Focus del mese. Schermature Solari e involucro

Le schermature solari sono il necessario complemento alle superfici trasparenti consentendo la regolazione della luce e il controllo della radiazione solare diretta nelle diverse stagioni dell’anno e contribuendo alla riduzione dei carichi termici. La schermatura dell’involucro di un edificio può essere considerata la prima e fondamentale strategia utile al fine di controllare efficacemente la radiazione solare diretta e bloccare parzialmente la radiazione diffusa e riflessa

Decreti e normative per le schermature solari

Il tema del comportamento dell’involucro trasparente con schermature ha assunto un’importanza rilevante dopo il 2015, con l’introduzione nel Decreto interministeriale 26 giugno 2015 (Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici) dei requisiti minimi e dei parametri di EP_C,nd (indice di prestazione termica utile per il raffrescamento) e A_sol,est (area solare equivalente estiva).

Le recenti normative hanno dato quindi sempre più rilevanza alle schermature solari come soluzione tecnologica e costruttiva fondamentale per evitare il surriscaldamento estivo, riconoscendo e confermando il loro ruolo fondamentale nell’ambito dell’efficienza energetica. Infatti, una posizione importante nella mediazione energetica, luminosa ed acustica fra ambiente esterno ed interno spetta alle superfici trasparenti dell’involucro, che assumono un ruolo essenziale nella percezione qualitativa dell’architettura, con il loro aspetto e con il loro rapporto con le superfici opache, determinando di fatto la composizione del prospetto di un edificio.

L’evoluzione della schermatura

Le aperture finestrate ed i sistemi di schermatura sono stati oggetto di una lunga e continua evoluzione, passando da una semplice funzione di protezione dalle intrusioni di persone o animali, a quella di filtro con l’ambiente esterno e, in particolare, di controllo della ventilazione, dell’illuminazione, del rumore e della radiazione solare, controllo particolarmente impegnativo quando le aperture si sono evolute in ampie superfici estese anche a tutta la facciata. Proprio negli ultimi anni si è assistito ad un progressivo aumento del rapporto tra superfici vetrate e opache, favorito in parte anche dal continuo miglioramento delle loro prestazioni.

I sistemi di schermatura si presentano come il necessario complemento alle superfici trasparenti. Mentre queste ultime consentono l’ingresso di luce all’interno degli ambienti, le schermature ne consentono la regolazione al fine di ottenere una illuminazione ottimale degli ambienti interni, forniscono la necessaria protezione contro fenomeni di abbagliamento e controllano l’ingresso della radiazione solare diretta nelle diverse stagioni dell’anno, contribuendo alla riduzione dei carichi termici da contrastare con gli impianti di climatizzazione nei periodi più caldi.

Strategia di controllo

La schermatura dell’involucro di un edificio è, pertanto, la prima e fondamentale strategia utile al fine di controllare efficacemente la radiazione solare diretta e bloccare parzialmente la radiazione diffusa e riflessa. È opportuno ricordare che la radiazione solare globale che può interessare una superficie è la somma di radiazione diretta, diffusa e riflessa, dove per diretta si intende la radiazione che attraversa l’atmosfera e giunge direttamente sulla superficie terrestre, per diffusa quella che raggiunge il suolo terrestre da tutte le direzioni a causa di processi atmosferici di riflessione e diffusione, e per riflessa la quota parte della radiazione solare incidente riflessa dalla superficie terrestre per effetto dell’albedo.

In generale, il controllo della radiazione solare può essere ottenuto attraverso: dispositivi di ombreggiatura, orientamento e geometria dei vani finestra, controllo delle proprietà di superfici opache e trasparenti, progettazione urbana (valutazione del contesto ambientale e dell’ombreggiamento da parte di edifici vicini), utilizzo di vegetazione (piantumazione di alberi, etc.).

In particolare, i dispositivi installati all’esterno sono i più efficaci nel prevenire il surriscaldamento degli edifici, intercettando la radiazione solare prima che essa sia in grado di essere trasmessa all’interno di un edificio. Schermature interne con rivestimento riflettente della faccia rivolta verso l’esterno possono riflettere parte della radiazione solare incidente verso l’esterno, ma trasferiscono anche parte del calore acquisito all’ambiente interno per convezione. E’ naturale che, sebbene i sistemi di schermatura debbano fornire una buona protezione solare durante la stagione estiva, essi non devono ostacolare la possibilità di sfruttare i potenziali guadagni solari nella stagione invernale, così come non devono compromettere l’illuminazione naturale, né impedire la ventilazione naturale. Se adeguatamente progettati per il particolare tipo di edificio, la latitudine e il contesto climatico, i sistemi di schermatura possono effettivamente contribuire al miglioramento di illuminazione naturale e talvolta di ventilazione, oltre a garantire una molteplicità di possibili soluzioni sotto l’aspetto dell’espressione architettonica.

Dispositivi di schermatura

La già richiamata tendenza verso la costruzione di edifici con ampie superfici vetrate ha creato l’esigenza di integrare dispositivi di schermatura e ombreggianti sempre più sofisticati ed elaborati, in grado di mutare la loro inclinazione/configurazione a seconda delle condizioni esterne. Tali edifici, soggetti a un’intensa radiazione solare e a un conseguente incremento di carichi termici e fenomeni di abbagliamento e discomfort luminoso, possono essere efficacemente schermati con soluzioni che possono incidere anche considerevolmente sul costo complessivo dell’involucro, spesso ricorrendo a dispositivi automatizzati la cui affidabilità e costo di manutenzione possono avere una incidenza economica non trascurabile nel lungo termine. Tuttavia, se le esigenze di schermatura vengono adeguatamente affrontate nelle prime fasi di progettazione, semplici dispositivi di ombreggiamento montati internamente ed esternamente alla facciata possono proteggere efficacemente anche ampie superfici trasparenti e, se progettati anche per una ottimizzazione dell’ingresso di luce naturale, sono in grado di contribuire al miglioramento delle condizioni di illuminazione ambientale interna.

I dispositivi di schermatura esterni possono bloccare la componente diretta della radiazione (normalmente la più importante) e ridurre l’impatto delle componenti diffusa e riflessa, ma possono anche influenzare l’illuminazione naturale degli ambienti, l’abbagliamento e la visibilità verso l’esterno. Le condizioni climatiche, la tipologia e la destinazione d’uso di un edificio influenzano l’importanza relativa di questi fattori: ad esempio, il guadagno solare diretto può essere gradito in una residenza durante la stagione invernale, ma sgradito in alcune aree di un ospedale in qualsiasi momento, indipendentemente dalla stagione.

Schermature verdi

La piantumazione con alberi, vegetazione e arbusti a copertura del terreno e schermatura delle facciate è stata tradizionalmente utilizzata in molte aree europee, così come gli aggetti orizzontali sono un sistema di ombreggiatura fisso tradizionale comune nei climi caldi. Su una facciata con esposizione sud, essi possono bloccare con efficacia la radiazione estiva nelle ore più calde, consentendo comunque lo sfruttamento della radiazione solare nella stagione invernale, quando il sole è più basso sull’orizzonte. La pergola tradizionale della regione mediterranea è un sistema altamente efficiente e pratico che fornisce ombreggiatura attraverso l’uso di rampicanti. La piantumazione selettiva può ombreggiare non solo finestre e altre aperture, ma anche intere facciate e tetti, riducendo i guadagni di calore conduttivo e radiativo. Gli schermi coperti da piante rampicanti possono considerarsi dei dispositivi automatici di regolazione termica naturale, fornendo raffrescamento e ombra in estate e consentendo l’irraggiamento solare nella stagione invernale. Infatti, essi creano delle zone di compensazione termica e di protezione dalle escursioni termiche. La funzione bioclimatica svolta da questo tipo di verde consiste nel miglioramento del comfort termico estivo degli spazi aperti protetti, attraverso la riduzione della trasmissione della radiazione solare. In secondo luogo, essi possono contribuire a ridurre il carico termico nella parte di edificio che risulta ombreggiata, incidendo sulla temperatura degli spazi interni.

Le tradizionali persiane esterne, comuni in area mediterranea, sono elementi di ombreggiamento molto efficaci, ma possono essere anche efficienti sistemi di reindirizzamento della luce negli ambienti interni (se con lamelle regolabili, la posizione orizzontale riduce con successo gli apporti di calore solare, consentendo al tempo stesso l’illuminamento e la ventilazione degli ambienti).

In definitiva, è possibile affermare che i sistemi di schermatura sono in grado di svolgere una molteplicità di funzioni, la più evidente delle quali è la protezione dalla radiazione solare diretta e dal conseguente accumulo indesiderato di calore all’interno dell’edificio.

In tal senso, l’ombreggiamento dell’involucro dell’edificio e delle superfici trasparenti riduce direttamente il fabbisogno energetico necessario per il suo raffrescamento, specie in ambito di edifici di tipo residenziale. Infatti, ad esclusione di edifici con destinazione d’uso commerciale o terziaria, caratterizzati da carichi termici interni significativi dovuti ad apparecchiature ed illuminazione, l’apporto dovuto alla radiazione solare è quello che ha la maggiore incidenza sul fabbisogno per la climatizzazione estiva. In particolare, la componente di radiazione diretta è più influente di quella diffusa e, poiché ha una direzionalità ben definita, essa può essere efficacemente intercettata dai dispositivi di schermatura esterni. Le componenti diffusa e riflessa possono essere più difficili da controllare e sono spesso modulate in modo più efficace dai dispositivi di schermatura interni o in intercapedine (l’efficacia della maggior parte delle schermature interne nel ridurre i rientri di calore, tuttavia, è limitata).