Progettare una Casa Solare Passiva: 4 Principi Fondamentali

Progettare una casa solare passiva o progettazione climatica significa progettare le finestre della tua casa, come le pareti e i solai, in modo che possano captare, accumulare e distribuire l’energia solare sotto forma di calore in inverno e respingerlo in estate.

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A differenza dei sistemi solari attivi di riscaldamento, la progettazione solare passiva non implica l’uso di dispositivi meccanici ed elettrici, quali pompe, ventilatori, ecc.

La differenza tra una casa solare passiva e una casa solare convenzionale è nel progetto.

La chiave della progettazione di una casa solare passiva è sfruttare al meglio il clima locale. Ecco ulteriori informazioni su come progettare una casa solare passiva.

Le tecniche della progettazione solare passiva sono applicabili più facilmente su edifici di nuova costruzione. Tuttavia gli edifici esistenti possono essere adattati con operazioni di retrofit energetico in modo da captare ed accumulare il calore solare.

Per progettare una casa solare completamente passiva è necessario integrare ciò che sono considerati i 5 elementi della progettazione solare passiva:

1. Sapiente uso delle finestre
2. Superfici di assorbimento
3. Massa termica
4. Distribuzione del calore
5. Controllo della radiazione solare

Altri elementi della progettazione sono:

• posizione della finestra e tipo di vetro
• isolamento e infiltrazioni d’aria
• apparecchi ausiliari per il riscaldamento e raffrescamento, se necessario.

Questi elementi possono essere applicati utilizzando una o più di una delle seguenti tecniche di progettazione solare passiva:

• apporti solari diretti
• apporti solari indiretti (muro trombe)
• apporti solari isolati (serre solari)

Tenendo conto di tali elementi, si progetta non solo per il riscaldamento invernale, ma anche per il comfort estivo.

4 Principi della Casa Solare Passiva

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Per capire come funziona e come si progetta una casa solare passiva, è necessario capire come si muove il calore e come viene immagazzinato nell’involucro edilizio. Il calore si muove a partire da materiali più caldi a quelli più freddi fino a quando si annulla la differenza di temperatura relativa.

Una casa solare passiva, per distribuire il calore nei propri ambienti, si avvale della suddetta legge, attraverso i meccanismi di trasferimento e accumulo del calore seguenti:

1. Conduzione: è il trasferimento di calore attraverso i materiali, da molecola a molecola. Le molecole vicine alla fonte di calore iniziano a vibrare, trasferendo la vibrazione alle molecole vicine e con essa anche l’energia termica. Ad esempio, un cucchiaio in una tazza di caffè caldo conduce il calore alla mano che lo afferra attraverso il suo manico.
2. Convezione: è il trasferimento di calore attraverso gas e liquidi. Tipico esempio è l’aria calda che sale verso l’alto perchè più leggera dell’aria fredda, che va in basso. E’ per questo che l’aria calda si accumula ai piani più alti di una casa.

   Alcune case solari passive sfruttano la convezione per trasportare il calore da un muro solare posto a sud verso l’interno dell’edificio.

3. Irraggiamento: è il trasferimento del calore radiante, attraverso l’aria, da oggetti caldi a oggetti freddi. Ci sono due tipi di radiazione, importanti per la progettazione solare passiva:

   la radiazione solare e la radiazione infrarossa

   Quando la radiazione colpisce un oggetto, viene assorbita, riflessa o trasmessa, in funzione di alcune proprietà di tale oggetto.

   Oggetti opachi assorbono il 40-95 % della radiazione solare proveniente dal sole, in relazione al proprio colore. Di solito i colori scuri assorbono una percentuale di radiazione solare maggiore rispetto ai colori chiari. Questo è il motivo del colore scuro delle superfici dei muri per l’accumulo solare (muro Trombe). Colori chiari riflettono l’80-98 % dell’energia solare.

   La radiazione infrarossa si verifica all’interno della casa, quando le superfici riscaldate irradiano a loro volta verso le superfici più fredde. Ad esempio il tuo corpo può irradiare calore infrarosso verso una superficie fredda, possibile causa di un tuo discomfort. Queste superfici possono essere pareti, finestre, solai.

   Il vetro trasparente trasmette l’80-90 % della radiazione solare, ne assorbe o riflette solo il 10-20 %. Dopo che la radiazione è stata trasmessa nella casa attraverso il vetro, essa viene reirradiata dalle superfici interne come radiazione infrarossa. Anche se il vetro consente il passaggio della radiazione solare, assorbe la radiazione infrarossa. Il vetro quindi reirradia a sua volta gli ambienti, intrappolando di fatto la radiazione all’interno della casa.

4. Capacità termica: è la capacità dei materiali di immagazzinare il calore. Per massa termica si intendono quindi tutti quei materiali in grado di accumulare calore. La massa termica accumula il calore variando la propria temperatura.

   La massa termica può quindi accumulare il calore proveniente da un ambiente caldo interno oppure accumulare la radiazione solare attraverso la trasformazione diretta in calore.

   Più c’è massa termica è più il calore può essere accumulato per ogni grado di aumento della temperatura. Nelle case solari passive sono comunemente usati materiali quali cemento, mattoni, piastrelle, pietre, tutti materiali con elevata massa termica. Anche l’acqua ha una buona massa termica.