Forme tipo del fronte orientato zenit Copertura

Questa analisi partirà dal luogo di progetto privilegiato nei termini di sfruttamento dell’energia solare e di applicazione dei dispositivi tecnologici che lo realizzano, soprattutto di tipo attivo (fotovoltaico e solare termico). La copertura, come risulta anche

dalle schede matrice di analisi13_{, è la componente dell’involucro in cui possiamo trovare}

la maggiore concentrazione di rapporti e intersezioni tra il sistema tecnologico e la struttura formale.

Un primo aspetto interessante è la messa in discussione della tipologia a copertura piana, poiché tale configurazione risulta essere meno efficiente per il sistema tecnologico che supporta; in questo caso l’implementazione dei sistemi attivi di captazione solare può avvenire solamente per sovrapposizione di elementi completamente disgiunti per forma e inclinazione, rendendo molto problematica la possibilità d’integrazione. Volendo in ogni caso completamente integrare il sistema tecnologico con una copertura di tipo piano, bisogna considerare un decadimento prestazionale dell’ordine del 15% rispetto all’inclinazione ideale di 30° che alle nostre latitudini garantisce la massima efficienza del

sistema14 _{(esempio di un sistema FV orientato al sud pieno). Nei vari esempi tratti risulta}

evidente invece una riconfigurazione del tipo più tradizionale a capanna, variamente rielaborato allo scopo di ottenere la massima superficie captante nella direzione più favorevole, considerando che le falde contengono già l’inclinazione sufficiente a contenere i decrementi prestazionali dei sistemi tecnologici posizionati in piano.

Il tipo planimetrico più utilizzato negli edifici solari è a pianta rettangolare, orientata secondo l’asse est-ovest per ottimizzare l’estensione superficiale del fronte captante più favorevole a sud e minimizzare i due fronti problematici orientati a est e ovest. In questo caso è ricorrente una copertura a due falde con la traslazione verso nord della linea di colmo per incrementare la superficie di captazione; a volte mantenendo le stesse pendenze di falda e conseguentemente altezze di gronda diverse (complesso “Am

13 _{Cfr. capitolo 3, Pratica dell’architettura solare}

14 _{Valore da considerarsi ottimale per latitudini comprese tra i 40 e i 50° N (o 40-50° di latitudine sud ma con} esposizione dei pannelli verso nord).

Schlierberg”, R. Disch, 2005), a volte con la falda esposta a nord più in pendenza per mantenere costante la linea di gronda (Casa a Hegenlohe, T. Volz, 2003). Questa tipo morfologico di copertura sviluppa delle particolari spazialità interne in corrispondenza dell’ultimo piano, spesso risolte con l’utilizzo di doppi volumi finalizzati alla ricucitura delle diverse quote di gronda dei fronti contrapposti; in questi spazi sono ricorrenti, specie nelle tipologie unifamiliari, anche soluzioni integrate scala-ballatoio a giorno per la distribuzione al piano superiore della zona notte (Home for Life, Aart AS, 2008).

In caso di edifici orientati con il lato lungo secondo l’asse nord-sud spesso si ritrovano soluzioni di elementi architettonici emergenti, sorta di torri solari, che cercano e ricavano superfici captanti perfettamente esposte a sud, con falde orientate

ortogonalmente all’asse principale (Sonnenschiff, R. Disch, 2004). In altri casi la

copertura e il fronte sud formano un sistema integrato in continuità di superfici verticali e inclinate (Solar Aktivhaus, G.W. Reinberg, 2009) o solamente inclinate con il coperto che

arriva a terra, enfatizzato per texture, materiali e colori (Wohnhaus in Regensburg, T.

Herzog, 1977-79).

L’intersezione tecnologia-forma in questi casi è leggibile nella più o meno risolta integrazione del sistema tecnologico nel sistema morfologico-compositivo della copertura, quale sommatoria dell’originaria funzione di chiusura e protezione dagli agenti atmosferici e della nuova funzione di produzione energetica da fonte solare. Il quinto fronte orientato diventa a tutti gli effetti il vero elemento protagonista nella percezione dell’edificio solare contemporaneo, ripensato secondo nuove esigenze tecnologiche che determinano nuove configurazioni formali.

Negli schemi seguenti vengono riproposte alcune invarianti tipo-morfologiche (o forme tipo) ricorrenti nei diversi edifici solari analizzati. Le costanti individuate mostrano soluzioni che massimizzano la capacità captante delle superfici inclinate in caso di prevalenza di strategie di tipo attivo, con la falda perciò orientata a sud (Sunlighthouse, Hein-Troy, 2010); o soluzioni opposte quando la strategia è mirata al reperimento della massima superficie sul fronte sud per una captazione di tipo passivo, con la falda perciò

orientata a nord (Solar III,D. Schwarz, 2000).

Nei successivi schemi delle forme tipo le indicazioni di pendenza della falda captante nelle tipologie a capanna corrispondono sempre a un valore d’inclinazione di 20° (pendenza del 36%); nel riprendere il concetto di efficienza sinergica definito precedentemente, questo dato viene assunto come mediazione tra la massima efficienza del sistema fotovoltaico (tilt di 30°) e la pendenza ricorrente delle falde attive, comprese nella zona climatica a cui si riferiscono la maggior parte dei caso studio analizzati (tra i 40 e i 50° di latitudine nord).

Negli schemi grafici le frecce incidenti sulla superficie captante indicano in maniera proporzionale e comparativa la quantità di radiazione solare (e conseguentemente la sua

capacità produttiva) in rapporto all’estensione della superficie attiva e all’inclinazione della stessa, conseguenza della particolare configurazione della forma tipo. Sempre secondo una logica comparativa vengono poi assegnati dei valori da uno a tre più (+), come espressione dell’efficacia delle varie strategie (attivi o passive) più favorevoli o auspicabili per quella particolare configurazione. Gli indicatori utilizzati per evidenziare l’intersezione tra la categoria tecnologica (strategie solari S) e quella formale (risultanze morfologico-compositive R) sono gli stessi utilizzati nelle schede matrice di analisi dei casi

studio15 _{e vengono nuovamente elencati di seguito per comodità di lettura:}

S 1: sistema solare fotovoltaico (attivo) S 2: sistema solare termico (attivo) S 3: sistema a guadagno diretto (passivo) S 4: sistema a guadagno indiretto (passivo) S 5: sistema bivalente (attivo+passivo)

S 6: sistema adattivo (attivo, passivo o entrambi) R 1: configurazione e andamento

R 2: aggetti e rientranze R 3: sovrastrutture R 4: massa e trasparenza R 5: disegno delle bucature R 6: materiali e colori

Fig. 4.9 FORMA TIPO Z1: capanna a colmo traslato verso nord (stessa pendenza) STRATEGIA SOLARE: massimizzazione della produzione energetica (S1 ++ , S2 +)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: asimmetria; linee di gronda a quote diverse sui due fronti; pendenza di entrambe le falde di 20° (R1)

INTERSEZIONE: S1, S2 / R1

Fig. 4.10 FORMA TIPO Z2: capanna a colmo traslato verso nord (diversa pendenza) STRATEGIA SOLARE: massimizzazione della produzione energetica (S1 ++, S2 +)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: configurazione asimmetrica, linee di gronda alla stessa quota, pendenza falda di captazione 20° (R1)

INTERSEZIONE: S1, S2 / R1

Fig. 4.11 FORMA TIPO Z3: monofalda cuspidata e copertura piana STRATEGIA SOLARE: produzione energetica (S1 ++; S2 ++)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: andamento a risega, inclinazione di falda 45°; continuità fronti orientati zenit / sud (R1)

INTERSEZIONE: S1, S2 / R1

Fig. 4.12 FORMA TIPO Z4: capanna a colmo traslato verso sud (copertura serra solare) STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica e termica (S1 ++, S2 +);

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: copertura a capanna asimmetrica, falde a stessa pendenza a 20° (R1)

Fig. 4.13 FORMA TIPO Z5: monofalda a sud

STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica e termica (S1 ++, S2 +) RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: monofalda pendenza 20° (R1) INTERSEZIONE: S1, S2 / R1

Fig. 4.14 FORMA TIPO Z6: tetto a shed (edificio con orientamento nord-sud) STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica e termica (S1 +++, S2 +)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: elemento captante emergente per edifici con orientamento nord-sud, pendenza 30° (R1)

INTERSEZIONE: S1, S2 / R1

Fig. 4.15 FORMA TIPO Z7: torre solare (edificio con orientamento nord-sud) STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica e termica (S1 +++, S2 +)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: elemento captante emergente (abitato) per edifici con orientamento nord-sud, pendenza 30° (R1)

Fig. 4.16 FORMA TIPO Z8: monofalda a sud portata a terra (pendenza 30°) STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica / termica nella parte superiore (S1 +++, S2 +), guadagno termico (serra solare) nella parte inferiore (S3 +, S4 +) RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: coincidenza copertura-fronte sud (R1)

Fig. 4.17 FORMA TIPO Z9: monofalda a sud portata a terra (pendenza 45°)

STRATEGIA SOLARE: produzione di energia fotovoltaica e termica nella parte superiore della copertura (S1 ++, S2 ++) e guadagno termico da sistema passivo misto (serra solare) nella parte inferiore (S3 +, S4 +)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: coincidenza morfologica tra la copertura e il fronte sud (R1)