IL SOLE E I SISTEMI DI RISCALDAMENTO PASSIVI (1a parte)
Nella scorsa “puntata” abbiamo parlato dei sistemi di riscaldamento definiti ATTIVI, in quanto utilizzano un medium; acqua, aria, per poter produrre calore. A differenza di questi ultimi, i sistemi PASSIVI, sfruttano semplicemente l’irraggiamento solare (nel periodo invernale), in modo diretto, senza bisogno di liquidi o altri mezzi.
IL SOLE, la nostra stella più vicina, è una centrale energetica alimentata grazie ad una reazione di fusione nucleare. Con una temperatura superficiale di 6000°C, si stima che l’idrogeno, il combustibile di questa reazione, durerà alcuni miliardi di anni (basta?). E’ la nostra fonte d’energia disponibile più sicura e più continua. La terra è un pianeta in orbita intorno al sole ad una distanza di 150 milioni di km circa. Ogni il giorno il sole fornisce più di mille volte l’energia mai utilizzata dal genere umano.
L’AZIMUT del sole è l’angolo orizzontale che forma il piano verticale (perpendicolare alla terra nel punto dato) passante per il sole e il piano meridiano del luogo. Il valore di questo angolo varia di giorno in giorno, ad un’ora data, lungo tutta la durata dell’anno solare. Il sole nasce da un punto differente ogni giorno; l’Azimut totale che il sole “percorrerà” durante la giornata sarà più piccolo in inverno e più grande d’estate. Appositi grafici e programmi (Sketch UP ad esempio) danno l’azimut del sole a qualsiasi latitudine, giorno per giorno.
L’ALTEZZA SOLARE è l’angolo verticale (perpendicolare alla terra) che forma la direzione del sole nel cielo (con un punto dato) con il piano orizzontale sulla terra ad una latitudine data. Il valore di quest’angolo è minimo al solstizio d’inverno e massimo a quello d’estate (gli stessi programmi di prima ci aiutano anche in questo caso).
Le variazioni dell’Altezza Solare costituiscono un aspetto importante della posizione di quest’astro, in relazione con l’intensità del suo irraggiamento. L’altezza solare massima, alle ore 12, varia di circa 47°, a Roma per esempio, varia tra i 24,5° e 71,5° ai due solstizi.
L’energia radiante del sole arriva sulla terra attraverso il vuoto dello spazio. Parte di questo irraggiamento è rinviato per riflessione verso lo spazio, un’altra parte è assorbita nell’atmosfera dalle molecole d’aria, questo benefico effetto viene chiamato EFFETTO SERRA (vedremo poi l’effetto serra all’interno delle abitazioni), che da naturale (e che ha permesso assieme ad altri fattori la vita sulla terra) si è modificato in negativo col rilascio di CO2 ad opera dell’uomo, provocando una diminuzione della dispersione di energia riflessa verso lo spazio, e conseguentemente ha causato l’innalzamento della temperatura globale.
L’EFFETTO SERRA, in architettura bioclimatica, o bioarchitettura o architettura bioecologica ecc. ecc. è (in analogia con quello geografico) il fenomeno del riscaldamento naturale degli ambienti costruiti attraverso l’irraggiamento passante per le superfici vetrate con una buona esposizione solare ( e in piccola parte tramite l’irraggiamento delle superfici opache (parliamo sempre del periodo invernale).
L’irraggiamento solare proveniente dal sole è emesso ad alta temperatura (circa 6.000°C) e comporta principalmente delle radiazioni ad onde corte. Gli oggetti e i materiali assorbono questo irraggiamento all’interno delle costruzioni (passando in entrata attraverso le superfici vetrate) ed emettono in contropartita un irraggiamento a bassa temperatura ad onde abbastanza lunghe: l’infrarosso lontano. Una debole parte di questo irraggiamento lungo, emesso a temperatura ordinaria, colpisce il vetro in uscita, e lo scalda. Il vetro irraggia allora questa energia termica in tutte le direzioni. In breve, la maggior parte di questo calore rimane intrappolata all’interno del locale. Possiamo quindi captare il calore solare, stoccarlo in una massa termica e distribuirlo in seguito all’interno per scaldare, lentamente, e perderne infine una parte verso l’esterno, attraverso l’involucro dell’edificio. Può essere preso, come esempio molto evidente, il caso dell’automobile lasciata chiusa d’estate, o la serra vetrata.
Facendo il calcolo dell’energia radiante assorbita e delle dispersioni date dai ricambi d’aria necessari e dalla dispersione attraverso l’involucro edilizio (grosso modo sono questi i fattori principali) possiamo definire il BILANCIO TERMICO ai fini del dimensionamento dell’impianto di riscaldamento attivo, necessario a completare il FABBISOGNO ENERGETICO necessario a riscaldare la nostra abitazione (nel caso di edifici PASSIVI o ad Emissioni 0 il fabbisogno energetico è nullo in quanto si scaldano esclusivamente in maniera diretta, grazie alla perfetta progettazione).
Quindi in primo luogo (lo abbiamo già ripetuto spesso, ma RIPETITA…) una corretta costruzione invernale; ottimo isolamento, corretto posizionamento e orientamento dell’edificio, corrette percentuali di superfici vetrate e minimi aggetti ombreggianti (studiare l’inclinazione dei raggi in questo periodo per il luogo di studio), massimo uso di materiali che accumulino calore all’interno per un efficace effetto serra architettonico; i materiali massicci, con alto peso specifico sono i più appropriati dal punto di vista fisico, ma volendoli valutare anche dal punto di vista ecologico consiglieremo ad esempio il laterizio pieno, l’intonaco d’argilla e il legno massiccio.