Forme tipo del fronte orientato sud

Il prospetto rivolto a sud è il luogo privilegiato del progetto per l’implementazione dei sistemi (soprattutto) passivi di guadagno termico. Questo fronte, infatti, riceve il

massimo irraggiamento sul piano verticale16 _{durante la fase nell’anno di maggior bisogno}

termico (periodo sottoriscaldato),17 _{giustificando l’uso dei sistemi passivi di tipo diretto,}

indiretto o misto.18 _{È sicuramente un aspetto interessante notare che nei casi studio}

16 _{«D’inverno, a 40° di latitudine nord, una parete [verticale NdA] rivolta a sud riceve circa tre volte l’energia} solare globale delle pareti a est o a ovest, mentre d’estate la radiazione incidente sulle pareti (verticali NdA) a sud e a nord è soltanto la metà di quella assorbita dalle pareti a est e a ovest»; da Olgyay V., Progettare con il

clima, Muzzio, Padova, 2013, p. 97-98

17 _{Le terminologie “periodo sottoriscaldato” e “periodo surriscaldato” sono state introdotte da V. Olgyay,} valutabili attraverso il diagramma bioclimatico, per definire i periodi dell’anno in cui la radiazione solare incidente su di un edificio è favorevole (bisogno di riscaldamento) o sfavorevole (bisogno di raffrescamento);

ibidem, p. 100

contemporanei analizzati non è stato mai utilizzato il dispositivo a guadagno indiretto

“muro Trombe”,19 _{segno distintivo di molti edifici solari della fine degli anni ’60 e degli}

anni ’70-‘80; ciò è dovuto a una serie di fattori imputabili probabilmente a ragioni di costo, di funzionamento del sistema (che presuppone un ruolo “attivo” dell’utenza) e di

risultanze formali molto particolari.20 _{Sfruttando sempre lo stesso principio fisico è}

apparso più semplice utilizzare soluzioni a guadagno diretto con masse di accumulo interne (murature e pavimentazioni), sicuramente meno performanti ma più integrate nello spazio architettonico e dagli esiti formali più controllabili.

In alcuni casi particolari è riscontrabile l’utilizzo di sistemi attivi, principalmente a tipologia fotovoltaica, su parapetti e facciate (Torre Garibaldi, Progetto CMR, 2010); in questi casi però gli stessi sistemi scontano un sostanziale decremento nella performance di produzione a causa del tilt massimo dei recettori (90°). Questa soluzione può comunque essere efficace negli edifici alti, per sopperire alla minore superficie captante disponibile in copertura, sfruttando le ampie superfici dei fronti verticali giustamente orientati. Nel caso ad esempio dell’intervento sulla Willis Tower, in origine Sears Tower

(SOM, 1973), l’aspetto più interessante del’intervento di retrofit riguarda la sostituzione

in facciata di alcune parti vetrate con un sistema fotovoltaico semitrasparente (Adrian Smith + Gordon Gill Architecture, 2010); la pelle trasparente della torre da elemento altamente energivoro assume ora una funzione bivalente grazie alla sinergia tra la produzione fotovoltaica delle celle ed il loro effetto schermante dall’irraggiamento solare. Sempre sul tema dell’edificio alto è interessante notare, in altri casi, la contestuale riconfigurazione formale della copertura ai fini di aumentarne la superficie da destinare a captazione attiva, integrando al contempo i volumi dedicati tradizionalmente alle

terminazioni impiantistiche(Torre Unifimm, Open Project, 2011).

Nel confronto tra le strutture compositive dei quattro fronti verticali, quello orientato a sud presenta costantemente la percentuale maggiore di superficie vetrata in rapporto alla superficie opaca. In questo caso la componente trasparente ottimizza il guadagno termico per effetto serra sul fronte maggiormente irraggiato nella fase invernale, sempre in relazione con i necessari elementi di schermatura superiori per la protezione nella fase estiva. Questa logica prestazionale configura un lessico formale che ricorre spesso a soluzioni con elementi vetrati contrapposti a elementi di protezione, anche morfologicamente importanti; soluzioni spesso in continuità con la copertura che configura un sistema fronte-tetto omogeneo. Il prospetto tende perciò a smaterializzarsi e a proiettare la spazialità interna verso l’esterno grazie alla concentrazione delle superfici trasparenti; sullo stesso fronte affacciano e si caratterizzano gli spazi di

19 _{Cfr. sotto-sottocapitolo 2.2.2} 20 _ivi

relazione più importanti potendo sfruttare le migliori qualità di illuminazione e di comfort percettivo, sempre in stretta relazione con le dinamiche energetiche passive.

Fig. 4.18 Willis Tower a Chicago (SOM, retrofit Adrian Smith + Gordon Gill Architecture, 2010); fig. 4.19 Retrofit torre Garibaldi a Milano (Progetto CMR, 2010); fig. 4.20 Torre Unifimm a Bologna (Open Project, 2011)

Le forme tipo schematizzate in seguito mostrano le diverse configurazioni risultanti dall’applicazione dei dispositivi passivi sul fronte sud, analizzate anche in relazione con i dispositivi di schermatura necessari ad evitare la radiazione solare nel periodo surriscaldato; come già anticipato precedentemente, vengono riportate solamente forme tipo che utilizzano sistemi a guadagno diretto o misti a serra solare, poiché assolutamente prevalenti rispetto ad altri tipi di sistemi passivi.21

Le piccole frecce (da tre a sette) posizionate a ridosso della superficie captante indicano in maniera proporzionale l’intensità del guadagno termico conseguente alla configurazione della particolare forma tipo; la freccia più grande all’interno dell’involucro indica semplicemente la presenza dell’effetto termico sulle masse di accumulo, rispettivamente a pavimento e a parete per il sistema diretto o sul muro separatore per il sistema misto (serra). Le soluzioni schematizzate propongono l’assunto della pariteticità tra gli effetti di guadagno termico in fase invernale e l’azione di protezione in fase estiva; questo fattore ha comportato delle differenziazioni in rapporto ad alcuni modelli di riferimento, che hanno manifestato alcune criticità di comfort interno nella fase surriscaldata proprio a causa della mancanza o inadeguatezza del sistema di schermatura solare.

21 _{Per la tipologia indiretta a muri di accumulo con PCM è possibile considerare la superficie captante verticale,} ora intesa trasparente, come parete opaca.

Fig. 4.21 FORMA TIPO S1: bucatura trasparente verticale + schermatura con aggetto

architettonico

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: rapporto di forma copertura-aggetto architettonico (R2), trasparenza (R4)

INTERSEZIONE: S3 / R2, R4

Fig. 4.22 FORMA TIPO S2: bucatura trasparente verticale + schermatura con

prolungamento di falda (attiva)

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: configurazione copertura (R1), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3 / R1, R4

Fig. 4.23 FORMA TIPO S3: bucatura trasparente verticale + schermatura con

prolungamento di falda (non attiva)

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: configurazione copertura (R1), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3 / R1, R4

Fig. 4.24 FORMA TIPO S4: bucatura trasparente verticale + schermatura con aggetto

superiore

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: sovrastruttura (R3), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3 / R3, R4

Fig. 4.25 FORMA TIPO S5: serra solare verticale + schermatura con aggetto superiore

orizzontale

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto e indiretto (S3, S4), in fase estiva ad infissi aperti (adattabilità del sistema) la schermatura superiore impedisce l’accumulo termico (S6)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: sovrastruttura (R3), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3, S4, S6 / R3, R4

Fig. 4.26 FORMA TIPO S6: serra solare verticale + schermatura con prolungamento di

falda (attiva)

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto e indiretto (S3, S4), in fase estiva ad infissi aperti (adattabilità del sistema) la schermatura superiore impedisce l’accumulo termico (S6)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: sovrastruttura (R3), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3, S4, S6 / R3, R4

Fig. 4.27 FORMA TIPO S7: serra solare inclinata + schermatura con prolungamento di

falda (non attiva)

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: andamento falda schermante (R1), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3 / R1, R4

Fig. 4.28 FORMA TIPO S8: serra solare inclinata + schermatura di falda (attiva) STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto (S3)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: configurazione copertura (R1), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3 / R1, R4

Fig. 4.29 FORMA TIPO S9: serra solare inclinata + schermature frontali

STRATEGIA SOLARE: guadagno termico diretto e indiretto (S3, S4), schermature frontali fisse o mobili attive (S1)

RISULTANZA MORFOLOGICO-COMPOSITIVA: sovrastruttura (R3), trasparenza (R4) INTERSEZIONE: S3, S4, S1 / R3, R4