ISTRUZIONI PER LA DETERMINAZIONE DELL OMBREGGIAMENTO DI SUPERFICI TRASPARENTI SU PARETE VERTICALE Per ogni superficie trasparente presente sulle facciate degli edifici è possibile costruire una maschera che rappresenti le quantità di irraggiamento e ombreggiamento in qualsiasi momento nel corso dell anno. Tali maschere di ombreggiamento sono costruite con l aiuto di un goniometro di ombreggiamento (vedi Fig. 1), dove, riferendosi al semicerchio inferiore, le linee ad arco (che hanno origine e fine ai vertici della linea orizzontale di mezzeria, punti A e A ) rappresentano l influenza delle ombre generate da ostruzioni orizzontali, mentre le linee radiali (che convergono al punto B) rappresentano l influenza delle ombre generate da ostruzioni verticali. Fig. 1 - Goniometro di ombreggiamento solare Tale valutazione potrà essere effettuata sia per aggetti orizzontali che per aggetti verticali che per situazioni di coesistenza dei due tipi di aggetto, così come tale valutazione potrà essere condotta per valutare le condizioni in cui una superficie trasparente verticale risulta completamente o solo parzialmente ombreggiata. Di seguito sono indicate le istruzioni di calcolo da applicare nelle diverse situazioni che si possono presentare.
Caso dell aggetto orizzontale Ad esempio, dato un aggetto orizzontale (ad es. soletta di balcone) soprastante la superficie trasparente esposta a pieno sud da verificare e volendo calcolare in quali momenti la superficie trasparente risulterà ombreggiata al 100%, si procederà nel seguente modo: - si calcolano gli angoli: α (colore rosso) - sul piano della superficie trasparente, tra un raggio orizzontale ed un raggio congiungente l estremo del davanzale/soglia con il punto terminale dell aggetto orizzontale; β (colore verde) - su di un piano ortogonale alla superficie trasparente, tra un raggio orizzontale ed un raggio congiungente l estremo del davanzale/soglia con il punto terminale dell aggetto orizzontale che nel nostro caso risulteranno rispettivamente di 40 e 60 (vedi Fig. 2). Fig. 2 - Definizione degli angoli α e β (Piano di sezione passante per l asse di simmetria verticale della superficie trasparente) - si tracciano sul goniometro di ombreggiamento le linee di influenza β = 60 rappresentanti l influenza dell aggetto verso l esterno della soletta (vedi Fig. 3); Fig. 3 - Definizione dell angolo β (60 ) sul goniometro di ombreggiamento
- si tracciano sul goniometro di ombreggiamento le linee di influenza α = 40 rappresentanti l influenza dell aggetto laterale della soletta (vedi Fig. 4): Fig. 4 - Definizione dell angolo α (40 ) sul goniometro di ombreggiamento - si ricava la zona d ombra complessiva (vedi Fig. 5): Fig. 5 - Maschera di ombreggiamento relativa all esempio sopra riportato (superficie trasparente ombreggiata al 100%)
Volendo conoscere la zona d ombra creata nelle condizioni in cui la superficie trasparente risulta ombreggiata solo per una quota percentuale della sua superficie (ad es. 70%) nella sua parte superiore, si procederà nel seguente modo. Si calcola, sul prospetto, l asse orizzontale che, partendo dall estremo superiore della vetratura trasparente, definisce la superficie finestrata nella percentuale richiesta (70%). Nel caso di superfici trasparenti quadrate o rettangolari orientate verticalmente o orizzontalmente, tale asse è facilmente ricavabile anche in sezione, calcolando semplicemente il punto che definisce il 70 % dell altezza della superficie vetrata dall estremo superiore (vedi Fig. 6). Nel caso di superfici trasparenti di forma quadrate o rettangolari orientate in maniera diversa dal verticale o orizzontale, o di forme diverse dal quadrato/rettangolo, tale asse di definizione dell ombreggiatura alla percentuale richiesta deve essere calcolato esclusivamente in prospetto in funzione della specifica forma della superficie trasparente. Fig. 6 - Rappresentazione dell asse che definisce la superficie ombreggiata al 70% della superficie trasparente Definito in qualsiasi modo l asse che definisce la superficie ombreggiata al 70%, si traccia in prospetto il punto d incontro tra tale asse e l asse di mezzeria verticale della superficie trasparente. Da qui si traccia la congiungente questo punto con il punto terminale in intradosso dell aggetto orizzontale e si calcola l angolo α 1 formato da tale linea con un piano orizzontale (vedi Fig. 7) Si individuerà successivamente con le medesime modalità dell esempio precedente l angolo β 1 nella sezione ortogonale alla superficie trasparente.
Fig. 7 - Definizione degli angoli α 1 Come nell esempio precedente, dove si era calcolata l area ombreggiamento al 100%, si tracciano sul goniometro di ombreggiamento le linee di influenza α 1 e β 1 e si ricava la zona d ombra complessiva (relativa all ombreggiamento del 70%) (vedi Fig. 8-9-10): Fig. 8 - Definizione dell angolo β 1 (53 ) sul goniometro di ombreggiamento
Fig. 9 - Definizione dell angolo α 1 (45 ) sul goniometro di ombreggiamento Fig. 10 - Maschera di ombreggiamento relativa all esempio sopra riportato (superficie trasparente ombreggiata al 70%) A questo punto si utilizza un diagramma solare polare, calcolato alla latitudine di 45 N di Torino, che permette di rappresentare il percorso solare alle diverse ore del giorno nei diversi mesi dell anno (vedi Fig. 11).
Fig. 11 - Diagramma solare polare Latitudine 45 Nord Su tale diagramma dovrà essere sovrapposto il goniometro di ombreggiamento sul quale è stata precedentemente riportata la zona d ombra. In tal modo sarà possibile per tutti i mesi dell anno verificare in quali ore la superficie trasparente risulta ombreggiata, in questo caso per il 70% della sua superficie (vedi Fig. 12). Fig. 12 - Sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma solare polare
Nell esempio qui riportato, risulta che la superficie trasparente (esposta a pieno Sud) sarà ombreggiata al 70 %, ad esempio: - nei mesi di Maggio - Luglio (curva B), dalle 8.45 del mattino alle 15.15 del pomeriggio; - nei mesi di Aprile - Agosto (curva C), dalle 9.15 del mattino alle 14.45 del pomeriggio. Nei mesi di Marzo - Settembre (curva D), la superficie non risulta mai ombreggiata, per almeno il 70%, durante l intero corso della giornata.
Nel caso di superfici trasparenti non esposte perfettamente a Sud, prima di procedere alla sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma solare polare, è necessario ruotare la maschera di ombreggiamento per allinearla con l effettiva esposizione della superficie trasparente. Ad esempio, considerando che la stessa superficie sia orientata a Sud Ovest (45 dal Sud), risulterà la seguente rotazione (vedi Fig. 13) Fig. 13 - Rotazione della maschera di ombreggiamento di 45 in senso orario (asse Sud Ovest) La sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma polare risulterà, pertanto, nel seguente modo (vedi Fig. 14).
Fig. 14 - Sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma solare polare In questo caso, la superficie trasparente risulterà ombreggiata al 70%, ad esempio: - nei mesi di Maggio - Luglio (curva B), dal primo mattino alle 15.15 del pomeriggio; - nei mesi di Aprile - Agosto (curva C), dal primo mattino alle 13.30 del pomeriggio; - nei mesi di Marzo - Settembre (curva D), dalle 11.00 del mattino, alle 12.15 del pomeriggio.
Caso dell aggetto verticale Nel caso in cui l ombreggiamento della superficie trasparente sia realizzato tramite un aggetto verticale, la costruzione della maschera di ombreggiamento avviene in modo analogo. Fig. 15 - Definizione degli angoli α e β Considerando l ombreggiamento di una finestra delle dimensioni di 1,4 m x 1,55 m posta all ultimo piano di un edificio (fig. 16), si procede nel seguente modo: Fig. 16 - Rappresentazione in prospetto e sezione della superficie vetrata
Si traccia in prospetto il punto d incontro tra l asse che definisce la superficie ombreggiata al 70% e l asse di mezzeria della superficie trasparente. Da qui si traccia la congiungente questo punto con il punto terminale in intradosso dell aggetto verticale e si calcola l angolo α 1 formato da tale linea con un piano orizzontale. Fig. 17 - Determinazione del limite corrispondente all angolo α 1 Si individuerà successivamente l angolo β 1 nella pianta rappresentante la superficie trasparente (fig. 18). Fig. 18 - Rappresentazione in pianta della superficie trasparente
Fig. 19 - Determinazione del limite corrispondente all angolo β 1 Si ricava la zona di ombreggiamento complessiva (maschera di ombreggiamento): Fig. 20 - Maschera di ombreggiamento relativa all ostruzione ad aggetto verticale
Fig. 21 - Diagramma solare polare Latitudine 45 Nord La sovrapposizione della maschera di ombreggiamento al diagramma solare permette di identificare i periodi nei quali l obiettivo definito (ombreggiamento del 70%) è raggiunto.
Fig. 22 - Sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma solare polare Considerando che la superficie trasparente sia orientata in pieno Sud, si ottiene che tale superficie sarà ombreggiata al 70 %, ad esempio: - nei mesi di Maggio - Luglio (curva B), dalle 14.00 del pomeriggio sino al tramonto; - nei mesi di Aprile - Agosto (curva C), dalle 13.45 del pomeriggio sino al tramonto; - nei mesi di Marzo - Settembre (curva D), dalle 14.30 del pomeriggio sino al tramonto Considerando che la stessa superficie ombreggiata sia orientata a Sud Est (45 dal Sud), risulterà la seguente rotazione della maschera di ombreggiamento (fig. 23): Fig. 23 - Rotazione della maschera di ombreggiamento di 45 in senso anti-orario (asse Sud Est)
La sovrapposizione della maschera di ombreggiamento permetterà di verificare i nuovi risultati (fig. 24). Fig. 24 - Sovrapposizione della maschera di ombreggiamento con il diagramma solare polare - nei mesi di Maggio - Luglio (curva B), dalle 13.30 del pomeriggio sino al tramonto; - nei mesi di Aprile - Agosto (curva C), dalle 12.30 del pomeriggio sino al tramonto; - nei mesi di Marzo - Settembre (curva D), dalle ore 12.00 sino al tramonto.