Il raffrescamento passivo degli edifici storici. Sinergia tra massa termica e ventilazione naturale

Le procedure per il raffrescamento passivo possono essere suddivise in due categorie. La prima tecnica di controllo termico si basa su espedienti progettuali preventivi atti a ridurre o eliminare gli apporti termici esterni prima che investano l’edificio e/o controllare le modalità di accumulo e rilascio dei flussi termici.

Questa tipologia indaga la configurazione, in fase progettuale, di alcuni elementi dell’involucro attraverso il:

• controllo della radiazione solare: si interviene sulla copertura e sulle chiusure esterne trasparenti (superfici vetrate) con appositi sistemi di oscuramento;
• controllo dell’inerzia termica: si interviene sulle chiusure esterne opache (pareti perimetrali, attacco a terra) valutando lo sfasamento temporale con cui il calore accumulato viene rilasciato all’interno dell’ambiente da raffrescare.

La seconda categoria di interventi raffrescamento naturale sfrutta un serbatoio termico naturale a temperatura inferiore rispetto a quella dell’ambiente da refrigerare per dissipare il calore in eccesso (Fig. 67).

In base al serbatoio impiegato si distingue in:

• raffrescamento ventilativo naturale (corporeo, ambientale o strutturale), se il serbatoio è costituito da un flusso d’aria a bassa temperatura;
• raffrescamento radiativo, se la dissipazione del calore si attua tramite l’irraggiamento dell’edificio verso il cielo notturno;
• raffrescamento per evaporazione, se lo scambio di calore avviene attraverso il processo evaporativo del contenuto d’acqua nell’aria, ottenuto impiegando superfici bagnate, serpentine, fontane, acqua spruzzata o nebulizzata;
• raffrescamento da terreno, se la dissipazione avviene grazie al contatto diretto dell’edificio col terreno (abitazioni ipogee o rupestri) o indiretto (condotti interrati).

Il tipo di raffrescamento ventilativo naturale perseguibile varia in funzione delle modalità spaziali e temporali del processo di scambio termico e degli elementi coinvolti: il raffrescamento si definisce ambientale (free cooling) quando il decremento della temperatura è provocato dall’immissione di un flusso d’aria più fresca di quella interna; si definisce corporeo (comfort ventilation) quando il flusso d’aria introdotto è finalizzato a favorire lo scambio di calore convettivo tra la pelle del corpo umano e l’aria; si parla di raffrescamento ventilativo strutturale (structural cooling) se questo è determinato dallo scambio di calore tra l’aria e le superfici della massa muraria esposte al flusso.
Il raffrescamento ventilativo naturale o convettivo sfrutta i benefici della ventilazione notturna per rimuovere il calore accumulato dall’edificio durante il giorno (sistema passivo diretto). Questa metodologia si presta a climi caratterizzati da una significativa escursione termica giornaliera, in cui la temperatura notturna scende sotto la zona di comfort, e a strutture massive che assorbono il calore. E’ preferibile una ventilazione di tipo incrociato che usufruisca dei gradienti tra zone sopra e sotto vento per favorire la convezione e l’effetto camino (Fig. 68).
Tutti i sistemi elencati, se totalmente naturali, ricorrono ai moti d’aria generati dal vento, dipendenti dalle condizioni climatiche locali e dalla tipologia delle chiusure esterne permeabili.