Centro Edile per la Sicurezza e la Formazione Il presente depliant è stato stampato su carta riciclata. SISTEMI PER LA VENTILAZIONE CONTROLLATA INDOOR E OUTDOOR
SISTEMI PER LA VENTILAZIONE CONTROLLATA INDOOR E OUTDOOR Centro Edile per la Sicurezza e la Formazione Si ringrazia il docente Arch. Carlo Giani 3
Cenni introduttivi CENNI DI ARCHITETTURA BIOCLIMATICA L Architettura bioclimatica tende al raggiungimento del confort ambientale interno degli edifici attraverso l utilizzo razionale delle risorse ambientali. È un architettura sostenibile, in sintonia con l ambiente, attenta al contenimento dei consumi energetici degli edifici, all uso di fonti energetiche rinnovabili (sole, vento, acqua, biomassa) all uso di materiali naturali. Si può intendere, quindi come un complesso di soluzioni progettuali che consentono di assicurare e mantenere all interno di un edificio condizioni ottimali di comfort ambientale, attraverso il controllo del microclima interno, della illuminazione naturale, limitando al minimo l intervento degli impianti che comportano consumi energetici da fonti convenzionali. Tale architettura affida in modo prevalente alla conformazione fisica dell edificio, alla sua struttura, ai componenti, ai materiali, al suo orientamento, il compito di sfruttare il clima locale, ad esempio di captare e schermare le radiazioni solari, i venti prevalenti, di accumulare o disperdere il calore. 1 Sfruttamento dell energia solare passiva permette il riscaldamento o il raffrescamento degli ambienti interni attraverso un adeguato orientamento dei volumi e delle aperture, mediante l utilizzo dei sistemi diretti, indiretti ed isolati, e favorisce l utilizzo dell illuminazione naturale. 2 Sfruttamento dell energia solare attivo permette la produzione di energia elettrica attraverso l uso di pannelli fotovoltaici, di riscaldare l acqua attraverso l uso dei collettori solari. 3 Sfruttamento della ventilazione naturale, di condotte d aria interrati, camini solari, massa termica, protezione dall irraggiamento solare diretto, sistemi per la deumidificazione o per l evaporazione dell acqua permettono il raffreddamento passivo. 4 L adeguato isolamento termico, il controllo dei ponti termici e dei fenomeni di condensazione e di ricambi/infiltrazioni dell aria, l adeguata inerzia termica degli isolanti permettono la conservazione delle condizioni microclimatiche confortevoli negli ambienti ed un ulteriore risparmio energetico. 5 Impiego della biomassa, materia organica prevalentemente vegetale, e biogas come fonti rinnovabili di calore. SFRUTTAMENTO PASSIVO DELL ENERGIA SOLARE Con energia solare passiva si intende raggruppare tutte le applicazioni in cui l energia solare viene utilizzata secondo alcun ausilio motorizzato e in cui la distribuzione del calore prodotto avviene grazie ai fenomeni naturali della conduzione, della convezione e dell irraggiamento, anziché mediante l utilizzazione di pompe e ventole. Nella stagione fredda l energia solare può dare un contributo significativo al fabbisogno energetico termico degli edifici. A tal proposito bisogna provvedere ad un corretto orientamento dei volumi edilizi e delle aperture adottando particolari sistemi per: la captazione solare, in cui l energia solare catturata viene trasformata in calore. l accumulo termico, in cui il calore captato durante il giorno viene accumulato per un uso successivo. la distribuzione del calore, in cui ilo calore captato/accumulato viene indirizzato alle parti dell edificio che è necessario riscaldare. la conservazione del calore, in cui il calore è mantenuto nell edificio il più a lungo possibile. SISTEMA PASSIVO A GUADAGNO DIRETTO Presenta varie vetrate esposte a Sud aperte direttamente sull'ambiente interno, che dispone di sufficienti masse di accumulo termico. L'energia radiante che entra attraverso la finestra solare, viene assorbita per la maggior parte dalle superfici interne di incidenza diretta (pavimento e pareti), che devono avere un coefficiente di assorbenza elevato, un coefficiente di riflessione basso ed una elevata conduttanza termica, per trasferire il calore al loro interno evitando il surriscaldamento superficiale. Per i pavimenti sono appropriati: il cotto, il marmo o pietra o ceramiche di colore scuro. Sono sconsigliati Parquet in legno, le moquettes, i rivestimenti vinilici, per la loro scarsa conduttanza termica ed evitare i tappeti. Per le pareti sono consigliate la struttura faccia vista, intonaci ad elevata conduttanza dipinti di colore scuro. Le finestre di captazione, opportunamente dimensionate, migliorano la resa se con doppi vetri o a bassa emissione con strato riflettente all'infrarosso. 6 Utilizzo di materiali biocompatibili al fine di ridurre l inquinamento e di favorire il benessere dell individuo sia fisiologico che psicologico (maggiore armonia con la natura). 4 5
SISTEMA PASSIVO A GUADAGNO INDIRETTO È caratterizzato dal fatto che la radiazione solare non entra nello spazio abitato ma colpisce una massa in grado di accumulare energia termica che trasferisce successivamente per irraggiamento e o per convezione agli spazi interni. I principali sistemi indiretti sono: MURO TERMICO: parete di consistenza massa termica esposta a Sud e prevede una superficie vetrata esterna per ridurre le dispersioni termiche. Il calore captato viene trasmesso per conduzione, con un certo ritardo, attraverso la parete e quindi ceduto per convezione ed irraggiamento all ambiente interno. ACCUMULO AD ACQUA: serbatoio d acqua che assorbe il calore dal sole e lo cede lentamente all ambiente per irraggiamento. Sistema molto efficacie dovuto dalla capacità termica doppia dell acqua rispetto ad una muratura, ma difficilmente collocabile nella struttura e perturba i campi elettromagnetici e tellurici naturali. ACCUMULO A SASSI: consiste in una scatola totalmente isolata che contiene delle pietre, sfruttandone la capacità termica:un fluido, generalmente aria, riscaldato dal sistema di captazione, attraversandone gli interstizi vi immette il calore, consentendone una conservazione prolungata ed una successiva redistribuzione agli ambienti da riscaldare ancora per mezzo dell aria. MURO TROMBE: consente sia il trasferimento di calore per conduzione naturale dalla captazione all ambiente sia quello per termo-circolazione naturale dalla captazione all ambiente retrostante attraverso delle bocchette poste nella parte bassa e in quella alta della parete. L apporto termico maggiore è quello radiativi notturno. L elemento di accumulo può essere in materiale solido, solitamente lapideo, laterizio o cementizio, ma anche riempito d acqua. La sua superficie esterna è dipinta di un colore scuro per migliorare l assorbimento dei raggi solari. Durante l estate il sistema può funzionare da camino solare, espellendo l aria calda dall ambiente interno attraverso un apertura esterna alla sommità della superficie vetrata. L aria contenuta nell intercapedine si riscalda e tende a salire fuoriuscendo dall apertura nel vetro e la depressione richiama l aria viziata dell ambiente interno attraverso la bocchetta inferiore del muro; la bocchetta superiore rimane chiusa. l aria interna viene quindi ricambiata da aria più fresca prelevata da un altra apertura o finestra a Nord. SERRA: è costituita da una chiusura vetrata sulla facciata Sud avente una massa di accumulo nella parete di separazione con lo spazio abitativo o comunque all interno della serra stessa. La serra viene usata essenzialmente per il preriscaldamento dell aria di rinnovo. La funzione di captazione e accumulo di energia, sotto forma di calore, viene esercitata essenzialmente dall effetto serra che, anche grazie ad un sistema secondario di accumulo, riesce a fornire riscaldamento gratuito all abitazione. Le serre possono essere rispetto all ambiente da riscaldare unite, vicine o distanti. BARRA-COSTANTINI: esempio di questo sistema che si può schematizzare in un collettore solare montato sulla facciata Sud dell edificio. L aria riscaldata dal collettore viene convogliata per effetto camino in condotti posti sul soffitto che riscaldano la struttura, la quale deve essere adeguatamente isolata. Si viene quindi a determinare una termo-circolazione naturale con conseguente trasferimento del calore dalla captazione (collettore) all accumulo (soffitto) e infine all ambiente interno. L apertura di bocchette nel soffitto e nella parte bassa della superficie di captazione a Sud consente un riscaldamento dell ambiente interno anche per convezione naturale dell aria questo movimento può essere invertito d estate per il raffreddamento, grazie all apertura di una valvola per la fuoriuscita dell aria calda. ILLUMINAZIONE NATURALE: consente il risparmio di corrente elettrica ed è in grado di assicurare livelli di benessere agli utenti superiori a quelli ottenibili negli edifici illuminati artificialmente. L illuminazione naturale (daylighting) degli ambienti interni può avvenire in tre modi: 1 TOPLIGHTING: inserimento nel tetto di lucernari, shed etc. 2 SIDELIGHTING: sono presenti dispositivi che possono agevolare la penetrazione all interno dell ambiente della luce entrante dalle finestre attraverso la deviazione verso il soffitto di una parte del flusso luminoso incidente ottenuta con davanzali e mensole riflettenti ( light-shelves ) posti in orizzontale nella parte inferiore della finestra o al di sopra del livello della vista e rivestiti nella superficie superiore con materiali altamente riflettenti; e con frangisole riflettenti regolabili. 3 CORELIGHTING: consiste nella realizzazione nel centro dell edificio atrii, corti, patii con superfici ad elevato indice di riflessione. Questi spazi aumentano notevolmente la superficie laterale illuminata dall involucro, ma comportano un aumento del volume dell edificio, dei costi e delle dispersioni di calore in inverno. Le dispersioni possono essere diminuite attraverso la copertura dei suddetti spazi con elementi trasparenti creando uno spazio tampone che media la differenza di temperatura tra esterno ed interno. SISTEMI ISOLATI: caratterizzati dal fatto che la superficie di captazione è separata dall accumulo termico e che il trasferimento del calore avviene per termo-circolazione naturale fra i due elementi o direttamente dalla captazione allo spazio abitato. 6 7
Energia solare Sfruttamento attivo dell energia solare Con Energia solare attiva si intende raggruppare tutte le applicazioni tecnologiche capaci di captare l energia solare trasformandola in energia elettrica. Pannello fotovoltaico realizzato per merito alla presenza in natura di un materiale come il silicio che ha la capacità di trasformare in energia elettrica l energia solare. Il dispositivo più semplice capace di attuare questa trasformazione è la cella fotovoltaica. Più celle connesse in serie costituiscono un modulo fotovoltaico. Un modulo fotovoltaico tipo è costituito da 36 celle, ha una superficie di circa 0.5 mq ed ha una massima erogazione tra 40 50 W. 1 mq di moduli produce una energia media giornaliera tra 0.4 e 0.6 KWh. Un insieme di moduli,connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo fotovoltaico che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare i sistemi fotovoltaici. Il sistema fotovoltaico, nel suo insieme, capta e trasforma la radiazione solare incidente e la rende disponibile per l utenza sotto forma di energia elettrica. Esistono due categorie di sistemi fotovoltaici: Sistemi isolati (stand-alone) Sistemi collegati alla rete (grid connected) Nei sistemi isolati, in cui la sola energia è quella prodotta dal FV, accanto al generatore, occorre prevedere un sistema di accumulo che è reso necessario dal fatto che il generatore FV può fornire energia solo nelle ore diurne e un dispositivo elettronico detto inverter che provvede alla conversione da corrente continua a corrente alternata. I sistemi collegati alla rete non richiedono alcun sistema di accumulo in quanto l energia prodotta durante le ore di insolazione che eccede le richieste dell utenza viene immessa nella rete, viceversa nelle ore notturne e quando necessario il carico locale viene alimentato dalla rete. VANTAGGI: > Nessun consumo di combustibile > Nessuna emissione chimica, termica, acustica > Bassa manutenzione > Produzione di energia di alto valore (elettricità) > Buona integrabilità > Montaggio modulare IMPIANTO SOLARE TERMICO: Dispositivo utilizzato per riscaldare gli ambienti e l acqua. > Un impianto solare standard è formato da: Un pannello solare o collettore solare piano per captare la radiazione solare Un serbatoio termicamente isolato per l accumulo dell acqua calda Un circuito idraulico di collegamento tra questi due componenti che possono essere a circolazione forzata o naturale I sistemi di regolazione e controllo SVANTAGGI: > Dipendenza dalle condizioni metereologiche > Potenze elevate necessitano di grandi superfici > Durata media di un sistema FV 25 anni > Elevato costo delle celle FV 8 9
Ventilazione naturale Con la ventilazione naturale si sfrutta la risorsa rinnovabile e pulita del vento sia per il rinnovo dell aria negli ambienti sia per il raffrescamento passivo degli edifici. I principali sistemi di ventilazione passiva (non meccanica) sono i seguenti: VENTILAZIONE A LATO SINGOLO: è il ricambio d aria prodotto in un vano quando vi sono unicamente una o più aperture collocate sulla medesima parete esterna. Il flusso è discontinuo e legato dalla presenza, direzione e intensità del vento. Nel caso di una singola apertura la portata d aria complessiva oraria è ridotta; aumenta nel caso di più aperture per effetto camino, se esse sono collocate ad altezze diverse, per l innesco di flusso da vento semi-passante, se le aperture sono collocate alla stessa altezza. VENTILAZIONE PASSANTE ORIZZONTALE: il flusso d aria passa in uno o più locali attraverso delle aperture collocate su pareti opposte o adiacenti, poste alla stessa altezza dal piano del pavimento. In caso di altezze differenti, si aggiunge al vento la componente effetto camino. VENTILAZIONE PASSANTE VERTICALE: l immissione dell aria avviene da una apertura posta più in alto rispetto a quella di uscita. Generalmente il sistema prevede un condotto verticale di immissione che collega l apertura d ingresso dell aria al vano da ventilare. L apertura d ingresso (il malkaf dell architettura tradizionale egiziana) deve essere rivolta sopravento, in relazione ai venti dominanti. Tale sistema è particolarmente adatto in condizioni di vento prevalente relativamente costante, nel periodo caldo, nonché in situazioni di contesto urbano ad alta densità edificata, in cui risulta difficile utilizzare aperture ordinarie collocate a livello del vano per l immissione d aria, soprattutto ai primi piani fuori terra VENTILAZIONE COMBINATA VENTO-EFFETTO CAMINO: l immissione dell aria avviene in zona sopravento, 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 che un vano- scala o un atrio con aperture apribili in copertura. Il vento rappresenta un agente d ausilio alla generazione del flusso d aria, che è determinata prevalentemente dall effetto camino (l aria calda tende a salire verso l alto creando una depressione alla base che risucchia l aria più fredda dall esterno). Il sistema della ventilazione passante verticale e quello della combinata vento-effetto camino possono coesistere con vantaggi evidenti come nelle torri del vento iraniane e nei qa a egiziani. LE TORRI DEL VENTO: sono elementi autonomi integrati nell edificio con la funzione di generare un movimento d aria al loro interno e costituiscono una indicazione efficace per il raffreddamento degli edifici in climi caldi aridi. La torre, generalmente suddivisa in più condotti interni, funziona, alternativamente come elemento di captazione o di estrazione dell aria, in relazione al periodo e alla presenza, o meno, di vento. Di notte la torre si raffredda poiché la sua massa muraria cede calore all aria in essa contenuta, che si riscalda. Si genera quindi, un moto ascensionale dell aria che, richiamata da aperture poste alla base dell edificio, favorisce il raffreddamento dell edificio e soprattutto della torre che funge da accumulo di freddo. Di giorno l aria calda esterna, venendo a contatto con la massa muraria della torre, si raffredda ed aumentando di conseguenza la sua densità, scende verso il basso, entrando nell edificio e provocandone il raffreddamento. La torre è in genere collegata ai locali da raffrescare attraverso un canale sotterraneo che raffredda ulteriormente l aria. 1 - Raffrescamento IL RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO: sfrutta l abbassamento di temperatura dell aria che si verifica a seguito dell evaporazione dell acqua. Tale possibilità di raffreddamento, che veniva anche utilizzata nelle torri del vento iraniane, può avere varie possibilità di applicazione, sia negli ambienti interni, sia in quelli esterni. Tali torri, di forma conica ed alte 30 mt, hanno nelle sommità degli spruzzatori d acqua che a seguito dell evaporazione, raffreddano l aria presente nella parte alta della torre che aumentando di conseguenza la sua densità scendo verso il basso raffreddando l aria del sottostante spazio esterno. IL RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO: sfrutta l abbassamento di temperatura dell aria che si verifica a seguito dell evaporazione dell acqua. Tale possibilità di raffreddamento, che veniva anche utilizzata nelle torri del vento iraniane, può avere varie possibilità di applicazione, sia negli ambienti interni, sia in quelli esterni. Tali torri, di forma conica ed alte 30 mt, hanno nelle sommità degli spruzzatori d acqua che a seguito dell evaporazione, raffreddano l aria presente nella parte alta della torre che aumentando di conseguenza la sua densità scendo verso il basso raffreddando l aria del sottostante spazio esterno. IL RAFFREDDAMENTO PASSIVO: si riferisce a tutti quei processi di dispersione del calore che avvengono naturalmente senza l adozione di strumenti meccanici o il consumo di energia l utilizzo generalizzato di impianti di condizionamento comporta consumi consistenti di energia e contribuisce in modo rilevante all aumento dell inquinamento atmosferico. il recupero delle tecniche naturali di raffrescamento può essere, nella maggior parte dei casi, sufficiente alle nostre latitudini a ristabilire le condizioni di confort all interno degli edifici, limitando consumi energetici ed emissioni inquinanti. Per il raffrescamento passivo si possono usare soluzioni isolanti o di schermatura solare o disperdere il calore favorendo la ventilazione naturale il movimento dell aria e il suo rinnovamento, che sono tanto maggiori quanto più consistenti sono le differenze di temperatura e pressione dell aria tra interno ed esterno, sottraggono calore alle strutture con cui vengono a contatto soprattutto per convezione termica favorire il passaggio dell aria comporta un rinnovamento della sua purezza e della sua freschezza, favorirne il movimento incrementa la sua velocità e gli effetti refrigerativi in presenza di masse d acqua vicine agli edifici, aiutare il passaggio e il movimento d aria può essere utile anche per l umidificazione degli ambienti quando due masse d aria hanno differenti temperature anche le loro densità e pressioni sono differenti e questo dà origine ad un movimento dell aria stessa dalla zona a più alta densità (più fredda) verso quella a densità più bassa nelle situazioni in cui l aria interna dell edificio sia più calda di quella esterna e sia richiesto un raffrescamento, l effetto naturale di spostamento dell aria appena descritto può essere usato per introdurre aria più fresca all interno dell edificio ed espellere quella calda. 10 11
EFFETTO CAMINO E CAMINO SOLARE: si può ricorrere all effetto camino fornendo l edificio di aperture sia in basso che alla sua sommità l aria calda salirà naturalmente e uscirà dalle aperture in alto mentre l aria fredda entrerà attraverso le aperture alla base 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; tuttavia il sistema è molto utile per evitare stratificazioni d aria calda nella parte alta degli ambienti interni e questo è importante soprattutto nel caso di spazi con una grande connessione verticale 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. 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. W= 4382 [0,425Af 0,1126Af2 + 0,017 Af3][0,383 (t/60) 0,027 (t/60)2 + 0,0038 (t/60)3][3,71 (Δt/25) 5,27 (Δt/25)2 + 2,56 (Δt/25)3]h0,5 con: W = quantità d aria che fluisce attraverso l apertura (mc) t = tempo di apertura della finestra (min) Af = superficie della finestra (mq) Δt = differenza di temperatura tra l aria interna ed esterna ( C) h = altezza della finestra (m) TORRI DEL VENTO: movimenti d aria inversi, rispetto a quelli dei camini solari, sono quelli che si hanno con l uso delle tradizionali torri del vento sistemi di questo tipo vengono attualmente ancora impiegati nell architettura di alcuni paesi: un larghissimo uso ne è stato fatto ad esempio nell Università del Quatar progettata da Kamal el Kafrawi. Il funzionamento delle torri del vento consiste nella creazione di elementi che si elevano ad altezze superiori a quelle di copertura, con aperture opportunamente orientate, atte alla captazione del vento, questo (se la spinta è sufficiente) tenderà a scendere per rinfrescare l edificio; tale operazione può essere aiutata da un umidificazione delle pareti delle torri stesse che farà diminuire la temperatura e aumentare il peso dell aria in entrata favorendone l ingresso dell edificio. Alle nostre latitudini e con le nostre condizioni di vento il sistema delle torri del vento può non essere facilmente applicabile il funzionamento delle torri del vento consiste nella creazione di elementi che si elevano ad altezze superiori a quelle di copertura, con aperture opportunamente orientate, atte alla captazione del vento, questo (se la spinta è sufficiente) tenderà a scendere per rinfrescare l edificio; tale operazione può essere aiutata da un umidificazione delle pareti delle torri stesse che farà diminuire la temperatura e aumentare il peso dell aria in entrata favorendone l ingresso. 2 - Pressione È possibile poi accrescere la dispersione di calore da parte di un edificio usando l effetto della pressione esercitata su di esso dal vento quando una corrente d aria colpisce un edificio si ottiene un alta pressione sul lato maggiormente esposto ed una bassa pressione su quello protetto, dalla parte opposta il movimento dell aria si verifica, attraverso l edificio, per il passaggio dalle zone di alta pressione a quelle di bassa pressione occorre che siano predisposte però opportune aperture, la posizione e dimensione delle quali determina la velocità e la direzione del movimento d aria negli alloggi in generale: la velocità è maggiore quando le aperture attraverso le quali l aria lascia l edificio sono più grandi di quelle d entrata le quali, a loro volta, devono avere dimensioni adeguate la migliore distribuzione d aria per tutto l edificio si ottiene con aperture disposte diagonalmente e quando non vi siano troppi ostacoli negli alloggi la ventilazione massima dovrebbe essere fornita durante il giorno nelle aree maggiormente occupate dai residenti e ad altezze opportune per il soddisfacimento del loro benessere fisico il flusso d aria fresca deve lambire anche le parti più massicce e pesanti dell edificio in modo che esse disperdano il calore accumulato possono poi essere creati deflettori esterni così da indurre cambiamenti di pressione alle aperture e poter modificare le condizioni di ventilazione nel modo desiderato è possibile ricavare la seguente espressione approssimata per la quantità d aria che, in un dato intervallo di tempo fluisce attraverso un apertura. 3 - Aperture Con aperture collocate sui lati in depressione e sottovento la velocità del flusso d aria si mantiene su valori bassi. La situazione non è generalmente adeguata per ottenere un raffrescamento completo dell ambiente. Un apertura di entrata uguale a quella di uscita provoca normalmente una ventilazione sufficiente e quindi un raffrescamento naturale soddisfacente. Aperture decentrate possono generare un moto vorticoso rispetto alla direzione del vento. Due aperture asimmetriche su parti opposte generano una buona distribuzione dell aria all interno, favorendo il raffrescamento naturale. Con aperture collocate sui lati in depressione e sottovento la velocità del flusso d aria si mantiene su valori bassi. La situazione non è generalmente adeguata per ottenere un raffrescamento completo dell ambiente. Disposizione delle aperture. La valutazione della portata d aria è funzione anche delle caratteristiche delle aperture l adeguata collocazione delle aperture in un ambiente libero da ostacoli può consentire un migliore ricambio naturale Aperture poste su lati in depressione non generano una ventilazione apprezzabile all interno dell ambiente. Se le aperture sono sul lato sopravvento e su quello adiacente, si assicura una ventilazione degli ambienti a bassa velocità, con buone condizioni di comfort. Due aperture poste su pareti adiacenti, quella d entrata sul lato sopra vento e quella di uscita sul lato sottovento, generano normalmente una ventilazione distribuita in maniera irregolare. Aperture poste sullo stesso lato non generano una ventilazione apprezzabile all interno dell ambiente. 12 13
Aperture decentrate, in cui il divisorio non si trova sulle linee di flusso della corrente, possono generare una zona di stasi nel primo ambiente ed un moto vorticoso nel secondo. Il divisorio, disposto perpendicolarmente al flusso, modifica la direzione del vento e genera zone protette. Aperture decentrate ed asimmetriche determinano a seconda della disposizione, ampie zone di stasi dell aria nell ambiente più vicino all aperture di ingresso o di uscita della corrente. La parete divisoria rallenta notevolmente il flusso riducendo sia la velocità sia l effetto raffrescante. Il divisorio, posto parallelamente all apertura di entrata, rallenta il flusso d aria riducendo l effetto raffrescante nell ambiente retrostante in prossimità dell apertura di uscita della corrente. Il divisorio, disposto parallelamente al flusso, suddivide la corrente d aria, mentre la velocità del vento non viene eccessivamente ridotta. vento Torrino con finestre laterali apribili Utilizzo di finestre a torrino sul tetto, per incrementare la ventilazione ad estrazione favorita dall effetto camino. Area di apertura Pareti divisorie con apertura a soffieto. L aria, come tutti i fluidi, è soggetta all effetto Bernoulli a causa del quale si ha una diminuzione di pressione in corrispondenza di un aumento di velocità a causa dell effetto Venturi, quando una corrente d aria è costretta ad attraversare una sezione più piccola si ha un aumento della velocità e una diminuzione della pressione in corrispondenza della strozzatura questi effetti possono essere utilizzati per aumentare il tiraggio. un area di apertura di ingresso inferiore all area in uscita determina, a parità di altri fattori, un aumento della velocità massima del flusso d aria interno rispetto a quella del vento all esterno della chiusura un aria di ingresso superiore a quella di uscita determina un decremento della velocità interna rispetto all aria all esterno un area di ingresso uguale determina il minore scostamento tra velocità dell aria interna e velocità esterna lucernari casi particolari sono i lucernari: In generale per incrementare il raffrescamento passivo è necessario che vi siano almeno due chiusure esterne permeabili e che non siano collocate sulla stessa parete (a meno che non siano ad altezze significativamente diverse tali da innescare effetto camino) è importante anche la posizione verticale delle chiusure presenti: se l obiettivo è il raffrescamento corporeo le chiusure devono essere collocate ad altezza d uomo, se l obiettivo è il raffrescamento della massa muraria la chiusura d entrata (non necessariamente quella d uscita) deve essere posizionata vicino alla massa da raffrescare, al soffitto o al pavimento. Per quanto riguarda la ventilazione combinata - da vento e per effetto camino - occorre evitare che i due fattori entrino in conflitto fra loro (es. che l aria smaltita dal camino venga spinta nuovamente dentro dal flusso d aria esterno) ciò si ottiene, per esempio, mettendo la chiusura più alta, di uscita del flusso del camino, in posizione sottovento. Un azione sinergica dei due effetti si ottiene, per esempio, con chiusure di uscita a torrino, collocate in corrispondenza del colmo del tetto, che sfruttano il meccanismo Bernoulle-Venturi, che induce una zona di depressione in prossimità dell apertura aumentando la suzione del flusso. Sul tetto piano essi svolgono funzione di aperture per sfruttare l effetto camino; su un tetto di pendenza inferiore ai 22 le falde sono ancora in depressione, per cui la funzione prevalente è ancora quella di regolazione del flusso di uscita per effetto camino (anche se alcuni tipo di apertura possono facilitare l ingresso del flusso laminare che sale lungo la falda) Su una falda con pendenza maggiore di 22 o in corrispondenza di lucernari con piano di apertura verticale è possibile sfruttare l apertura stessa per l ingresso delle correnti d aria e non solo per l uscita dell effetto camino 14 15
Condotti sotterranei Un altra possibilità per creare immissione di aria fresca in un edificio esistente è quella di valersi di condotti sotterranei posti a profondità di almeno 6-12 metri. la temperatura del suolo ad una certa profondità è, nella stagione calda, più bassa di quella dell aria dell ambiente esterno e rimane costante (con lievi oscillazioni) durante tutto l anno, è quindi possibile raffreddare, nella stagione calda, l aria esterna facendola passare per i condotti sotterranei prima di introdurla nell edificio per raggiungere i valori di temperatura desiderati (un Δ di circa 5 C) è necessario che il condotto sotterraneo abbia però una certa lunghezza occorre inoltre progettare sempre accuratamente i rivestimenti del canale al fine di impedire che si verifichino fenomeni di inquinamento dovuti a materiale organico o di altro tipo proveniente dal suolo. 4 - Fattori biofisici Un altro sistema di refrigerazione di un edificio con l uso di correnti d aria è quello di creare spazi percorsi dal vento sia sotto le coperture, sia sotto l edificio, staccandolo lievemente da terra, sia nelle mura perimetrali le strategie di ventilazione naturali viste possono anche essere controllate da dispositivi elettronici che con un monitoraggio continuo delle temperature esterne ed interne e della direzione e velocità del vento assicurino il comfort interno. 16 17
PARAMETRI E MATERIALI Centro Edile per la Sicurezza e la Formazione Parametri Ciclo esterno. Ciclo invernale. Inverno Estate Si ringrazia il docente Arch. Carlo Giani Nella definizione delle tipologie edilizie sono gli orientamenti, la distribuzione delle aperture, il verde posizionato sui fronti per combattere il surriscaldamento estivo, che contribuiscano a migliorare il comfort ambientale. 18 19
Elementi costruttivi Parete Elementi costruttivi Atrio bioclimatico Indicazioni di progettazione fisio- tecnica A 3.2 A 3.3 1 - Vetro termoisolante 2 - Zona cuscinetto 3 - Guadagno di calore solare 4 - Riscaldamento sotto il pavimento 5 -Centrale elettrica solare 6 - Radiatore 7 - Protezione solare esterna 8 - Aria usata 9 - Ingresso di aria 10 - Galleria 11 - Uffici A 3.2 A 3.3 Sezione verticale di una parete esterna portante con finestre discontinue. Sezione verticale di una facciata a cortina a montanti e traversi non portante (in alto attico, al centro collegamento con un solaio, in basso basamento). 20 21
Elementi costruttivi Ventilazioni verticali 22
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