I SISTEMI SOLARI PASSIVI. Sistemi e dispositivi per la climatizzazione passiva degli edifici.

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1 Corso di laurea specialistica in architettura per la sostenibilità. AA 2003/04 LABORATORIO INTEGRATO 3. PRIMO SEMESTRE DEL SECONDO ANNO Corso di TECNICA DEL CONTROLLO AMBIENTALE Prof. Antonio Carbonari I SISTEMI SOLARI PASSIVI Sistemi e dispositivi per la climatizzazione passiva degli edifici. Secondo la definizione più comunemente accettata sono detti passivi quei sistemi che utilizzano l energia solare per il riscaldamento ed la refrigerazione degli edifici senza richiedere la somministrazione di forme di energia diverse da quella termica di origine solare. In tali sistemi l energia termica fluisce attraverso l edificio, dalla fase di collezione a quelle di accumulo e di distribuzione, secondo modalità naturali,. Per il funzionamento di un sistema passivo possono tuttavia essere necessarie operazioni di controllo del flusso di energia termica. in entrata ed in uscita; ad esempio mediante apertura e chiusura di valvole o di collegamenti fra spazi (stanze), mediante il posizionamento di elementi isolanti, di schermature o di altri dispositivi. All occorrenza il flusso deve poter essere completamente bloccato. I sistemi solari passivi possono essere caratterizzati da vari gradi di sofisticazione, in ogni caso devono tenere conto dell andamento ciclico, giornaliero e stagionale, delle variabili climatiche: radiazione solare, temperatura ambientale, velocità e direzione del vento. Per la loro progettazione sono indispensabili dati giornalieri e stagionali sull andamento di tali grandezze. Per migliorare l efficienza del sistema a volte si può decidere di ricorrere a mezzi meccanici, ad esempio forzando il moto dell aria in un intercapedine mediante un piccolo ventilatore. Questo per facilitare il trasferimento di energia tra dispositivo di collezione ed elementi di accumulo o fra accumulo e spazio servito, ma non in entrambi i casi, si veda lo schemino sotto riportato. Il sistema viene in questi casi definito ibrido: intermedio tra il sistema attivo e quello passivo. Sistema passivo Collettore - accumulo Accumulo - spazio servito Naturale x x Forzata Sistema ibrido Collettore accumulo Accumulo spazio servito Naturale x Forzata X Sistema ibrido Collettore - accumulo Accumulo - spazio servito Naturale x Forzata X Sistema attivo Collettore - accumulo Accumulo - spazio servito Naturale Forzata X X

2 Come risulta dallo schema riportato nelle tabelle, il sistema viene detto passivo soltanto quando tutti gli scambi di energia avvengono in modo naturale. Di questi sistemi quelli utilizzabili nei nostri climi temperati sono raggruppabili in tre categorie di base, ciascuna caratterizzata da un diverso sistema di relazioni fra radiazione solare, massa di accumulo e spazio servito (climatizzato). Una ulteriore suddivisione delle suddette tre categorie porta ad individuare sette tipi di edificio solare passivo. 1. Guadagno diretto. La radiazione solare attraversa lo spazio servito prima di essere immagazzinata nella massa di accumulo. A questa categoria è ascrivibile un unico tipo di edificio detto appunto: a guadagno diretto. 2. Guadagno indiretto. Una massa di accumulo raccoglie ed immagazzina l energia termica della radiazione solare e poi la trasferisce allo spazio servito. Dunque la massa è interposta tra il sole e lo spazio interno dell edificio. Vi sono quattro tipi di edifici solari riconducibili a questa categoria: a) edifici con muro Trombe in muratura b) edifici con muro Trombe ad acqua, c) edifici con sistema Barra-Costantini, d) edifici con tetto-piscina. 3. Guadagno isolato. È presente un componente collettore-accumulatore separato dallo spazio abitativo. La radiazione solare viene raccolta in un area separata da quella dell edificio per essere poi accumulata in una massa di accumulo o per essere distribuita allo spazio abitativo. a) edificio a termosifone, b) edificio sole-spazio. Molti sistemi di componenti - parete o finestra sono riconducibili a questa categoria. La classificazione sopra riportata non esaurisce ovviamente tutti i casi possibili, essa è tuttavia un tentativo di catalogare quanto finora realizzato. 1. Guadagno diretto. Si tratta dei sistemi più semplici. La radiazione solare viene raccolta direttamente nello spazio servito e quindi accumulata nella massa termica, che è poi quella di cui sono costituiti gli elementi che delimitano il suddetto spazio. Dunque gli occupanti vivono all interno di un collettore solare. Figura 1 Schema di funzionamento di un sistema passivo a guadagno diretto

3 Come desumibile dallo schema di figura 1, si comporta in questo modo ogni vano di edificio che sia dotato di un ampia apertura vetrata adeguatamente esposta alla radiazione solare. Dunque orientata grossomodo a Sud (se si è nell emisfero Nord) in modo da ricevere la massima radiazione in Inverno e la minima in Estate (vedi figura2). La massa d accumulo è in tal caso quella del pavimento e delle pareti delimitanti il vano. Questa massa d accumulo, vedasi sempre figura1, deve essere isolata dalle condizioni climatiche esterne e dal suolo. È facile immaginare che questi sistemi, a meno di non prevedere opportuni dispositivi per il controllo della radiazione, possono presentare notevoli inconvenienti: surriscaldamento dell ambiente interno nei periodi caldi o di mezza stagione, eccessive dispersioni termiche attraverso il vetro nei periodi notturni o di scarsa insolazione, radiazione diretta sugli occupanti e sul loro compito visivo, con conseguenti discomfort termico ed abbagliamento. È opportuno pertanto che la superficie vetrata sia costituita da un doppio vetro in modo da limitare le dispersioni, che siano presenti dispositivi interni (tendine, veneziane) e/o esterni (aggetti, alette fisse o mobili) per il controllo della radiazione e per la sua totale schermatura quando occorre. Inoltre le pareti, il pavimento ed i mobili, per poter svolgere il loro ruolo di accumulatori termici, devono avere adeguate caratteristiche termofisiche (densità, capacità termica, conduttività, diffusività) e devono essere esposti alla radiazione, non schermati ad esempio da tappeti. Al di là di questi requisiti di base sono possibili variazioni nella configurazione. Le più comuni riguardano la localizzazione della massa di accumulo (figura 2). Le tipiche localizzazioni della massa sono: - le pareti esterne dell edificio, - le pareti interne, - il pavimento, - i mobili. Lo scambio termico tra le masse ed il resto dell ambiente servito avviene principalmente per convezione e radiazione. La vicinanza fisica tra le masse e gli altri elementi è essenziale per favorire gli scambi. Le masse di accumulo spesso incorporano canali per la circolazione dell aria in modo da migliorare lo scambio termico convettivo. Altre variazioni significative possono riguardare la scelta dei materiali della massa d accumulo. Materiali tipici sono: cemento, mattoni, sabbia, ceramica, acqua, usati singolarmente o in combinazione con altri. Figura 2/a-b-c-d Possibili posizioni della massa di accumulo in un sistema passivo a guadagno diretto

4 Figura 3/a-b Schermatura mediante aggetto e coibentazione notturna di un sistema passivo a guadagno diretto 2. Guadagno indiretto In questa categoria è l involucro della casa a costituire un collettore ed eventualmente un accumulatore di energia. La radiazione solare non attraversa lo spazio abitato per raggiungere la massa di accumulo. Quest ultima è scaldata direttamente o indirettamente dalla radiazione solare e trasferisce poi, con una certa attenuazione ed un certo ritardo, l energia immagazzinata allo spazio servito. Mentre nella categoria precedente non poteva essere superata una certa temperatura di raccolta dell energia solare, per esigenze di comfort degli occupanti, in questo caso tale limite non esiste. 2.1 Parete-massa Trombe. Il primo tipo di edificio solare di questa categoria è quello dotato di parete-massa Trombe (dal nome del suo principale inventore: Felix Trombe, l altro è l Architetto Michel, collaboratore tra l altro di Le Corbusier). Si tratta di una parete piana ricoperta da un vetro, essa funge da assorbitore e da accumulo della radiazione solare. La gamma dei materiali che possono costituire la parete comprende: cemento, mattoni, adobe, pietra, ma anche strutture composite di mattoni, legno e sabbia. Le caratteristiche termofisiche del materiale e lo spessore della muratura determinano il ritardo e l entità del trasferimento del calore allo spazio servito. A titolo di esempio: chi scrive ha potuto constatare che, in una giornata invernale nel clima di Urbino, una muratura in blocchetti di calcestruzzo spessa trenta centimetri trasmette il calore all ambiente interno con un ritardo di circa otto ore, ovvero: la sua superficie interna raggiunge la temperatura massima giornaliera con tale ritardo rispetto al picco della radiazione solare. Per murature di maggiore spessore o di minore diffusività tale ritardo aumenta. Il trasferimento di calore allo spazio servito può sfruttare anche meccanismi convettivi. L aria presente nell intercapedine tra vetro e muratura infatti si scalda e tende a salire, se nella parte alta della muratura sono praticate delle aperture quest aria calda entra nello spazio servito e può spingere l aria più fredda presente in esso verso la parte bassa dell intercapedine attraverso altre aperture praticate nella parte bassa della muratura. Questa termocircolazione naturale può essere controllata a volontà mediante valvole collocate nelle aperture. Si può impedire così il surriscaldamento o l inversione del senso della circolazione dell aria di notte o nei periodi di scarsa insolazione. Per controllare ulteriormente la trasmissione del calore verso l interno dell edificio si può eliminare la parte convettiva e radiativa sulla faccia interna della muratura disponendo su di essa dell isolante (Figura 4/b). Per ottimizzare l efficienza invernale del sistema si dovrebbe prevedere una forma di isolamento

5 mobile esterno (Figura 4/c) in modo da limitare le dispersioni del calore accumulato nella massa muraria, che possono verificarsi di notte o nei periodi di scarsa insolazione. D Estate bisognerebbe riparare dalla radiazione la superficie vetrata mediante aggetti, oppure scaricare calore all esterno mediante valvole ad apertura esterna. In quest ultimo caso la parete Trombe è in grado di procurare ventilazione ai fini del condizionamento estivo: l aria che si riscalda nell intercapedine uscirà all esterno attraverso le aperture presenti nella parte alta della stessa, attirando aria dallo spazio servito (Figura 4/d), pertanto questo dovrà essere dotato di altre aperture che lo mettano in comunicazione con una zona fresca e ombreggiata (cortile interno, cantina, lato Nord dell edificio), dalla quale verrà così attirata aria più fresca. Figura 4/a-b-c-d Muro di Trombe.

6 Figura 5/a-b-c-d Parete di Trombe con massa d accumulo costituita da acqua 2.2 Acqua Trombe. In questo caso i raggi del Sole che attraversano la superficie vetrata sono intercettati da una massa di accumulo di acqua o di altro liquido. Questa li converte in calore, e lo distribuisce, sempre per convezione attraverso l intercapedine ventilata e per convezione e radiazione attraverso la sua faccia interna, al locale servito. Sono possibili variazioni nelle modalità di contenimento del liquido e nelle superfici di scambio termico. Il rapporto tra la superficie di scambio termico con l ambiente interno e la massa di accumulo determina anche in questo caso l entità del trasferimento termico ed il ritardo con cui esso avviene. Riguardo le modalità di contenimento del liquido è stata sperimentata una gran varietà di contenitori: bottiglie riciclate, tubi, bidoni, fusti, barili, secchi oltreché intere pareti riempite d acqua. Il trasferimento di calore per via convettiva attraverso la massa di liquido è più rapido che per conduzione entro una muratura, pertanto, a differenza di quanto avveniva nella parete massa- Trombe, il trasferimento di calore all ambiente interno per irraggiamento e convezione dalla faccia interna della parete è quasi istantaneo. Pertanto potrebbero essere necessari dei controlli che ritardino questo trasferimento termico. La collocazione di uno schermo isolante tra la parete e lo spazio servito (Figura 5/c), nonché le solite aperture in alto ed in basso, possono costituire una modalità di controllo, consentendo i soli moti convettivi ed il controllo degli stessi. Per il resto gli accorgimenti per evitare il surriscaldamento e le dispersioni termiche verso l esterno sono quelli già visti per la parete massa-trombe.

7 Figura 6/a-b-c-d-e Tetto - piscina

8 2.3 Tetto piscina. Il sistema passivo collettore - massa d accumulo è stato in questo caso spostato dalla parete verticale alla copertura. Il calore viene trasmesso allo spazio servito praticamente solo per irraggiamento attraverso la faccia inferiore del solaio di copertura. Pertanto è importante che l altezza della stanza non sia eccessiva, dato che gli scambi radiativi tra il soffitto e le altre superfici sarebbero penalizzati dalle distanze che ridurrebbero i fattori di vista reciproci. Il volume d acqua disposto sulla copertura è esposto alla radiazione diretta del Sole e funge da assorbitore ed accumulo. Nei periodi di scarsa o nulla insolazione esso deve essere protetto mediante isolamento mobile esterno per evitare dispersioni eccessive, ma può dover essere isolato anche nei periodi estivi per evitare il surriscaldamento. In genere questo sistema si presta bene al condizionamento estivo nei climi caratterizzati da forti escursioni termiche giornaliere: la massa d acqua si rinfresca nella notte per radiazione verso la volta celeste e per convezione con l aria fresca notturna, assorbe di giorno il calore eccessivo dello spazio servito grazie alla stratificazione delle temperature all interno della massa d acqua. Una copertura in vetro del tetto piscina non è indispensabile, tuttavia può contenere le perdite d acqua per evaporazione. Va valutato anche qui il rapporto tra la superficie radiante interna (soffitto) e la massa d acqua per dosare il ritardo nella trasmissione del calore all interno dell edificio, e l entità dello scambio. Essendo la superficie captante orizzontale, questo sistema si presta per latitudini ridotte, tuttavia il sistema può adattarsi a latitudini maggiori ed a climi meno caldi aggiungendo un perimetro vetrato sull attico ed una copertura rivestita al suo interno di riflettori, in modo da ridirezionare sulla superficie acquea i raggi solari che giungono con una bassa inclinazione sull orizzontale. 2.4 Sistema Barra-Costantini (camino solare). Una evoluzione del muro Trombe è costituita dal sistema Barra Costantini, in esso l intercapedine tra la parete Sud ed il vetro è collegata superiormente a dei canali che percorrono il solaio, e che occupano, per intendersi, il posto tradizionalmente occupato dalle pignatte in un solaio in latero-cemento, o dall alleggerimento (polistirolo) in un solaio prefabbricato (predalle). Tra la parete e l intercapedine è collocato dell isolante, ed all interno dell intercapedine è collocata una lastra metallica scura che svolge la funzione di assorbitore. L assorbitore scalda l aria dell intercapedine, questa sale e percorre i canali nel solaio cedendo alla massa circostante una parte del suo calore, quindi esce da apposite bocchette negli ambienti interni. In tale configurazione la parete Sud dell edificio è protetta dalle dispersioni notturne verso l esterno e dal surriscaldamento estivo, il calore viene accumulato nella struttura del solaio, che lo cede poi agli ambienti serviti soprattutto per irraggiamento (anche per più giorni nei periodi di scarsa insolazione). La termocircolazione dell aria è sempre naturale, e le perdite di carico nell intercapedine e nei canali del soffitto pongono dei limiti alla profondità del corpo di fabbrica, in una realizzazione italiana si è ritenuto opportuno limitarla a circa sette metri [2]. Il camino solare disposto sulla parete Sud è in pratica un collettore ad aria, il solaio con le sue canalizzazioni svolge le funzioni di distribuzione, di accumulo e di corpo scaldante. Apposite valvole piazzate alla sommità dell intercapedine e nelle bocchette di ingresso della stessa svolgono la funzione di controllo giorno-notte, ed Estate-Inverno. Ad evitare l inversione della circolazione dell aria di notte o nei periodi di scarsa insolazione provvedono le valvole di non ritorno (membrane in plastica) disposte sulle bocchette di mandata alla base del camino solare.. In Estate l aria che si scalda nel camino solare, anziché essere immessa nei canali del solaio, viene scaricata all esterno aprendo apposite valvole (a farfalla) alla sommità dello stesso, il suo moto richiama aria dal basso contribuendo alla ventilazione degli ambienti interni. Ovviamente la presenza delle bocchette di mandata e di ritorno pone dei vincoli alla disposizione dell arredo negli ambienti serviti.

9 Figura 7 Il sistema Barra-Costantini (fonte [3]). 3. Guadagno isolato La raccolta e l accumulo dell energia solare sono termicamente isolati dallo spazio interno fruibile dell edificio. Mentre nella categoria precedente collezione ed accumulo, anche se separati dallo spazio servito, erano collegati ad esso dal punto di vista termico, nella presente categoria gli stessi funzionano indipendentemente dall edificio, il quale li può utilizzare in base alle proprie necessità termiche. 3.1 Serra. Il tipo di edificio passivo denominato Sole-spazio, o Serra, raccoglie la radiazione in uno spazio isolato da quello principalmente fruito dagli occupanti, lo accumula in esso per distribuirlo poi in un secondo tempo. Lo spazio della serra funziona a guadagno diretto. Questo spazio può anch esso essere fruito in vario modo, può al limite essere una vera e propria serra per la coltivazione di piante, ma anche un atrio vetrato o un portico. possono costituire esempi

10 di questo tipo di sistema. Questo spazio vetrato che funge da collettore deve essere esposto principalmente a Sud e, se non incorpora l accumulo, deve essere collegato mediante un circuito termico all accumulo dal quale il calore verrà poi distribuito. Può variare il rapporto spaziale e funzionale tra la serra e lo spazio interno dell edificio, da una serra che costituisce un addizione minima all edificio ad una serra che ne occupa tutta la parete Sud. È necessaria una massa d accumulo adeguata a fornire calore all edificio nelle ore di insolazione insufficiente o nulla. Massa che può essere costituita da pavimenti, pareti, panche massicce, letti di rocce e vasche d acqua coperte, tutti elementi che possono essere esposti direttamente alla radiazione che entra nella serra. La temperatura da mantenere nello spazio della serra è vincolata all utilizzo della stessa (coltivazione di piante, piscina). Il controllo dell umidità è importante in particolare quando all interno della serra vi siano piante o acqua. Il controllo del sistema è legato al tipo di collegamento spaziale che esiste tra la serra ed i locali dell edificio. Le pareti di interfaccia tra di essi possono essere dotate di aperture di vario genere, anche simili a quelle presenti nel muro Trombe (vedi figura 7/d). Anche in questo tipo di sistema passivo è necessario schermare le superfici vetrate nei periodi in cui la radiazione darebbe luogo a surriscaldamento, mentre in Inverno è opportuno un isolamento mobile delle stesse superfici per evitare dispersioni termiche. Figura 8/a-b-c-d Tipi di serra

11 Figura 8/e schema di funzionamento della serra 3.2 Termosifone. Questa sotto-categoria comprende sei tipi di sistema passivo che sfruttano il principio del termosifone, anche in questo caso lo spazio che funge da collettore è separato dall edificio. All interno di questo spazio la parte più fredda di un fluido (acqua o aria) si porta verso il basso e una volta riscaldato dal Sole nel collettore risale verso lo spazio occupato dagli utenti o verso la massa di accumulo, contribuendo a provocare la discesa del fluido più freddo. Dal punto di vista fisico il sistema assomiglia ad un sistema attivo, ma la circolazione del fluido è naturale, non è forzata da ventilatori o pompe. Il principio del termosifone è stato applicato sia ad impianti per il riscaldamento dell acqua che degli ambienti. Nello spazio collettore è presente un assorbitore (lastra di metallo o legno scuro), questo si riscalda grazie alla radiazione solare e riscalda a sua volta per convezione il fluido che lo circonda, quest ultimo sale e raggiunge la massa di accumulo, da questa verrà poi distribuito all ambiente servito per convezione e/o per irraggiamento. Essendo il collettore separato dall edificio, la sua superficie vetrata può essere indipendente dalla facciata. Per la massa di accumulo sono possibili varie localizzazioni: sotto il pavimento, sotto le finestre, in elementi di parete. L organizzazione spaziale dell edificio è determinante per un efficace distribuzione del calore. Il collegamento o area di contatto tra il collettore e la massa di accumulo non è grande, e può essere bloccato o ridotto per impedire o limitare la circolazione del fluido nei periodi in cui essa darebbe luogo a surriscaldamento o dispersione del calore accumulato. Anche tra l accumulo e lo spazio fruito possono essere disposti dei sistemi di controllo, tanto più estesa sarà l interfaccia tra di essi tanto più rapido sarà il trasferimento di calore e più problematico il controllo. Quando la distribuzione del calore avviene per convezione i sistemi di controllo sono simili a quelli dei muri di Trombe (valvole e pannelli di isolamento).

12 Figura 9/a-b-c Sistemi a termosifone Sistemi passivi per l umidificazione ed il raffrescamento evaporativo I sistemi passivi illustrati fino a questo punto sono utilizzabili soprattutto nei nostri climi temperati; climi in cui sono presenti sia esigenze di riscaldamento invernale che di raffrescamento estivo, e si è già parlato di funzionamento estivo dei muri di Trombe e di altri sistemi. In climi caldi e secchi sono stati invece sviluppati dei sistemi passivi finalizzati soprattutto al raffrescamento ed all umidificazione dell aria. Quando un clima caldo-arido è caratterizzato da forti escursioni termiche diurne, con temperature notturne anche troppo fresche, la prima cosa che viene in mente è di accumulare il guadagno

13 termico diurno per sfruttarlo durante la notte, e di accumulare il fresco notturno per mitigare le temperature diurne. Già l inerzia termica delle masse murarie, la riduzione delle aperture e la compattezza, sia dell edificio che del tessuto urbano, possono conseguire un risultato del genere riducendo l escursione termica interna, ma in alcune situazioni sono stati escogitati dei dispositivi sofisticati per conseguire più efficacemente questo risultato, quali le torri del vento e le coperture curve con foro di aerazione [4]. Un altro meccanismo che può essere usato anche quando non sia rilevante l abbassamento notturno della temperatura o si voglia conseguire comunque l umidificazione dell aria è il raffrescamento evaporativo. Figura 10 Schema di funzionamento di una torre del vento (fonte [4]). Particolarmente interessante è il funzionamento delle torri del vento, sviluppate nelle città ai confini col deserto delle zone centrali ed occidentali dell Iran, a partire dal 900 d.c. ed ancora in uso. Esse vengono utilizzate nei soli mesi estivi perché in Inverno provocherebbero un eccessivo raffreddamento dell edificio. Il loro funzionamento è basato sull inerzia termica delle murature costituenti la torre. Le murature della torre si scaldano al Sole durante il giorno, in assenza di vento quando la loro temperatura supera quella dell aria interna la torre inizia a funzionare come un camino: l aria all interno dei suoi condotti si scalda e sale. All inizio della notte l aria che sale attraverso la torre richiama l aria fresca esterna che entra attraverso porte e finestre. Se invece c è vento l aria fresca notturna entra dalle aperture superiori della torre e scende verso l interno dell edificio scaldandosi lungo i canali della torre. Il riscaldamento dell aria può rallentare il processo di refrigerazione. Al mattino le murature della torre si trovano ad essere più fresche dell ambiente circostante, l aria al loro interno si raffredda e scende all interno dell edificio. Se c è vento questa circolazione viene forzata. In ogni caso l aria entra nei locali e circola per poi uscire da porte e finestre, provvedendo così anche alla

14 ventilazione. Questa circolazione può essere controllata mediante un opportuna disposizione delle porte interne. Le aperture sulla sommità della torre sono disposte sempre a coppie: per ogni apertura sopravvento ce n è una sottovento, ed una parte dell aria che scende attraverso i canali della prima apertura risale sempre lungo i canali dell apertura opposta, trasportando con se aria interna e realizzando così una certa ventilazione. Il sistema può essere perfezionato aggiungendo un umidificazione dell aria che entra nell edificio. Questo può avvenire in vari modi: quando la parte più bassa della torre, a contatto col terreno, è umidificata dal terreno stesso, interponendo fra la torre e l edificio servito un tunnel sotterraneo le cui pareti sono umidificate dall acqua del sottosuolo, collocando una vasca od una fontana in prossimità dell uscita dell aria dalla torre o dal condotto interposto. L evaporazione dell acqua nella corrente d aria entrante oltreché aumentarne il titolo e l umidità relativa, cosa utile al comfort, ne abbassa ulteriormente la temperatura (raffrescamento evaporativo) aumentando notevolmente l efficienza del sistema. Figura 11 Schema di funzionamento di una copertura curva con foro di aerazione (fonte [4]). Coperture curve, a cupola od a botte, con foro di aerazione. Una copertura piana o una cupola esposte alla radiazione solare assorbono praticamente la stessa quantità di energia radiante, tuttavia, a parità di area coperta (non di volume racchiuso) una copertura curva dispone di una superficie di scambio maggiore per dissipare calore, principalmente per via convettiva. L aria che si scalda all interno, per effetto del calore trasmesso attraverso la copertura esposta al sole, si accumula nella parte alta del locale sottostante, da lì può essere evacuata attraverso un foro

15 di aerazione. L aria esterna che si muove orizzontalmente per effetto del vento al momento in cui scorre sulla copertura curva, aumenta la sua velocità, per effetto del restringimento dello spazio a disposizione (come in un tubo di Venturi), e tale incremento è massimo alla sommità della copertura. A questo aumento della velocità corrisponde una diminuzione della pressione (come risulta dall equazione di Bernoulli). Ora, se nel punto più alto della copertura è presente un apertura, l aria calda interna viene risucchiata fuori per effetto della differenza di pressione. Il flusso di aria uscente attira nella stanza nuova aria dai locali confinanti o da torri del vento. Anche in questo caso la presenza di vasche e fontane all interno può aumentare l effetto di raffrescamento ed umidificare l aria.. È importante che la copertura presenti la massima curvatura nella direzione del vento, pertanto se i venti hanno una direzione dominante si utilizzerà una copertura a botte con asse ortogonale a tale direzione, se invece la direzione del vento è variabile si preferiranno coperture a cupola. Le cupola con foro di aerazione abbinata a torri del vento può essere usata per mantenere fresca in Estate l acqua di una cisterna, in parte accumulata già fredda nel periodo invernale, favorendone l evaporazione superficiale. Bibliografia [1] Aavv. A survey of passive solar building. Study prepared by AIA research corporation. [2] M. Bottero, G. Rossi. G. Scudo, G. Silvestrini. Architettura solare tecnologie passive ed analisi costi benefici. CLUP. Milano [3] B. Givoni. Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nostrand Reinhold ITP [4] M. N. Bahadori. Il condizionamento dell aria nell architettura iraniana. Le Scienze (ed. italiana di Scientific American) n. 116, Aprile 1978, pp