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Prof. Ing. Francesco Fulvi
08-GLI STRUMENTI NATURALI DEL PROGETTO
6. PROTEZIONI SOLARI
Corso diArchitettura Tecnicaa.a. 2011-2012
Universit degli Studi di Parma
Facolt di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale
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GLI STRUMENTI NATURALI DEL PROGETTO
1. FATTORI TERMICI2. FATTORI SOLARI3. DISPERSIONI4.
APPORTI5. ACCUMULO TERMICO
6. PROTEZIONE SOLARE7. VENTILAZIONE8. CLIMATIZZAZIONE
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5. ACCUMULO TERMICO
VEGETAZIONE PIANTE SUL TERRENO PIANTUMAZIONI IN COPERTURA PROTEZIONI STAGIONALI E GIORNALIERE PROTEZIONI REGOLABILI COPERTURE SPORGENTI TRAVI AGGETTANTI FRANGISOLE SCHERMI E GELOSIE FACCIATE SOLARI AUTOMATIZZATE SCHERMATURE INTERNE SCHERMATURE ESTERNE PANNELLI INTERNI PANNELLI ESTERNI
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5. ACCUMULO TERMICO
VETRI RIFLETTENTI VETRATURE A TRASMITTANZA VARIABILE VETRI COLORATI PARETI A PERLINE DI PLASTICA CLOUD GEL MODULATORI SOLARI
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6. PROTEZIONI SOLARIIn quasi tutti i climi, il comfort pu essere mantenuto mediante misure passive. Dove desiderato il raffrescamento in varie ore del giorno, in varie stagioni o durante tuttolanno, bisogna studiare con cura il modo pi appropriato.Le condizioni di caldo-umido, caldo-secco, secco-ventoso,ventoso-umido, ecc., impongono lapproccio da adottare. Spessoper soddisfare le variazioni stagionali o giornaliere, si dovrebbeusare una combinazione di schermatura, raffrescamento eventilazione.La SCHERMATURAdelle aree interne, esterne e circostanti di unedificio la prima linea dazione per ridurre laumento ditemperatura dovuto allaria ambiente o alla radiazione solareincidente. Limitando la quantit daccumulo di calore nella massatermica di un edificio, il carico di raffrescamento ridotto.
Un edificio appropriatamente progettato per il proprio climarichieder poca o nessuna energia tradizionale per ottenerecondizioni di comfort per la maggior parte degli usi.
In alcuni casi, gli edifici che producono calore conlilluminazione, le macchine, le attrezzature o icorpi degli abitanti richiedono di essere raffrescatio ventilati in tutte le stagioni, invece che riscaldatianche nei climi pi freddi
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VEGETAZIONE
Piantare alberi, cespugli o piante rampicantin e i p o s t i a d a t t i p u s c h e r m a r e
adeguatamente gli edifici in molti climi. Neltentativo di ridurre il guadagno solare di unedificio importante bloccare lenergia del
sole prima che raggiunga il vetro o le pareti.Una volta penetrato attraverso linvolucrodelledificio, il calore deve essere rimossodallinterno, il che pu richiedere misureaddizionali necessarie.
Gli alberi sepreverdi piantati a Nord deglie d i f i c i a g i s c o n o c o m e c u s c i n e t t i ,contribuendo a bloccare le bufere invernali, iventi e la neve. Essi possono inoltre agire
come raffreddatori evaporativi, abbassando latemperatura dellaria che passa tra le foglie.
Essi ombreggiano inoltre il terreno attorno agliedifici, impedendo laccumulo di calore nelsuolo e modificando cos il microclima. I
boschetti e le oasi illustrano questo effetto neiclimi caldi.
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PIANTE SUL TERRENO
Quando si desidera una veduta, opportuno piantare attornoalledificio bessi cespugli, arbusti ed erba. Essi riducono la
riflessione di energia solare da parte di strade, sentieripedonali, patio, sabbia e corpi dacqua. Annaffiati al mattino,questi cespugli raffrescheranno laria che vi passa accanto,
raffrescando evaporativamente larea attorno alledificio eriducendo gli effetti riscaldanti secondari.Gli alberi caducifogli, come gli alberi da frutto e le pianteornamentali, sono particolarmente adatti a essere piantati suilati sud, est e ovest o nei cortili degli edifici. In primavera,
estate e autunno, il loro fogliame interrompe il flusso di energiasolare prima che raggiunga il suolo, le finestre o le superfici deimuri. Queste specie perdono le foglie nel tardo autunno, e lacaduta delle foglie consente al calore del sole di riscaldare lesuperfici captanti, oltre che il suolo, riscaldando la terra intorno
agli edifici, sciogliendo la neve e facendo evaporare lacquasuperficiale.Per schermare le facciate a Est, Ovest e sud si possono
piantare rampicanti. Vasi di piante e di rampicanti sul tetto e sumuri creano schermi di foglie che ombreggiano le finestre e le
pareti. Un graticcio o un pergolato con piante rampicantiformer uno schermo analogo, che blocca il sole allo stessotempo lascia passare le brezze rinfrescanti
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PIANTUMAZIONI IN COPERTURA
In molti climi, sono utili tetti coperti di zolle erbose e piante rampicanti. Un tetto bencostruito, coperto di terra e piantato, pu non deteriorarsi mai. La terra impedisce flieffetti dannosi della luce del sole, del vento dei cicli gelo/disgelo e umido/secco sul
manto impermeabile.
Nei climi secchi, lirrigazione delle PIANTE SUL TETTO contribuir notevolmente araffrescare ledificio attraverso levaporazione. Un tetto umido disperder verso il cielonotturno il calore assorbito durante il giorno. Le piante sil tetto dovrebbero essere benirrigate per impedire che le radici si secchino e prevenire il pericolo incendi.Frutti, fiori, erba e foglie rendono la vita un pochino pi bella. Dovremmo incoraggiarela loro crescita dentro e intorno alle nostre abitazioni, specialmente dove
contribuiscono a mantenere una temperatura confortevole.
Per la maggior parte, le piante sono graziose da vedere,hanno un profumo gradevole, ossigenano, umidificano laria,e alcune sono buone da mangiare.
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Le diverse stanze di un edificioa v r a n n o d i v e r s i r equ i s i t i d ischermatura. Una camera da lettoesposta a sud pu aver bisognosoltanto di ventilazione durante il
giorno. Uffici, cucine e altre stanzedevono probabilmente essereschermate durante tutto il giorno,mentre altri ambienti possono aver
bisogno di essere schermati soltantoal mattino o durante il pomeriggio.
Nella maggior parte dei climi, il sole occidentale o pomeridiano quello piclado. Una schermatura speciale sul lato occidentale delledificio pu quindiessere indispensabile. Sul lato est, probabile che sia desiderabile menoschermatura, per lasciare che il sole porti via il freddo della notte e svegli lefamiglia.
A seconda della funzione interna e dellorientazione esterna il metodo, lafrequenza e il tipo di schermatura dovrebbero essere appropriatamente adattatie progettati in funzione delle esigenze giornaliere e stagionali.
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Giornata calda dautunno
Giornata fredda dautunno
PROTEZIONI REGOLABILI
Il tempo varia da un anno allaltro e da una settimanaall altra. E saggio progettare le PROTEZIONI
REGOLABILI. Gli aggetti e i grangisole fissi dovrebberoessere installati solo nelle posizioni in cui sono utilipermanentemente integrati con dispositivi regolabili per
adattarsi alle mutevoli condizioni.Le persiane verticali e orizzontali possono essere aperteper adattarle nel modo migliore a ogni momento delgiorno o della stagione. Dispositivi di regolazioneautomatica come lo Skylid, possono essere adattati in
modo da consentire che i frangisole inseguano eblocchino il sole durante tutto il giorno, garantendo sia laveduta che la schermatura in qualsiasi ora del giorno.
La prossima volta che assisterete ad una partita di
baseball, osservate i berretti dei giocatori: la forma elangolazione della visiera pu indicare la posizione delgiocatore rispetto al sole.
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COPERTURE SPORGENTI
Un modo semplice per bloccare il sole utilizzare unaschermatura consistente nellestensione della coperturadi un edificio. Alcuni difetti delle schermature esternesono che esse sono soggette agli elementi atmosferici erischiano di apparire posticcie, complicate o troppo
vistose potrebbe influire negativamente sullaspettodelledificio.
Nellemisfero boreale, gli AGGETTI sul lato nord sonogeneralmente inutili, tranne nei climi molto caldi, dove il
tetto funziona come ombrello schermando le pareti e ilterreno intorno alledificio.
Una schermatura sul lato sud generalmente il modo piefficace per impedire il guadagno termico estivo e,
ovviamente, schermature sui lati est e ovest possonoessere necessarie per soddisfare le condizioni locali.
Certi aggetti fissi minimi sono utili e, quando sonointegrati da pannelli regolabili scorrevoli o pieghevoli il
tetto e il suo aggetto possono essere la prima linea didifesa contro lintenso guadagno solare attivo.
scorrevole
Incernieratoin alto
Incernieratoin basso
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TRAVI AGGETTANTI
Gli indiano sole alto in cielo, una variet di cosepossono essere stese o appese a queste TRAVI
AGGETTANTI per schermare le pareti e le apertureesposte a sud, impedendo cos che nei muri si accumulipueblo spesso lasciano sporgere oltre la parete esterna
le travi che sostengono il tetto di terra delle loro case.Durante linverno, la luce del sole, non ostruita affluiscesulla parete sud, accumulando calore per la notte.
Destate, quando il troppo calore. Frasche, coperte, pali,frutta e verdure messe a seccare, o qualsiasi altra cosa si
possono facilmente installare o togliere a seconda delleesigenze su questo sistema di regolazione solare.
Certe piante rampicanti su pergole aggettanti si lato sud
sono schermature stagionali quasi perfette. Esseperdono regolarmente le foglie quando comincia la
stagione del riscaldamento, e in primavera, con il calore,le foglie spuntano di nuovo.
adobe
pali di sostegno
pali del tetto
pali della pergola
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FRANGISOLE
I FRANGISOLE, o persiane per la regolazione della luce, possono essere disposte in unavariet di configurazioni per far fronte o quasi tutte le situazioni.I FRANGISOLE FISSI si posso istallare dove lesigenza di regolare la luce e la veduta continua. I frangisole lasciano passare le brezze, mentre limitano il guadagno solare e
labbagliamento.I FRANGISOLE MOBILI o REGOLABILI sono usate dove richiesta una regolazione solarestagionale o giornaliera. Il tipo regolabile si presenta molto bene per escludere o accettare ilsole, la brezza o la veduta. Per le installazioni esterne, consigliato il metallo o il legnotrattato per resistere al vendo, ai raggi ultravioletti, alla pioggia, allessiccazione e alla neve.I FRANGISOLE A ELEMENTI VERTICALI funzionano bene per lasciare entrare le breze,consentire la vista e bloccare il sole per certi periodi del giorno. Per servire da parasole tutto
il giorno, bisogna regolarle di tanto in tanto. Quando sono fisse, funzionano meglio sui latiesposti a est e a ovest.I FRANGISOLE A ELEMENTI ORIZZONTALI possono schermare il sole destate per tutto ilgiorno e allo stesso tempo facilitare la veduta e il movimento daria. Essi funzionano meglio
sulle pareti esposte a sud. Si possono disporre a qualsiasi inclinazione, da quella verticale aquella orizzontale
Orizzontale
verticaleI FRANGISOLE COIBENTATI che possono essereorizzontali o verticali, quando sono chiuse contribuiscono a
impedire la dispersione di calore degli edifici
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SCHERMI E GELOSIE
Gli SCHERMI fatti di assicelle di legno, strisce di metallo, di blocchetti ci calcestruzzo,di laterizio, ecc. sono efficaci per ridurre la quantit di calore solare che raggiunge unasuperficie. Ovviamente, dovrebbero essere fatti di materiali resistenti alle intemperie.
Posti verticalmente, orizzontalmente o inclinati, gli schermi possonoridurre il guadagno solare nella misura desiderata dimensionando,distanziando o angolando correttamente il materiale della griglia.
Gli schermi non solo hanno il vantaggio di interrompere ilguadagno solare, ma riducono inoltre labbagliamento, lascianopassare le brezze, filtrano la luce, consentono vedute controllatee proiettano ombre intricate dal disegno piacevole che cambianocontinuamente.
Molti schermi possono essere tolti e
riposti facilmente in funzione degli usistagionali
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FACCIATE SOLARI AUTOMATIZZATE
I sistemi automatizzati, che usano motori controllati elettronicamente o fluidi motori acambiamento di fase, come il freon, possono essere molto efficaci per controllare ilguadagno solare degli edifici. Anche nei grandi edifici commerciali, i carichi di
riscaldamento e di raffrescamento possono essere notevolmente ridotti con pochissimaspesa. Configurazioni accuratamente progettate per esporre, schermare o isolare le
superfici dei muri possono minimizzare lesigenza di un impianto meccanico diclimatizzazione.Una regolazione computerizzata delle schermature esterne potrebbe regolareautomaticamente il guadagno o la dispersione di calore, finestra per finestra, stanza perstanza, parete per parete, per ottenere una regolazione zonale per le esigenze funzionali,luso dei locali e le variazioni di temperatura.
Ci consentirebbe una completa flessibilit in tutte le parti di un edificio complesso:ammettendo il calore quando ce n bisogno, ventilando quando necessario edescludendo il guadagno solare, i rumori, il vento, la dispersione di calore,labbagliamento, ecc. quando richiesto.Riscaldando e raffrescando gli edifici con questi mezzisi pu ridurre sostanzialmente il tempo difunzionamento dellimpianto di riscaldamento e si puridurre il fabbisogno energetico degli edifici.Questo approccio alla climatizzazione degli ambienti
crea unarchitettura pi efficiente e naturale, la suavitalit rispondendo con garbo alle leggi naturali.
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SCHERMATURE INTERNE
In molti casi, possono essere desiderabili SCHERMATURE INTERNE, tende, pannelli opersiane. Le schermature interne non sono soggette al vento e alle intemperie. Inoltre, se si
usano materiali adatti come membrane riflettenti e mobili e se chiudono bene, possonoessere efficaci come isolamento termico.Lo svantaggio delle schermature interne che il sole penetra attraverso la superficie vetrata,
mutando lunghezza donda quando colpisce la schermatura e intrappolando del calore chedeve essere subito dopo eliminato. Normalmente, per scaricare allesterno questariariscaldata, si possono usare finestre, aperture di ventilazione poste in alto o lucernari.La luce del sole una forza forte e sottile; i colori brillanti sbiadiscono con lesposizione ai raggiultravioletti e la plastica si degrada dopo un certo periodo di tempo. Anche le schermature
interne, usate per la regolazione solare, dovrebbero essere con materiali e colori resistenti agliultravioletti.Guide del tipo usato per la vela sulle piccole imbarcazioni sono utili per montare le schermaturesi siperfici orizzontali o inclinate.
Tenda
Guida discorrimento
Tenda
Guida discorrimento
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SCHERMATURE ESTERNE
Tetto
Vetro
Schermatura
avvolgibile
SCHERMATURE ESTERNE leggere e flessibili sono un altro modoper bloccare leccessiva radiazione solare. Molti materiali che sipossono arrotolare o piegare come tela, bamb, assicelle di legno,ecc. si possono montare sotto gli aggetti del tetto, su traviaggettanti, travi a sbalzo o supporti indipendenti. I vantaggi delle
schermature esterne sono la loro leggerezza, flessibilit edeconomicit. Esse possono essere regolate secondo le esigenze esono facili da togliere, riporre o tirare su sotto gli aggetti del tetto.Lampia variet di colori, tessiture e materiali disponibili pu esseresfruttata per creare molte diverse configurazioni ed effetti.
Le schermature esterne sono allamerc degli elementi e, in moltezone, possono essere necessaritiranti e intelaiature per impedireche sbattano o vengano strappate
dal vento.
Schermi avvolgibili di bamboo assicellelegate assieme, possono essere srotolatislunghi superfici vetrate inclinate perschermare e filtrare la radiazione solare.
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PANNELLI INTERNI
I PANNELLI INTERNI, che costituiscono un ottimoisolamento invernale, possono svolgere anche unaseconda funzione come schermature estive. Come perle schermature, i pannelli allora dovrebbero essereresistenti allazione della radiazione solare, facili da
aprire e chiudere, e consentire unadeguataventilazione in alto per permettere che laria riscaldatadal sole salga e venga scaricata allesterno. Se si pufar si che laria calda, uscendo svolga anche unaltrafunzione, come quella di seccare la frutta, asciugare labiancheria o cucinare il pranzo, si raggiunge la vera
essenza dellenergia solare passiva.
incernierato in alto pieghevole
pannelli a fisarmonica pannelli scorrevoli
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PANNELLI ESTERNI
Sezione: incernierato in basso
Pianta: incernierato di fianco
Pianta: scorrevole
I PANNELLI ESTERNI possono servire a unavariet di scopi. I pannelli esterni schermanti,
regolabili in funzione della variazione stagionaledegli angoli solari, possono anche servire dapannelli isolanti durante linverno o come riflettori
per dirigere la radiazione solare verso determinatipunti.
I pannel l i dovrebbero essere attaccatisolidamente e progettati in modo da non sbattere
o cigolare quando soffia il vento. Dovrebberoessere facili da aprire e chiudere, possibilmentedallinterno, in modo che gli abitanti sianoincoraggiati ad usarli. Fogli di metalli o di legnocompensato formano dei pannelli leggeri e allo
stesso tempo robusti, che possono conteneremateriali isolanti rigidi o sfusi. I pannelli possono
essere scorrevoli o montati su cerniere.
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