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Serre e logge bioclimatiche nell’architettura mediterranea

Serre e logge bioclimatiche, opportunamente dimensionate, possono diventare adeguati sistemi di captazione energetica nell’architettura mediterranea

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La realizzazione di uno spazio vetrato riduce in maniera abbastanza significativa le perdite per conduzione attraverso gli elementi d’involucro che si affacciano su di esso e permette di invertire il flusso termico quando la temperatura interna alla serra risulti superiore alla temperatura degli ambienti adiacenti.

Uno spazio vetrato, per essere considerato un sistema bioclimatico (serre e logge) deve avere alcuni requisiti, in particolare non deve essere uno spazio abitabile e deve essere stato progettato per fornire guadagni termici in inverno e prevenire i problemi estivi di sovrariscaldamento. La differenza principale tra serre e stanze con un sistema a guadagno diretto è che le serre non sono ambienti condizionati, ma ambienti in cui le situazioni termiche possono fluttuare liberamente e che funzionano come sorgente di calore da distribuire in ambienti adiacenti, separati solo da un normale muro che agisce come elemento di mediazione energetica. Un certo grado di isolamento garantito dal muro è importante perché la serra potrà risultare troppo calda in alcuni periodi e troppo fredda in altri per essere utilizzata e garantire risparmi energetici adeguati. Ogni incremento di massa all’interno delle serre tende a migliorarne le prestazioni energetiche.

La forma e l’orientamento ammissibili per serre e logge sono molto legati al clima locale. Se vogliamo provare a figurare la relazione che legano clima e forma della serra possiamo dire che:
– una serra per i Paesi dell’Europa meridionale non mediterranea potrà avere delle superfici orizzontali trasparenti (magari non molte), superfici ad est e ovest anch’esse trasparenti (anche qui, non molte) e mantenere l’orientamento principale verso sud;

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Serra sud europea non mediterranea, schema

– una serra per l’area mediterranea dovrà privilegiare le superfici verticali trasparenti verso sud, meglio se con forma introversa. L’orientamento non potrà deviare molto da quello ottimale, indicazioni che diventano sempre più importanti spostandosi in cimi miti.

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Serra europea mediterranea, schema

Predimensionamento di serre e logge bioclimatiche
In maniera empirica, è possibile mettere in relazione la temperatura media dell’aria nel mese più freddo dell’anno con la superficie vetrata della serra. Il rapporto percentuale tra la superficie trasparente verso sud della serra e il pavimento dell’ambiente servito viene indicato nella prima tabella.

Tabella 1 – Rapporto percentuale tra la superficie sud della serra e la superficie di pavimento dello spazio solarizzato (latitudine 35° e 45°) in funzione della temperatura media del mese più freddo

Temp. mese più freddo Gradi giorno media gen. e feb. Latitudine 35° Latitudine 45°
-6,7 750 0,9 1,5
-3,9 668 0,78 1,3
-1,1 583 0,65 1,17
1,7 500 0,53 0,9
4,4 417 0,42 0,69
7,2 333 0,33 0,53

Nel caso di un edificio situato a Milano, avendo una stanza di 12 m2, la serra dovrà avere indicativamente una superficie trasparente verso sud di circa 9,6 m2; considerando un’altezza interpiano di 3 metri avremo una serra di larghezza 3,2 metri.

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Schema di una serra con indicazioni di progetto

All’interno delle serre dovrebbero essere utilizzati materiali capaci di accumulare energia termica, specialmente se per serre progettate per un uso più continuativo o per la crescita di vegetazione, oppure se l’edificio che si affaccia sulla serra è di tipo leggero. Le masse termiche possono essere realizzate utilizzando materiali da costruzione pesanti di tipo convenzionale (calcestruzzo, pietra, mattoni ecc.) o, in alternativa, contenitori riempiti con acqua o utilizzando materiali a cambiamento di fase (solitamente in lastre di piccolo spessore). L’effetto della massa interna è quella di stabilizzare la temperatura nella serra e quindi aumentando la quota di energia solare utilizzabile. In sintesi una serra dovrebbe contenere un accumulo termico pari a circa 100 litri di acqua per ogni m2 di superficie vetrata. L’incremento di massa termica all’interno della serra porta sempre un beneficio, anche se gli effetti più significativi si hanno per valori di massa fino a 70 litri di acqua per m2 di superficie captante.

Utilizzando materiali lapidei (mattoni, pietra, calcestruzzo), ogni metro quadrato di materiale pesante con uno spessore di 10 cm equivale, in termini di accumulo, a circa 35 litri di acqua, il che significa che 3 m2 di pavimento pesante con spessore di 10 cm riescono ad accumulare l’energia proveniente da 1 m2 di superficie vetrata.

Superfici dipinte con colori scuri assorbono più radiazione solare rispetto a superfici di colore chiaro, il che significa che le prestazioni di una serra sono migliori se i colori interni son scuri (le riflessioni mutue tra le superfici permettono comunque di utilizzare anche colori intermedi) .

La seconda tabella fornisce indicazioni relativamente a coefficiente di assorbimento di superfici differenti.

Tabella 2 – Fattori di assorbimento solare relativi ad alcuni materiali edilizi

Assorbimento solare di materiali tipici
Materiali Assorbimento
Pittura bianca semi riflettente 0,30
Vernice verde chiaro 0,47
Calcestruzzo 0,65
Rosso mattone 0,70

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