPSA) Alberto DANIELI (ASSITES) Yvon DEBIEZ (SNFPSA) Gonzague DUTOO (SNFPSA) Pascal NORDE (SNFPSA) Gabriele TRÖSCHER (ITRS) Copyright ES-SO, 2012 Le richieste delle autorizzazioni per copiare parte di questo manuale devono essere indirizzate a: ES-SO vzw Naessenslaan 9 B-1860 Meise, Belgio info@es-so.com Pagina 1

3 Cover page credits: Somfy, Warema, Mermet, Ferrari Pagina 2

4 PREMESSA Argomento di questo opuscolo è la schermatura solare, la sua influenza sul bilancio e sul consumo energetico di un edificio. Giacché gli edifici sono responsabili del 40% circa del consumo primario complessivo di energia in Europa, è cresciuta la pressione per aumentare la loro efficienza energetica. Il risparmio potenziale è enorme: oggi non è raro trovare edifici che consumano più di 250 kwh/m² a, mentre negli edifici moderni la tecnologia di ultima generazione mostra dati ben sotto i 100 kwh/m² a. Molti paesi stanno lavorando sulla normativa che limiterà l utilizzo massimo di energia a 50 kwh/m² a entro il 2015 o poco oltre. Allo stesso tempo, la tecnologia della casa Passiva e Attiva sta guadagnando quote di mercato e il Parlamento Europeo ha affermato che vorrebbe tutti i nuovi edifici a energia prossima allo zero, dal 2019 in poi. Con schermatura solare indichiamo tutte le tecniche volte a limitare l'ingresso di un eccessiva quantità di energia solare; esse spaziano dagli alberi da ombra alle tende da sole fisse, fino alle tende e alle persiane completamente automatizzate. Le condizioni climatiche esterne - luce e calore - cambiano costantemente durante la giornata. Ecco perché, in questo opuscolo, viene sottolineata l importanza dei sistemi automatizzati di schermatura solare (tapparelle, tende da sole, persiane, ecc.) per poter ottenere un effetto ottimale. Il controllo dell'ingresso del calore solare e della luce avrà una notevole efficacia sul fabbisogno energetico di un edificio, come dimostreremo. Tuttavia, la schermatura solare costituisce solamente uno degli elementi dell'involucro dell'edificio, insieme a vetri, infissi, pareti, tetti e pavimenti. Per ottenere una protezione solare automatizzata in grado di ridurre il consumo energetico, la scelta del sistema migliore deve avvenire nella fase iniziale di progettazione del processo di costruzione. Molti sono i fattori da prendere in considerazione, dal clima esterno all'ambiente circostante, l'orientamento dell'edificio così come il profilo dell'utente e molti altri ancora. La fisica delle costruzioni mostrerà come agisce ciascuno di tali fattori. Il software per la simulazione degli edifici può quantificare questi effetti. Dal momento che gli architetti si muoveranno verso edifici a 'energia quasi uguale a zero, il maggior numero di strati di isolamento termico può facilmente provocare il surriscaldamento in condizioni estive. Una schermatura dinamica diventerà quindi un elemento essenziale nel concetto dell edificio. Gli impianti di schermatura solare vanno installati da professionisti: l'esperienza mostra come, in fase di installazione, si debbano evitare errori al fine di garantire i risultati attesi. A volte, i sistemi di schermatura esterna vengono considerati come i mattoni e il calcestruzzo del rivestimento dell'edificio: non si presta loro particolare attenzione. Ma i sistemi con parti in movimento necessitano di assistenza. Questi e altri aspetti verranno tratti in questo opuscolo. Il nostro augurio è che lo troviate interessante. Peter Winters Presidente ES-SO, the European Solar-Shading Organization Pagina 3

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6 INDICE I. INTRODUZIONE II. PRINCIPI BASILARI II.1. Differenti tipi di radiazioni II.2. Radiazioni solari II.3. Influenza della posizione del sole II.4. Raggi infrarossi a onda lunga II.5. Influenza delle radiazioni sui materiali III. CARATTERISTICHE TERMICHE E VISIVE DI TENDE E PERSIANE III.1. Trasmittanza termica (valore U) III.2. Trasmittanza totale dell energia solare g tot (fattore solare) III.2.1. Generale III.2.2. Metodo di calcolo semplificato: EN III.2.3. Metodo di calcolo dettagliato: EN III.3. Trasmittanza τ v della luce III.3.1. Generale III.3.2. Metodo di calcolo semplificato: EN III.3.3. Metodo di calcolo dettagliato: EN III.4. Confronto tra il calcolo semplificato e quello dettagliato IV. COME TENDE E PERSIANE RIDUCONO IL FABBISOGNO ENERGETICO DI UN EDIFICIO IV.1. Lo strumento Textinergie IV.1.1. Cos è il Textinergie? IV.1.2. Influenza della posizione IV.1.3. influenza dell orientamento IV.2. Guida ES-SO e REHVA IV.2.1. Stoccolma IV.2.2. Madrid V. COME TENDE E PERSIANE MIGLIORANO IL COMFORT VISIVO E TERMICO DI UN EDIFICIO V.1. Influenza delle persiane sul comfort estivo V.2. Influenza delle schermature solari sul comfort visivo Pagina 5

7 I. INTRODUZIONE La schermatura solare rappresenta un elemento chiave per il miglioramento dell efficienza energetica e della gestione della luce diurna degli edifici già esistenti e per l ottimizzazione dei progetti a basso consumo energetico di quelli nuovi. Questa tecnologia è ancora sottoutilizzata, nonostante fornisca un forte impatto sulla riduzione del consumo energetico dell'ambiente costruito, migliorando al contempo il comfort termico e visivo degli occupanti. Infatti, i dispositivi per la protezione solare consentono di regolare le proprietà delle finestre e delle facciate in base alle condizioni climatiche e alla necessità degli occupanti. Una corretta gestione di tali sistemi può quindi massimizzare i guadagni termici solari in inverno - riducendo quindi i carichi termici - e minimizzali in estate - riducendo quindi i carichi di raffreddamento, fornendo contemporaneamente un buon comfort visivo agli occupanti. Per effettuare la giusta scelta in termini di prodotti e gestione della facciata, quando si progetta un nuovo edificio o ci si appresta a operare su uno già esistente, è necessario prendere in considerazione le caratteristiche dei dispositivi di schermatura solare. Tali prodotti, infatti, influiscono sul livello di isolamento della facciata, sulla sua trasmittanza solare e su quella visiva. Di conseguenza, è necessario trovare il miglior equilibrio tra tutte queste caratteristiche sulla base delle proprietà dell edificio, della sua ubicazione e del suo orientamento. Questa guida tecnica ha lo scopo di fornire le conoscenze fondamentali per comprendere come vengano valutate le caratteristiche delle schermature solari e quali siano le proprietà fisiche coinvolte nella trasmissione delle radiazioni solari. Si basa, principalmente, sui metodi di calcolo previsti dalle normative europee. Vengono inoltre presentati esempi di simulazioni effettuate in Europa che mostrano l'impatto della schermatura solare sui carichi energetici degli edifici. Nonostante sia destinata all utilizzo principalmente da parte di produttori e installatori di schermature solari, questa guida sarà utile anche ai progettisti e agli ingegneri che si occupano di energia. Pagina 6

8 II. PRINCIPI BASILARI Questo capitolo mostra alcuni elementi di base dei diversi tipi di radiazioni da prendere in considerazione nella performance dei dispositivi di schermatura solare e la posizione del sole. Viene illustrato, inoltre, come si comporta un materiale quando è colpito da tali radiazioni. II.1. Differenti tipi di radiazioni Le persone sono esposte a una grande varietà di radiazioni che possono essere naturali o artificiali. Le radiazioni hanno lunghezze d'onda differenti (vedere Figura 1). FIGURA 1 CLASSIFICAZIONE DELLE VARIE RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE IN BASE ALLA LORO LUNGHEZZA D ONDA Un dispositivo per la protezione solare è interessato da questi due tipi di radiazione: La radiazione solare con lunghezza d'onda tra 280 nm e 2500 nm; essa è suddivisa in tre parti: onda UV, visibile e infrarosso corto. Questa radiazione viene emessa dal sole (vedere II.2). L infrarosso lungo, con lunghezza d'onda compresa tra 2500 nm e nm, dovuto al livello di temperatura di un materiale (ad esempio un calorifero o qualsiasi superficie calda). Questa radiazione appartiene agli infrarossi che rientrano nell intervallo non visibile (vedere II.4). II.2. Radiazioni solari Il sole produce una quantità enorme di energia (66 milioni di W/m²), che viene trasmessa alla terra per irraggiamento. Solo una piccola parte di tale energia raggiunge l'atmosfera (circa 1300 W/m²). Approssimativamente il 15% di questa radiazione viene assorbito dall'atmosfera ed emanato in tutte le direzioni sotto forma di radiazione diffusa. Circa il 6% viene riflesso nello spazio. La parte restante (79%) viene inviata direttamente al suolo attraverso l atmosfera. Di conseguenza, l'energia della radiazione solare che colpisce il suolo è ben inferiore a quella al limite dell'atmosfera. Si ritiene, generalmente, che l'energia che raggiunge il suolo in condizioni di cielo blu limpido sia di circa 1000 W/m². Quindi, prendendo in considerazione un dispositivo di schermatura solare, è necessario suddividere la radiazione incidente globale in tre parti (vedere Figura 2). Pagina 7

9 La radiazione diretta, che è la radiazione solare né assorbita né riflessa dall atmosfera, La radiazione diffusa, che è la parte di radiazione solare assorbita dall atmosfera ed emessa in tutte le direzioni La radiazione riflessa, che corrisponde alla riflessione della radiazione diretta e diffusa sul terreno. FIGURA 2 PARTI INCIDENTI DELLA RADIAZIONE SOLARE Questa radiazione è raggruppata in tre sezioni principali che formano lo Spettro Solare: Raggi ultravioletti (UV): da 250 nm a 380 nm; questi raggi sono invisibili all'occhio umano e potrebbero risultare pericolosi in caso di sovraesposizione. Invecchiano i materiali e danneggiano superfici e colori. Raggi visibili: da 380 nm (violetti) a 780 nm (rosso), questi raggi sono rilevati dalla retina umana e consentono la vista di forme, rilievi e colori. Raggi infrarossi a onda corta (IR): da 780 nm a 2500 nm, questi raggi sono invisibili, ma sono percepiti sottoforma di calore. FIGURA 3 IRRADIANZA SPETTRALE A LIVELLO DEL MARE PER LO SPETTRO SOLARE La potenza di una radiazione è rappresentata dalla sua irradianza (in W/m²); per una data lunghezza d onda è definito irradianza spettrale (in W/m².nm). Nella Figura 3 viene mostrata la distribuzione dell irradianza spettrale dello spettro solare a livello del mare. II.3. Influenza della posizione del sole L irraggiamento solare dipende, inoltre, dalla posizione del sole nel cielo (altitudine e azimuth). Tale posizione varia nell anno e durante il giorno (vedere Figura 4); e dipende anche dalla latitudine. La Figura 5 mostra l irraggiamento su una superficie verticale in estate (21 giugno) e in inverno (21 dicembre). Dal momento che questi grafici sono stati calcolati con un cielo senza nuvole e senza prendere in alcun modo in considerazione gli edifici circostanti, il livello indicato può essere considerato come l irradiazione massima che una superficie verticale possa ricevere. FIGURA 4 POSIZIONE DEL SOLE NEL CIELO Pagina 8

10 Queste cifre si riferiscono a una latitudine di 50 N. Ad altre latitudini, tali cifre saranno diverse. Tuttavia, in Europa, lo schema generale è lo stesso. FIGURA 5 IRRADIAMENTO PER UNA SUPERFICIE VERTICALE NORD, EST, OVEST E SUD A 50 N DI LATITUDINE (FONTE:GUIDA ES-SO & REHVA) Si può notare che: Le facciate esposte a nord ricevono il livello minore d irraggiamento solare. In estate solamente una piccola quantità di radiazioni solari colpisce la superficie verticale al mattino presto e a sera tardi. Le facciate orientate verso est e ovest mostrano uno schema simmetrico: la superficie a est riceverà la maggior parte delle radiazioni prima di mezzogiorno, mentre quella a ovest la riceverà nel pomeriggio. Si può vedere come l'irradiazione sia massima quando è costituita dalla parte della radiazione diretta. Dopo mezzogiorno per la facciata a est, e prima di mezzogiorno per quella a ovest, la radiazione è composta principalmente dalla parte diffusa proveniente dal cielo. Questo è il motivo per cui è minore. Le facciate esposte a sud ricevono l irraggiamento solare quasi per tutto il giorno. Ecco perché è fondamentale massimizzare le superfici vetrate da questo lato, al fine di ottimizzare il guadagno solare che potrebbe entrare nell edificio in inverno e proteggere le facciate in estate, per evitare il surriscaldamento. A causa della bassa quota del sole, è possibile osservare come l irraggiamento sia maggiore in inverno che in estate. In questo caso è importante garantire agli utenti dell edificio anche la protezione dai raggi solari. II.4. Raggi infrarossi a onda lunga Tutti i materiali emettono continuamente radiazioni sotto forma di energia, in tutte le direzioni. Mentre lo spettro solare comprende radiazioni a lunghezza d'onda breve emesse a varie temperature, la radiazione termica è composta principalmente da raggi infrarossi a onda lunga emessi a basse temperature. In pratica, questo significa che un materiale irradiato dalla radiazione solare si riscalda ed emette radiazioni a onda lunga nella zona circostante. Tali radiazioni poi riscaldano i materiali nelle vicinanze, che ancora una volta emettono radiazioni, e così via. Pagina 9

11 Un calorifero costituisce un perfetto esempio di materiale che emette radiazioni infrarosse a onda lunga. Qualsiasi materiale riscaldato dalla radiazione solare si comporta come una specie di calorifero. La capacità di un materiale di emettere questo tipo di radiazione è data dalla sua emissività (vedere II.5). Quando un materiale non ha aperture risulta opaco agli infrarossi a onda lunga. Pertanto, i muri e le vetrate non consentono la trasmissione di questo tipo di radiazione, quindi il calore viene mantenuto nella stanza; questo è noto come"effetto serra". II.5. Influenza delle radiazioni sui materiali Quando irradia una superficie (per esempio: vetro, tessuto o listelli), la radiazione incidente si divide in tre parti (vedere Figura 6): Una parte che viene trasmessa attraverso il materiale; caratterizzata dalla trasmittanza τ, il rapporto tra flusso trasmesso e flusso incidente. Una parte che viene riflessa dal materiale; caratterizzata dalla riflettenza ρ, il rapporto tra flusso riflesso e flusso incidente. Una parte che viene assorbita dal materiale, che è caratterizzata dall assorbanza α Così che τ + ρ + α = 100% FIGURA 6 COMPORTAMENTO DI UNA RADIAZIONE A CONTATTO CON UN MATERIALE Per una data radiazione incidente E, la radiazione trasmessa è uguale a τ x E, la radiazione assorbita ad α x E e quella riflessa a ρ x E. Trasmittanza, riflettenza e assorbanza costituiscono le caratteristiche specifiche dei materiali. Con un tessuto, per esempio, tali valori dipenderanno principalmente dal tipo di materiale, dall apertura del tessuto e dal colore. Dipende, inoltre, dalla lunghezza d onda della radiazione solare. È possibile misurare tali proprietà per la lunghezza d onda specifica (per esempio per 250, 260, 270, ecc.). Questi valori vengono chiamati dati spettrali. Tuttavia, essi sono spesso definiti per: Lo spettro solare completo, cioè da 250 nm a 2500 nm (vedere Figura 3). Tali proprietà sono identificate dal pedice "e" (per "energetico" o "solare"): τ e, ρ e e α e La parte visibile dello spettro, cioè da 380 nm a 780 nm. In questo caso, tali caratteristiche vengono utilizzate per calcolare le proprietà visive del prodotto (in particolare la trasmittanza della luce) e sono identificati dal pedice "v" (per "visibile"): τ v, ρ v e α v, La radiazione a raggi infrarossi a onda lunga, cioè da 2500 nm a nm. Questi valori sono necessari per il calcolo dettagliato di alcune delle caratteristiche termiche dei prodotti. Essi sono identificati dal pedice "IR": τ ir, ρ ir e dall emissività ε (in questo caso l'emissività è uguale a α ir ). In questo caso vengono chiamati dati integrati. Pagina 10

12 NOTA In tutti i casi, la relazione tra trasmittanza, assorbanza e riflettenza è disciplinata dalle seguenti formule generiche: 1 = τ e + ρ e + α e per lo spettro solare completo 1 = τ v + ρ v + α v per la parte visibile dello spettro solare 1 = τ IR + ρ IR + ε per le radiazioni a raggi infrarossi a onda lunga In pratica, per caratterizzare il materiale sono necessari due soli valori (ad es. τ e e ρ e oppure τ IR e ε). Va inoltre notato che una radiazione viene trasmessa in due modi. La trasmittanza τ comprende: Trasmittanza diretta, dichiarata come τ n-n, per cui la radiazione non è influenzata dal materiale, e Trasmittanza diffusa, indicata con τ n-dif, che corrisponde alla diffusione della radiazione in ogni direzioni da parte del materiale (vedere Figura 7). FIGURA 7 TRASMITTANZA VISIVA DIRETTA E DIFFUSA La somma della parte di trasmittanza diretta e di quella diffusa è uguale al valore totale: ad es. τ v,n-n + τ v,n-dif = τ v. Infine, riflettenza e assorbanza possono dipendere anche dai lati del prodotto, ad esempio in caso di rivestimento o differenza di colore. Possono quindi essere necessari due valori: ρ e ρ', corrispondenti, ad esempio, alle due facce di un tessuto. La Figura 8 illustra le caratteristiche del materiale di persiane o tende (tessuto, stecche o asticelle) necessarie per un calcolo dettagliato delle proprietà termiche e visive del prodotto. Queste cifre non tengono in considerazione le caratteristiche del vetro, anch esse necessarie. Questa parte viene trattata in dettaglio nei capitoli III.2 e III.3. FIGURA 8 ILLUSTRAZIONE DELLE CARATTERISTICHE DEL MATERIALE Pagina 11

13 Queste caratteristiche vengono misurate secondo la Norma Europea EN "Tende e persiane - Comfort termico e visivo - Metodi per i test e i calcoli". III. CARATTERISTICHE TERMICHE E VISIVE DI TENDE E PERSIANE Il capitolo precedente ha presentato le proprietà della radiazione solare e il modo in cui questa viene modificata dal materiale delle persiane o delle tende. In questo capitolo verrà identificato come vengono stabilite le caratteristiche visive e termiche dei prodotti di schermatura solare. III.1. Trasmittanza termica (valore U) Il valore U (indicato con U w ) rappresenta le perdite termiche che passano attraverso una finestra. Per una singola finestra (con una tenda o una persiana in posizione retratta), questo coefficiente dipende dal valore U del vetro (U g ) e del telaio (U f ), e dal collegamento tra vetro e telaio (Ψ g ). Viene calcolato secondo la norma europea EN ISO secondo la seguente formala: Minore è il valore di U w, migliore sarà l isolamento della finestra. Un valore U viene dato in W/m².K. FIGURA 9 ILLUSTRAZIONE DEL VALORE U W Un dispositivo di schermatura solare esteso davanti a una finestra introduce uno spazio aereo ulteriore caratterizzato da un altra resistenza termica indicata con R (in m 2.K/W). Il valore R viene calcolato secondo la norma europea EN e dipende principalmente dalla permeabilità all'aria del dispositivo e dalla resistenza termica della tenda (indicata con R sh ). Secondo la norma EN 13125, la permeabilità all aria di una persiana o di una tenda va calcolata tenendo in considerazione gli interstizi periferici della tenda (vedere Figura 10). FIGURA 10 CALCOLO DELL E TOT SECONDO L EN Per le tende esterne e interne, la norma EN prende in considerazione anche le aperture che possono essere presenti nella schermatura (il fattore di apertura di un tessuto, per esempio). Il criterio di permeabilità all'aria viene quindi espresso dalla seguente formula: Pagina 12

14 P e = e tot + 10p dove e tot viene calcolato secondo la Figura 10 e p costituisce il rapporto tra area totale dell apertura e area totale della tenda. Le seguenti tabelle forniscono le formule fissate dalla norma EN per il calcolo del valore R di persiane, tende esterne e interne, e tende a mezzo-vetro. TABELLA 1 CALCOLO DI R DELLE PERSIANE Permeabilità all aria molto elevata (e tot > 35 mm) R = 0,08 m².k/w Permeabilità all'aria elevata (15 mm < e tot 35 mm) R = 0,25.Rsh + 0,09 Permeabilità all'aria media (8 mm < e tot 15 mm) R = 0,55.Rsh + 0,11 Permeabilità all'aria bassa (e tot 8 mm) R = 0,8.Rsh + 0,14 Permeabilità all'aria molto bassa (e tot 3 mm ed e 1 + e 3 =0 oppure e 2 + e 3 =0 ) R = 0,95.Rsh + 0,17 TABELLA 2 - CALCOLO DI R DELLE TENDE ESTERNE Permeabilità all aria elevata e molto elevata (P e 35 mm) Permeabilità all'aria media (8 mm P e < 35 mm) Permeabilità all'aria bassa (P e < 8 mm) R = 0,08 m².k/w R = 0,11 m².k/w R = 0,14 m².k/w TABELLA 3 - CALCOLO DI R DELLE TENDE INTERNE E A MEZZO-VETRO Permeabilità all aria elevata e molto elevata (P e 80 mm) Permeabilità all'aria media(20 mm P e < 80 mm) Permeabilità all'aria bassa (P e < 20 mm) R = 0,08 m².k/w R = 0,11 m².k/w R = 0,14 m².k/w L effetto della resistenza termica aggiuntiva di una persiana o di una tenda è dato dalla seguente formula: U ws =1/[(1/U w )+ R] Questa formula è definita dalla norma EN ISO Per una data finestra, può essere utilizzata per valutare il miglioramento del valore U di una finestra fornita di una tenda o di una persiana in posizione estesa. La Tabella 4 fornisce esempi di calcolo per tre diversi valori di R e tre diversi tipi di finestra. I valori R presi in considerazione sono: 0,08 m².k/w, per esempio una tenda esterna molto permeabile, 0,15 m².k/w, per esempio una persiana avvolgibile in alluminio, 0,25 m².k/w, per esempio una persiana avvolgibile a tenuta d aria. Pagina 13

15 TABELLA 4 ESEMPIO DI CALCOLO DI U WS Finestra a vetro singolo Finestra a doppio vetro Finestra a doppio vetro U w = 4,90 U w = 1,8 U w = 1,2 R (m².k/w ) R (m².k/w ) R (m².k/w ) 0,08 0,15 0,25 0,08 0,15 0,25 0,08 0,15 0,25 U ws (W/m².K) 3,52 2, ,57 1,42 1,24 1,09 1,02 0,92 Fattore di miglioramento 28,2% 42,4% 55,1% 12,6% 21,3% 31,0% 8,8% 15,2% 23,0% Da questi esempi è possibile notare come, in tutti i casi, le persiane o le tende abbassano il valore U della finestra (U ws < U w ), riducendo quindi le perdite di calore in presenza di una temperatura fredda all esterno. Naturalmente l'efficacia della persiana o della tenda è maggiore quando la finestra ha una bassa prestazione: in caso di vetro singolo il valore di U si dimezza; mantiene, però, ancora una buona efficacia per una finestra ad alte prestazioni: una tenda a tenuta d'aria ridurrà ulteriormente del 23% il valore U di una finestra a doppio vetro con un valore U w di 1,2 W/m².K (il che significa una finestra con un vetro con U g = 1,0 W/m². K) del 23%. III.2. Trasmittanza totale dell energia solare g tot (fattore solare) III.2.1. Generale La trasmittanza totale di energia solare, chiamata anche fattore solare, rappresenta la parte del flusso incidente che viene trasmessa all interno di una stanza. g è il fattore solare del vetro da solo. g tot è il fattore solare dell associazione tra un vetro e un dispositivo di schermatura solare. Il valore di g o g tot è compreso tra 0 e 1: 0 indica che nella stanza non viene trasmessa alcuna radiazione e 1 indica la trasmissione di tutta la radiazione. Il valore g del solo vetro viene determinato con il metodo di calcolo indicato nella norma EN 410. Esistono due metodi per calcolare il g tot di un dispositivo di schermatura solare associato a un vetro: o un metodo semplificato indicato nella norma EN , o un metodo dettagliato indicato nella norma EN Entrambi i metodi utilizzano le proprietà del vetro e del materiale del quale è costituito il dispositivo di schermatura solare - tessuto, assicelle o listelli - come mostrato in II.5. III.2.2. Metodo di calcolo semplificato: EN La norma EN fornisce un metodo semplificato per valutare il valore di g tot ; tale calcolo prende in considerazione il valore U e il valore g del vetro, e la trasmittanza e la riflettenza energetiche del dispositivo di schermatura solare. Pagina 14

16 La norma specifica come lo scarto del calcolo semplificato, rispetto ai valori esatti, rientri nel range compreso tra +0,10 e -0,02. È quindi vivamente consigliato utilizzare il metodo di calcolo dettagliato (vedere III.2.3) per determinare i vantaggi del guadagno solare e del comfort termico. Il vantaggio di questa norma è che il calcolo può essere effettuato agevolmente senza l ausilio di uno strumento di calcolo. Infatti, le formule da utilizzare sono le seguenti: Per una tenda esterna o una persiana: Con G 1 = 5 W/m².K ; G 2 = 10 W/m².K e Per una tenda interna: Con G 2 = 30 W/m².K e Per una tenda a mezzo-vetro: Con G 3 = 3 W/m².K e [formula] In tutte queste equazioni: τ e indica la trasmittanza solare della tenda o della persiana ρ e indica la riflettenza solare della tenda o della persiana con 1 = τ e + ρ e + α e (vedere II.5) α e indica l assorbenza solare della tenda o della persiana g indica il fattore solare del vetro U g indica la trasmittanza termica del vetro G 1, G 2 e G 3 indicano i valori fissi definiti dalla norma Va osservato che tali formule possono essere applicate solamente qualora la trasmittanza e la riflettenza solari dei dispositivi di schermatura solare risultino comprese nei seguenti intervalli: 0 τ e 0,5 e 0,1 ρ e 0,8 e con il requisito aggiuntivo che il fattore solare g del vetro sia compreso tra 0,15 e 0,85. In tutti gli altri casi si dovrà effettuare il calcolo secondo la norma EN Pagina 15

17 III.2.3. Metodo di calcolo dettagliato: EN Dal momento che questo metodo cerca di rappresentare il comportamento fisico reale dell associazione di una tenda e di un vetro quando colpiti da una radiazione, questo metodo di calcolo risulta molto più complesso di quello fornito da EN Esso richiede l'uso di uno strumento di calcolo specifico. Il principio del calcolo è considerare la tenda, il vetro e lo spazio del gas come strati separati in posizioni definite (vedere Figura 11), ogni strato con le sue proprietà (trasmittanza, riflettenza, emissività, ecc.). Vengono prese in considerazione anche le condizioni esterne (temperatura, irraggiamento solare, ventilazione,...). Obiettivo del calcolo è valutare l'interazione di ogni strato con queste condizioni. FIGURA 11 ESEMPI DI STRATI IN CASO DI TENDA ESTERNA ASSOCIATA A UN DOPPIO VETRO Questo calcolo consiste, pertanto, in tre parti: Trasmissione della radiazione solare Questa parte del g tot consiste nel quantificare la parte di radiazione solare incidente che viene trasmessa all interno della stanza attraverso la trasmissione e la riflessione multiple di entrambe le facce di ogni strato del sistema. La temperatura del sistema non influisce in alcun modo su questo calcolo. La Figura 12 offre un esempio di calcolo da effettuare con un sistema costituito da una tenda esterna e un doppio vetro. In questo esempio, il calcolo porta a risolvere la seguente matrice di flusso: E 1 = Φ E 2 = ρ 1 E 3 + τ 1 E 4 E 3 = ρ' e E 2 + τ e E 1 E 4 = ρ 2 E 5 + τ' 2 E 6 E 5 = ρ' 1 E 4 + τ 1 E 3 E 6 = 0 Pagina 16

18 FIGURA 12 ILLUSTRAZIONE DELLA TRASMITTANZA SOLARE DIRETTA PER UNA TENDA ESTERNA E UN DOPPIO VETRO Questa trasmissione è caratterizzata dalla trasmittanza solare diretta τ e del sistema tende e vetri. Si riferisce allo spettro solare completo. Trasmissione del calore Questo tipo di trasmissione prende in considerazione l'impatto della temperatura esterna e interna in associazione con l'effetto dell irradiazione solare (che aumenterà la temperatura di ciascun materiale per l assorbimento). Questa trasmissione è suddivisa in due parti (vedere Figura 13): o Trasmissione per radiazione termica Essa è dovuta all emissione di raggi infrarossi a onda lunga (vedere II.4) da parte di ogni strato che viene riscaldato dalla temperatura esterna e dalla radiazione solare. Il calore viene trasmesso da uno strato al successivo attraverso tale radiazione. Questa trasmissione è caratterizzata dal fattore g th della radiazione termica. o Trasmissione conduttiva e convettiva del calore La trasmissione conduttiva del calore è dovuta alla circolazione diretta di calore all interno del materiale dello strato e dello spazio per il gas nell intermezzo, per interazione molecolare diretta. La trasmissione convettiva del calore è data dallo spostamento del calore dal materiale dello strato allo spazio del gas (ad es. lo spazio d aria di un doppio vetro). Questa trasmissione è caratterizzata dal fattore di convenzione g c. Pagina 17

19 FIGURA 13 ILLUSTRAZIONE DELLA TRASMISSIONE DI CALORE PER UNA TENDA ESTERNA E UN DOPPIO VETRO Presenza dell effetto camino in caso di tenda interna Tale effetto è dovuto allo spostamento dell aria all interno dello spazio d aria creato tra il vetro e la tenda interna. È dovuto al riscaldamento dello spazio d aria da parte del vetro che genera un flusso ascendente di calore tra il vetro e la tenda (vedere Figura 14). Tale effetto è caratterizzato da un fattore di ventilazione g v. FIGURA 14 ILLUSTRAZIONE DELL EFFETTO CAMINO IN CASO DI TENDA INTERNA Il valore g tot è quindi dato dalla somma della trasmittanza solare diretta τ e, del fattore di radiazione termica g th, del fattore di convezione g c e di quello di ventilazione g v : (1) g v = 0 in caso di una tenda esterna g tot = τ e + g th + g c + g v (1) Pertanto la norma EN fornisce una buona descrizione del fattore solare. Essa tuttavia richiede di prendere in considerazione diversi fenomeni fisici, che devono essere esaminati simultaneamente. È quindi necessario l utilizzo di uno strumento di calcolo specifico. Pagina 18

20 In questo caso il dispositivo di schermatura è retratto III.3. Trasmittanza τ v della luce III.3.1. Generale In questo caso il dispositivo di schermatura esterna è abbassato FIGURA 15 ILLUSTRAZIONE DEL G TOT In questo caso il dispositivo di schermatura interno è abbassato La trasmittanza τ v della luce rappresenta la parte di luce del giorno che viene trasmessa all interno di una stanza. Come per il fattore solare, è necessario distinguere la trasmittanza visiva di un solo vetro da quella di un vetro utilizzato con un dispositivo di protezione solare. Sfortunatamente, stando alle norme europee, la notazione utilizzata è la stessa (τ v in entrambi i casi). Per maggiore chiarezza, in questa guida la notazione τ v, tot verrà utilizzata per identificare il caso di un dispositivo di schermatura solare utilizzato con un vetro. Il valore di τ v è compreso tra 0 e 1: 0 significa che nessuna luce viene trasmessa nella stanza, e 1 indica che viene trasmessa l intera radiazione visibile. Le norme per il calcolo del τ v di riferimento sono le stesse del fattore solare: EN 410 per un vetro da solo e due possibilità per un dispositivo di schermatura solare associato a un vetro: un metodo semplificato indicato nella norma EN , oppure un metodo dettagliato indicato nella norma EN III.3.2. Metodo di calcolo semplificato : EN Le condizioni d uso di questa norma sono le stesse di quelle per il calcolo del fattore solare (vedere III.2.2). Secondo la norma EN , le formule da utilizzare per il calcolo di τ v,tot sono: Per una tenda esterna o una persiana: Pagina 19

21 Per una tenda interna o una persiana: Dove: τ v indica la trasmittanza visiva del vetro τ v, tenda indica la trasmittanza visiva della tenda o della persiana ρ v indica la riflettenza visiva del lato del vetro rivolto verso la radiazione incidente ρ v indica la riflettenza visiva del lato del vetro opposto alla radiazione incidente ρ v, tenda indica la riflettenza visiva del lato della tenda o della persiana rivolto verso la radiazione incidente ρ v, tenda indica la riflettenza visiva del lato della tenda o della persiana opposto alla radiazione incidente III.3.3. Metodo di calcolo dettagliato: EN Nella parte visiva dello spettro non devono essere presi in considerazione alcuna trasmissione di calore o fattore di ventilazione. Pertanto, il principio di calcolo della trasmissione della radiazione solare (vedere III.2.3) richiede una radiazione compresa tra 380 nm e 780 nm, invece dello spettro solare completo. Questo metodo di calcolo prende in considerazione la parte della radiazione che viene trasmessa senza alcuna deviazione dalla tenda o dalla persiana, ossia la trasmittanza visiva diretta τ v, n-n, e la parte della radiazione che viene diffusa in tutte le direzioni dopo la riflessione dalla tenda o dalla persiana, vale a dire la trasmittanza visiva diffusa τ v, n-dif (vedere Figura 16). La trasmittanza visiva totale è quindi costituita da due parti: τ v,tot = τ v,n-n + τ v,n-dif FIGURA 16 ILLUSTRAZIONE DELLA TRASMITTANZA VISIVA DI UNA TENDA INTERNA Pagina 20

22 III.4. Confronto tra il calcolo semplificato e quello dettagliato Entrambi i metodi di calcolo, semplificato e dettagliato, possono essere utilizzati per calcolare il fattore solare g tot e la trasmittanza visiva τ v,tot. Per la stessa combinazione di vetro e tenda, è possibile effettuare un confronto dei diversi colori dello stesso tessuto. Nella Tabella 5 vengono mostrate tre configurazioni di combinazioni di colori. TABELLA 5 PROPRIETÀ DEL TESSUTO Colore del tessuto Bianco perla Bianco sporco Grigio Trasmittanza solare τ e 0,13 0,09 0,05 (1) Riflettenza solare ρ e 0,53 0,44 0,21 Trasmittanza visiva τ v 0,11 0,07 0,03 Trasmittanza visiva diffusa τ v,n-dif 0,08 0,04 0,01 (1) Riflettenza visiva ρ v 0,58 0,47 0,18 (2) Trasmittanza IR onda lunga τ IR 0,03 0,03 0,03 Emissività ε (1) 0,89 0,89 0,89 (1) Le proprietà di entrambi i lati della tenda sono identiche. Quindi: ρ e = ρ e ;ρ v = ρ v ed ε = ε' (2) Uguale al coefficiente di apertura del tessuto Nell EN sono stati definiti i vetri tipici utilizzati come punti di riferimento, per consentire i confronti. Sotto viene preso in considerazione il vetro standard C secondo la norma (doppio vetro , con rivestimento a bassa emissività in posizione 3 [superficie esterna della lastra di vetro interno], riempito di argon) (vedere Tabella 6). Pagina 21

23 TABELLA 6 PROPRIETÀ DEL VETRO Lastra di vetro esterna Lastra di vetro interna Trasmittanza solare τ e 0,85 0,58 Riflettenza solare sul lato del raggio incidente ρ e 0,08 0,30 Riflettenza solare sul lato opposto al raggio incidente ρ e 0,08 0,24 Trasmittanza visiva τ v 0,90 0,82 Riflettenza visiva sul lato del raggio incidente ρ v 0,08 0,08 Riflettenza visiva sul lato opposto al raggio incidente ρ v 0,08 0,04 Trasmittanza IR onda lunga τ IR 0,00 0,00 Emissività sul lato del raggio incidente ε 0,89 0,04 Emissività sul lato opposto al raggio incidente ε' 0,89 0,89 Nella Tabella 7 vengono mostrati i risultati relativi a una tenda esterna. TABELLA 7 CALCOLO DI G TOT E τ V,TOT PER UNA TENDA ESTERNA Metodo di calcolo Semplificato Dettagliato (1) g tot τ v,tot g tot τ e g th + g c τ v,tot τ v,n-diff Bianco perla 0,12 0,09 0,11 0,08 0,03 0,09 0,06 Bianco sporco 0,10 0,06 0,09 0,05 0,04 0,06 0,03 Grigio 0,10 0,02 0,08 0,03 0,05 0,02 0,01 (1) calcoli effettuati con il software Win-Shelter sviluppato dall agenzia Nazionale Italiana per le nuove tecnologie, l energia e lo sviluppo economico sostenibile, e disponibili al seguente indirizzo: Nella Tabella 8 vengono mostrati i risultati relativi a una tenda interna. TABELLA 8 CALCOLO DI G TOT E τ V,TOT PER UNA TENDA INTERNA Metodo di calcolo Semplificato Dettagliato (2) g tot τ v,tot g tot τ e g th + g c g v τ v,tot τ v,n-diff Bianco perla 0,40 0,09 0,38 0,06 0,13 0,19 0,09 0,06 Bianco sporco 0,43 0,06 0,41 0,04 0,16 0,21 0,06 0,03 Grigio 0,50 0,02 0,49 0,015 0,225 0,25 0,02 0,01 (2) calcoli effettuati con il software Physalis sviluppato dalla BBS Slama (12, via Colbert BP Clermont- Ferrand Cedex 1 Francia ; +33 (0) ; contact@bbs-slama.com) In ogni caso, per determinare g tot, il metodo di calcolo dettagliato fornisce risultati migliori rispetto a quello semplificato. In questi esempi andrebbe osservato come la differenza nei risultati ottenuti sia superiore per i tessuti scuri quando la tenda è esterna, e per quelli chiari quando la tenda è interna. Il maggior vantaggio del metodo di calcolo dettagliato è differenziare la parte del flusso che viene trasmessa come radiazione o calore. Tali esempi, tuttavia, mostrano come il metodo semplificato fornisca gli stessi risultati per la trasmittanza visiva. Questo potrebbe consentire un calcolo semplice e preciso utilizzando tale metodo. Nonostante i risultati non siano mostrati in queste tabelle (in quanto non presi in considerazione nell EN ), è possibile osservare come un calcolo della trasmittanza visiva diffusa sia possibile anche con il metodo di calcolo semplificato. Pagina 22

24 Banca dati Shade Specifier La British Blind & Shutter Association (BBSA), in collaborazione con i partner della European Solar Shading Organisation (ES-SO), ha sviluppato una banca dati dei materiali di schermatura solare. Questo database include, in maniera indipendente, dati di rendimento energetico convalidati relativi a tessuti per tende e persiane e materiali degli standard europei. Il database calcola il rendimento energetico di tende e persiane quando utilizzati in associazione ai vetri di riferimento definiti nell EN e nell EN Tutti i calcoli vengono eseguiti in conformità con le norme europee e le procedure che sono state trattate nel capitolo III. I benefici della schermatura solare sono noti da secoli. Finora non è però stato possibile il confronto tra le caratteristiche specifiche e indipendentemente provate dei materiali di schermatura solare. Shade Specifier consente al progettista e al proprietario dell'edificio di compiere una scelta informata. Il processo utilizzato dal database Shade Specifier è identico a quello utilizzato dall industria del vetro, e costituisce un modo affidabile ed efficace per garantire l'integrità del database. Gli output comprendono: Trasmittanza totale dell energia solare, g tot Trasmittanza visibile, Tvis Trasmittanza termica, valore di U Pagina 23

25 IV. COME TENDE E PERSIANE RIDUCONO IL FABBISOGNO ENERGETICO DI UN EDIFICIO I capitoli precedenti mostrano le caratteristiche dei prodotti e quale potrebbe essere l'impatto delle schermature solari quando vengono utilizzate in associazione con una finestra o un sistema di vetrate. Questo capitolo presenta l'impatto della schermatura solare sul fabbisogno energetico di un edificio. Fa riferimento agli strumenti o agli studi esistenti. IV.1. Lo strumento Textinergie IV.1.1. Cos è il Textinergie? Il Textinergie è un semplice strumento che quantifica i potenziali risparmi energetici degli edifici per uffici che utilizzano dispositivi di protezione solare in tessuto. È stato sviluppato dall associazione francese dei produttori e degli installatori di tende e persiane (SNFPSA) ed è consultabile al seguente indirizzo: Textinergie confronta i fabbisogni energetici all'interno di una stanza prima e dopo essere stata dotata di dispositivi per la protezione solare. L utente seleziona: La zona climatica, L orientamento della facciata, La superficie in vetro della stanza, Il tipo di doppio vetro (B, C o D secondo l EN 14501), La posizione della tenda (interna o esterna), Il tipo di tessuto, Il colore del tessuto. Una volta definita la configurazione, Textinergie fornisce due livelli di risultati diversi: Risultati semplificati: percentuale di risparmio energetico associato ad aria condizionata e ad altri impianti (aria condizionata + riscaldamento + illuminazione artificiale), Risultati dettagliati: temperatura calcolata ( C); esigenze (kwh) e percentuale di risparmio energetico per ogni unità (aria condizionata, riscaldamento e illuminazione); luce del giorno (lux). I risultati si riferiscono a un vetro con o senza tende. I calcoli sono stati effettuati utilizzando un software di simulazione dinamica per un anno intero, con un intervallo di tempo di cinque minuti. Sono state eseguite le simulazioni e i risultati sono stati inseriti in un database. Le selezioni dell utente attingono direttamente da questo database. Esso consente una stima dell'impatto dei vari parametri e di aiutare l'utente nella scelta della soluzione tecnica ottimale. IV.1.2. Influenza della posizione La sottostante Figura 17 mostra i fabbisogni energetici relativi a riscaldamento, climatizzazione e illuminazione per un ufficio di 20 m² in diverse città europee. L ufficio è dotato di doppi vetri trasparenti (vetro C secondo l EN 14501) ed è rivolto verso sud. La superficie vetrata occupa l 80% della facciata. La tenda, di colore neutro scuro, viene istallata esternamente. Pagina 24

26 FIGURA 17 FABBISOGNO ENERGETICO CON TEXTINERGIE PER DIVERSE CITTÀ EUROPEE L'utilizzo di una tenda esterna apporta costantemente importanti risparmi energetici, in tutti i casi. È possibile notare come le esigenze di riscaldamento siano maggiori quando la tenda viene istallata. Questo è dovuto al fatto che non vi sia energia solare libera che entra nella stanza, quando la tenda è abbassata. Infatti, il principio di funzionamento della tenda si basa sul comfort visivo dell'occupante: la tenda scorre verso il basso quando la luce naturale che colpisce un sensore posto su una scrivania raggiunge i 500 lux in estate e i 900 lux in inverno. Pertanto, è possibile una schermatura prolungata nei giorni invernali di sole, limitando così il riscaldamento libero della stanza. Il principio di funzionamento presuppone, inoltre, che l'illuminazione artificiale venga attivata solo quando il dispositivo di schermatura solare è completamente retratto e il livello di luce del giorno è insufficiente. La presenza della tenda non ha quindi alcun impatto sulle esigenze di luce artificiale. Tuttavia, data la significatività del fabbisogno energetico per l aria condizionata, i risultati complessivi sono ancora molto positivi e portano a importanti risparmi energetici. IV.1.3. Influenza dell'orientamento La Figura 18 presenta l'impatto dell'orientamento dell ufficio in tre città europee: Stoccolma, Parigi e Roma. Come previsto, i risultati sono ottimali per le facciate esposte verso est, ovest e sud. Tuttavia, l orientamento che offre il massimo tasso di risparmio energetico varia a seconda della città: per Stoccolma è la facciata a est (-28,1%), per Parigi quella rivolta a occidente (-31%) e per Roma la facciata verso sud (-75,2%). Nonostante i risultati inferiori, l utilizzo delle tende per le facciate esposte a nord-ovest porta comunque a un risparmio energetico per le tre città. Pagina 25

27 FIGURA 18 FABBISOGNI ENERGETICI CON TEXTINERGIE PER VARI ORIENTAMENTI IN TRE CITTÀ EUROPEE IV.2. Guida ES-SO e REHVA Nel 2010, ES-SO e REHVA (Federazione delle associazioni europee di riscaldamento, ventilazione e aria condizionata) hanno pubblicato congiuntamente una guida sulle schermature solari 1. Essa contiene i riferimenti ai calcoli per il fabbisogno energetico effettuati su un ufficio modello in tre città europee (qui ne vengono presentate solamente due). Per eseguire i calcoli è stato utilizzato il software EnergyPlus. I dettagli relativi ai parametri utilizzati per i calcoli sono disponibili nella guida ES-SO & REHVA. Segue una sintesi dei risultati di tali calcoli. IV.2.1. Stoccolma La Figura 19 mostra il fabbisogno energetico annuale relativo a diversi orientamenti per un ufficio modello a Stoccolma. 1 Solar Shading, how to integrate solar shading in sustainable buildings [Schermature solari, come integrare la schermatura solare negli edifici sostenibili Pagina 26

28 La linea rossa rappresenta il calore fornito alla stanza dal sistema di riscaldamento, la linea blu il calore sottratto alla stanza dal sistema HVAC. La linea gialla indica l'energia elettrica necessaria per l'illuminazione. La linea verde l'energia primaria totale per il riscaldamento, il condizionamento e l'illuminazione (vedere la guida ES-SO/REHVA per il metodo di calcolo dettagliato). FIGURA 19 BILANCIO ENERGETICO ANNUALE RELATIVO A UN UFFICIO MODELLO A STOCCOLMA (FONTE: GUIDA ES- SO & REHVA) Il fabbisogno energetico è chiaramente dominato dal riscaldamento. In inverno, per quanto riguarda gli orientamenti verso sud, l'energia per il riscaldamento è significativamente inferiore per tutti i tipi di vetro rispetto agli orientamenti verso nord grazie al riscaldamento solare passivo. In estate, vi è un considerevole guadagno di calore solare per quanto riguarda gli orientamenti verso sud, che porta a un significativo fabbisogno energetico per il raffreddamento. Tale effetto è chiaramente più forte per i vetri con valori g elevati. La situazione cambia notevolmente con l istallazione di una schermatura solare esterna, come mostrato nella colonna di destra della Figura 19. Il fabbisogno energetico annuale per il raffreddamento si riduce notevolmente di oltre il 70% sugli orientamenti verso sud. Le schermature solari portano a un lieve incremento della richiesta di energia per il riscaldamento e l illuminazione; questo è dovuto al fatto che la schermatura intercetta l energia solare che avrebbe contribuito a fornire luce del giorno e riscaldamento Pagina 27

29 solare passivo. È possibile notare come il minor fabbisogno energetico primario, in termini assoluti, sia quello dato dall associazione tra la scarsa emissività associata alla schermatura solare. La Figura 20 mostra il carico di raffreddamento in funzione dell orientamento della finestra per tre diversi tipi di vetro. Le linee continue rappresentano la situazione in assenza di schermatura, quelle tratteggiate i carichi di raffreddamento con le schermature solari. Il rosso rappresenta i doppi vetri, l arancione i vetri a bassa emissività e il blu quelli a controllo solare. FIGURA 20 - CARICO DI RAFFREDDAMENTO IN FUNZIONE DELL ORIENTAMENTO DELLA FACCIATA (FONTE: GUIDA ES- SO & REHVA) IV.2.2. Madrid La Figura 21 mostra il fabbisogno energetico in funzione dell'orientamento dell ufficio di Madrid. In questo caso, tale fabbisogno è chiaramente dominato dal raffreddamento. Per quanto riguarda gli orientamenti verso sud, il riscaldamento è quasi trascurabile, grazie al riscaldamento solare passivo in inverno. In estate, vi è un notevole guadagno di calore solare negli orientamenti verso sud, che porta a un significativo fabbisogno energetico per il raffreddamento. La schermatura solare riduce in maniera sostanziale il fabbisogno energetico primario per gli orientamenti che non siano verso nord. In questo caso si raggiunge il minor fabbisogno energetico con una combinazione di vetro a controllo solare e schermatura solare esterna. L associazione tra vetri a controllo solare e schermatura solare costituisce una scelta piuttosto insolita. Normalmente i vetri a controllo solare sono considerati come un alternativa alla tenda esterna. In questo caso, il fabbisogno energetico primario per un ufficio dotato di vetri a controllo solare e schermatura solare è di circa il 30% inferiore rispetto allo stesso ufficio dotato solamente di vetri a controllo solare. Pagina 28

30 La linea rossa rappresenta il calore fornito alla stanza dal sistema di riscaldamento, la linea blu il calore sottratto alla stanza dal sistema HVAC. La linea gialla indica l'energia elettrica necessaria per l'illuminazione. La linea verde l'energia primaria totale per il riscaldamento, il condizionamento e l'illuminazione (vedere la guida ES-SO/REHVA per il metodo di calcolo dettagliato). FIGURA 21 BILANCIO ENERGETICO ANNUALE RELATIVO A UN UFFICIO MODELLO A MADRID (FONTE: GUIDA ES-SO & REHVA) Pagina 29

31 V. COME TENDE E PERSIANE MIGLIORANO IL COMFORT VISIVO E TERMICO DI UN EDIFICO Nel capitolo precedente è stato presentato l'impatto delle schermature solari sul fabbisogno energetico dei locali di uffici raffreddati. Tuttavia, tali prodotti possono svolgere anche un ruolo considerevole per quanto riguarda il comfort termico e visivo interno, per gli occupanti. Questo capitolo presenta i risultati di studi relativi a tale importante aspetto nella progettazione degli edifici. V.1. Impatto delle persiane sul comfort estivo Nel 2010 è stato realizzato uno studio da parte dell Engineering Office TBC per la French Association of Blinds and Shutters Manufacturers (SNFPSA). Stando ai risultati delle simulazioni termiche effettuate con il software di calcolo Comfie + Pleïade 2 in un abitazione tipica in tre località della Francia, l'utilizzo di tapparelle in condizioni calde riduce la temperatura massima fino a 6 C. La Figura 22 mostra la temperatura massima raggiunta nell abitazione per le diverse modalità di funzionamento delle tapparelle: - Modalità orologio: le tapparelle sono abbassate dalle 8 alle 18, - Modalità temperatura esterna: le tapparelle sono abbassate al 50% se la temperatura esterna è superiore ai 23 C e completamente abbassate con temperatura esterna superiore a 26 C, - Modalità "livello luce": le tapparelle sono completamente abbassate quando la luminanza incidente è superiore a Lux. FIGURA 22 TEMPERATURE MASSIMA PER LE DIVERSE MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DELLE TAPPARELLE (FONTE TBC AND SNFPSA) Nella sottostante Tabella 9 vengono mostrati i risultati dettagliati. 2 Pleiades + Comfie ha utilizzato il sistema di calcolo Comfie sviluppato dall Energetic Centre of the Engineering School Mines ParisTech. Pagina 30

32 TABELLA 9 TEMPERATURA MASSIMA PER LE DIVERSE MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DELLE TAPPARELLE Parigi La Rochelle Nizza Persiane aperte tutto il giorno 34,46 C 36,26 C 38,89 C Modalità orologio -3,41 C -3,04 C -5,13 C Modalità temperatura esterna -3,31 C -3,10 C -1,78 C Modalità livello luce -5,05 C -3,23 C -6,37 C L utilizzo di tapparelle nei giorni caldi riduce la temperatura massima in tutti i casi. Il funzionamento in modalità luce offre il compromesso migliore, essendo il più efficiente in termini di limitazione del surriscaldamento, ma anche perché permette agli occupanti di beneficiare della luce del giorno quando la luminanza incidente è inferiore a lux o quando la facciata non è esposta. Il periodo di disagio viene definito come il tempo durante il quale la temperatura interna è inferiore a 16 C o superiore a 27 C. È quindi possibile determinare un tasso di disagio definito come il rapporto del numero di ore in cui la casa è occupata e la temperatura sia inferiore a 16 C o superiore a 27 C, e il numero complessivo di ore di occupazione. La Tabella 10 presenta i risultati del calcolo del tasso di disagio per tre località e modalità di funzionamento prese in considerazione. In pratica, va osservato come il riscaldamento venga attivato a 19 C; tali valori prendono in considerazione solamente il periodo in cui la temperatura è superiore ai 27 C. TABELLA 10 TASSO DI DISAGIO PER LE DIVERSE MODALITÀ DI FUNZIONAMENTO DELLE TAPPARELLE Parigi La Rochelle Nizza Persiane aperte tutto il giorno 19,6 % 23,6 % 39,1 % Modalità orologio 4,1 % (- 15,5 %) 6,9 % (- 16,7 %) 30,4 %(- 8,7 %) Modalità temperatura esterna 14,9 %(- 4,7 %) 18,1 %(- 5,5 %) 39,0 %(- 0,1 %) Modalità livello luce 4,3 % (-15,3 %) 5,8 % (- 17,8 %) 27,6 %(- 11,5 %) La modalità del livello di luce rappresenta l'opzione migliore per ridurre il tasso di disagio (tra 11% e il 18% secondo la zona climatica). La modalità orologio fornisce risultati simili, ma ancora una volta non prenderebbe in considerazione il livello della luce diurna a disposizione, che potrebbe essere ritenuto un disagio dagli occupanti. La modalità della temperatura esterna è la meno efficace, soprattutto nella zona di Nizza dove non vi sono benefici. Va osservato come la zona di Nizza sia la più calda della Francia, e come andrebbero adottate disposizioni aggiuntive (quali l'inerzia termica dell'edificio) per ottenere un ragionevole livello di comfort. V.2. Impatto delle schermature solari sul comfort visivo Basandosi su una percezione personale, il comfort visivo varia da individuo a individuo. È una questione soggettiva. Tuttavia, non vi è dubbio che la luce del giorno generalmente è preferibile all illuminazione artificiale quale fonte primaria di luce. Tuttavia, in un ufficio illuminato con luce naturale possono facilmente sorgere situazioni che provocano un fastidio visivo. Saltuariamente, la luce può essere troppo chiara o vi può essere un contrasto troppo forte. Per raccogliere appieno i vantaggi della luce del giorno, è necessario un controllo. Pagina 31