Catalogazione delle schermature solari, analisi della loro influenza su un modello ideale e su un edificio esistente con validazione dei metodi di calcolo

La presente tesi nasce innanzitutto con la volontà di approfondire l’argomento poco studiato dei dispositivi di schermatura solare, quali sistemi utili per ridurre i consumi energetici, ma di cui tuttavia in Italia non si fa ancora un uso adeguato alle loro potenzialità.
Le norme vigenti richiedono edifici più confortevoli e più efficienti non solo dal punto di vista climatico e illuminotecnico, ma anche da quello dell’impatto ambientale, ed è in quest’ottica che le schermature possono entrare in gioco come vero e proprio componente e dispositivo funzionale all’economia della costruzione, sia in fase estiva che in quella invernale.
Tuttavia queste stesse normative al momento non riescono a comprendere tutta le possibilità che il mondo delle schermature offre, e forse come riflesso di questo, anche i software di calcolo risultano incompleti, e allo stesso tempo molto complessi, rendendo difficile capire il comportamento che la schermatura ha su un edificio esistente, attraverso le simulazioni di tipo dinamico. Pertanto si è ritenuto necessario approfondire anche la questione dei metodi di calcolo.
Quindi tra tutti i componenti dell’involucro edilizio, questa tesi ha scelto di trattare esclusivamente i dispositivi di schermatura, quali sistemi in grado di limitare il fabbisogno energetico degli edifici. E proprio perché si considerano importanti le schermature solari e gli effetti che queste hanno sull’economia energetica delle costruzioni, soprattutto per quelle destinate ad uso terziario, che si è deciso di valutare quest’importanza e di quantificarla meglio in questa tesi.
Per raggiungere quest’obiettivo è stato necessario innanzitutto approfondire la conoscenza di tutte le schermature solari attraverso un’analisi e una catalogazione di tutti i sistemi esistenti, attualmente in produzione; valutando in seguito la loro influenza ed efficacia come sistemi di controllo della radiazione solare, e come strumenti di riduzione del surriscaldamento e dell’abbagliamento interni.
Inoltre sono state approfondite le normative vigenti a vari livelli, scelte dopo un attento approfondimento dell’ambito legislativo nazionale e internazionale, mettendo a confronto i metodi di calcolo da loro proposti, creando appositamente dei fogli di calcolo elettronici, con dei software in regime di simulazione dinamica (Design Builder + Energy Plus, TRNSYS), e studiandone la validità e l’affidabilità di quest’ultimi inizialmente seguendo un modello ideale, riproducendo cioè un caso già studiato, proveniente dalla letteratura internazionale, in modo da formulare una prima ipotesi sull’influenza di diverse tipologie di schermature solari, differenti per dimensioni, e sulla validità dei software di simulazione messi a confronto.
Come passo successivo, per rendere anche questa tesi più attendibile, è stato necessario testarla su una situazione reale. Per far questo è stata richiesta un’attività di tipo sperimentale, un monitoraggio che ha consentito di avere a disposizione dati affidabili (grandezze ambientali quali: temperatura, radiazione solare, velocità e direzione del vento, …) da poter inserire nei software, quale conoscenza dello stato di fatto, e verifica dei risultati da loro prodotti.
Questo monitoraggio ha così permesso di capire quali sono i limiti di questi software, e fino a dove riescono a simulare la realtà.
Prima di svolgere le analisi parametriche, si è osservata l’efficacia delle lamelle esterne presenti nella facciata sud dell’edificio, nonostante il colore nero e la vicinanza alle vetrate, quali fattori da poter correggere per migliorare la ventilazione naturale e quindi il raffrescamento delle superfici esterne della finestra.
Infine sono state svolte delle analisi parametriche variando il sistema di schermatura in questione, per studiarne l’influenza sugli apporti solari (sistema a lamelle distanti 30 cm; aggetto orizzontale, dimensionato facendo ricorso al software HELIOS); l’orientamento dell’edificio, e quindi della radiazione solare incidente a Est e a Ovest; la zona climatica: Milano, Napoli, Palermo.