Sistemi Solari Passivi: Come Ottimizzare la Serra Solare

Per ottimizzare il potenziale di riscaldamento di una serra solare occorre considerare due aspetti importanti: l’orientamento della serra e l’inclinazione dei vetri, entrambi elementi in grado di massimizzare il guadagno termico della serra solare.

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Orientamento della Serra Solare

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Generalmente, un orientamento a sud o comunque compreso entro 30° est-ovest verso sud, permette una captazione di circa il 90% dell’energia solare massima potenziale.

L’orientamento ottimale dipenderà:

• dai fattori specifici del sito, che possono determinare dove sarà posizionata una serra solare
• dalle caratteristiche del paesaggio locale, quali alberi, colline o altri edifici che possono ombreggiare la serra solare durante alcune ore del giorno.

Inclinazione dei Vetri

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L’inclinazione dei vetri della serra solare è l’elemento più importante che influenza l’apporto del calore solare e quindi le prestazioni del sistema solare passivo.

La condizione ottimale si ha quando le vetrate sono perpendicolari ai raggi solari. Ovviamente non è possibile, o quantomeno non economicamente accettabile, variare l’inclinazione del vetro in funzione della posizione del sole durante il giorno e le stagioni.

L’angolo ottimale per la captazione della luce solare nel periodo invernale dipenderà dal clima, dalla latitudine e dalla quantità di guadagno solare desiderato. L’angolo massimo per il riscaldamento invernale è di circa 10°-15° superiore alla latitudine del sito. Ad esempio, la pendenza dei vetri di una serra solare in Ancona, a 43° di latitudine Nord, sarebbe compreso tra 53° e 58° dalla linea dell’orizzonte.

Tuttavia, ottimizzare l’angolo delle vetrate per massimizzare il guadagno solare, non è il miglior modo di progettare una serra solare. Quando si utilizza l’angolo ottimale, ci sono una serie di problemi che si dovrebbero prendere in considerazione:

• In primo luogo, vetro e plastica hanno poca resistenza strutturale. Quando viene installato verticalmente, il vetro (o la plastica) porta tranquillamente il suo peso, perchè è una piccola area ad essere soggetta alla forza di gravità. Appena il vetro viene inclinato, ci sarà una superficie più grande che dovrà sopportare tutto il peso.

  Il vetro è fragile, non si flette prima di rompersi. Per contrastare questo fenomeno, di solito occorre aumentare lo spessore del vetro o il numero dei supporti strutturali. Entrambi aumentano il costo complessivo e l’aumento della superficie strutturale diminuisce il guadagno solare della serra.

• Un altro problema comune del vetro inclinato è la sua maggiore esposizione alle intemperie. Grandine, neve e vento potrebbero causare un deterioramento del materiale. Per la sicurezza degli occupanti, sarebbe quindi opportuno utilizzare un vetro di sicurezza stratificato.
• Infine rimane difficile il controllo del guadagno solare durante l’estate e nelle mezze stagioni.

Pertanto, l’opzione migliore per una serra solare è il vetro verticale, per la maggior parte del territorio italiano. Le vetrature verticali captano quasi tutto il calore che potrebbe captare un vetro inclinato, senza particolari svantaggi. Una parete verticale può sopportare una superficie maggiore di vetro in rapporto alla parte necessaria per la struttura.

Il vetro verticale è più facile da installare ed è meno sensibile alla dispersione di calore, rispetto ad uno inclinato. Inoltre è anche più facile metterlo in ombra durante la fase estiva. Una sporgenza del tetto ben progettata porta l’ombra sulla parete sud della serra solare durante l’estate, mentre d’inverno consente il passaggio dei raggi solari e l’accumulo termico.

I lati della serra solare, quelli esposti ad est ed ovest, dovrebbero essere realizzati con una muratura ad alta inerzia, specialmente quella ad ovest, per proteggersi d’estate e limitare le dispersioni termiche notturne. La luce del sole entra da ovest nelle ore pomeridiane, e avere delle vetrate ad ovest potrebbe comportare una guadagno solare indesiderato nella fase estiva.

Se è necessario utilizzare delle vetrate sui lati della serra solare, è preferibile posizionarle ad est, dove la luce solare entra nelle prime ore della giornata ed è meno probabile che si verifichino apporti solari non voluti d’estate.