Architettura BioClimatica: materiali e nuove tecnologie

Nella prima parte di quest'articolo l'Arch. Giuseppe Abbagnato ci ha parlato dei cambiamenti climatici e di come l'architettura BioClimatica possa essere parte della soluzione al problema. In questa seconda parte l'architetto scende nel dettaglio e ci dà alcune informazioni sui materiali usati e sulle nuove tecnologie.

A cura di Giuseppe Abbagnato

1. Risparmio energetico

La filosofia del risparmio energetico può essere considerata come l'insieme delle discipline che attuano e presuppongono un atteggiamento ecologicamente corretto nei confronti dell'ecosistema antropico-ambientale.

Il più semplice e quello di risparmiare quotidianamente spegnendo la luce o gli apparecchi elettrici quando non si usano effettivamente oppure chiudere il rubinetto quando non serve.
Anche nel riscaldamento degli edifici ci sono accorgimenti più o meno semplici, applicati nell'architettura BioClimatica, per risparmiare energia, come l'uso delle valvole termostatiche, l'uso di cronotermostati ed altri più impegnativi, come la sostituzione degli infissi obsoleti, delle caldaie vecchie con caldaie a condensazione, l'isolamento termico delle pareti.
Un risparmio energetico si può avere anche a livello di produzione di energia elettrica utilizzando sistemi di cogenerazione atti a migliorare i rendimenti dei vari processi, che consistono in tecnologie atte ad ottenere energia elettrica e calore; oppure si utilizzano in "cascata" gli stessi flussi energetici a crescenti entropie per utenze differenziate o, infine, si effettuano forme di recupero energetico a circuito chiuso.

2. Materiali innovativi nell'architettura BioClimatica

Un edificio con una gestione energetica attenta e mirata punta l’attenzione non solo all’impiego di fonti energetiche alternative e più ecocompatibili ma anche alla riduzione delle dissipazioni di calore, comprendendo quelle dall’interno verso l’esterno, nella stagione fredda, e viceversa, durante la stagione estiva. Per quanto riguarda la scelta dei materiali il mercato offre oggi diverse opportunità. Sia nel processo di nuova edificazione che nell’ambito della manutenzione/trasformazione del patrimonio edilizio esistente, la professionalità dell’architetto deve evolversi ed acquisire le conoscenze necessarie a controllare ed a gestire tutti i fattori che concorrono a conseguire due obiettivi primari:

la diminuzione dell’impatto energetico/ambientale del manufatto;
l’incremento di comfort/benessere per gli utenti del manufatto stesso.

L’organismo architettonico va quindi definito tecnicamente ed esteticamente attraverso un approccio in cui i fattori climatici/ambientali diventino essi stessi i "dati" del progetto. Nell’attuale emergenza data dall’entrata in vigore della L. 192/05 e del D.Lgs.311/06, sul risparmio energetico, l’unica strada percorribile da subito è quella della corretta progettazione degli edifici con un uso razionale dei materiali e delle tecnologie. Il progettista avrà bisogno di un approccio integrato: è necessario fare ricerche sui materiali da impiegare e sulle loro risposte alle esigenze finali in chiave energivora dell’involucro, conoscere le innovazioni tecnologiche immesse sul mercato dalle aziende più evolute che hanno fatto ricerca, conoscere i dispositivi di legge attualmente in vigore. Ad esempio, vernici speciali con una bassa conducibilità termica sono in grado di riflettere le radiazioni solari, limitando così l’emissione di IR e l’innalzamento della temperatura dei corpi rivestiti. Negli impianti termoidraulici o per la realizzazione di pannelli di rivestimento pareti possono essere utilizzati i materiali a cambiamento di fase, sostanze in grado di immagazzinare e restituire calore creando un ambiente termicamente confortevole, senza picchi di caldo o di freddo, e prolungando il sistema di riscaldamento anche ad impianto spento.

3. Sistemi climatici passivi

L’utilizzo di sistemi di riscaldamento e raffrescamento solari passivi, hanno lo scopo di concepire l’architettura BioClimatica in un modo diverso, non nuovo. Infatti quanto verrà esposto fa parte della tradizione costruttiva della cosiddetta architettura spontanea di tutte le regioni geografiche e climatiche da secoli, ognuna con le proprie caratteristiche specifiche legate ai materiali, alle tecniche costruttive, alle necessità locali. I sistemi climatici passivi sono quelli che si avvalgono di mezzi e accorgimenti strettamente integrati negli edifici e che per il loro funzionamento non richiedono fonti di energia esterne, cioè non consumano energia di alcun tipo. Consistono in quell’insieme di forme progettuali, orientamento sul terreno, tecnologie, materiali ed accorgimenti costruttivi che in una casa o in un edificio permettono di assorbire, mantenere e distribuire il calore durante il periodo invernale e proteggersi dalle radiazioni solari, aumentando la ventilazione durante il periodo estivo. Ad esempio i sistemi di raffrescamento passivo attuati mediante “camini del vento” o “torri del vento” prendono origine dall’architettura medio-orientale, nel cui contesto sono rintracciabili i primi prototipi, ma l’attuale situazione climatica, determinata dalle trasformazioni e dai cambiamenti climatici in atto, ne suggerisce l’utilizzazione anche in contesti geograficamente distanti dalle zone medio orientali nelle quali tale sistema si è formalizzato.

Sistemi climatici passivi sono ad esempio quelli che prevedono l’uso di serre, lucernari, frangisole, superfici riflettenti, utilizzo della vegetazione, oppure strutture ad elevata inerzia termica, quali i muri di Trombe, i muri a cambiamento di fase e le pareti ad acqua. Il muro di Trombe è un particolare tipo di muro solare inventato e brevettato nel 1881 da Edward Morse e reso famoso nel 1964 dall'ingegnere francese Félix Trombe e dall'architetto Jacques Michel che ne realizzarono alcune applicazioni sperimentali nella cittadina francese di Odeillo. Consiste in un muro passivo, di un materiale ad alta inerzia termica in modo da captare la maggior quantità possibile di radiazione solare, esso è dotato di aperture che permettono diversi tipi di configurazione dipendenti dalla stagione. La Serra solare rappresenta un semplice sistema di accumulo di calore. Il suo funzionamento è dato da ampie superfici vetrate, che consentono ai raggi solari di penetrare all'interno del volume e di ottenere così un aumento del calore e dell'illuminazione naturale. In edilizia viene utilizzata per ridurre i consumi di utenza, come per i riscaldamenti, illuminazione elettrica. Il muro d'acqua è lo stesso sistema del muro massivo e Trombe con la sola differenza che l'acqua sostituisce la parete solida. Poiché l'acqua ha una capacità termica superiore a quella dei mattoni e del cemento e inoltre le correnti convettive al suo interno la rendono un accumulo termico quasi isotermo, il sistema può lavorare con un'efficienza maggiore rispetto al muro massivo o Trombe.

4. Integrazione con le fonti rinnovabili (FER)

Un edificio bioclimatico ideale dovrebbe essere energicamente razionale, disperdendo poco calore nei mesi invernali, tenendo lontano le radiazioni solari in quelli estivi ed immagazzinando durante il giorno l’energia solare per poterla riutilizzare, in questo senso ci vengono incontro le “fonti energetiche rinnovabili”. Esse attraverso collettori solari e sistemi di immagazzinamento del calore, mentre la circolazione del fluido utilizzato per lo scambio termico viene ottenuta mediante pompe o ventole. ci permettono di riscaldare gli ambienti o l'acqua. Oppure di produrre energia elettrica necessaria all’edificio tramite i pannelli fotovoltaici.

Ringraziamo l’Arch. Giuseppe Abbagnato per la collaborazione. Potete trovare il suo sito a questo indirizzo: archtowork.it.