Innanzitutto si osserva che nella maggior parte delle aree continentali interne, anche nelle fasce di elevate latitudini (circa 50°), le condizioni climatiche estive sono caratterizzate da temperature superiori al livello limite della zona di comfort. Tutto ciò comporta l’utilizzo massiccio di impianti di condizionamento nel mondo e di conseguenza, dei relativi costi energetici, che in Europa, come ben sappiamo, sono in continuo aumento. Se non viene modificato sostanzialmente il modo di affrontare il problema della climatizzazione estiva, le prospettive future sono di un continuo crescente consumo di energia elettrica, la maggior parte della quale derivante dal carbone fossile.
Sulle recenti Linee Guida per la certificazione energetica, per la prima volta si fornisce solo una stima molto semplificata del fabbisogno di energia dell’involucro per il raffrescamento, senza però tener conto dell’impianto. Si propone quindi di valutare un’alternativa a tale tendenza, basata sulla “climatizzazione passiva” degli edifici, cioè sull’inerzia termica delle pareti esterne e sullo sfruttamento degli agenti bioclimatici, naturali o indotti, al fine di raggiungere le condizioni di comfort estivo con il minimo o addirittura nullo spreco di energia elettrica.
Il raffrescamento passivo di un edificio si può ottenere sostanzialmente in due modi:
1. controllo termico consistente nel schermare il calore proveniente dall’esterno prima che questo raggiunga l’interno dell’abitazione e riducendo il calore prodotto negli ambienti abitati;
2. raffrescamento dissipativo o naturale mediante l’uso di pozzi termici naturali.
Per quanto riguarda il “controllo termico” mi limito a dire che si gestisce principalmente con opportune schermature delle superfici vetrate, fisse o mobili, ed eventualmente orientabili.
Mi soffermo invece sul raffrescamento dissipativo (con ventilazione naturale o meccanica), che si basa in particolar modo sulle tecniche dette “ventilative”, dove l’aria esterna funge da fluide vettore. Si parla di ventilazione naturale controllata (VNC) quando sussiste una progettazione dotata di strumentazione di controllo dei flussi d’aria. In Italia, appartenente alla fascia climatica temperata, risultano efficaci queste due tecniche di raffrescamento ventilativo:
– raffrescamento ventilativo microclimatico, realizzato con aria a temperatura più bassa dell’ambiente da climatizzare, in genere detto “free cooling”, ma può avvenire anche per scambio convettivo tra l’aria e la pelle delle persone o tra l’aria e le superfici delle strutture dilizie;
– raffrescamento ventilativo geotermico, di tipo “passivo diretto” se lo scambio termico avviene tra edificio e terreno, oppure di tipo “ibrido indiretto”, se realizzato attraverso condotti interrati, ad aria o ad acqua (che verrà descritta in maniera più estesa su un prossimo post).
Altre tecniche, meno diffuse, ma altrettanto valide, sono:
– raffrescamento evaporativo, basato sulla sottrazione del calore contenuto nell’aria immessa in un ambiente, tramite il passaggio della medesima a contatto con superfici umide (bacini, canali, fontane, serpentine) o getti nebulizzati (sistemi passivi diretti), o apparecchiature (sistema ibrido indiretto), che inducono l’evaporazione dell’acqua stessa;
– raffrescamento radiattivo, attuato per dispersione notturna, verso il cielo sereno, del calore accumulato nelle strutture (sistema passivo diretto) o trasportato da un fluido, tramite pannelli radianti (sistema ibrido indiretto).
L’efficacia della ventilazione naturale controllata dipende dalla portata d’aria oraria prodotta dal differenziale di pressione che si determina tra l’ambiente confinato in esame e l’ambiente esterno, per effetto del vento e/o della differenza di temperatura dell’aria (effetto camino). Tale differenziale di pressione è influenzato da diverse variabili: dati climatici di sito, dai rapporti di forma dell’edificio, posizione e dimensione delle aperture, rugosità generale del terreno e presenza di eventuali ostacoli lungo la direzione prevalente del vento. Quindi gli elementi da prendere in considerazione sono le condizioni ambientali esterne e le caratteristiche distributive degli spazi interni. Un elemento fondamentale, se possibile, è la progettazione degli spazi esterni per creare un microclima di benessere, un filtro in grado di mitigare le temperature interne.
Questa tecnica di raffrescamento si può ottenere in due modi:
– con la presenza di vegetazione opportunamente posizionata che consente di abassare le temperature grazie all’ombreggiamento e all’evapotraspirazione delle piante;
– con la possibilità di incanalare o sfruttare in qualche modo i venti e le correnti d’aria locali.
Nelle figure seguenti sono schematizzate alcune tecniche di raffrescamento passivo indotte da diverse meccanismi di ventilazione.
