DI MARCO TORTORICI
Cenni di bioclimatica
Se chiedessimo ad un architetto perché mai un suo collega (anche illustre come F.Ll.Wright), abbia messo un tiglio davanti alle aperture di una delle sue architetture, ci sentiremmo rispondere che le ragioni vadano ricercate in una sorta di naturalistico vedutismo, od ancora nella ricerca dello stile cosiddetto “organico”. Tali risposte passerebbero in secondo piano se si guardasse la problematica dal punto di vista bio-climatico.
Infatti un albero è anche una perfetta macchina naturale che filtra la luce ed il calore del sole in primavera ed in estate e li lascia passare nei mesi invernali, ottimizzando il rendimento di un’apertura. Utilizzare la luce solare con successo e senza controindicazioni impone uno studio delle situazioni climatiche generali, dalla latitudine e longitudine alla esposizione ai venti, e delle condizioni specifiche del microclima con cui l’edificio dovrà interagire. Ad esempio Le Corbusier nel suo libro “Verso una architettura” raccomanda la cura dell’esposizione dell’edificio; ma la finestra a nastro (da lui resa paradigma invariante dell’architettura contemporanea) appare legata al contesto della Francia e quindi improponibile in situazioni differenti come l’Algeria, dove lo stesso Le Corbusier costruisce molto senza utilizzare tale elemento linguistico. Alcuni dati sono fondamentali per incominciare a progettare utilizzando al meglio l’energia solare: sono i dati della cosiddetta solar geometry ed in particolare il variare della posizione della terra rispetto al sole ed ai suoi raggi.
La rotazione del nostro pianeta implica che nell’emisfero settentrionale il sole sorga a sud-est e tramonti a nord-ovest, e di conseguenza le parti di un edificio esposte a nord non verranno quasi mai raggiunte direttamente dai raggi solari, mentre quelle esposte a sud li riceveranno direttamente e per la maggior parte del giorno. Al variare delle stagioni, l’inclinazione della terra rispetto al sole fa si che per ogni latitudine cambi l’angolo di incidenza del sole sulla superficie terrestre; per cui, conoscendo la latitudine si conosce anche l’angolo di incidenza dei raggi solari per tutti i periodi dell’anno (dati tabellati e di facile reperimento). Da una analisi generalizzata di queste informazioni nasce la convizione che ogni situazione sarà diversa e che bisogna prevedere gli adattamenti della macchina bioclimatica affinché sia in grado di poter accogliere i raggi solari in ogni periodo del giorno per tutto l’anno, in modo da ottimizzarne la resa. Ne segue uno dei corollari della ricerca architettonica nel campo bioclimatico, cioè la previsione di interazione dell’operatore con lo spazio che abita, che dovrà risultare semplificata e di logico apprendimento. Per altro la problematica del risparmio energetico richiede anche studi su come permettere alla luce solare di illuminare gli spazi interni in maniera diffusa e per un ampio periodo del giorno;
I fattori elementari risolutivi sono dati da:
Dimensione delle finestre
Riflessività e colore di pavimentazioni e soffitti
Forma delle superfici riflettenti
Come è intuibile, la luce arriverà tanto più in fondo alla stanza quanto più saranno riflettenti pavimentazioni e soffitto: i colori chiari sono più riflettenti di quelli scuri e le superfici sfaccettate sono più riflettenti di quelle lisce. Per cui una parete bianca trattata a buccia di arancia rifletterà ad esempio, più luce di una parete liscia dello stesso colore. Nel caso di superfici opache, il coefficiente di riflessione, legato anche al colore del materiale, può essere molto elevato (tendente ad uno), nel caso di superfici bianche, oppure molto basso (tendente a zero), nel caso di superfici nere. L’energia che non viene riflessa viene assorbita dal materiale e convertita in energia termica. A determinate latitudini e con macroclimi nordici è sovente opportuno immagazzinare tale energia in masse termiche e gestita per riscaldare l’ambiente; per altro tale energia nelle zone temperate o calde può produrre sovrariscaldamento e mancanza di comfort interno dello spazio abitato. Elementi curvilinei nella sezione tenderanno a concentrare i raggi riflessi in una area particolare a seconda della curvatura, facilmente individuabile conoscendo i coefficienti di riflessione in quanto il raggio riflesso ha lo stesso angolo di quello incidente.
Eguali considerazioni possono essere fatte nel caso in cui la luce provenga dall’alto. Sempre la conoscenza dell’angolo d’incidenza e di riflessione permette di prevedere il comportamento della luce e progettarne gli effetti.
Nel primo e nel terzo caso la luce solare viene deviata in modo tale da concentrarla sulle pareti laterali, soluzione che si adatta perfettamente alle esigenze espositive di una mostra di pitture o di sculture in quanto la luce viene parzialmente diffusa e arriva soffusa dall’alto sulle opere in mostra, evitando i noiosi riflessi. Nel secondo caso un sistema di frangisole frammenta e diffonde uniformemente la luce solare creando una condizione di illuminazione adatta a sale di lettura ed uffici. Poiché l’angolo di incidenza varia di stagione in stagione, una soluzione statica ottimizza la resa solamente in un particolare periodo dell’anno. Per il principio dell’interazione bisogna trovare soluzioni e meccanismi che permettano all’operatore di adattare la macchina bioclimatica a tutte le possibile esigenze. Un singolare esempio di espediente bioclimatico potrebbe essere un davanzale bianco telescopico ad alto potere riflettente: a seconda della lunghezza della stanza e della altezza dell’apertura: al variare dell’angolo di incidenza dei raggi solari il davanzale modifica la sua lunghezza per riflettere la quantità di luce desiderata all’interno dello spazio abitato. Il principale problema tecnico-progettuale sta nel riuscire a sfruttare le potenzialità della luce solare senza subirne le controindicazioni termiche. Un esempio tipoc della tradizione mediterranea, dalla Grecia all’Italia alla Tunisia, è l’espediente di dipingere le case di bianco e celeste e costruirle con spessi muri portanti che costituiscono una eccellente massa termica. Due sono infatti i principali principi passivi per controllare l’accumulo di energia termica: la massa termica e la schermatura. Il primo conserva l’energia per sfruttarla in seguito e consiste nell’utilizzare ampie masse di cattivi conduttori del calore per accumularlo ed evitare che questo arrivi all’interno nei periodi di massimo irragiamento. E’ il caso degli edifici incassati nelle pareti di roccia o costruiti sotto terra o che sfruttano la massa termica di pareti in muratura pesante.
La schermatura invece protegge le superfici con una copertura che rifletta o assorba l’energia termica a seconda delle esigenze. Ad esempio una seconda copertura che ombreggiasse un tetto piano ne impedirebbe il surriscaldamento e gli spazi sottostanti godrebbero di un comfort termico anche nei periodi più caldi. Inoltre se tale schermatura è effettuata per mezzo di pannelli solari, l’energia non viene dispersa ma immagazzinata ed utilizzata. L’espediente della doppia copertura può anche essere utilizzata per forzare il vento in spazi angusti e creare correnti d’aria da sfruttare per la ventilazione naturale dell’edificio.
