Sistemi solari passivi: Una tecnologia sostenibile

I sistemi solari passivi rappresentano una delle tecnologie più avanzate e sostenibili nell’ambito dell’architettura bioclimatica. Questi sistemi sono progettati per ottimizzare il comfort termico degli edifici sfruttando l’energia solare in modo naturale, senza l’ausilio di dispositivi meccanici o l’utilizzo di energia esterna.

Cosa sono i sistemi solari passivi?

I sistemi solari passivi sono un insieme di tecnologie e accorgimenti architettonici che permettono di regolare la temperatura interna di un edificio attraverso l’uso della radiazione solare. Questi sistemi utilizzano componenti edilizi come muri, solai e superfici vetrate per captare, accumulare e distribuire il calore solare, senza necessitare di impianti meccanici. L’efficienza di un sistema solare passivo dipende dalla progettazione dell’edificio e dalla sua capacità di massimizzare l’energia solare disponibile, riducendo al minimo il fabbisogno di riscaldamento o raffreddamento artificiale.

Come funzionano i sistemi solari passivi?

Il funzionamento dei sistemi solari passivi si basa su tre principi fondamentali:

-Captazione dell’energia solare: Questo processo avviene principalmente attraverso superfici vetrate, che permettono alla radiazione solare di penetrare nell’edificio. La radiazione a onda corta entra attraverso il vetro, ma una volta assorbita e riemessa come radiazione a onda lunga, rimane intrappolata all’interno, contribuendo al riscaldamento dell’ambiente.

-Accumulo del calore: L’energia solare raccolta viene immagazzinata in materiali con alta inerzia termica, come muri o pavimenti in cemento. Questi materiali assorbono il calore durante il giorno e lo rilasciano gradualmente nell’ambiente interno durante la notte, contribuendo a mantenere una temperatura costante.

-Distribuzione del calore: Il calore accumulato viene distribuito all’interno dell’edificio attraverso processi di conduzione, convezione e radiazione. Questa distribuzione può essere ottimizzata mediante la progettazione strategica degli spazi e l’uso di materiali adeguati.

Tipologie di sistemi solari passivi

I sistemi solari passivi possono essere suddivisi in diverse tipologie, ciascuna con specifiche caratteristiche e modalità di funzionamento:

-Sistema a guadagno diretto: Il calore solare entra direttamente nell’edificio attraverso superfici vetrate orientate a sud. Questo tipo di sistema è semplice e molto efficace, ma richiede un’attenta progettazione per evitare surriscaldamenti estivi.

-Sistemi a guadagno indiretto: Il calore viene catturato e accumulato in un muro solare, che poi lo rilascia gradualmente nell’ambiente interno. Questo sistema offre un maggiore controllo sulla temperatura interna.

-Sistemi a guadagno isolato: In questo caso, la captazione e l’accumulo del calore avvengono in uno spazio separato dall’ambiente da riscaldare. Il calore viene poi trasferito all’interno tramite convezione o ventilazione forzata.

Per comprendere appieno il funzionamento dei sistemi solari passivi e ottimizzare le prestazioni degli edifici, è necessario esplorare alcuni aspetti tecnici chiave e ulteriori componenti e tecniche che possono essere integrati nella progettazione.

Solar Heat Gain Coefficient (SHGC)

Il Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) è un parametro critico che misura la quantità di radiazione solare trasmessa attraverso superfici vetrate e convertita in calore all’interno dell’edificio. Un valore SHGC elevato indica che una grande quantità di energia solare viene trasmessa, il che può essere vantaggioso in climi freddi per massimizzare il guadagno solare durante l’inverno. Tuttavia, in climi più caldi, o durante l’estate, un SHGC basso è preferibile per limitare l’ingresso di calore e prevenire il surriscaldamento. La scelta del valore SHGC ottimale dipende quindi dal clima locale e dalla specifica esposizione delle superfici vetrate dell’edificio.

U-value

Il valore U, o trasmittanza termica, è un indicatore della capacità di un materiale di condurre il calore. Un basso valore U indica che il materiale ha una buona capacità isolante, riducendo così la dispersione di calore in inverno e l’ingresso di calore in estate. Nell’architettura bioclimatica, la scelta di materiali con un basso U-value per pareti, finestre e tetti è essenziale per minimizzare le perdite di energia e migliorare l’efficienza energetica complessiva dell’edificio. Il valore U è particolarmente importante nelle regioni con climi estremi, dove le differenze di temperatura tra l’interno e l’esterno dell’edificio possono essere significative.

Massa Termica

La massa termica si riferisce alla capacità di un materiale di assorbire e immagazzinare calore. Materiali con alta massa termica, come il cemento, la pietra e il mattone, giocano un ruolo cruciale nella regolazione della temperatura interna. Durante il giorno, questi materiali assorbono il calore solare, evitando che l’ambiente si surriscaldi. Di notte, rilasciano gradualmente il calore accumulato, contribuendo a mantenere una temperatura stabile. La massa termica è particolarmente efficace in climi con grandi escursioni termiche giornaliere, dove può ridurre la dipendenza da sistemi di riscaldamento e raffreddamento meccanici.

Prevenzione del Surriscaldamento

Durante i mesi estivi, il rischio di surriscaldamento può essere significativo, soprattutto in edifici con ampie superfici vetrate. Per prevenire questo problema, si possono adottare diverse strategie, tra cui l’uso di aggetti, che proteggono le finestre dall’irraggiamento solare diretto nelle ore più calde, e dispositivi di ombreggiamento, come tende esterne o schermi solari mobili, che possono essere regolati in base alle necessità stagionali. Inoltre, la ventilazione notturna sfrutta le temperature più fresche della notte per raffreddare naturalmente l’interno dell’edificio, migliorando ulteriormente il comfort termico senza l’uso di aria condizionata.

Concludendo, i sistemi solari passivi rappresentano una soluzione efficace e sostenibile per migliorare l’efficienza energetica degli edifici. Grazie a una progettazione accurata e all’uso intelligente dei materiali, è possibile ridurre significativamente i consumi energetici, aumentando al contempo il comfort abitativo. La comprensione e l’applicazione di concetti tecnici come il Solar Heat Gain Coefficient (SHGC), il valore U, e la massa termica, insieme all’adozione di strategie per prevenire il surriscaldamento, sono fondamentali per massimizzare i benefici di questi sistemi.

Inoltre, l’integrazione di componenti avanzati come i muri di Trombe, i caminetti solari, i tetti verdi e i materiali a cambio di fase (PCM) offre soluzioni innovative per affrontare le sfide climatiche e ottimizzare le prestazioni energetiche degli edifici. Con l’aumento della consapevolezza ambientale e l’introduzione di normative sempre più stringenti che promuovano l’efficienza energetica, i sistemi solari passivi possono diventare una componente essenziale dell’architettura moderna. Il loro utilizzo non solo può contribuire a ridurre l’impatto ambientale degli edifici, ma può consentire di migliorare anche la qualità della vita all’interno degli spazi, offrendo un comfort di vivibilità superiore e un significativo risparmio sui costi energetici.