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L’obiettivo del presente capitolo è di realizzare uno stato dell’arte il più possibile aggiornato
sui vari aspetti che caratterizzano l’involucro, ad oggi uno dei componenti più complessi e ad alto
tasso d’innovazione degli edifici contemporanei, dove si concentrano tendenze artistiche,
innovazioni tecnologiche e sperimentazioni di tecniche e materiali.
L’involucro oggi è come una sorta di filtro selettivo che calibra gli apporti degli agenti
atmosferici allo scopo di aumentare l’efficienza energetica dell’edificio ed il comfort interno.
2.1 L’involucro nel contesto odierno
La scelta di un modello funzionale d’involucro rispetto ad un altro dipende dalle
caratteristiche del contesto ambientale (caratteristiche del suolo, condizioni climatiche),
dall’esposizione alla radiazione solare e agli agenti atmosferici, dal regime di utilizzo degli impianti
termici all’interno dell’edificio (continuo o discontinuo), dalle scelte architettoniche formali, dai
requisiti prestazionali da soddisfare, dal tipo di intervento edilizio (nuova costruzione o
riqualificazione), dai tempi di realizzazione e dal budget previsti per l’intervento.
Negli ultimi anni si sono sommati alcuni fattori che in vari modi interessano direttamente il
settore dell’involucro e che in varia misura ne influenzano gli aspetti progettuali, produttivi e
prestazionali.
Oggi le scelte progettuali a livello tecnico-costruttivo orientate alla riduzione dei fabbisogni
energetici riguardano:
- le caratteristiche termoigrometriche dell’involucro, optando per valori di trasmittanza termica
al di sotto di quelli richiesti dalla normativa vigente ed elevati valori di inerzia termica;
- l’individuazione di sistemi di isolamento termico in grado di ridurre i ponti termici;
- l’utilizzo di chiusure trasparenti con caratteristiche di protezione solare differenti in relazione
alle diverse esposizioni e alle destinazioni d’uso dei locali;
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- un sistema di schermi esterni dimensionato in base alle caratteristiche climatiche locale al fine
di favorire l’ingresso dell’energia solare nei periodi invernali e di ridurla nei periodi estivi;
- l’utilizzo di coperture verdi in grado di aumentare l’isolamento termico e l’inerzia termica
dell’involucro e di ridurre il carico termico entrante grazie all’assorbimento dell’energia
radiante da parte della vegetazione;
- la scelta delle caratteristiche superficiali dei materiali di rivestimento per evitare il
surriscaldamento estivo e favorire elevati valori di fattore di luce diurna all’interno degli
ambienti.
Figura 4: Museo D’Arte a Nantes, Francia, progetto Stanton Williams. Facciata costituita da lastre di marmo integrate
nel vetro stratificato e mantenute da una struttura in acciaioa cavi pretensionati (fonte:
https://www.dezeen.com/2017/06/28/stanton-williams-completes-renovation-beaux-arts-museum-nantes-architecture-
cultural-france-extensions/(.
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2.2 Pareti trasparenti
Il tema è di grande rilievo nell’architettura moderna, caratterizzata da un utilizzo sempre
maggiore di superfici vetrate. L’involucro trasparente ha un ruolo fondamentale nel definire la
qualità architettonica di un manufatto ma le caratteristiche intrinseche dei materiali utilizzati non
sempre si traducono nei migliori risultati in termini di efficienza energetica e sostenibilità
dell’edificio.
Le chiusure trasparenti hanno un ruolo determinante nella composizione architettonica
dell’involucro, influendo sia sulla luce esterna che ne modella il volume, sia sulla luce interna che
disegna gli spazi racchiusi dal volume stesso.
Al contempo, le superfici trasparenti dell’involucro edilizio rappresentano l’elemento di
maggior criticità nel progetto di comfort ambientale e nel bilancio energetico dell’edificio. La
presenza di pareti finestrate ha infatti una notevole influenza sulle condizioni ambientali che
caratterizzano il comfort visivo, acustico e termoigromerico.
Nuove soluzioni applicate ai telai dei serramenti, alle schermature solari e, soprattutto, alla
tecnologia del vetro piano modificano in modo opportuno le caratteristiche ottiche e termiche dei
sistemi tradizionali.
Occorre quindi operare, associando alla caratterizzazione architettonica dell’edificio il
soddisfacimento di precisi requisiti prestazionali e funzionali; per individuare la migliore soluzione
per la specifica situazione progettuale occorre infatti valutare con la massima attenzione, il contesto
geografico ambientale, il tipo di esposizione, la zona di vento, l’altezza sul livello del mare, le
condizioni climatiche dell’ambiente esterno e l’orientamento delle facciate.
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In particolare, l’emanazione della norma UNI EN 13830:2015
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, che ha aggiornato la
precedente versione del 2005 e che “specifica le principali caratteristiche tecniche dei kit per
facciate continue e include un quadro sistematico di requisiti, metodi di prova e criteri di
conformità per consentire al prodotto di soddisfarli”: la norma fornisce un inquadramento completo
per chi opera nel settore dell’involucro architettonico per garantire il soddisfacimento dei requisiti
richiesti a una facciata continua.
Anche le Norme Tecniche per le Costruzioni del 2018 interessa direttamente il settore delle
facciate continue, ad esempio per quello che riguarda gli aspetti relativi all’affidabilità, alla
durabilità, al mantenimento nel tempo delle prestazioni richieste.
Le soluzioni progettuali e tecnologiche adottate dovranno consentire, per quanto possibile,
di ottenere il massimo del guadagno solare in inverno ed il minimo in estate, di limitare le
dispersioni di calore per trasmissione e di raggiungere le migliori condizioni di isolamento acustico
e di illuminazione naturale con assenza di abbagliamento, nonché di captare la radiazione solare per
la produzione di energia elettrica attraverso sistemi fotovoltaici integrati.
Ad oggi è ancora delicato il controllo della radiazione solare incidente al fine di ottimizzare i
flussi termici e luminosi entranti. Il controllo della radiazione solare incidente rappresenta infatti un
elemento chiave per il conseguimento del benessere indoor e più in generale di una maggiore
efficienza energetica degli edifici. in inverno il guadagno solare attraverso le vetrate può consentire
di ridurre i consumi energetici per il riscaldamento degli ambienti. In estate, invece, soprattutto nei
paesi caldi e nei paesi con clima mediterraneo, un’eccessiva radiazione solare che passa attraverso il
vetro può causare il surriscaldamento dei locali, determinando elevati consumi di aria condizionata.
La soluzione, sia per gli edifici di nuova costruzione sia per quelli esistenti, oggi è rappresentata
dalle vetrate dinamiche o smart windows in grado di modificare in maniera continua e automatica i
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UNI EN 13830:2015: Facciate continue – Norma di prodotto.
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valori di trasmissione energetica e luminosa in relazione alle condizioni ambientali esterne e alle
esigenze degli utenti. Tali sistemi, in abbinamento con i sistemi di controllo degli impianti di
illuminazione e di climatizzazione, possono consentire importanti risparmi energetici ed ambientali,
oltre a garantire un maggior benessere per gli occupanti dal punto di vista termico e visivo.
Guardare attraverso un vetro oggi non significa più guardare attraverso un unico materiale
ma attraverso un sistema complesso di tecnologie evolute che concorrono al miglioramento della
qualità della vita ed al contempo contribuiscono al risparmio energetico.
Parlare di trasferimento tecnologico da settori come quello aeronautico o aerospaziale non è
più una novità ma una necessità per raggiungere il più ampio obiettivo perseguito per uno sviluppo
sostenibile.
2.2.1 Materiali
Vetri a controllo solare
Il vetro per la protezione solare ha il compito di non far penetrare all’interno dell’ambiente
da proteggere la maggior parte del flusso radiante incidente sulla finestra.
Sul mercato è possibile trovare vetro con rivestimento di tipo “pirolitico”, vetri “selettivi” e
vetri colorati in pasta. Rispetto a questi ultimi, i vetri selettivi consentono un maggior controllo
della trasmissione energetica senza penalizzare eccessivamente la trasmissione luminosa.
L’utilizzo di vetri a protezione solare statici permette di abbassare i carichi termici estivi,
mantenendo la visione attraverso e limitando i fenomeni di abbagliamento.
Di recente, la necessità di conciliare esigenze diversificate dal punto di vista energetico e
luminoso stanno portando all’utilizzo di prodotti di nuova generazione, quali materiali trasparenti
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cromogenici, che consentono il controllo selettivo e dinamico dell’energia termica e luminosa
incidente, grazie alla capacità di modificare le proprie caratteristiche ottiche in risposta ad uno
stimolo luminoso, elettrico, termico o chimico.
L’utilizzo in architettura dei materiali cromogenici permette di realizzare involucri
trasparenti a prestazioni variabili, in grado di ottimizzare il comportamento energetico degli edifici
e di soddisfare allo stesso tempo le esigenze di comfort richieste dagli utenti. I vetri cosiddetti
“intelligenti” possono essere utilizzati in una vasta gamma di prodotti, come porte, finestre,
lucernari, pareti divisorie e sono facilmente integrabili all’interno dei vetrocamera ad elevato
isolamento termico.
In base alle modalità di funzionamento, i vetri intelligenti vengono distinti in due categorie
principali: a controllo passivo o autoregolanti, e a controllo attivo, regolabili su volontà dell’utente
tramite un sistema di controllo in remoto.
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Figura 5: vetrata dinamica elettrocromica, rispettivamente con trasparenza luminosa al 60 % ed al 5% (fonte:
https://www.guidafinestra.it/vetri-elettrocromici-agc-e-kinestral-technologies/ ).
Vetri fotovoltaici
I vetri fotovoltaici in film sottile semitrasparente, in grado di diminuire il calore entrante e
allo stesso tempo produrre energia elettrica. Difatti, tra le diverse modalità di integrazione delle
tecnologie fotovoltaiche nell’involucro edilizio, particolarmente interessante è quella che riguarda
le componenti vetrate per la possibilità di avere contemporaneamente protezione dalla radiazione
solare, produzione di energia, controllo dell’illuminazione e qualità cromatica.
Attualmente, per l’integrazione delle tecnologie fotovoltaiche nell’edilizia, il mercato offre
diversi prodotti caratterizzati da design avanzato, flessibilità d’uso, attenzione al dettaglio, varietà
nella colorazione e nella forma. Tali elementi sono progettati e realizzati industrialmente per
svolgere eventualmente, oltre alla produzione di energia elettrica, anche l’isolamento termico
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dell’edificio, la tenuta all’acqua e all’aria e la resistenza meccanica. In particolare i moduli possono
essere integrati nelle componenti trasparenti degli infissi, delle facciate continue o delle coperture
inserendo le celle fotovoltaiche in silicio cristallino tra due lastre di vetro (pannelli vetro-vetro) o
applicando un coating fotovoltaico semitrasparente in film sottile sulla faccia interna del pannello
esterno di un vetro camera.
Figura 6: Vetrata fotovoltaica semitrasparente (fonte: https://www.onyxsolar.com).
Schermi dinamici interni al vetrocamera
Di notevole interesse sono anche alcuni sistemi schermanti dinamici adattivi sviluppati dalla
Adaptive Building Initiative: il sistema Adaptative Fritting è costituito da un vetrocamera
contenente al suo interno lastre mobili stampate con motivi grafici personalizzabili. Diversamente
dai vetri stampati tradizionali con motivi statici, con questa tecnologia è possibile variare la propria
configurazione dallo stato opaco a quello trasparente allineando i pannelli stampati interni,
realizzabili in vetro in materiale plastico.