Corso di Studi in Architettura. Laboratorio di Costruzione dell Architettura I A. a.a. 2015/16. Prof. Sergio Rinaldi. sergio.rinaldi@unina2.

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1 Corso di Studi in Architettura Laboratorio di Costruzione dell Architettura I A a.a. 2015/16 Prof. Sergio Rinaldi sergio.rinaldi@unina2.it 13/05/16 10 ventilazione naturale e raffrescamento

2 La ventilazione ha lo scopo di garantire i ricambi d aria e quindi la salubrità degli ambienti interni e di mitigarne il surriscaldamento in estate. Può essere affidata ad un impianto o a strategie passive che coinvolgono la disposizione e la dimensione delle aperture nell involucro e la configurazione spaziale dell edificio.

3 ventilazione meccanica: è la soluzione impiantistica che consente il movimento dell aria all interno dell edificio attraverso ventilatori ed utilizza una parziale canalizzazione dei percorsi d aria. In relazione alla funzione volta dall impianto la ventilazione meccanica si classifica in: ventilazione per estrazione in cui l impianto di estrazione aspira l aria dai locali da mantenere in depressione come i bagni e le cucine, e l aria esterna, non trattata viene immessa direttamente in ambiente; ventilazione per immissione in cui l aria esterna trattata viene immessa all interno degli ambienti da un ventilatore di mandata mentre l espulsione avviene per differenza di pressione; ventilazione bilanciata in cui l impianto garantisce sia l immissione sia l estrazione dell aria non creando differenza di pressione tra interno ed esterno; ventilazione ibrida, ovvero una soluzione intermedia tra la ventilazione naturale e quella assistita da un impianto meccanico; questo entra, infatti, in funzione soltanto quando le condizioni climatiche non sono idonee a garantire portate d aria adeguate.

4 Sistema di VmC (ventilazione meccanica controllata) Sono necessari per garantire i ricambi aria orari negli ambienti chiusi senza dover disperdere il calore interno con aperture di infissi. Deumidificano l aria e sono dotati di recuperatori di calore dell aria viziata che preriscaldano la nuova aria immessa.

5 Raffrescamento passivo La riduzione della temperatura di uno spazio, con l utilizzo di risorse e tecniche naturali senza utilizzo o con un utilizzo molto limitato di energia proveniente da fonti non rinnovabili. Tutte le diverse tecniche di raffrescamento naturale o passivo necessitano di avere a disposizione un pozzo termico ossia un corpo verso il quale dissipare il calore in eccesso I principi di scambio termico I pozzi termici - Radiativo Cielo - Evaporativo Acqua - Geotermico Terreno - Convettivo Aria esterna

6 Raffrescamento radiativo Il raffrescamento radiativo si basa sul principio del trasferimento di calore per irraggiamento, nello spettro dell infrarosso (onde lunghe). Nel caso degli edifici, il corpo caldo è l edificio stesso e il pozzo termico è il cielo, la cui temperatura è più bassa. La parte di edificio utilizzabile in modo più efficiente per il raffrescamento radiativo è il tetto e, in particolare, il tetto piano o a falde poco inclinate. Lo scambio radiativo per irraggiamento tra due superfici, infatti, è direttamente proporzionale al fattore di vista tra le due superfici. Il metodo più semplice di raffrescamento radiativo diretto, adottato nell architettura tradizionale mediterranea, è verniciare di bianco i tetti. Tecnica più efficiente è l applicazione di un pannello isolante operabile - manualmente o automaticamente - su un tetto di una certa massa: chiuso di giorno (in modo da evitare il riscaldamento del tetto per irraggiamento solare), aperto di notte, per consentire la dissipazione del calore accumulato nella massa del tetto dall interno dell edificio.

7 Raffrescamento radiativo Il raffrescamento passivo per radiazione è ancora un sistema poco studiato e poco applicato. Tuttavia in alcuni edifici l adozione di intonaci o vernici speciali può sicuramente contribuire allo smaltimento dell apporto di calore estivo. Sono efficienti nei climi tendenzialmente caratterizzati da cielo sereno: in questi di notte la Ts si abbassa molto consentendo un considerevole raffreddamento notturno.

8 Raffrescamento evaporativo Si basa sul principio per cui l acqua per evaporare sottrare calore all aria circostante che di conseguenza si raffredda Malqaf (Egitto) Torri del vento alte oltre nove metri dove l aria esterna si raffredda per effetto della evapotraspirazione dell acqua che bagna le pareti della torre e scende verso il basso. L aria calda interna risale attraverso il condotto asciutto,

9 Raffrescamento evaporativo Presenza di fontane all interno delle corti

10 Raffrescamento evaporativo Sistemi attuali basati su pannello ottenuto impaccando fogli di cellulosa pieghettati costantemente bagnati sui quali si fa passare l aria esterna prima di immetterla nell ambiente attraverso diffusori.

11 Raffrescamento evaporativo Considerazioni Il sistema si addice ai grandi ambienti con moderato carico termico da rimuovere. Si adatta bene ai climi caldi ma secchi, perché l umidificazione dell aria immessa in ambiente è considerevole e non evitabile, per cui in climi con estati caldo umide aumenta il tasso di Ur negli ambienti.

12 Raffrescamento geotermico la crosta terrestre per la sua considerevole massa a una profondità di qualche metro mantiene nel corso dell anno una temperatura quasi costante. A circa 2 m di profondità si può assumere una temperatura pari alla temperatura media dell aria nel luogo considerato. Alle nostre latitudini si hanno valori compresi tra i 10 e i 15 C. Costruzioni interrate e condotti sotterranei

13 Raffrescamento geotermico Gli scambiatori a terreno sono costituiti da tubi interrati in profondità attraverso i quali viene fatta fluire aria prelevata dall esterno. Per scambio di calore sensibile con il terreno a bassa temperatura, dopo un certo percorso entro questi tubi l aria si raffresca e viene utilizzata come aria di ventilazione per gli edifici. Questo sistema viene considerato passivo anche se il funzionamento non può prescindere dall utilizzo di ventilatori. Di fatto i tubi vengono posizionati a pochi metri dalla quota di calpestio (a volte anche meno di due) scavando i canali in fase di realizzazione delle fondazioni. A parità di sezione e di materiale del tubo, la potenza termica dissipata è tanto maggiore quanto maggiore è la portata e quanto più lungo è il percorso. Una condizione ottimale si orienta su velocità dell aria di 2 m/s e lunghezze massime di 20 m. La distanza tra i tubi deve essere di almeno 1,5 m.

14 Raffrescamento convettivo I principali sistemi di ventilazione naturale e di raffrescamento convettivo sono: - ventilazione passante (orizzontale o verticale) - ventilazione a lato singolo (singola apertura o apertura multipla) - ventilazione combinata vento - effetto camino - ventilazione ibrida (immissione d aria a vento ed estrazione assistita da ventilazione meccanica)

15 Si definisce ventilazione passante orizzontale il flusso d aria che attraversa uno o più locali, con immissione e uscita dell aria da aperture collocate su pareti opposte o adiacenti alla stessa altezza Aperture poste su pareti adiacenti. Entrata sopravvento, uscita sottovento. Distribuzione irregolare A p e r t u r e asimmetriche poste su pareti opposte. Buona distribuzione Aperture poste su pareti adiacenti. Una sopravvento e due sottovento. Buona distribuzione, bassa velocità Aperture poste su pareti adiacenti. Tutte sottovento. Scarsa ventilazione. Aperture simmetriche poste su pareti opposte. Buona distribuzione alta velocità Aperture simmetriche poste su pareti opposte sottovento. Ventilazione assente

16 ventilazione passante La presenza di un divisorio fuori dalla linea di flusso della corrente provoca una zona di stasi e una di turbolenza presenza di un divisorio perpendicolare alla linea di flusso della corrente. Ne rallenta la velocità e provoca una zona di stasi La parete divisoria rallenta molto il flusso della corrente e provoca una zona di stasi La parete divisoria perpendicolare al flusso modifica la direzione e provoca zone protette La parete divisoria parallela al flusso lo suddivide ma non lo rallenta Aperture sullo stesso lato assenza di flusso

17 Ventilazione combinata vento - effetto camino Il sistema prevede l immissione dell aria in zona sopravvento, ad altezza del locale da ventilare, e l estrazione naturale da un apertura posta più in alto, all estremità di un condotto o vano verticale. Quest ultimo può essere sia una conduttura costruita ad hoc, sia uno spazio con altre funzioni, quale un vano-scala o un atrio con aperture apribili in copertura. L effetto camino può essere sfruttato in edifici di 3-5 piani senza grandi difficoltà. Per edifici più bassi, non si creano flussi d aria apprezzabili.

18 Ventilazione combinata vento - effetto camino la ventilazione con effetto camino, non è molto alta e di norma non si superano i 4-6 rinnovamenti orari dell aria in un ambiente; per una buona estrazione dell aria è utile che la temperatura esterna non sia troppo alta; più precisamente occorre che vi siano differenze piuttosto rilevanti tra l aria calda nella parte più alta dell edificio e l aria esterna per aumentare queste differenze, si può usare il camino solare. M. Hopkins Inland Revenue a Nottingham (GB)

19 Ventilazione combinata vento - effetto camino il funzionamento di questo sistema è basato sulla realizzazione di una camera d aria sul tetto costituita da un captatore di colore scuro, coperto da un vetro l aria che si trova nel camino solare, scaldandosi, diminuisce la sua densità e richiama aria nuova dalle aperture inferiori. Schema di funzionamento del camino solare dell Inland Revenue a Nottingham (GB) Testa di un camino solare

20 il movimento d aria all interno di un ambiente dipende anche dal sistema di apertura dei serramenti Battente ad asse verticale deviano la direzione del flusso, ma non consentono una buona diffusione ai lati Vasistas ad asse inferiore non consente una buona diffusione in basso Vasistas ad asse superiore riduce la sezione di ingresso non consente una buona diffusione in alto Bilico orizzontale a seconda dell inclinazione di apertura il flusso è diretto verso l alto o verso il basso Bilico verticale buona ed uniforme diffusione in tutto l ambiente

21 Alcuni elementi tecnici (aggetti, schermi, ecc.) possono essere usati sia per incrementare il volume e la velocità del flusso d aria in entrata sia per ostacolare le correnti indesiderate i dispositivi per il direzionamento del vento possono essere sia orizzontali che verticali, sia fissi che mobili

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23 Direzione dei venti prevalenti estivi

24 Riferimenti bibliografici Grosso M., Il raffrescamento passivo degli edifici. Maggioli, Rimini, 1997 Buono M., Architettura del vento. CLEAN, Napoli, 1998 Giachetta A. Magliocco A., Progettazione sostenibile. Carocci, Roma 2007 Bartoli B., Raffrescamento passivo degli edifici Woklters Kluwer Italia, Milano 2015