Risparmio energetico con la serra bioclimatica

Le città italiane sono frutto di una diffusa stratificazione architettonica di stili e tecniche costruttive che rappresenta uno dei valori estetici e tecnologici più evidenti del nostro Paese. Ma allo stesso tempo una grande porzione del patrimonio edilizio è stato realizzato durante gli anni del boom edilizio (1960-70) periodo in cui, come è noto, vennero totalmente trascurati aspetti oggi ritenuti imprescindibili quali l’efficienza energetica  e la qualità estetica, a scapito della quantità realizzata.

Il comportamento energivoro della maggioranza di questi edifici, che hanno prestazioni medie tra i 200 e i 300 kWh/mq anno con impianti obsoleti, è molto lontano dai limiti massimi definiti dalla più recente normativa nazionale e regionale in materia. Intervenire sul costruito, riqualificando energeticamente il patrimonio esistente, assume quindi un ruolo centrale nel futuro dell’edilizia in Italia.
In quest’ottica si rivelano particolarmente attuali le serre bioclimatiche che nel Paesi nord europei sono da tempo largamente diffuse, a testimonianza della loro efficacia, energetica ed estetica.

Dal punto di vista energetico la serra bioclimatica è una tecnologia passiva per il controllo dei flussi termoigrometrici attraverso l'edificio finalizzata al miglioramento del comfort abitativo e alla riduzione dei consumi; ma non solo: per chiunque abbia visitato il nord Europa, è evidente come il Wintergarten (in italiano traducibile letteralmente come “giardino d’inverno”) sia uno spazio funzionale e vivibile legato all’abitazione (leggi anche Orti sui tetti delle città).
Fisicamente è costituita da uno spazio vetrato, posto in adiacenza all'edificio che contribuisce al riscaldamento e al raffrescamento dell'edificio.
In funzione delle modalità di trasferimento e distribuzione del calore possiamo definire formalmente tre tipi di serra, anche se spesso questi tipi si presentano in combinazione:

• serra a guadagno diretto: la superficie di separazione tra serra e interno è regolabile e può essere rimossa anche totalmente: la serra diviene un estensione della casa e il guadagno termico avviene direttamente dentro lo spazio abitato.
• serra a scambio convettivo: questo tipo di serra sfrutta l'aria calda presente nella serra e lo scambio di calore avviene per convezione attraverso la parete di separazione, semplicemente tramite aperture regolabili poste alla base e alla sommità, oppure utilizzando condotti a ventilazione forzata per lo scambio con locali non adiacenti la serra.
• serra a scambio radiante: la parete di divisione della serra è costituita da una parete ad accumulo non isolata, e lo scambio di calore avviene per radiazione nell'ambiente adiacente.

Funzionamento della serra bioclimatica durante l'anno
Il funzionamento della serra deve essere rappresentato attraverso semplificazioni in quanto le variabili climatiche che intervengono sono molteplici (la temperatura dell'aria esterna; la quantità e il tipo di radiazione; la presenza o meno del vento; la temperatura dell'ambiente interno la casa; l'uso che ne fanno gli utenti).
Vediamo ora il comportamento della serra bioclimatica in inverno e in estate durante il giorno e la notte.

1. Funzionamento invernale diurno: durante le giornate invernali l’obiettivo è quello di massimizzare la captazione di energia solare: questo dipende dalla latitudine, dalla presenza o meno di nuvole e dalla limpidezza dell'atmosfera. Le serre a guadagno diretto devono essere collegate agli ambienti interni quando la temperatura della serra  raggiunge almeno i 19-20°C in modo d'avere un apporto termico positivo,. In caso contrario, coi serramenti chiusi, la serra ridurrebbe le dispersioni della casa verso l'esterno fungendo da spazio tampone. Analogamente nelle serre a scambio convettivo si apriranno le bocchette (anche attraverso serramenti e/o elettroventole con termostato) quando la serra sarà alla temperatura ottimale espressa prima. Nelle serre a scambio radiattivo si cercherà di massimizzare l'esposizione della parete di accumulo alla radiazione solare in modo che questa emetta radiazione infrarossa al locale adiacente quando questi avrà una temperatura inferiore.

2. Funzionamento invernale notturno: durante le notti invernali l'obiettivo è quello di minimizzare le dispersioni della serra bioclimatica verso l'esterno.
Per fare questo innanzitutto la parte vetrata della serra dovrà essere realizzata con vetri e serramenti che minimizzino la dispersione termica e inoltre utilizzare tende e/o pannelli rigidi rimovibili.
Nelle serre a guadagno diretto l'isolamento dovrà essere concentrato esclusivamente in corrispondenza dell'involucro trasparente in quanto la serra fa parte della casa, questo potrà essere realizzato attraverso tende o pannelli applicati all'interno della struttura vetrata quando la serra non apporti più un contributo positivo al comfort termico dell'ambiente.
Nelle serre a scambio convettivo basterà interrompere lo scambio convettivo con la serra chiudendo le aperture nella parete.
Nelle serre a scambio radiattivo bisognerà utilizzare un isolamento mobile sulla parete di accumulo dal lato della serra, per evitare la dispersione termica e usufruire anche nelle ore notturne dell'energia eventualmente immagazzinata nella parete radiante.

3. Funzionamento estivo diurno: le serre sono nate principalmente per apportare un beneficio termico durante i mesi invernali nei mesi più caldi bisognerà predisporre dei sistemi di ombreggiamento per impedire alla radiazione solare di attraversare le superfici vetrate e predisporre dei sistemi di aerazione per impedire il verificarsi dell'effetto serra.

4. Funzionamento estivo notturno: nelle notti estive l’obiettivo è quello di garantire la massima dispersione energetica sia sotto forma radiante che sotto forma di convezione delle masse termiche della serra verso l'esterno, in modo da raffrescare la serra e l'edificio creando anche dei moti d'aria interni attraverso delle aperture nell'edificio

Oggi, in Italia, possono crearsi  diversi problemi di carattere normativo per la realizzazione di una serra bioclimatica. Si possono distinguere principalmente tre ordini:

• Problemi con le normative comunali: il fulcro del problema è che la serra solare viene considerata volume abitabile da computare come edificato, invece che essere considerato, in presenza di specifici requisiti prestazionali, come un locale tecnico per il risparmio energetico dell'edificio.
• Problemi con le normative di tipo igienico sanitario: tali problemi nascono dal livello di illuminazione e di ricambio d'aria dei locali destinati alla permanenza delle persone. Infatti un locale che si affaccia esclusivamente sulla sera non rispetta questi requisiti. Le soluzioni più ovvia e di carattere progettuale, facendo in modo che tali locali abbiano fonti alternative di luce e aria.
• Problemi con le normative di controllo architettonico: si generano in presenza di vincoli paesaggistici ambientali, come quando si va a eseguire una ristrutturazione che deve essere conforme al contesto architettonico considerato caratteristico in termini soprattutto di elementi tipologici e di materiali. Anche in questo caso le soluzioni nascono a livello normativo e progettuale.

 Articolo di Massimiliano Bertoni e Andrea Cantini

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