Progettare Schermature Solari: Come Funzionano e Come si Dimensionano



Nella progettazione solare passiva, le schermature solari sono un ottimo strumento per limitare i carichi termici provenienti dal sole. Tra queste, le sporgenze del tetto forniscono un metodo pratico per l’ombreggiamento degli elementi costruttivi della casa, come le finestre, porte e pareti.

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Photo credit: kristin-and-adam

Come Funzionano le schermature orizzontali

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Photo credit: fdecomite

Gli sbalzi sono più efficaci per ombreggiare gli elementi costruttivi posti a sud, con il massimo delle prestazioni a mezzogiorno. Se questi elementi sono orientati oltre i 30° Sud, l’efficacia delle schermature inizia a diminuire in modo significativo.

Gli sbalzi del tetto schermano la radiazione solare diretta, trascurando ovviamente quella indiretta, dovuta alle riflessioni della luce tra le superfici.

Più il sole è alto nel cielo, più la schermatura creare un’ombra corta, “verticale”. E’ lo stesso concetto del berretto, che quando il sole è alto, può ombreggiare l’intera persona. Con questo principio, gli sbalzi del tetto riescono ad ombreggiare anche un’intera parete. In Estate il sole è più alto rispetto all’inverno, quindi le ombre riescono a coprire una superficie di parete più ampia.

Per lo stesso motivo, le zone più vicine all’equatore godono di ombre più profonde verticalmente rispetto alle altre zone, a parità di lunghezza della schermatura orizzontale.




Tipi di Schermature

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Photo credit: theory

Le schermature solari esterne possono essere solide (solette, sbalzi del tetto), vegetazione su pergolati, oppure una combinazione di questi. Le schermature possono essere anche fisse o mobili.

Le schermature fisse offrono una elevata longevità e bassa manutenzione, a spes della flessibilità funzionale o la capacità di essere adattate ai fattori specifici del sito. Anche se le schermature mobili permettono di regolare la quantità di ombra o luce solare diretta , hanno bisogno di maggiore manutenzione.

Le aperture vetrate non richiedono sempre una schermatura fissa. Infatti, una schermatura fissa progettata per un’ombreggiatura ottimale per l’equinozio d’autunno (21 settembre), proietta la stessa ombra anche nell’equinozio di primavera (21 marzo). Mentre è consigliabile un’ombreggiatura nel mese di settembre a causa del caldo, un ombreggiatura nel mese di marzo potrebbe essere indesiderata.

L’uso della vegetazione come schermatura solare può invece seguire le stagioni climatiche. La caduta delle foglie in inverno, ad esempio per le viti, è un fenomeno che segue il clima e quindi il bisogno di ombreggiatura, anche a livello urbano.

Dimensionamento delle Schermature Fisse Orizzontali

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Purtroppo, non vi è ancora una formula universale per il dimensionamento delle schermature orizzontali fisse, come le sporgenze del tetto, ai fini dell’ombreggiamento solare. Questo perchè ci sono molti fattori microclimatici caratteristici del sito che influenzano il progetto.

Per progettare le sporgenze del tetto, ad esempio, ci sono comunque delle linee guida generali. Queste regole sono funzione del tipo di clima, riferite al mezzogiorno solare, cioè quando il sole raggiunge la sua massima altezza nel cielo in un dato giorno. Spesso il mezzogiorno solare non corrisponde con il mezzogiorno dell’ora locale.

Il clima viene caratterizzato dai gradi giorno dei comuni. I gradi giorno sono la sommatoria estesa a tutto il periodo di riscaldamento della differenza tra la temperatura di riferimento interna (20 °C) e la temperatura media giornaliera esterna (UNI EN 10349).

Il riferimento normativo è il DPR 412/93 che prevede l’individuazione di sei fasce climatiche:

  • Fascia A gradi giorno da 0 a 600
  • Fascia B gradi giorno da 600 a 900
  • Fascia C gradi giorno da 900 a 1400
  • Fascia D gradi giorno da 1400 a 2100
  • Fascia E gradi giorno da 2100 a 3000
  • Fascia F gradi giorno superiori a 3000

Qui trovi i gradi giorno per tutti i comuni italiani.

Ecco le regole empiriche:

  • Climi freddi – sopra 2100 gradi giorno: individua la linea d’ombra a metà della finestra usando l’angolo solare del solstizio d’estate, 21 giugno
  • Climi moderati – da 900 fino a 2100 gradi giorno: individua la linea d’ombra sul davanzale della finestra utilizzando l’angolo solare del solstizio d’estate, 21 giugno
  • Climi caldi – da 0 a 900 gradi giorno: individua la linea d’ombra sul davanzale della finestra utilizzando l’angolo solare dell’equinozio di primavera, 21 marzo.

Per calcolare l’angolo solare, più propriamente detto elevazione solare, ovvero l’angolo verticale tra l’orizzontale e il punto in cui si trova il sole, puoi utilizzare un software gratuito online. Una volta inserito il giorno, l’ora e le coordinate del sito in esame, basta leggere l’angolo di elevazione sul grafico o sulla tabella dei risultati. Ad esempio in Ancona abbiamo circa 70° il 21 giugno e 47° il 21 marzo.

Approfondimenti

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