CHIARA MARROCCO ARCHITETTO

BIOARCHITETTURA FENG SHUI

Benessere del vivere gli spazi costruiti

Vivere in armonia con l'ambiente

L'ARCHITETTURA BIOCLIMATICA tende al raggiungimento del COMFORT AMBIENTALE interno degli edifici attraverso l'utilizzo razionale delle RISORSE AMBIENTALI.
E' un'ARCHITETTURA SOSTENIBILE, in SINTONIA con l'AMBIENTE, attenta al CONTENIMENTO DEI CONSUMI energetici degli edifici, all'uso di FONTI ENERGETICHE rinnovabili (sole, vento, acqua, biomassa) all'uso di MATERIALI NATURALI.

Si può intendere, quindi come un complesso di soluzioni progettuali che consentono di assicurare e mantenere all' interno di un edificio condizioni ottimali di comfort ambientale, attraverso il controllo del microclima interno, della illuminazione naturale, limitando al minimo l'intervento degli impianti che comportano consumi energetici da fonti convenzionali.
 

Tale architettura affida in modo prevalente alla CONFORMAZIONE FISICA DELL'EDIFICIO, alla sua STRUTTURA, ai COMPONENTI, ai MATERIALI, al suo ORIENTAMENTO, il compito di sfruttare il clima locale, ad esempio di captare e schermare le radiazioni solari, i venti prevalenti, di accumulare o disperdere il calore.

1) Sfruttamento passivo dell'energia solare

Con "ENERGIA SOLARE PASSIVA" si intende raggruppare tutte le applicazioni in cui l'energia solare viene utilizzata secondo alcun ausilio motorizzato e in cui la distribuzione del calore prodotto avviene grazie ai fenomeni naturali della conduzione, della convezione e dell'irraggiamento, anziché mediante l'utilizzazione di pompe e ventole.
Nella stagione fredda l'energia solare può dare un contributo significativo al fabbisogno energetico termico degli edifici.
A tal proposito bisogna provvedere ad un corretto orientamento dei volumi edilizi e delle aperture adottando particolari sistemi per:
 

SISTEMA PASSIVO A GUADAGNO DIRETTO presenta varie VETRATE ESPOSTE A SUD aperte direttamente sull'ambiente interno, che dispone di sufficienti masse di accumulo termico.
L'energia radiante che entra attraverso la finestra solare, viene assorbita per la maggior parte dalle superfici interne di incidenza diretta ( pavimento e pareti ), che devono avere un coefficiente di assorbenza elevato, un coefficiente di riflessione basso ed una elevata conduttanza termica, per trasferire il calore al loro interno evitando il surriscaldamento superficiale.

Per i pavimenti sono appropriati: il cotto, il marmo o pietra o ceramiche di colore scuro. Sono sconsigliati Parquet in legno, le moquettes, i rivestimenti vinilici, per la loro scarsa conduttanza termica ed evitare i tappeti. Per le pareti sono consigliate la struttura faccia vista, intonaci ad elevata conduttanza dipinti di colore scuro. Le finestre di captazione, opportunamente dimensionate, migliorano la resa se con doppi vetri o a bassa emissione con strato riflettente all'infrarosso.

SISTEMA PASSIVO A GUADAGNO INDIRETTO è caratterizzato dal fatto che la radiazione solare non entra nello spazio abitato ma colpisce una MASSA IN GRADO DI ACCUMULARE ENERGIA termica che trasferisce successivamente per irraggiamento e o per convezione agli spazi interni.

I principali sistemi indiretti sono:

MURO TERMICO: parete di consistenza massa termica esposta a Sud e prevede una superficie vetrata esterna per ridurre le dispersioni termiche.
Il calore captato viene trasmesso per conduzione, con un certo ritardo, attraverso la parete e quindi ceduto per convezione ed irraggiamento all'ambiente interno.

ACCUMULO AD ACQUA: serbatoio d'acqua che assorbe il calore dal sole e lo cede lentamente all'ambiente per irraggiamento.
Sistema molto efficacie dovuto dalla capacità termica doppia dell'acqua rispetto ad una muratura, ma difficilmente collocabile nella struttura e perturba i campi elettromagnetici e tellurici naturali.

ACCUMULO A SASSI: consiste in una scatola totalmente isolata che contiene delle pietre, sfruttandone la capacità termica:un fluido, generalmente aria, riscaldato dal sistema di captazione, attraversandone gli interstizi vi immette il calore, consentendone una conservazione prolungata ed una successiva redistribuzione agli ambienti da riscaldare ancora per mezzo dell'aria.

MURO TROMBE: consente sia il trasferimento di calore per conduzione naturale dalla captazione all'ambiente sia quello per termocircolazione naturale dalla captazione all'ambiente retrostante attraverso delle bocchette poste nella parte bassa e in quella alta della parete.
L'apporto termico maggiore è quello radiativi notturno. L'elemento di accumulo può essere in materiale solido, solitamente lapideo, laterizio o cementizio, ma anche riempito d'acqua.
La sua superficie esterna è dipinta di un colore scuro per migliorare l'assorbimento dei raggi solari.
Durante l'estate il sistema può funzionare da camino solare, espellendo l'aria calda dall'ambiente interno attraverso un'apertura esterna alla sommità della superficie vetrata.
L'aria contenuta nell'intercapedine si riscalda e tende a salire fuoriuscendo dall'apertura nel vetro e la depressione richiama l'aria viziata dell'ambiente interno attraverso la bocchetta inferiore del muro; la bocchetta superiore rimane chiusa. l'aria interna viene quindi ricambiata da aria più fresca prelevata da un'altra apertura o finestra a Nord.

SERRA: è costituita da una chiusura vetrata sulla facciata Sud avente una massa di accumulo nella parete di separazione con lo spazio abitativo o comunque all'interno della serra stessa. La serra viene usata essenzialmente per il preriscaldamento dell'aria di rinnovo. La funzione di captazione e accumulo di energia, sotto forma di calore, viene esercitata essenzialmente dall'effetto serra che, anche grazie ad un sistema secondario di accumulo, riesce a fornire riscaldamento gratuito all'abitazione. Le serre possono essere rispetto all'ambiente da riscaldare unite, vicine o distanti.

SISTEMI ISOLATI caratterizzati dal fatto che la SUPERFICIE DI CAPTAZIONE È SEPARATA DALL'ACCUMULO TERMICO e che il trasferimento del calore avviene per termocircolazione naturale fra i due elementi o direttamente dalla captazione allo spazio abitato.

BARRA-COSTANTINI esempio di questo sistema che si può schematizzare in un collettore solare montato sulla facciata Sud dell'edificio.
L'aria riscaldata dal collettore viene convogliata per effetto camino in condotti posti sul soffitto che riscaldano la struttura, la quale deve essere adeguatamente isolata.
Si viene quindi a determinare una termocircolazione naturale con conseguente trasferimento del calore dalla captazione (collettore) all'accumulo (soffitto) e infine all'ambiente interno.
L'apertura di bocchette nel soffitto e nella parte bassa della superficie di captazione a Sud consente un riscaldamento dell'ambiente interno anche per convezione naturale dell'aria questo movimento può essere invertito d'estate per il raffreddamento, grazie all'apertura di una valvola per la fuoriuscita dell'aria calda

ILLUMINAZIONE NATURALE: consente il risparmio di corrente elettrica ed è in grado di assicurare livelli di benessere agli utenti superiori a quelli ottenibili negli edifici illuminati artificialmente.
L'illuminazione naturale ( daylighting ) degli ambienti interni può avvenire in tre modi:

• TOPLIGHTING: inserimento nel tetto di lucernari, shed etc.

• SIDELIGHTING: sono presenti dispositivi che possono agevolare la penetrazione all'interno dell'ambiente della luce entrante dalle finestre attraverso la deviazione verso il soffitto di una parte del flusso luminoso incidente ottenuta con davanzali e mensole riflettenti ( light-shelves ) posti in orizzontale nella parte inferiore della finestra o al di sopra del livello della vista e rivestiti nella superficie superiore con materiali altamente riflettenti; e con frangisole riflettenti regolabili.

• CORELIGHTING: consiste nella realizzazione nel centro dell'edificio atrii, corti, patii con superfici ad elevato indice di riflessione. Questi spazi aumentano notevolmente la superficie laterale illuminata dall'involucro, ma comportano un aumento del volume dell'edificio, dei costi e delle dispersioni di calore in inverno. Le dispersioni possono essere diminuite attraverso la copertura dei suddetti spazi con elementi trasparenti creando uno "spazio tampone" che media la differenza di temperatura tra esterno ed interno.

2) Sfruttamento attivo dell'energia solare

Con "ENERGIA SOLARE ATTIVA" si intende raggruppare tutte le applicazioni tecnologiche capaci di captare l'energia solare trasformandola in energia elettrica.

PANNELLO FOTOVOLTAICO realizzato per merito alla presenza in natura di un materiale come il silicio che ha la capacità di trasformare in energia elettrica l'energia solare.
Il dispositivo più semplice capace di attuare questa trasformazione è la cella fotovoltaica.
Più celle connesse in serie costituiscono un modulo fotovoltaico.
Un modulo fotovoltaico tipo è costituito da 36 celle, ha una superficie di circa 0.5 mq ed ha una massima erogazione tra 40 50 W.
1 mq di moduli produce una energia media giornaliera tra 0.4 e 0.6 KWh.
Un insieme di moduli,connessi elettricamente tra loro, costituisce il campo fotovoltaico che, insieme ad altri componenti meccanici, elettrici ed elettronici, consente di realizzare i sistemi fotovoltaici.
Il sistema fotovoltaico, nel suo insieme, capta e trasforma la radiazione solare incidente e la rende disponibile per l'utenza sotto forma di energia elettrica.
Esistono due categorie di sistemi fotovoltaici:

     • Sistemi isolati ( stand-alone )

     • Sistemi collegati alla rete ( grid connected )

Nei sistemi isolati, in cui la sola energia è quella prodotta dal FV, accanto al generatore, occorre prevedere un sistema di accumulo che è reso necessario dal fatto che il generatore FV può fornire energia solo nelle ore diurne e un dispositivo elettronico detto inverter che provvede alla conversione da corrente continua a corrente alternata.
I sistemi collegati alla rete non richiedono alcun sistema di accumulo in quanto l'energia prodotta durante le ore di insolazione che eccede le richieste dell'utenza viene immessa nella rete, viceversa nelle ore notturne e quando necessario il carico locale viene alimentato dalla rete.

 

Montaggio ottimale: da 45° Sud-Est a 45° Sud-Ovest
 

IMPIANTO SOLARE TERMICO: Dispositivo utilizzato per riscaldare gli ambienti e l'acqua.
Un impianto solare standard è formato da:
• Un pannello solare o collettore solare piano per captare la radiazione solare
• Un serbatoio termicamente isolato per l'accumulo dell'acqua calda
• Un circuito idraulico di collegamento tra questi due componenti che possono essere a circolazione forzata o naturale
• I sistemi di regolazione e controllo
 

3) Ventilazione naturale

Con la "VENTILAZIONE NATURALE" si sfrutta la risorsa rinnovabile e pulita del vento sia per il rinnovo dell'aria negli ambienti sia per il raffrescamento passivo degli edifici.

I principali sistemi di ventilazione passiva (non meccanica) sono i seguenti:

VENTILAZIONE A LATO SINGOLO: è il ricambio d'aria prodotto in un vano quando vi sono unicamente una o più aperture collocate sulla medesima parete esterna.
Il flusso è discontinuo e legato dalla presenza, direzione e intensità del vento. Nel caso di una singola apertura la portata d'aria complessiva oraria è ridotta; aumenta nel caso di più aperture per effetto camino, se esse sono collocate ad altezze diverse, per l'innesco di flusso da vento semi-passante, se le aperture sono collocate alla stessa altezza

VENTILAZIONE PASSANTE ORIZZONTALE: il flusso d'aria passa in uno o più locali attraverso delle aperture collocate su pareti opposte o adiacenti, poste alla stessa altezza dal piano del pavimento.
In caso di altezze differenti, si aggiunge al vento la componente effetto camino.
 

VENTILAZIONE PASSANTE VERTICALE: l'immissione dell'aria avviene da una apertura posta più in alto rispetto a quella di uscita.
Generalmente il sistema prevede un condotto verticale di immissione che collega l'apertura d'ingresso dell'aria al vano da ventilare.
L'apertura d'ingresso (il malkaf dell'architettura tradizionale egiziana) deve essere rivolta sopravento, in relazione ai venti dominanti.
Tale sistema è particolarmente adatto in condizioni di vento prevalente relativamente costante, nel periodo caldo, nonché in situazioni di contesto urbano ad alta densità edificata, in cui risulta difficile utilizzare aperture ordinarie collocate a livello del vano per l'immissione d'aria, soprattutto ai primi piani fuori terra
 

VENTILAZIONE COMBINATA VENTO-EFFETTO CAMINO: l'immissione dell'aria avviene in zona sopravento, ad altezza del locale da ventilare, e l'estrazione naturale da un'apertura posta più in alto, all'estremità di un condotto o vano verticale. Quest'ultimo può essere sia una conduttura che un vano- scala o un atrio con aperture apribili in copertura.
Il vento rappresenta un'agente d'ausilio alla generazione del flusso d'aria, che è determinata prevalentemente dall'effetto camino (l'aria calda tende a salire verso l'alto creando una depressione alla base che risucchia l'aria più fredda dall'esterno).
Il sistema della ventilazione passante verticale e quello della combinata vento-effetto camino possono coesistere con vantaggi evidenti come nelle torri del vento iraniane e nei qa' a egiziani.
 

LE TORRI DEL VENTO IRANIANE: sono elementi autonomi integrati nell'edificio con la funzione di generare un movimento d'aria al loro interno e costituiscono una indicazione efficace per il raffreddamento degli edifici in climi caldi aridi.
La torre, generalmente suddivisa in più condotti interni, funziona, alternativamente come elemento di captazione o di estrazione dell'aria, in relazione al periodo e alla presenza, o meno, di vento.
Di notte la torre si raffredda poiché la sua massa muraria cede calore all'aria in essa contenuta, che si riscalda.
Si genera quindi, un moto ascensionale dell'aria che, richiamata da aperture poste alla base dell'edificio, favorisce il raffreddamento dell'edificio e soprattutto della torre che funge da accumulo di freddo.
Di giorno l'aria calda esterna, venendo a contatto con la massa muraria della torre, si raffredda ed aumentando di conseguenza la sua densità, scende verso il basso, entrando nell'edificio e provocandone il raffreddamento.
La torre è in genere collegata ai locali da raffrescare attraverso un canale sotterraneo che raffredda ulteriormente l'aria.


QA'A EGIZIANO: sistema di raffreddamento passivo sviluppato dalla civiltà araba che unisce la ventilazione passante verticale con l'effetto camino. Il meccanismo di base consiste nel catturare il vento in alto, dove è più veloce e più freddo, attraverso il malkaf, posto sopravento e possibilmente a nord, condurlo all'interno dell'edificio per raffrescare gli ambienti ed espellere quindi l'aria calda e viziata attraverso aperture poste in alto, in un lanternino o torre. Il ciclo è continuo sia di giorno che di notte.

IL RAFFREDDAMENTO EVAPORATIVO: sfrutta l'abbassamento di temperatura dell'aria che si verifica a seguito dell'evaporazione dell'acqua. Tale possibilità di raffreddamento, che veniva anche utilizzata nelle torri del vento iraniane, può avere varie possibilità di applicazione, sia negli ambienti interni, sia in quelli esterni. Tali torri, di forma conica ed alte 30 mt, hanno nelle sommità degli spruzzatori d'acqua che a seguito dell'evaporazione, raffreddano l'aria presente nella parte alta della torre che aumentando di conseguenza la sua densità scendo verso il basso raffreddando l'aria del sottostante spazio esterno.