Sistemi solari passivi

La casa passiva per definizione è un edificio che provvede da sè senza l'ausilio di impianti artificiali, al riscaldamento durante la stagione invernale e al raffrescamento durante il periodo estivo sfruttando le caratteristiche climatiche del sito in cui si trova, senza dover ricorrere ad impianti di climatizzazione artificiale.

Questa infatti adotta dei sistemi solari passivi, che basano il loro funzionamento su mezzi meccanici per generare, accumulare e poi utilizzare l'energia proveniente dall'ambiente quindi da elementi come sole, acqua e vento, a differenza di quelli attivi che invece sfruttano dei veri e propri impianti.

I sistemi solari passivi possono essere differenziati in tre tipologie a seconda del tipo di funzionamento: abbiamo quelli a guadagno diretto, a guadagno indiretto e a guadagno isolato. L'elemento che fa la differenza tra le tre tipologie è il diverso modo d'incamerare l'energia termica proveniente dal sole.

Il sistema solare a guadagno diretto si basa sul principio che, il calore esterno, dopo essere entrato nell'elemento recettore venga dapprima assorbito e poi successivamente immagazzinato da una massa termica interna all'impianto. Questo sistema solare passivo è considerato il più semplice dei tre e viene applicato di solito ad edifici che non hanno una esposizione diretta al sole durante il periodo estivo ma ce l'hanno durante il periodo invernale.

Il sistema solare a guadagno indiretto, invece basa il suo funzionamento sul principio che è la massa termica delle pareti esterne all'edificio che tende ad accumulare il calore proveniente dall'esterno e lo traferisce poi all'interno dell'ambiente. Un sistema di questo tipo è quello che comunemente chiamiamo muro solare.

I muri solari proprio per la loro funzione sono rivolti a sud e la loro superficie esterna è verniciata con colori scuri, inoltre questa risulta essere protetta da una vetrata la cui funzione è quella di ridurre le dispersioni di calore.

Ogni parte che compone il sistema del muro solare, ha una funzione ben precisa con l'obiettivo di ottenere il massimo guadagno solare. Il sistema del muro solare quindi si compone di una parete realizzata in muratura o calcestruzzo che funge da massa termica per l'accumulo del calore proveniente dall'esterno, questa lo immagazzina e poi successivamente lo rilascia all'interno.

La vernice scura permette alla parete di assorbire più radiazione solare. Infatti una parete verniciata di nero, assorbe il 95% della radiazione solare, con il blu questo valore percentuale si abbassa raggiungendo circa il 90%, variando i colori la percentuale diminuisce sempre. Poi c'è una vetrata, posizionata esternamente, a circa 10 cm circa dalla facciata esterna del muro, la quale ha la funzione di intrappolare il calore disperso dalla parete.

Abbiamo due differenti tipologie di muri solari, i muri massivi e muri di Trombe. Il primo è un muro solare privo di aperture, il secondo invece è un muro solare con aperture sia in alto che in basso, posizionate in modo da consentire la ventilazione naturale all'interno dell'ambiente riscaldato.

Le aperture non sono collocate solo sul muro solare ma anche sulla vetrata, queste generalmente vengono tenute sempre chiuse fatta eccezione per le ore diurne dei mesi estivi.

Il sistema solare a guadagno isolato è un sistema che nasce proprio come una cosa separata, infatti non fa parte dell'edificio. Questo sistema adotta due differenti tipologie: il termosifone ed il sistema Barra - Costantini.

Il termosifone sfrutta il cosiddetto effetto camino ed è costituito da un collettore e da una massa di accumulo termico, il sistema Barra-Costantini è anch'esso un termosifone solo un po' più particolare poiché costituito da un pannello metallico che si riscalda e successivamente cede calore all'aria dell'ambiente in cui si trova, questa stessa aria calda poi attraverso un sistema di aperture e canali opportunamente studiati, circola tra i solai dell'edificio.

Funzionamento del muro di trombe

Durante la stagione estiva, di giorno le aperture interne, quindi quelle del muro solare devono essere chiuse così da evitare che l'aria all'interno dell'ambiente si riscaldi raggiungendo la temperatura di quella esterna, invece vanno aperte le aperture esterne, quindi quelle della vetrata così che l'aria possa circolare liberamente nell'intercapedine.

Durante la notte, invece, le aperture interne, del muro solare restano aperte in modo che l'aria interna possa circolare all'interno dell'intercapedine raffreddandosi a contatto con la vetrata, le aperture esterne invece dovranno essere chiuse.

Nella stagione invernale invece poiché fa freddo, durante la giornata le aperture interne del muro solare devono essere aperte, così che l'aria fredda interna, che di solito tende ad accumularsi in prossimità del pavimento, viene aspirata nell'intercapedine dirigendosi verso l'apertura inferiore, dove si riscalda essendo a contatto della parete scura e quindi tende a salire verso l'alto, poi attraverso l'apertura superiore, viene reimmessa nell'ambiente.

Durante la notte, invece, le aperture interne dovranno essere chiuse in modo da evitare che l'aria interna più calda, a contatto con la vetrata che si trova ad una temperatura più bassa, si raffreddi.

Decidere di adottare il sistema del muro solare comporta una serie di vantaggi: uno di questi riguarda sicuramente le ridotte variazioni di temperatura nell'ambiente in cui si trova e dei risparmi per quanto riguarda il consumo energetico relativo all'energia spesa per il riscaldamento e per il raffrescamento degli ambienti.
Rispetto ad un sistema a guadagno solare diretto, questa soluzione è anche più semplice da dimensionare.

Un altro sistema alternativo che si basa sempre sullo stesso principio è il Roof-Pondn, il criterio di funzionamento è lo stesso, con l'unica differenza che in questo caso il materiale che ha la funzione di accumulare calore non è più la parete verniciata ma è l'acqua.