La ventilazione come strumento per il controllo del microclima e del comfort

DEGRADO 
AUMENTO DI RICHIESTA 
DI ENERGIA ELETTRICA
     Il contesto ambientale
Incremento del consumo di energia elettrica
Punta Massima Estiva
Il 23 luglio 2004, alle ore 11, è stata 
raggiunta una nuova punta estiva di 
potenza massima richiesta sulla rete 
elettrica Nazionale pari a 53.507  
megawatt, superiore di 402 megawatt 
rispetto al record estivo dell’anno 
precedente ( 53105 megawatt, 17 luglio 
2003). 
(Fonte: elaborazione Autorità per l'energia elettrica e il gas su dati GRTN Luglio 2005)
     Il contesto ambientale
Variazioni in termini 
assoluti nelle emissioni di 
gas ad effetto serra per il 
periodo 2002/2003 negli 
Stati membri dell’Unione  
Europea.
fonte: Agenzia europea dell’ambiente, 2005
Incremento della CO
2 
 in Europa
GLOBAL WARMING: L’EFFETTO IN EUROPA
Anomalie delle temperature al suolo (2000-2010)
Dati ed elaborazione MTG 
Climate
Foto del 2000
dopo
Foto del 1900
prima
Effetti del riscaldamento 
globale dell‘atmosfera 
sui ghiacciai alpini:
Il ghiacciaio del 
Grosglockner (3.798 m 
s.l.m.), Austria
Rurale      Commerciale         Urbana resid.          Suburbana residenziale
Le isole di calore in estate riducono il comfort 
ambientale, l’installazione dei condizionatori, visti 
come unica soluzione al problema, generano 
condizioni ambientali peggiori    
( effetto combinato)
Il  Protocollo di Kyoto è 
un accordo internazionale 
sull'ambiente negoziato a 
Kyoto nel dicembre 1997 
da oltre 160 paesi
Il Protocollo di Kyoto 
impegna i paesi 
industrializzati e quelli a 
economia in transizione (i 
paesi dell'Est europeo) a 
ridurre complessivamente 
del 5,2% le principali 
emissioni antropogeniche 
di gas ad effetto serra 
Decreto Legislativo 19 agosto 2005, n. 
192 corretto successivamente con il 
Decreto legislativo 29 dicembre 2006, 
n. 311 
Tipico profilo di temperatura di un’isola di calore urbana
     Il contesto ambientale
Motivazioni
per cui bisogna 
modificare
questa tendenza
Alternativa
Progettazione 
Bioclimatica
Il contesto ambientale
Questi rappresentano un interessante sistema di raffrescamento, 
applicato ad alcune ville venete palladiane, che utilizza l'aria fredda 
proveniente da grandi cavità sotterranee, i covoli, situate all'interno 
delle colline sulle quali sorgono le Ville, nonché dai loro 
prolungamenti artificiali realizzati in epoca Romana a fini estrattivi. 
I covoli sono collocati a monte delle ville e l’aria circola naturalmente 
verso valle per effetto gravitazionale (l’aria fredda nelle cavità è più 
pesante di quella, più calda, esterna) sino a raggiungere l’interno 
dell’abitazione.
Il sistema è efficace, ad esempio, in una delle ville si sono misurate 
temperature di 16°C, con temperature esterne fino a 33°C
Covoli di Costoza
   Il contesto ambientale
MESA VERDE DEL COLORADO L'insediamento indiano di Mesa 
Verde - risalente al 1200 circa - essendo incassato in un 
taglio orizzontale nella roccia ed esposto a Sud è al riparo dai 
raggi del sole in estate ma non in inverno; in più, la massiccia 
roccia contro cui si addossa costituisce una massa con 
grandissima inerzia termica: sono quindi garantite condizioni 
di comfort pressoché costanti tutto l'anno
estate
inverno
Il contesto ambientale
La grande massa muraria del trullo assorbe di 
giorno il calore prodotto dalla radiazione solare 
e lo restituisce di notte, livellando le oscillazioni 
di temperatura, e quindi diminuendo di parecchi 
gradi la temperatura interna, rispetto a quella 
esterna
Trulli 
   Il contesto ambientale
Per architettura bioclimatica si intende un’architettura in grado di controllare ogni parametro 
climatico e ogni valore ambientale, utilizzando sistemi naturali di raffrescamento, sistemi 
integrati di captazione e protezione solare, apparati tecnici per lo sfruttamento controllato 
della luce naturale all’interno.* * Ugo Sasso, “Bioedilizia e bioarchitettura”, in A A.VV., Costruire sostenibile, Alinea, Firenze, 2001 
 Analisi del sito
 Orientamento
 Forma e rapporto superficie/volume
 Comfort igrotermico
 Ventilazione 
 Captazione degli apporti gratuiti 
 Controllo solare e protezione dal surriscaldamento
Principali aspetti progettuali
Nella società industriale la grande 
disponibilità di energia a basso costo 
ha favorito la rapida evoluzione dei 
sistemi impiantistici di controllo 
climatico che ha portato alla perdita 
del rapporto tra edificio e clima, tra 
abitante e ambiente, tra tipologia 
edilizia e luogo
Il contesto climatico
Climatologi
a
Geografia
Meterologia
Relativamente all’analisi del sito 
rientrano alcuni dei temi fondamentali 
dell’Architettura Bioclimatica 
riconducibili agli ambiti della:
  Il contesto climatico
1. Temperatura dell’aria
2. Precipitazioni
3. Pressione atmosferica
4. Umidità Relativa
5. Stato del cielo
6. Regime dei venti
7. Radiazione solare
La Climatologia studia i climi, i macro climi, i climi locali e i microclimi. Il clima è 
l’effetto risultante dalla combinazione dei fattori meteorologici che caratterizzano una 
regione in un lungo periodo. I fattori meteorologici sono:
La combinazione dei fattori meteorologici in un preciso istante fornisce la 
“condizione del tempo”.
Il contesto climatico
  A) Macroclima
  S)  Mesoclima
  L) Topoclima
  M) Microclima
In funzione della scala
Classificazione del clima
In funzione della distribuzione
Metodo a carattere zonale
Metodo quantitativi
La classificazione di 
Olgyay si fonda sulle 
condizioni di 
comfort termico per 
gli esseri umani 
essendo finalizzata 
alla progettazione 
architettonica e 
territoriale. 
Essa distingue 
quattro climi 
fondamentali:
 clima freddo
 clima temperato
 clima caldo secco
 clima caldo umido
Relativamente al territorio italiano, è stata elaborata una classificazione climatica finalizzata al 
rapporto tra edificio e clima, distinta nelle due situazioni di stagione calda e stagione fredda La 
classificazione riguarda 2107 comuni su 8056, tutti al di sotto dei 300 m di altitudine. La ricerca 
ha portato alla suddivisione della penisola in 7 zone, numerate da 1 a 7 rispettivamente dalla più 
calda (Sud) alla più fredda (Nord) per la stagione calda e in sei zone, con analogia climatica tra la 
3a e la 3b, per la stagione fredda. 
CNR, Guida al controllo energetico della progettazione, 
Roma, 1985
Il contesto climatico
Classificazione in zone climatiche periodo estivo
Meccanismi di scambio termico con 
l’ambiente
• Conduzione
• Convezione
• Evaporazione
• Radiazione
       Comfort termico
Ai fini della progettazione bioclimatica, i sistemi climatici d’interesse specifico sono il microclima ed il clima locale, in 
effetti, le caratteristiche di questi sistemi possono essere modificati dall’uomo, nella fattispecie dall’architetto che sarà 
fortemente condizionato nelle sue scelte progettuali finalizzate al comfort  e al benessere ambientale. 
Garantire condizioni di benessere e di comfort termico 
all’interno di un ambiente confinato è una delle caratteristiche 
fondamentali di un edificio ecocompatibile 
49% radiazione
20% Evaporazione
30% Convenzione
1% conduzione 
      Parametri che influenzano il Comfort 
Termico

 • Metabolismo
  
 


 

 • Attività
    

 



 • Abbigliamento
      






 • Velocità dell’aria
        





 
 • Temperatura dell’aria
          




 


 • Temperatura media radiante
            



 



 • Umidità dell’aria
              


 




 
 • Carichi di calore interni ed esterni
       Comfort termico
49% radiazione
20% Evaporazione
30% Convenzione
1% conduzione
Percezione della temperatura dell’ambiente
 Temperatura media radiante
 Velocità dell’aria
 Temperatura dell’aria
       Comfort termico
       Comfort termico
Comfort Termico (estivo): 
 Ridurre rischio di surriscaldamento 
dovuto all’irraggiamento solare 
diretto
 Ridurre apporti di calore interni
 Massimizzare l’uso dell’inerzia 
termica
 Garantire una buona ventilazione
 ventilazione/
raff rescamento naturale
 spazi interni molto alti 
(stratificazione  dell’aria)
 inerzia termica 
dell’edificio 
 schermature solari
 apporti di calore interno 
ed esterno minime
ventilazione (spesso) 
inadeguata
 irraggiamento solare 
diretto (assenza di 
schermature solari)
 apporti di calore 
interno elevati
Discomfort
Comfort
Ventilazione
Suddivisione 
del territorio 
italiano
In base alla 
ventosità del 
sito
Le correnti d'aria rilevate in un 
determinato punto della 
superficie terrestre, determinate 
dagli spostamenti delle masse 
d'aria, a causa delle differenti 
pressioni atmosferiche di due 
zone limitrofe, costituiscono il 
vento
Profili altimetrici della velocità relativa del vento al variare dell’altezza dello strato limite
       Ventilazione
1. zona nella quale il flusso inizia a 
risentire della presenza 
dell’ostacolo.
2. Zona sopravento nella quale il 
flusso diminuisce di intensità e 
cambia direzione.
3. zona sottovento “cuore della 
scia”con andamento turbolento del 
flusso e basse velocità dell’aria.
4. zona a valle dell’ostacolo definita 
“scia”, il flusso ha una velocità 
all’incirca dimezzata rispetto alla 
zona non perturbata a monte 
dell’ostacolo.
5. zona nella quali si hanno velocità 
del flusso maggiori di quella 
iniziale non perturbata a monte 
dell’ostacolo.
1
2 3
4
5
5
1
2
3
4
5
Controllo dei flussi d’aria da vento attraverso gli edifici
Ventilazione
Valutare la distanza reciproca tra 
edifici, e il loro orientamento, ai 
fini di massimizzare la 
potenzialità di raff rescamento 
passivo ventilativo, rispetto alla 
direzione prevalente estiva; 
Valutare la potenzialità di 
ventilazione naturale di un 
singolo edificio, che è 
proporzionale alla profondità del 
nucleo di scia. 
profondità relativa del nucleo di scia d’edifici posti lungo un flusso di vento
L’eff etto delle masse d’acqua è di stabilizzare la temperatura dello 
spazio (aperto o confinato) , aumentandone l’umidità e le 
potenzialità di ventilazione
       Ventilazione
Ventilazione
Flussi d’aria all’interno degli edifici
I flussi d’aria attraverso un edificio sono generati dal 
differenziale di pressione che si stabilisce  tra due o 
più aperture, per effetto sia del vento, sia del 
gradiente termico. T a l e d i ff e r e n z i a l e d i p e n d e  
principalmente dalla variazione dei parametri 
caratteristici dell’aria: velocità e direzione, per 
quanto riguarda i flussi generati da vento; densità e, 
quindi, temperatura, per quanto riguarda i flussi 
generati dal gradiente termico.
Tecniche di raffrescamento naturale
TERRENO ACQUA
ARIA CIELO NOTTURNO
Raffrescamento
Microclimatico
Corporeo
Ambientale
Strutturale
Raffrescamento
Geotermico
Diretto
(Edifici Ipogei)
Indiretto
Condotti 
interrati
Raffrescamento
Evaporativo
A caduta d’aria
(grandi spazi)
Ibrido
(vani singoli)
Raffrescamento
Radiativo
Diretto
(accumulo tetto)
Indiretto
(collettori senza 
vetro)
Clima 
tropicale – 
caldo 
umido 
Raff rescam
ento 
ventilativo
Clima caldo e secco
raff rescamento ventilativo 
ed evaporativo
Tecniche di raffrescamento naturale
Clima 
Mediterraneo – 
Raff rescament
o ventilativo 
geotermico
Architettura in rapporto
al Clima
Tecniche di raffrescamento naturale
TERRENO ACQUA
ARIA CIELO NOTTURNO
Raffrescamento
Microclimatico
Corporeo
Ambientale
Strutturale
Raffrescamento
Geotermico
Diretto
(Edifici Ipogei)
Indiretto
Condotti 
interrati
Raffrescamento
Evaporativo
A caduta d’aria
(grandi spazi)
Ibrido
(vani singoli)
Raffrescamento
Radiativo
Diretto
(accumulo tetto)
Indiretto
(collettori senza 
vetro)
Carte Bioclimatiche
Diagramma di base 
con indicazione 
della zona di 
comfort in 
condizioni estive
Carte Bioclimatiche
Zona di comfort 
estiva estesa in 
funzione della 
ventilazione
Carte Bioclimatiche
Zona di comfort estiva 
estesa in funzione  
dell’inerzia termica e 
della ventilazione 
notturna
Carte Bioclimatiche
Esempio  di 
diagramma 
psicrometrico ottenuto 
utilizzando un 
software:
 Climate  Consultant