Analisi dell’efficacia delle schermature solari: confronto fra un modello ideale e un caso di studio reale e validazione dei metodi di calcolo

 Introduzione 
 
 
5 
INTRODUZIONE 
 
In questi anni assistiamo ad un risveglio dell’interesse verso le fonti di energia 
rinnovabili e verso l’efficienza energetica nella sua accezione più generale. Questa 
esigenza nasce da molteplici problematiche: da un lato quelle economiche legate 
all’aumento del prezzo degli idrocarburi, dall’altro quelle sociali derivanti da una 
maggiore “responsabilità ambientale” e da una crescente necessità di ritorno alla 
natura. Il rapporto uomo‐natura portato avanti fino ad ora, basato sullo sfruttamento 
indiscriminato delle risorse, non è più sostenibile, e la situazione di degrado 
ambientale in cui viviamo ne è una prova continua. Anche il mondo politico, seppur 
con lentezza, si è attivato in questa direzione e dal 1998, quando venne ratificato il 
Protocollo di Kyoto, molti provvedimenti per la tutela dell’ambiente sono entrati 
gradualmente a far parte della vita dei cittadini dei Paesi aderenti, come la 
certificazione energetica degli edifici e degli elettrodomestici o le classi di emissione 
di inquinanti per le automobili. 
Nel settore edilizio, in particolare negli ultimi dieci anni, c’è stato un forte impulso 
legislativo comunitario verso l’efficienza energetica. Allo stato attuale, però, la 
certificazione energetica degli edifici è ancora un concetto poco chiaro e aperto alle 
più disparate interpretazioni. Le ragioni di questa situazione vanno cercate in parte in 
una normativa non ancora completa ed esauriente ed in parte in una reale difficoltà 
tecnica nel prendere in considerazione alcune delle problematiche energetiche in 
edilizia. Nel sistema edilizio, infatti, entrano in gioco una grande quantità di 
parametri che influenzano il suo comportamento energetico; essi riguardano 
problematiche ambientali, strutturali, impiantistiche e perfino sociali e personali, dal 
momento che il comportamento degli occupanti può influire in modo determinante 
sui consumi energetici. 
Fino a pochi anni fa si pensava che il consumo di risorse da contenere fosse solo 
quello riferito al riscaldamento nel periodo invernale; in realtà la ricerca nel campo 
del miglioramento delle prestazioni termiche dell’involucro degli edifici riguarda oggi 
e in misura sempre maggiore, in particolare nei climi mediterranei, il periodo estivo. 
Basti pensare agli edifici destinati ad uso uffici e al terziario, dove, per la presenza di 
ampie vetrate e di un elevato numero di apparecchi elettronici che sono fonti di 
calore utili in inverno, si assiste in estate ad un elevato surriscaldamento, che rende 
necessaria l’installazione di impianti di raffrescamento. 
 Introduzione 
 
 
6 
Fra tutti i sistemi utilizzati per la riduzione dei consumi, le schermature solari, ancora 
poco sfruttate in edifici del tipo sopra citato, sono classificate come sistema passivo 
per il controllo dei consumi energetici, poiché riducono la quantità di energia solare 
entrante evitando il surriscaldamento dell'ambiente interno senza utilizzare sistemi  
alimentati da fonti energetiche esterne; soprattutto se abbinate ad altri sistemi passivi 
per il raffrescamento, come la ventilazione naturale, le schermature solari consentono 
di ridurre in modo considerevole i consumi energetici legati agli impianti di 
condizionamento dell’aria. Le schermature solari, infatti, sono gli elementi 
dell'involucro edilizio che hanno il compito di proteggere dai raggi solari le pareti e le 
finestre dell'edificio, creando effetti d'ombra sulla superficie esterna dell'involucro ed 
evitando così che la radiazione solare provochi un innalzamento della temperatura 
interna dell'edificio.  
Questa tesi affronta il tema delle schermature solari e del loro contributo all’efficienza 
energetica degli edifici, un argomento ancora poco studiato soprattutto da un punto 
di vista sperimentale. Il problema principale in questo ambito risiede nel controllo 
ottimale della radiazione solare: se gli apporti solari risultano troppo elevati possono 
causare un eccessivo riscaldamento interno oltre a fastidiosi abbagliamenti, se al 
contrario risultano insufficienti, in particolare in inverno, inducono un utilizzo 
massiccio di energia per il riscaldamento e per l’illuminazione. 
Il presente studio è iniziato con l’analisi delle varie normative in materia di efficienza 
energetica e apporti solari in presenza o meno di sistemi di schermatura, per 
comprendere le differenze fra i diversi approcci e metodi di calcolo da esse proposti. 
Mediante l’uso di fogli di  calcolo elaborati secondo le normative vigenti e di software 
di simulazione dinamica (Design Builder + Energy Plus e TRNSYS), si è passati poi alla 
valutazione degli apporti solari attraverso le finestre per due stanze ad uso ufficio di 
due diversi edifici: 
 ξ il primo è un modello ideale, costituito da due stanze, una esposta a Nord ed 
una a Sud; lo studio si è concentrato su quest’ultima, dotata di una finestra 
schermata a Sud e di finestre sui lati Est ed Ovest non schermate; 
 ξ il secondo è un edificio reale, l’ampliamento della Facoltà di Medicina e 
Chirurgia dell’Università Politecnica delle Marche, del quale è stata studiata 
una stanza situata all’ultimo piano esposta a Sud e con una finestra schermata 
su questo lato. 
 Introduzione 
 
 
7 
Su entrambi i modelli sono stati poi variati alcuni parametri, quali la distanza 
verticale fra le lamelle, l’inclinazione delle stesse, la posizione geografica, la posizione 
delle schermature rispetto al vetro e il colore delle schermature, e ne sono state 
valutate le differenze in termini di apporti solari mensili in tutto l’arco dell’anno. 
Inoltre la conduzione di un’attività sperimentale di monitoraggio e acquisizione di 
grandezze ambientali (temperatura, radiazione solare, …) sull’edificio studiato ha 
permesso di comprendere la reale efficacia in fase estiva di quegli specifici sistemi di 
schermatura e, attraverso il confronto dei dati acquisiti con i risultati derivanti dai 
software di simulazione in termini di temperature e radiazione assorbita dalle 
finestre, la maggiore o minore affidabilità di questi ultimi. 
Infine, constatata l’efficacia dei sistemi di schermatura per finestre esposte a Sud nel 
miglioramento delle prestazioni energetiche degli edifici, attraverso il confronto fra i 
due casi studiati, dalle caratteristiche diverse ma con sistemi di schermatura simili, è 
stato possibile capire l’entità degli apporti solari attraverso le finestre esposte ad Est 
ed Ovest in tutto l’arco dell’anno nella città di Ancona, valutando quindi la necessità 
di schermare anche queste. 
 
  
8 
 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
9 
Capitolo 1 LA NORMATIVA DI RIFERIMENTO 
1.1 LA LEGISLAZIONE INTERNAZIONALE 
Le normative a cui fare riferimento in tema di sistemi di schermatura solare sono 
sicuramente quelle che riguardano la certificazione energetica; i temi dell’efficienza e 
del risparmio energetico hanno infatti suscitato negli ultimi anni sempre più interesse 
e la loro importanza è giustificata dall’intento di ridurre il consumo di combustibili e 
dalla volontà, da parte di governi e istituzioni, di abbattere le emissioni di CO2 e di 
altri inquinanti nell’atmosfera. 
Tutta la recente normativa sul risparmio energetico parte l’11 Dicembre 1997 con la 
ratifica del Protocollo di Kyoto, un trattato internazionale in materia di ambiente 
riguardante il riscaldamento globale sottoscritto da più di 160 paesi in occasione della 
Conferenza COP3 della Convenzione Quadro delle Nazioni Unite sui cambiamenti 
climatici (UNFCCC) ed entrato in vigore il 16 Febbraio 2005, in seguito alla ratifica 
anche da parte della Russia; con il Protocollo di Kyoto le Nazioni partecipanti si 
impegnarono a ridurre le emissioni di biossido di carbonio ed altri cinque gas serra 
(metano, ossido di diazoto, idrofluorocarburi, per fluorocarburi e esafluoruro di zolfo) 
in misura non inferiore al 5%, rispetto alle emissioni registrate nel 1990, nel periodo 
2008-2012, per una maggiore salvaguardia dell'ambiente. 
 
 
Figura 1.1 Adesione al Protocollo di Kyoto al Febbraio 2009. In verde gli stati che hanno 
firmato e ratificato il trattato, in rosso gli Stati Uniti, che hanno firmato, ma hanno poi 
rifiutato di ratificare il trattato. 
 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
10 
Nella Dichiarazione di Washington, non vincolante, concordata il 16 Febbraio 2007, 
gli Stati Uniti, insieme ai Presidenti e  Primi Ministri di Canada, Francia, Germania, 
Italia, Giappone, Russia, Regno Unito, Brasile, Cina, India, Messico e Sud Africa 
concordarono in linea di principio in merito alla definizione di un successore del 
Protocollo di Kyoto; si prevede un sistema globale di riduzione e controllo delle 
emissioni da applicare sia alle nazioni industrializzate che ai paesi in via di sviluppo, 
che sarebbe dovuto essere adottato a partire dalla Conferenza delle Nazioni Unite sui 
cambiamenti climatici di Dicembre 2009 a Copenhagen. 
1.1.1 LA LEGISLAZIONE EUROPEA 
A livello europeo il Protocollo di Kyoto è stato recepito attraverso il Decreto 
Comunitario 2002/91/CE (Energy Performance of Building Directive), che imponeva 
l'obbligo ai Paesi membri di sviluppare e adottare una metodologia per il calcolo dei 
consumi energetici degli edifici. L'obiettivo della presente direttiva è promuovere il 
miglioramento del rendimento energetico degli edifici nella Comunità, tenendo conto 
delle condizioni locali e climatiche, nonché delle prescrizioni per quanto riguarda il 
clima degli ambienti interni e l'efficacia sotto il profilo dei costi. 
Le disposizioni in essa contenute riguardano: 
 ξ il quadro generale di una metodologia per il calcolo del rendimento energetico 
integrato degli edifici;  
 ξ l'applicazione di requisiti minimi in materia di rendimento energetico degli 
edifici di nuova costruzione; 
 ξ l'applicazione di requisiti minimi in materia di rendimento energetico degli 
edifici esistenti di grande metratura sottoposti a importanti ristrutturazioni; 
 ξ la certificazione energetica degli edifici; 
 ξ l'ispezione periodica delle caldaie e dei sistemi di condizionamento d'aria negli 
edifici, nonché una perizia del complesso degli impianti termici le cui caldaie 
abbiano più di quindici anni. 
L’EPBD rimane tutt’ora il principale documento di riferimento a livello europeo, 
anche se è in programma una revisione di tale direttiva, per la quale è già presente 
una bozza non ancora in vigore del 23 Aprile 2009, con l'obiettivo di rendere più 
semplice e chiaro il testo del documento e di incrementare l'efficacia di quest'ultimo, 
per poter raggiungere i target di risparmio energetico prefissati. Le revisioni 
riguardano principalmente il campo di applicazione della direttiva, la qualità dei 
certificati energetici rilasciati, i programmi di ispezione degli impianti di 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
11 
riscaldamento e di condizionamento, i requisiti di prestazioni energetiche e i livelli di 
classificazione degli edifici. 
Nella parte introduttiva della nuova direttiva si legge che “(…) il settore dell’edilizia 
(ovvero edifici residenziali e commerciali) è il principale fruitore dei energia ed 
emettitore di CO2 nell’Unione Europea ed è responsabile di circa il 40 % del consumo 
totale di energia finale e di emissioni di CO2. Il settore ha molto potenziale non sfruttato 
per i risparmi energetici economicamente efficienti che, se sfruttato, permetterebbe 
all’UE dei consumare l’11% in meno di energia finale entro il 2020. Questo a sua volta 
porterebbe numerosi vantaggi, come la riduzione del bisogno di energia, della 
dipendenza dalle importazioni e l’impatto sul clima, bollette meno care, un aumento dei 
posti di lavoro e l’incoraggiamento dello sviluppo locale”. 1 
Gli obiettivi principali rimangono sempre gli stessi, ma con alcuni nuovi punti, tra cui 
il riferimento alle schermature solari tra le tecnologie che assicurano un miglior 
rendimento energetico. In uno dei preamboli del testo si afferma che “il rendimento 
energetico nell’edilizia deve essere calcolato sulla base di una metodologia che può 
essere differenziata a livello nazionale e regionale e che include, oltre alle caratteristiche 
termiche, altri fattori che svolgono un ruolo sempre più importante come gli impianti di 
riscaldamento e di condizionamento, l’applicazione di fonti di energia rinnovabile, i 
sistemi di riscaldamento e raffreddamento passivi, la schermatura, la qualità dell’aria 
interna, luce naturale e progettazione degli edifici adeguati”. 2 
Affianco alla normativa cogente ci sono poi varie norme tecniche emanate dal CEN 
(Comitato Europeo di Normazione), ente normativo che ha lo scopo di armonizzare e 
produrre norme tecniche in Europa in collaborazione con enti normativi nazionali e 
sovranazionali quali per esempio l’UNI in l’Italia e l’ISO (International Organization 
for Standardization). 
Sulla base della Direttiva 2002/91/CE la Commissione Europea ha affidato un mandato 
(Mandato 343) al CEN per sviluppare un pacchetto di norme tecniche in grado di 
chiarificare gli intenti della Direttiva, in modo da facilitarne il recepimento a livello 
nazionale da parte degli Stati Membri e l’applicazione pratica, secondo lo schema 
mostrato in figura 1.2. Il pacchetto è basato su argomenti inerenti il calcolo, la misura 
e le procedure di ispezione, con lo scopo di offrire un “corpus” di norme armonizzate 
                                                   
1
 Recast of EPBD, introduzione 
2
 Recast of EPBD, introduzione 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
12 
quale base per le procedure nazionali, aumentando l’accessibilità, la trasparenza e 
l’obiettività nella valutazione delle prestazioni energetiche negli Stati Membri. 
 
Figura 1.2 Recepimento a livello europeo e nazionale dell’EPBD 
 
L’Unione Europea raccomanda il recepimento delle norme CEN tra gli strumenti per 
recepire l’EPBD. 
Norme tecniche a cui fare riferimento in materia di schermature solari sono: 
 ξ ISO 15099:2003 _ Thermal performance of windows, doors and shading devices -  
Detailed calculations (Prestazioni termiche di finestre, porte e sistemi schermanti 
- Metodo di calcolo dettagliato). 
 ξ UNI EN 13363-1:2008 _ Dispositivi di protezione solare in combinazione con 
vetrate - Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Parte 1: Metodo 
semplificato (recepimento da parte dell’UNI della corrispondente norma 
europea). 
La norma specifica un metodo semplificato per determinare la trasmittanza totale 
di energia solare di un dispositivo di protezione solare abbinato a una vetrata. 
 ξ UNI EN 13363-2:2006 _ Dispositivi di protezione solare in combinazione con 
vetrate - Calcolo della trasmittanza solare e luminosa - Parte 2: Metodo di calcolo 
dettagliato (recepimento da parte dell’UNI della corrispondente norma europea). 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
13 
La norma specifica un metodo dettagliato, basato sui dati di trasmissione 
spettrale dei materiali, per determinare la trasmittanza solare e altri parametri 
ottici dei dispositivi di protezione solare abbinati a vetrate. Tale metodo è valido 
per tutti i tipi di dispositivi di protezione solare paralleli alle vetrate, quali tende a 
bande, veneziane, persiane avvolgibili. 
1.1.1.1 IL RECEPIMENTO DELL’EPBD IN ALCUNI STATI EUROPEI 
I Paesi Membri dell’Unione Europea hanno varato o stanno varando dei 
provvedimenti nazionali e/o regionali per il recepimento dell’EPBD che, sebbene 
presentino alcuni tratti comuni (come l'aver attuato il certificato anzitutto per gli 
edifici di nuova costruzione e solo in seguito per quelli esistenti) sono anche molto 
differenziati tra loro. 
Nel Regno Unito, a partire dal 1° gennaio 2007, la classificazione energetica è 
obbligatoria per tutte le abitazioni. In questo Paese è previsto un “pacchetto 
informativo” (Home Information Pack – HIPs) dove sono riportate le più importanti 
informazioni riguardanti la certificazione energetica degli edifici, in modo da 
facilitare i proprietari nella scelta delle soluzioni migliori. 
In Polonia la certificazione di tutti i nuovi edifici è prevista dal 1° gennaio 2008, 
mentre scatta dal 1° gennaio 2009 l'obbligo di certificazione per gli edifici esistenti in 
caso di “modernizzazione” o compravendita.  
Per quanto riguarda lo status dei certificatori, nel Regno Unito, in Polonia e in 
Portogallo, essi sono liberi professionisti, sottoposti in maniera diretta - dunque senza 
mediazione con gli enti locali - all'amministrazione centrale. 
In Svezia la certificazione di tutti gli edifici è obbligatoria dal 1° gennaio 2009. Questo 
Paese è all'avanguardia in questo campo: risale addirittura al 1942 una prima 
legislazione sui requisiti minimi di prestazione energetica per gli edifici, che sono poi 
stati aggiornati negli anni successivi, l'ultima volta nel 2006. 
L'Olanda ha varato un decreto per le prestazioni energetiche degli edifici (Decree 
Energy Performance of Buildings BEG) che prevede la certificazione di tutti gli edifici 
pubblici (ad esclusione di scuole e ospedali) con superficie utile superiore a 100 mq, 
con obbligo di esposizione all'esterno del certificato. Il lavoro di certificazione, in 
questo Paese come in Svezia e in Finlandia, spetta principalmente ad aziende 
specializzate che operano nel rispetto delle norme nazionali e internazionali. 
Diversa la situazione Germania, dove il certificato energetico viene attuato in diverse 
fasi, anzitutto per gli edifici costruiti dopo il 1965. In questo Paese, come in Austria, il 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
14 
certificatore svolge la sua attività a titolo di soggetto individuale, ma è comunque 
accreditato dall'amministrazione locale, cui spetta di emettere il certificato e la targa 
energetica. 
Come risulta evidente da questi esempi, l'attuazione dell'articolo 7 della Direttiva, 
relativo alla certificazione energetica e ai certificati, da parte dei Paesi membri, è 
avvenuta secondo differenziazioni nazionali e regionali (basti pensare all'Italia, dove, 
per armonizzare la legislazione nazionale e le diverse regolamentazioni locali, si 
attendono le linee guida nazionali). La Commissione Europea ha messo in campo una 
gamma di iniziative con l'obiettivo di aiutare gli Stati Membri nell’applicazione. 
Di particolare rilievo è l'istituzione di una piattaforma internet, la EPBD Buildings 
Platform, il cui compito principale è quello di monitorare l'implementazione a livello 
europeo della Direttiva 2002/91/CE. In questa piattaforma sono riportate le più 
importanti attività sui differenti temi affrontati dalla EPBD, svolte da istituti di ricerca 
europei, dagli Stati Membri, dalla Comunità Europea, dall'Agenzia Europea per 
l'Efficienza Energetica (IEEA), dagli Enti normativi.  
Inoltre, al fine di perseguire un certo grado di armonizzazione su base volontaria tra i 
diversi Stati membri, la Commissione Europea ha istituito un apposito organo di 
consultazione, il Concerted Action EPBD. Costituito da un gruppo di esperti, questo 
organismo ha il compito di discutere e preparare: 
 ξ una “struttura” per la certificazione energetica degli edifici, in modo da 
massimizzare le somiglianze e ridurre le differenze di implementazione da parte 
dei Paesi membri; 
 ξ una base metodologica coerente per l'ispezione delle caldaie per il riscaldamento 
e dei sistemi di condizionamento dell'aria; 
 ξ programmi adeguati inerenti all'accreditamento degli audit energetici e degli 
esperti in ispezione negli Stati membri; 
 ξ criteri per l'applicazione di metodologie comuni per il calcolo del rendimento 
energetico degli edifici. 
1.1.2 LA LEGISLAZIONE AMERICANA 
Nonostante la firma del Protocollo di Kyoto, gli Stati Uniti d’America non lo hanno 
ratificato, né si sono ritirati da questo; perciò in assenza di ratifica il trattato non è 
vincolante. A partire dall’11 Marzo 2007 418 città nei 50 stati, rappresentanti più di 60 
milioni di Americani, hanno adottato il Protocollo di Kyoto, dopo che il sindaco di 
Seattle iniziò una campagna nazionale affinché le città aderissero. 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
15 
L’attuale amministrazione ha promesso di 
intraprendere azioni specifiche verso la mitigazione 
dei cambiamenti climatici. Inoltre ci sono una serie 
di iniziative a livello statale e locale. Da Gennaio 2007 
otto stati del Nord-Est sono coinvolti nell’iniziativa 
regionale sui gas a effetto serra (Regional Greenhouse 
Gas Initiative - RGGI), un programma di riduzione 
delle emissioni. Nell’Agosto 2006 con il Global 
Warming Solutions Act la California si è messa in 
linea con i limiti del Protocollo di Kyoto, anche se in 
tempi più lunghi rispetto al periodo 2008-2012, con 
l’intento di ridurre le emissioni dei gas serra del 25% 
entro il 2020. La California stessa ha inoltre adottato, per prima negli USA, il Green 
Building Code, un documento che detta una serie di standards per la progettazione e 
la realizzazione di green buildings, prendendo in considerazione l’efficienza 
energetica, l’uso efficiente delle risorse idriche e dei materiali e la qualità ambientale. 
In particolare, riguardo all’orientamento e all’ombreggiatura degli edifici si danno le 
seguenti indicazioni: 
 ξ “fornire ombreggiatura esterna per le finestre esposte a sud nella stagione di 
raffrescamento; 
 ξ  fornire schermature verticali contro il guadagno solare diretto e riflesso dovuto a 
bassi angoli di altezza solare per le finestre esposte a est e ovest; 
 ξ quando il sito e la posizione lo permettono, orientare l’edificio con i lati lunghi 
rivolti a nord e sud; 
 ξ proteggere l’edificio da dispersioni termiche, spifferi e dal degrado edilizio causato 
dal vento e da materiali trasportati, come polvere, sabbia, neve e foglie, in base 
all’orientamento dell’edificio e alle caratteristiche del paesaggio; 
 ξ se possibile, ombreggiare con la vegetazione” 3. 
Nel Marzo 2009 il vice-presidente degli Stati Uniti ha annunciato l’intenzione di 
investire nell’efficienza energetica e nei progetti di risparmio energetico. Un 
programma di efficienza energetica, fondato dal Recovery and Reinvestment Act del 
Presidente Obama, fornirà finanziamenti a progetti che riducono l’uso totale di 
                                                   
3
 California Green Building Standards Code 2007 
Figura 1.3 California Green Building 
Standards Code 2008 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
16 
energia e le emissioni di combustibili fossili e migliorerà l’efficienza energetica a 
livello nazionale. 
Il Dipartimento di Energetica (DOE) e l’Agenzia di Protezione Ambientale degli Stati 
Uniti (EPA) hanno rilasciato una versione aggiornata del piano nazionale per 
l’efficienza energetica (National Action Plan for Energy Efficiency "Vision for 2025: A 
Framework for Change"), che prevede un piano di efficienza energetica proposto ai 
responsabili politici di stato. Se attuato da tutti gli Stati, il piano potrebbe ridurre la 
domanda di energia in tutto il paese del 50%. Il piano aggiornato incoraggia gli 
investimenti in programmi di efficienza energetica a basso costo ed è accompagnato 
da due documenti di assistenza tecnica che offrono prove di costo-efficacia per i 
programmi di efficienza energetica. 
1.1.2.1 FUNDAMENTALS OF ASHRAE 
Le specifiche tecniche e linee guida prese come riferimento nelle norme edilizie 
americane sono quelle contenute nel manuale ASHRAE, la principale pubblicazione 
in quattro volumi (Fundamentals, HVAC Applications, HVAC Systems and Equipment, 
Refrigeration) dell’organizzazione tecnica senza scopo di lucro American Society of 
Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (Società Americana degli 
Ingegneri per il Riscaldamento, la Refrigerazione e l’Aria Condizionata). Questo 
manuale costituisce il compendio pratico delle conoscenze nel campo di 
riscaldamento, ventilazione, climatizzazione e refrigerazione (HVAC&R) ed è 
periodicamente riesaminato e revisionato, fornendo nuove informazioni, chiarendo 
quelle esistenti ed eliminando materiali obsoleti per una più chiara comprensione. 
Il volume Fundamentals of ASHRAE riguarda i principi base e i dati utilizzati nel 
settore HVAC&R. 
Il capitolo in cui vengono considerate le schermature solari è quello relativo alle 
finestre (Capitolo 30 nella versione del 2001). Nella parte introduttiva si specifica che 
le finestre influenzano l’uso energetico degli edifici attraverso quattro meccanismi di 
base, che sono il trasferimento di calore, gli apporti solari, gli spifferi d’aria e il 
daylighting. Gli impatti energetici attraverso le finestre possono essere minimizzati: 
 ξ utilizzando la luce del giorno per soddisfare i requisiti di luce; 
 ξ usando vetri appropriati e sistemi di schermatura per controllare gli apporti 
solari, per integrare il riscaldamento attraverso gli apporti passivi e minimizzare 
la richiesta di raffrescamento; 
 ξ usando vetri appropriati per minimizzare le perdite di calore per conduzione; 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
17 
 ξ usando prodotti a tenuta per gli spifferi. 
Definite le caratteristiche di tutte i componenti delle finestre (vetri, vetrocamera, 
telaio e sistemi di schermatura), si passa alla definizione del calcolo del flusso di 
energia attraverso queste, dato dalla seguente equazione: 
                                 [1-1] 
dove: 
    è il flusso di energia istantaneo (W); 
    è il coefficiente di trasmittanza termica (W/m2K); 
      è la temperatura interna (°C); 
       è la temperatura esterna (°C); 
      è l’area proiettata totale della finestra (m2); 
       è il coefficiente di guadagno solare; 
     è l’irradianza totale incidente (W/m2). 
La prima parte dell’equazione rappresenta il flusso di energia dovuto alla differenza di 
temperatura fra interno e esterno; la seconda parte rappresenta gli apporti solari, in 
cui il coefficiente di guadagno solare      dipende dall’angolo di incidenza solare e 
dalla distribuzione spettrale. 
Il guadagno solare attraverso le finestre ha due componenti: 
 ξ la radiazione solare trasmessa direttamente, governata dalla trasmittanza solare 
del sistema, che si ottiene moltiplicando l’irradianza incidente per l’area vetrata e 
per la trasmittanza solare stessa; 
 ξ la radiazione solare assorbita dal sistema vetro-telaio e in parte rilasciata 
all’interno dell’edificio. 
Oltre a questa divisione gli apporti solari sono costituiti dal doppio contributo dovuto 
ai componenti trasparenti e a quelli opachi del telaio della finestra, come mostrato 
nella seguente equazione: 
                     [1-2] 
dove il pedice op è riferito alla parte opaca e il pedice s è riferito al vetro che lascia 
passare la radiazione solare direttamente trasmessa. 
Noti la radiazione solare incidente, l’angolo di incidenza solare (angolo formato dai 
raggi solari con la linea perpendicolare alla superficie e calcolato a partire da 
altitudine solare sull’orizzonte e azimuth solare misurato da sud), la radiazione solare 
diretta, la radiazione diffusa e quella riflessa dal terreno, la radiazione termica 
infrarossa, le proprietà ottiche del vetro (trasmittanza, riflettenza e assorbanza della 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
18 
radiazione solare incidente) in funzione dell’angolo e della lunghezza d’onda e i loro 
valori medi, viene definito il metodo di calcolo del coefficiente di guadagno solare 
(SHGC).  
 
Figura 1.4 Angoli solari sul piano orizzontale, verticale e inclinato 
 
Il coefficiente di guadagno solare è la frazione di radiazione solare diretta che entra 
attraverso il vetro e si trasforma in apporto solare; include la parte direttamente 
trasmessa e quella assorbita e ri-emessa all’interno, secondo la seguente formula: 
              [1-3] 
dove: 
    è la trasmittanza solare del vetro; 
    è l’assorbanza solare del vetro; 
    è la frazione di flusso assorbito entrante. 
Essendo la trasmittanza e l’assorbanza solare dipendenti dall’angolo di incidenza della 
radiazione e dalla lunghezza d’onda, anche il coefficiente SHGC varia, nella 
condizione più generale. Nel caso in cui vengano considerati valori medi rispetto alla 
lunghezza d’onda di trasmittanza e assorbanza solare, si ottiene il coefficiente di 
guadagno solare mediato sulla lunghezza d’onda e dipendente dall’angolo di 
incidenza, secondo la seguente formula: 
                                  
         
     [1-4] 
dove: 
        è l’irradianza solare spettrale incidente; 
        è la trasmittanza spettrale del sistema vetrato; 
        è l’assorbanza spettrale totale del sistema vetrato. 
1.1 La legislazione internazionale Capitolo 1 
 
 
19 
Per la radiazione solare diffusa deve essere usato il coefficiente di guadagno termico 
medio emisferico, calcolato secondo la seguente formula: 
            
                   
            
                          [1-5] 
Le proprietà ottiche e i valori dei coefficienti di guadagno solare sono generalmente 
forniti dai produttori per ogni tipo di vetro per gli angoli di incidenza normale, di 40°, 
50°, 60°, 70°, 80°, incluso il coefficiente di guadagno termico medio emisferico. 
Tutta la radiazione solare direttamente trasmessa è assorbita dalle superfici interne e 
convertita in calore. Gli apporti solari entrano in un edificio anche attraverso gli 
elementi opachi, come il telaio e i montanti che sono parte del sistema finestra così 
come le schermature solari, perché una parte dell’energia assorbita dalle superfici di 
questi elementi è indirizzata verso l’interno per trasferimento di calore; il coefficiente 
di guadagno solare dell’intero sistema sarà quindi la media pesata dei coefficienti 
attraverso il vetro, il telaio, i montanti e altri elementi opachi eventualmente presenti. 
 
Figura 1.5 Componenti dell’apporto solare con finestre a doppio vetro, inclusi il telaio e il 
contributo indiretto dei singoli vetri 
 
Fino a pochi decenni fa le finestre erano costituite da singoli pannelli di vetro e ogni 
tipo di vetro aveva dei fattori di guadagno solare (SHGFs), espressi in unità di flusso 
per unità di area (W/m2), che, moltiplicati per l’area della finestra, fornivano la 
radiazione solare totale, diretta e diffusa. Con la diffusione di sistemi più complessi 
che comprendono anche le schermature solari è stato introdotto dall’ASHRAE il 
coefficiente di ombreggiatura (SC), un fattore moltiplicativo per il vetro schermato 
che permetteva di correggere il valore dell’apporto solare precedentemente calcolato