Apporti dei sistemi passivi ok

Arch. Ferrari Marino Arch. Marini Francesca
SISTEMI ENERGETICI INTEGRATIVI
ALL’INVOLUCRO EDILIZIO:
L’APPORTO DELLE SERRE ENERGETICHE
E DEGLI ALTRI SISTEMI SOLARI PASSIVI

«Le costruzioni saranno disposte nel modo giusto se si terrà conto innanzitutto
delle regioni e delle latitudini nelle quali si troveranno.
(…) a settentrione è necessario che gli edifici siano coperti a volta e siano ben chiusi
e senza aperture, ma rivolti verso le zone calde.
Al contrario, nelle regioni esposte al Sole del mezzogiorno, poiché sono colpiti dal
calore, debbono essere più aperti e rivolti a settentrione e ad aquilone.
Così dove la natura è più avversa, si rimedia con l’arte.
In altre regioni si faranno delle correzioni secondo la disposizione del cielo rispetto
all’inclinazione dell’universo (…)»
De Architettura, Vitruvio

• INVOLUCRO EDILIZIO
Ovvero il contenitore delle funzioni (umane)
Indipendentemente dalla tipologia costruttiva
• INVOLUCRO ENERGETICO
Ovvero lo spazio entro il quale avvengono processi energetici regolati e disciplinati
in grado di soddisfare il comfort ambientale
• INVOLUCRO A VALENZA ARCHITETTONICA
L’edificio nella sua complessità formale, storica, semantica etc.
Un “prodotto culturale” indispensabile alla crescita dell’uomo ma mai disgiunto
dal contesto controllato dall’uomo.

I PROCESSI NATURALI
La radiazione solare
Le fusioni termonucleari che avvengono all’interno del sole liberano energia sotto
forma di radiazione elettromagnetica ad alta frequenza.
L’energia raiante è prodotto al centro del sole a temperature stimate tra i
10.000.000 e i 14.000.000 gradi Celsius, per arrivare ad una temperatura media sulla
superficie del sole di 5.500°C.
L’energia che viaggia attraverso lo spazio è costituita da radiazione a diverse
lunghezze d’onda.
Sebbene il sole irradi energia in molte lunghezze d’onda, esso irradia
proporzionalmente più energia in determinate lunghezze d’onda. A una temperatura
media di 5.500°C, il sole irradia la maggior parte della sua energia a frequenze molto
elevate (onde corte).

I PROCESSI NATURALI
La radiazione solare
La luce visibile costituisce il 46% dell’energia complessiva emessa dal sole.
La luce visibile, cioè la lunghezza d’onda alla quale è sensibile l’occhio umano, si
estende da 0,35 a 0,75 micron ed è formata da tutti i colori a noi familiari, dalle
onde corte del violetto all’azzurro, verde, giallo, aranciato, fino alle onde più lunghe
del rosso.
Il 49% della radiazione emessa dal sole è nella banda dell’infrarosso (al di sotto del
rosso). La radiazione infrarossa, che sperimentiamo come calore, è radiazione a
lunghezza d’onda maggiore dell’estremo rosso dello spettro visibile.
Il resto della radiazione solare emessa dal sole si trova nella banda
dell’ultravioletto.
La costante solare che definisce la quantità di radiazione o energia termica che
raggiunge l’esterno dell’atmosfera terrestre, è di 1.350Watt/mq

I PROCESSI NATURALI
La radiazione e l’atmosfera terrestre
Di tutta la radiazione solare intercettata dalla terra, compresa l’atmosfera, fino al
35% viene riflessa nuovamente nello spazio.
L’energia radiante riflessa da un oggetto è chiamato Albedo. L’albedo della terra
preso nel suo insieme varia dal 35 al 40%.
Una parte della radiazione solare restante, attraversando l’atmosfera terrestre
viene diffusa o dispersa in tutte le direzioni, interagendo con le molecole d’aria e le
particelle di polvere (azzurro).
Mentre le nubi e il pulviscolo atmosferico diffondono e riflettono
approssimativamente un terzo dell’energia incidente, il vapore acqueo, l’anidride
carbonica e l’ozono presenti nell’atmosfera ne assorbono un altro 10-15%.

I PROCESSI NATURALI
Oltre alla composizione dell’atmosfera, il più importante fattore nel determinare la
quantità di radiazione solare che raggiunge la superficie terrestre è la lunghezza
dell’atmosfera che la radiazione solare deve attraversare (differenza tra il
mezzogiorno ed il tramonto).
A causa dell’inclinazione e della rotazione della terra, la lunghezza dell’atmosfera
attraversata dalla radiazione solare varierà con l’ora del giorno e il mese dell’anno.

I PROCESSI NATURALI
Immagine stagioni

I PROCESSI NATURALI
Radiazione e materia
L’angolo formato dai raggi del sole con una superficie determina quanta energia
riceve quella superficie.
Il miglior modo di rappresentare questo fatto è immaginare i raggi paralleli del sole
come una manciata di matite tenute in modo che le loro punte tocchino il piano di
una tavola. I punti fatti dalla punta delle matite rappresentano unità di energia.
Quando le matite sono tenute perpendicolari alla tavola, i punti sono disposti nel
modo più compatto possibile: la densità di energia per unità di superficie è
massima. Se le matite vengono inclinate, i punti cominciano a coprire una superficie
sempre maggiore: la densità di energia per unità di superficie diminuisce.

I PROCESSI NATURALI

I PROCESSI NATURALI
Una superficie può tuttavia scostarsi fino a 25° dalla perpendicolare al sole e
intercettare ancora il 90% della radiazione diretta.
La quantità totale di energia intercettata da una superficie è costituita non solo
dalla radiazione diretta, ma anche dalla radiazione diffusa e da quella riflessa.
E’ importante rendersi conto che la captazione di radiazione solare dipende
dall’area delle superfici captanti.

I PROCESSI NATURALI
Caratteristiche del calore
Quando viene riscaldata dalla radiazione solare, una sostanza cerca di raggiungere
un equilibrio con l’ambiente circostante mediante tre processi fondamentali di
scambio termico: la conduzione, la convezione e l’irraggiamento.
PRIMO: quando la radiazione solare viene assorbita da una sostanza, l’energia
assorbita si ridistribuisce all’interno della sostanza venendo trasmessa per
conduzione tra le molecole.
SECONDO: una sostanza trasmette energia termica della sua superficie alle
molecole di un fluido adiacente per convezione (convezione naturale e forzata).
TERZO: tutte le sostanze irradiano sempre energia.
Via via che il fuoco si spegne, la fiamma e i carboni diventano più rossi e danno
meno luce e leggermente meno calore… dopo un po’ la fiamma scompare, i carboni
diventano d’un rosso più debole, poi rosso scuro, e infine non ardono più. I carboni
caldi non emettono più luce, ma continuano a emettere calore. Il calore dei carboni
viene avvertito per ore come calore radiante o irradiazione infrarossa, ma non viene
più visto come luce.

Zero Energy Building: edificio residenziale o terziario con una richiesta di energia globale
annuale molto esigua (edifici passivi) e tale da potere essere soddisfatta dalla
produzione di energia da fonti rinnovabili in situ.
NZEB: edifici a “quasi” zero energia, o vicina allo zero, ovvero, edifici in cui nell’arco di un
anno solare vi sia una somma algebrica dei flussi in entrata e in uscita pari a zero.
Quindi non occorre che nell’istante vi sia equilibrio tra flussi energetici, ma mediamente
nell’arco di un anno.
Nell’edificio NZEB un ruolo importante è attribuito ai sistemi di accumulo e alla loro
interazione con l’edificio.

Dunque, entro il 31 dic. 2020 tutti gli edifici nuovi NEZB, per cui delle direttive ci
interessa:
caratteristiche termiche effettive dell’edificio
capacità termica
isolamento
riscaldamento passivo
elementi di raffrescamento
ponti termici
ventilazione naturale – meccanica
orientamento dell’edificio
sistemi solari passivi e protezione solare
carichi interni

Siccome occorre parlare e tenere in debito conto il bilancio energetico sia per la
questione attinente l’APE sia per il “buon costruire finalizzato al comfort ambientale ed
al contenimento energetico” il Bilancio Energetico:

I PRINCIPALI ELEMENTI DEL BILANCIO ENERGETICO

grandezza entrante -grandezza uscente + grandezza sorgente interna = grandezza
accumulata.
Per considerare ciò dobbiamo fare riferimento alla energia solare
Nel sistema termodinamico l’accumulo è fondamentale e sottende gli scambi
energetici.
Massa entrante -potenza uscente + potenza sorgente interna = massa accumulata

Energia solare
Al primo posto tra le fonti di calore si pone senz’altro il sole. L’energia solare ha delle
proprietà uniche in virtù delle quali vale il principio
– Qualsiasi impianto solare è costituito da almeno due parti:
1. La captazione di energia.
2. L’accumulo di energia.
Da queste proprietà discende un altro principio
– Gli impianti solari con una temperatura di esercizio più bassa hanno un rendimento
maggiore.
Questo effetto è amplificato anche dal fatto che a temperature di esercizio più basse
le perdite sono più contenute

Vantaggi e svantaggi dell’energia solare
Vantaggi:
– L’energia solare è disponibile ovunque.
– E’ completamente gratuita.
– Non produce emissioni nocive.
– E’ una fonte energetica inesauribile.
Svantaggi:
– L’energia solare non è sempre disponibile. Anzi, in genere non è disponibile proprio
nel momento in cui sarebbe più necessaria.
– La radiazione solare diminuisce contemporaneamente al calo delle temperature
esterne, in particolare in luoghi altopiani e simili.

La massa delle pareti interne di un edificio è
importante per l’inerzia termica dell’edificio; i flussi
che entrano in gioco sono radiativi, a bassa
lunghezza d’onda, dovuti alla radiazione solare
penetrante attraverso le superfici trasparenti e flussi
radiativi ad alta lunghezza d’onda dovuti alla
radiazione mutua tra le pareti.
Le superfici vetrate modificano la temperatura
radiante media dell’ambiente.

SISTEMI ATTIVI
Captazione, accumulo e trasporto dell'energia solare, tramite:
* collettori
* accumulatori
* sistemi di distribuzione e/o utilizzatori separati
SISTEMI PASSIVI
Captazione, accumulo e trasporto dell'energia solare, tramite:
* conduzione
* convezione
* irraggiamento dell'edificio stesso

requisiti di un edificio passivo
Isolamento termico “forte” ed a cappotto
Sfruttamento dell’energia solare verso un
riscaldamento indipendente
Raffrescamento estivo ridotto
Schermi solari e vetrate antisolari
Riduzione dei consumi interni

Per ottimizzare i guadagni solari

VENTILAZIONE E RAFFRESCAMENTO PASSIVO
Per raffrescamento passivo di un edificio si intende la capacità che esso ha nel
garantire adeguati livelli di comfort termoigrometrico estivo senza ricorrere ad
energie esterne.
Il raffrescamento radiativo, il raffrescamento evaporativo e quello per scambio
termico con il terreno devono essere sempre associati ad una adeguata
ventilazione dell'edificio, che attraverso scambi di calore per convezione, generi
sensazioni di raffrescamento adeguato negli occupanti.

LA VENTILAZIONE NATURALE
Consente di ottenere una buona qualità dell'aria interna attraverso una consapevole
progettazione delle chiusure esterne. Le soluzione più efficaci dal punto di vista
energetico sono:
- lo sfruttamento dei venti e delle brezze dominanti
- la collocazione adeguata delle chiusure esterne e delle tramezzature
- l'adozione di serramenti che garantiscano adeguati ricambi d'aria di
infiltrazione per evitare problemi di condensa superficiale
- l'adozione di bocchette o griglie di ventilazione regolabili inseriti nel
serramento.
Dal punto di vista progettuale bisogna sempre considerare i seguenti elementi:
- posizione delle chiusure
- area delle aperture
- tipo e geometria delle chiusure
- distribuzione degli spazi

Posizione delle chiusure
Principi per il posizionamento orizzontale delle aperture in funzione della
ventilazione passante
- per garantire una sufficiente ventilazione
naturale, le chiusure devono essere poste
sia sul lato sopravento sia su quello
sottovento;
- la ventilazione risulta efficace anche se le
chiusure sono disposte su pareti contigue
purché siano adeguatamente distanti;
- due chiusure collocate su due pareti
opposte tra loro ed ortogonali alla direzione
del vento, non garantiscono una buona
ventilazione passante;
- se la direzione del vento è obliqua rispetto
alle pareti dell'edificio, la ventilazione
passante è sempre garantita.

Posizione delle chiusure
Principi per il posizionamento verticale delle aperture in funzione della
- Chiusure esterne permeabili collocate ad
altezza d’uomo garantiscono un buon
raffrescamento corporeo;
- Chiusure esterne permeabili collocate in
prossimità del soffitto o del pavimento,
garantiscono un buon raffrescamento
dei relativi elementi strutturali;
- Collocare la chiusura esterna più alta in
posizione sottovento evita che i flussi
d’aria per ventilazione da effetto camino
e quelli generati dal vento entrino in
conflitto;

Area delle aperture
Effetto del rapporto tra le aree di apertura per l'ingresso e l'uscita dell'aria in un locale con
- Se l’obiettivo è il ricambio d’aria, la
superficie della chiusura d’’ingresso deve
essere superiore a quella della chiusura di
uscita;
- Se si vuole ottenere un flussa d’aria tale
da garantire il raffrescamento
dell’ambiente, la superficie della chiusura
d’ingresso deve essere inferiore a quella
della chiusura di uscita;
- Se le superfici di ingresso o di uscita
dell’aria hanno la stessa dimensione, l’aria
interna ha la stessa velocità del vento.

Tipologia e geometria delle chiusure esterne permeabili
Influenza del tipo di apertura sul flusso d'aria.

Tipologia e geometria delle chiusure esterne permeabili
Flussi d'aria attraverso diversi tipi di schermi:
• SCHERMI ESTERNI: consentono di controllare sia la portata sia la direzione del flusso;
• SCHERMI INTERNI: consentono di controllare la direzione del flusso e di ridurre la
velocità media nell’ambiente interno;
• SCHERMI AD ANTA A ROTAZIONE: se sono fissati al muro esterno in modo variabile,
garantiscono molta flessibilità;
• SCHERMI AD ANTA SCORREVOLI: consentono di regolare solo l’area di apertura;
• SCHERMI A DOGHE VERTICALI (orizzontali): consentono di regolare la direzione del
flusso d’aria in senso orizzontale (o verticale);
• SCHEMI AVVOLGBILI: consentono di regolare la portata del flusso d’aria regolando
l’area d’apertura.

Distribuzione degli spazi
Flussi d'aria per ventilazione passante in un appartamento
In particolare bisogna evitare la presenza di elementi (arredi e tramezzature) che ostacolino
il flusso d’aria.
Inoltre per garantire la qualità dell’aria, sarebbe opportuno disporre le cucine e i servizi
igienici sul lato sottovento e le zone giorno su quello sopravento.
In sezione, invece, si consiglia di evitare che ambienti aventi apporti interni maggiori
trasferiscano il calore agli ambienti vicini: la cucina ad esempio, sarà collocata al piano
superiore.

IL RAFFRESCAMENTO RADIATIVO
Il raffrescamento radiativo è basato sullo scambio termico per irraggiamento che
avviene tra un corpo e la volta celeste che, a temperatura più bassa, viene
considerata un pozzo termico.
Il sistema di raffrescamento radiativo si distingue in:
- DIRETTO (ad es. Roof Pond)
- INDIRETTO (ad es. lastra metallica su copertura edificio)
Sistemi che esamineremo tra poco

Raffrescamento radiativo diretto con sistema Roof Pond.

Schema di raffrescamento radiativo indiretto ibrido
Un semplice sistema di raffrescamento radiativo indiretto è quello che prevede una lastra
metallica radiante posta sulla copertura in modo da formare una intercapedine d’aria. La
lastra, avendo una elevata emissività, durante le ore notturne si raffredda sottraendo calore
all’aria che, di conseguenza, è immessa nell’ambiente.

IL RAFFRESCAMENTO EVAPORATIVO
Tale metodo si basa sul principio in base al quale l'acqua durante il cambio di fase
liquido-vapore necessita di calore. Infatti, quando l'acqua evapora, oltre ad aumentare
l'umidità dell'aria, sottrae calore ai corpi circostanti raffreddandoli.
La torre di raffreddamento è
l'esempio più diffuso di tale
metodo: si tratta di un camino di
ventilazione all'interno del quale
l'aria esterna è raffrescata grazie
al contributo dell'acqua che viene
inserita tramite opportuni
spruzzatori.

IL RAFFRESCAMENTO PER SCAMBIO TERMICO CON IL TERRENO
Tale sistema sfrutta l'elevata inerzia termica del terreno dovuta al fatto che ad una certa
profondità esso si trova ad una T più bassa e costante rispetto all'aria esterna.
Nei climi temperati il terreno può essere utilizzato come pozzo termico ad una profondità di circa
2-3m.
Nei climi molto caldi per favorire il raffrescamento attraverso lo scambio termico vengono create
delle zone ombreggiate.
Lo scambio termico, come si evince dalla figura può avvenire per contatto diretto (e quindi per
conduzione) o per scambio termico indiretto (che deve però essere integrato con sistema di
ventilazione opportunamente dotato di aperture di ingresso e di uscita dell'aria).
Scambio termico
indiretto (A) e
diretto(B) edificio-
terreno

APPORTI INTERNI
Gli apporti interni sono dovuti:
●Alle sorgenti luminose
●Agli elettrodomestici
●Alle funzioni metaboliche degli occupanti
●Alle tubazioni degli impianti più o meno isolate
●Alle eventuali pompe di calore eventualmente presenti negli ambienti
riscaldati
Gli apporti interni entrano a far parte del bilancio energetico dell'edificio.

APPORTI SOLARI
Riprendiamo i
I sistemi PASSIVI
Che a basso contenuto tecnologico si distinguono in:
- sistemi a guadagno diretto
- sistemi a guadagno indiretto:
Muro di Trombe, Roof Pond, serre addossate e sistemi a guadagno
isolato

SISTEMI A GUADAGNO DIRETTO
Schema di funzionamento di un sistema solare diretto con accumulo
termico in muratura (caso di accumulo a pavimento).

Arch. Marini Francesca
SISTEMI A GUADAGNO DIRETTO
Schema di funzionamento di un sistema solare diretto con accumulo
termico su muro di acqua.

I SISTEMI SOLARI A GUADAGNO INDIRETTO
La parete solare o muro di Trombe: che cosa è e come funziona

È’ l’invenzione del prof. Trombe
Il cui principio di funzionamento è il seguente
E che vediamo meglio nel seguente schema grafico più generale sulla trasmissione di
energia mediante irraggiamento. (non dimentichiamo la termodinamica)

Qui in dettaglio
Si possono notare in basso le fessure per lo
scambio termico (la parete è in cls)

le applicazioni in loco di piccoli
muri di trombe sempre secondo
lo schema

I SISTEMI SOLARI A GUADAGNO INDIRETTO
Il Roof Pond: che cosa è e come funziona

I SISTEMI SOLARI MISTI
La Serra Captante: che cosa è e come funziona

QUESTE NELLA DEFINIZIONE CORRENTE, SONO SERRE,
Spazi entro i quali si producono coltivazioni.
Un semplice involucro di polietilene, o altro materiale, che forma un tunnel.

Il “ concetto di serra “
Il termine SERRA è ormai nel vocabolario contemporaneo: si
parla di effetto serra nel nostro pianeta, ovvero raggi solari che
attraversano l’atmosfera, colpiscono la superficie terrestre, in
parte vengono riflessi ma sono trattenuti dagli strati inquinanti.
La nostra auto in una giornata di nebbia lasciata in un
parcheggio, ci fa trovare un tepore al nostro ritorno: d’estate un
forno: conseguenza dell’effetto serra.
Una attenta osservazione, però, ci porterebbe a distinguere tra
auto e auto, per grandezza, colore, trasparenza, ,materiali come il
vetro e selettivi.
Quindi nella sua semplicità ,abbiamo un fenomeno complesso.

COME POSSIAMO DEFINIRE UNA SERRA ENERGETICA?
Per La tipologia,
la tecnica costruttiva
i principi limitativi e di maggior sfruttamento dell’irraggiamento solare,
in grado di integrare gli strumenti tecnologici e non,
in grado di realizzare il comfort ambientale.
Che significa, una relazione stretta con “ l’involucro abitativo “.

Nel caso della serra avremo invece una complessità diversa,
come possiamo vedere negli esempi seguenti

Facciamo riferimento alla luce solare, che è un fenomeno elettromagnetico.
La radiazione solare ha due componenti:
diretta (dal sole unidirezionale) ed indiretta (riflessa, diffusa, non isotropica)
• diretta
le superfici maggiormente favorite sono quelle perpendicolari all’irraggiamento
(da cui forma)
l’inclinazione ottimale dipende dalla latitudine
• indiretta
(dalla volta celeste)
dipende dal contesto e dal suo albedo
dagli schermi naturali o artificiali esistenti nel contesto
conoscere, ad esempio, con la carta solare l’angolo di incidenza per ogni mese
e l’energia incidente azimut a sud ( 0° )
il principio delle ombre riportate da uno gnomone è un buon approccio

L’effetto serra
· Una parte viene esposta all’irraggiamento ( diretto e diffuso )
· Antistante è posto un vetro
· Passano i raggi invisibili ed infrarossi ( lunghezza d’onda corta )
· La parete si riscalda
· La parete emette raggi infrarossi “ lunghi “ verso il vetro.
· Il vetro assorbe e rimanda in parte verso l’interno.
· Il calore viene catturato nella serra.
Da cui si evince la capacità della serra di determinare l’effetto serra che dipende da
parete opaca assorbente
( ovvero la parte più interna )
selettività del materiale trasparente.
( ovvero la parte più esterna )
Il primo a capacitarsi di questa «complessità» in termini teorico-pratici fu il prof. Trombe

Gestione del calore
serra energetica
· La serra accoglie il calore ma è in contatto con l’esterno.
· La forma della serra non può essere come quella tradizionale.
· Le dispersioni sono dovute alla resistenza termica delle pareti e al contatto con
l’esterno.
· Le dispersioni sono proporzionali alla differenza tra interno ed esterno.
· Il calore catturato ha destinazioni diverse nel tempo e nello spazio proprio per la
complessità del fenomeno.
· Lo stoccaggio degli apporti è fondamentale nella dinamica energetica della serra

· i raggi vengono assorbiti dalla
parete
· il calore si propaga sotto forma di
radiazione termica verso la vetrata
· assorbimento parziale e
restituzione
· diffusione progressiva attraverso
la massa della parete
· spessore e materiale influiscono
sulla gestione del calore
Osserviamo lo schema che ci propone anche i riferimenti della fisica tecnica

Geometria della serra
Orientamento
Teoricamente sud reale e non magnetico
Spostare la serra verso est o verso ovest privilegia la captazione dei raggi (lunghi o corti)

Inclinazione della vetrata
· La regola dice, “inclinazione corrispondente al piano perpendicolare alla direzione dei
raggi solari a mezzo giorno vero nel solstizio di inverno”.
· Un vetrata di architettura articolata potrà fruire di una maggiore captazione durante la
giornata e potrà beneficiare, ad esempio, dell’irraggiamento diffuso (ovvero dell’albedo)
· La tipologia della serra si deve rapportare al clima
· Vetrate ed inclinazione dipendono dalla latitudine, dalla qualità e quantità della
radiazione solare e dalle escursioni termiche.
· Nelle nostre zone si è in presenza di una radiazione diretta e di elevate temperature
estive.

Ove noteremo
immediatamente la
disposizione della vetrazione,
la profondità dello spazio
retro posto e la inclinazione
della superficie captante.
Questo sistema è definito
serra.

Trasparente ed opaco
Consideriamo la serra come unità appartenente all’involucro edilizio
principale, quindi inserita in modo tale da favorire al massimo il
recupero del calore accumulato.

Distinguiamo in serra passiva
Involucro che non ha bisogno di fonti diverse da quella solare
Serra attiva
(ma anche semi passiva)
Che abbisogna di interventi tecnologici per la propagazione del calore
La serra energetica per definizione non dovrebbe essere abitabile ma considerata
esclusivamente come luogo di transito.
Il suo surriscaldamento che porta la temperatura oltre i 25 – 30 °c condiziona molto il
comfort ambientale.

Il principio dell’inerzia termica
un corpo riceve un flusso di energia, lo accumula e lo restituisce in una fase di tempo.
Ciò dipende dal materiale e dalle sue dimensioni. Non significa che una parete più è
massiva e più accumula

le pareti divisorie
· nella serra energetica vi sono pareti divisorie
· se la parete divisoria è trasparente si comporta come doppio vetro (serramento)
· se la parete divisoria è un accumulo, deve poter assorbire l’irraggiamento, quindi
esposta all’irraggiamento
· se la parete divisoria è isolante e senza o poca inerzia, viene accentuato l’effetto serra,
pertanto occorre veicolare l’aria verso una forma di accumulo
· anche il pavimento è un divisorio, quindi va considerato alla stregua della parete

l’isolamento
· occorre isolare le pareti opache disperdenti
· occorre isolare il pavimento
· occorre isolare le vetrazioni qualora i climi rigidi generino una differenza di
temperatura giorno – notte
· una vetrazione doppia favorisce una lenta cessione della temperatura, isola ed evita
formazione di condense
la ventilazione
evita la formazione di condense e il surriscaldamento e (nel caso venisse abitata) il
ricambio d’aria.
Nota: nella realtà, là dove regolamenti edilizi e norme sovracomunali prevedono la
realizzazioni di serre addossate agli edifici, il ricambio d’aria è richiesto.

Ventilazione per convezione naturale
Creando una differenza di altezza ( circa 1,80cm ) tra la parte bassa e quella alta di
entrata dell’aria. La bocchetta superiore deve indicativamente essere grande una volta e
mezza quella inferiore.

distribuzione e gestione del calore
· siamo in presenza di una serra energetica
· la serra costituisce di fatto un doppio serramento
· l’energia termica che viene accumulata si trasferisce innanzitutto e genericamente alla
unità ambientale retrostante
· noi vogliamo che la serra sia una componente del sistema che produce e gestisce il
comfort
· l’energia termica deve quindi venire gestita in modo articolato
· l’energia termica deve venire espulsa nei periodi caldi
· l’energia termica deve venire immessa nei periodi freddi

la serra come sistema geotermico
accumulare il calore eccedente ed immetterlo nel sottosuolo

Gli apporti solari
· conoscere l’irraggiamento
· conoscere la trasparenza dei materiali
· conoscere l’assorbimento dei telai e dei
serramenti
· conoscere la riflettanza sulla base della
inclinazione delle trasparenze
· valutare la radiazione diffusa ed i valori
di albedo (carta ambientale)
· tenere conto che il calcolo è sempre
molto approssimato perché è un calcolo
dinamico, vale a dire tiene conto
dell’intera giornata e delle possibili
variazioni atmosferiche.

Provvedimenti contro il surriscaldamento degli ambienti
– Prevedere materiali costruttivi adeguati per i locali soleggiati al fine di assicurare
l’accumulo del calore solare (particolarmente importante nel caso di strutture leggere).
– Negli ambienti soleggiati impiegare solo rivestimenti permeabili al calore (escludere
la moquette e altri strati di copertura su pareti e soffitto) al fine di consentire al calore
di penetrare senza ostacoli nell’edificato.
– Privilegiare le pavimentazioni chiare. I rivestimenti scuri si surriscaldano nei punti
d’irraggiamento diretto e rilasciano pertanto troppo calore nell’aria ambiente. I
rivestimenti chiari riflettono invece il calore e lo distribuiscono nell’ambiente senza che
si verifichino picchi eccessivi di calore. Emissione di calore tramite i caloriferi o un
riscaldamento a pavimento autoregolante impostato sul minimo.

L’approccio progettuale alla serra energetica
1. collocazione nell’ambito dell’edificio principale
2. definizione geometrica dell’involucro
3. quantificazione delle superfici captanti
4. definizione delle pareti di accumulo
5. definizione degli schermi solari (se attivi o passivi)
6. definizione dei sistemi di stoccaggio (si ricorda che lo stoccaggio ha una duplice funzione:
accumulare l’eccesso di calore, restituirlo come volano termico; possiamo dimensionarlo sulla base
della formuletta)
energia incidente sul muro Qi
capacità calorifera del materiale C
la temperatura Dt relativa allo stoccaggio
si avrà quindi V= Qa (energia assorbita )/C x Dt
lo spessore ovviamente dipende dal materiale, dalla sua capacità di restituire il calore

Altezza: è la distanza angolare dall'orizzonte di un punto (T) sulla sfera celeste misurata
lungo il cerchio verticale passante per quel punto.
Azimut: è l'angolo formato dal piano del cerchio verticale passante per il punto con il
piano del meridiano del luogo.

Pertanto è fondamentale sapere dove ci troviamo e come si comporta
l’irraggiamento solare

CONCLUSIONI
Realizzare una serra energetica
• Il contesto ambientale
• Il percorso solare ovvero la variazione stagionale dell’altezza del sole e della
radiazione ricevuta
• L’importanza della volta celeste ovvero l’intensità globale al suolo
• La forma della serra ovvero l’inclinazione della sua copertura
• Orientazione della serra:
serra posta a sud
posta a 20° dal sud (est/ovest) perde circa il 5% di radiazione
serra posta a 45° dal sud (est/ovest) perde circa il 20% di radiazione a
seconda della inclinazione del tetto
• Valutazioni delle ostruzioni del sito (ad esempio presenza di vegetazione)
• La vetrazione delle pareti laterali (normalmente ad est e ad ovest)
• La presenza di superfici esterne riflettenti
• La scelta delle misure di conservazione dell’energia
• la tipologia di posizionamento della serra negli edifici (esistenti o in progetto, è
la prima forma di integrazione energetica)
• La posizione della serra rispetto alla inclinazione dell’edificio (ovviamente se
questo è esistente)

• L’altezza della serra rispetto alla inclinazione della copertura (l’esperienza dice
da 2,70 a 3,60 m)
• Stabilire le caratteristiche della “parete di fondo” della serra (vetrata, parete
massiva, parete isolata, etc.)
• Determinare di conseguenza la profondità della serra (l’esperienza dice che
dipende dalla tipologia della copertura volta a sud)
• Stabilire la tipologia di conservazione del calore e la sua trasmissione
• Scelta della vetrazione, e di conseguenza.:
vetratura semplice = massimizzazione della trasmissione dell’irraggiamento
conservazione del calore = materiali che non trasmettono infrarossi
minimizzare la trasmissione dell’energia attraverso l’aria (vetri stratificati ad es.)
resistenza agli agenti atmosferici
resistenza alla rottura
facilità di manutenzione
• Isolamento notturno (per il periodo invernale)
• Limitare le dispersioni (ad esempio tra vetro e vetro, tra vetro e base, tra vetro
ed edificio)
• La scelta degli schermi solari (ridurre gli automatismi utilizzando la vegetazione)
Ricordiamoci che la serra energetica integra sostanzialmente il riscaldamento invernale

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