Analisi di prestazione energetica delle componenti vetrate. Il caso studio di palazzo Pacanowski

2.1 Spettro solare 
l sole emette  energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche lungo tutto lo 
spettro. La radiazione del visibile è quella che in generale si vuole far entrare 
negli ambienti e che rende gli stessi luminosi. La radiazione dell’infrarosso, 
dell’onda corta e media è responsabile dell’ingresso del calore negli ambienti ed è 
quello che si controlla attraverso trattamenti chimici tipici di un  vetro a controllo 
solare. Un discorso a parte deve poi essere fatto per l’ultravioletto, il cui controllo 
permetterebbe di evitare fenomeni di decadimento catalitico di arredi, oggetti o 
altro contenuti negli ambienti. 
 
 Capitolo 
Trattazione analitica
 2 
I
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Università degli Studi di Napoli “Parthenope” – Dipartimento di Ingegneria 
 
Figura 2 - Spettro della radiazione solare. 
 
Le onde elettromagnetiche sono caratterizzate da un parametro denominato 
lunghezza d’onda λ cioè la distanza coperta dalla radiazione tra due picchi 
dell’onda alla stessa altezza in un periodo T, dove quest’ultimo (T) è il tempo 
necessario perché l’onda percorra una distanza pari a λ. Il periodo e la lunghezza 
d’onda sono dunque legati tra loro dalla relazione: 
 c ×T 
in cui “c” è la velocità di propagazione dell’onda elettromagnetica. Nel vuoto 
questa velocità è costante e pari alla velocità della luce nel vuoto, 
c0=2,998×108m/s. Infatti, anche la luce è assimilabile, come vedremo, ad un’onda 
elettromagnetica. La velocità di propagazione dell’onda elettromagnetica in un 
mezzo è legata a quella nel vuoto dalla relazione: 
c = c0 /n 
dove n è l’indice di rifrazione ed è una proprietà del mezzo considerato; ad esempio 
in aria è praticamente unitario, mentre nell’acqua e nel vetro è pari a 1,5. 
La parte di radiazione elettromagnetica che viene direttamente studiata nella 
trasmissione del calore viene denominata radiazione termica ed è quella compresa
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all’incirca nell’intervallo tra 0,1 e 100 μm. La denominazione radiazione termica 
deriva dal fatto che la radiazione emessa dai corpi per effetto della loro 
temperatura ricade quasi esclusivamente in tale intervallo. 
Il sole, caratterizzato da temperature molto elevate emette maggiormente nel 
campo del visibile e in quello del vicino infrarosso (vedi fig. 2) mentre gli arredi, le 
pareti e lo stesso suolo emettono nel campo dell’infrarosso lontano in quanto 
caratterizzati da temperature decisamente più basse.  
 
 2.2 Il comportamento del vetro con la radiazione solare 
Un corpo investito da una radiazione elettromagnetica, e quindi anche da una 
radiazione termica, da luogo ai fenomeni di riflessione, assorbimento e 
trasmissione della stessa. Infatti, il colore di un corpo alla temperatura ambiente è 
frutto di una riflessione di alcune componenti della radiazione luminosa. 
L’entità delle tre parti è governata rispettivamente dai coefficienti di riflessione, 
assorbimento e trasmissione caratteristici della superficie (vedi figura3). 
 
 
Figura 3 - Distribuzione della radiazione solare incidente su una superficie.
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Il loro valore varia da zero a uno. Per il principio di conservazione dell’energia, la 
somma dei tre coefficienti deve sempre dare uno. 
1) coeff. di assorbimento a=Gass / G 
2) coeff. di riflessione r=Grifl / G 
3) coeff. di trasmissione t=Gtrasm / G 
Gass + Grifl + Gtrasm = G[7] 
Si ha pure che: 
a + r + t = 1 
Nei materiali traslucidi tutti i tre coefficienti hanno valore diverso da zero, mentre 
per i materiali opachi è nullo il coefficiente di trasmissione. Tali coefficienti 
possono assumere valori differenti al variare della lunghezza d’onda della 
radiazione che colpisce un corpo. Ad esempio nel vetro float chiaro, in altre parole 
nel comune vetro da finestra, il coefficiente di trasmissione vale circa 0.85 nello 
spettro del visibile e del vicino infrarosso con coefficienti di  assorbimento e 
riflessione molto bassi. Nel contempo questi valori assumono sempre più 
importanza man mano che ci si avvicina al campo del lontano infrarosso a 
discapito del coefficiente di trasmissione. Per quella regione del campo il vetro si 
comporta come una superficie opaca. 
In altri termini, quasi tutta la radiazione solare visibile attraversa il vetro e 
interagisce con le superfici retrostanti. Questa radiazione riscalda le superfici 
interne che a loro volta, perché hanno temperature diverse dallo zero Kelvin, 
emettono radiazioni ma lo fanno nel lontano infrarosso. Il vetro nel lontano 
infrarosso si comporta come una superficie quasi opaca, come detto sopra, e 
respinge la radiazione verso l’interno ottenendo così il conosciuto effetto serra. 
Nell’ottica della climatizzazione degli ambienti bisogna considerare che  
l’emissione nel lontano infrarosso da parte dei corpi all’interno degli ambienti , 
rappresenta solamente calore che rimane intrappolato negli ambienti., Questo 
contributo è positivo per le stagioni più fredde dell’anno mentre può produrre 
surriscaldamento negli ambienti soprattutto per quelle destinazioni d’uso 
caratterizzate da elevati carichi interni dovuti a computer, apparecchiature 
elettriche e luci. Inoltre, per la stagione calda va considerato oltre all’effetto serra 
anche che la radiazione che attraversa il vetro è molto più forte rispetto al caso 
invernale. Per i climi tipicamente mediterranei dove il carico estivo è
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confrontabile, se non superiore, a quello invernale risulta più importante 
individuare strategie che possano bloccare la radiazione solare. Dal punto di vista 
della fisica tecnica significa dire che bisogna ridurre il coefficiente di trasmissione 
possibilmente nel campo del vicino infrarosso e cercare di mantenerlo comunque 
alto nel campo del visibile per non creare discomfort illuminotecnico. Per 
raggiungere tale obiettivo , ci sono solo due possibilità: aumentare l’assorbimento, 
o aumentare la riflessione del vetro 
Nel primo caso si opta per vetri a controllo solare con elevato coefficiente di 
assorbimento (per esempio vetri colorati in massa), nel secondo caso per vetri a 
controllo solare riflettenti a specchio. Il parametro che indica quanta di questa 
radiazione solare è bloccata è il fattore solare (Fs). Il decreto 59/09 definisce 
fattore solare (g) la frazione dell’irraggiamento solare incidente che entra in un 
locale attraverso il vetro. Questo parametro non solo tiene conto della parte di 
energia radiante trasmessa all’interno dell’ambiente proveniente dal sole, ma 
anche dell’eventuale contributo secondario dovuto  all’assorbimento della 
radiazione dal vetro in un primo momento e poi il rilascio verso l’interno e 
l’ambiente esterno in un secondo momento. 
 
 
Figura 4 - Energia radiante primaria e contributo secondario. 
 
La trasmissione della radiazione solare, sia visibile sia infrarossa, verso gli 
ambienti interni non è l’unico fattore da considerare nella progettazione dei 
sistemi vetrati. Per migliorare la resistenza termica, gli attuali sistemi vetrati
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sono per lo più costituiti da vetri multipli distanziati tra loro da intercapedini. 
L’intercapedine serve a produrre un isolamento termico relativamente elevato, 
rispetto a quello che si realizzerebbe con un singolo vetro. La trasmissione del 
calore attraverso un’intercapedine ha tuttavia anche una componente radiativa 
che, è governata dalla temperatura assoluta delle facce e dalla loro emissività; più 
bassa è quest’ultima, minore è lo scambio a parità di temperature. Nel vetro, 
l’emissività è elevata, circa 0,8. 
In conclusione, una vetrocamera doppia realizzata con un vetro semplice e un 
vetro basso-emissivo è caratterizzata da una trasmittanza più bassa rispetto ad 
una vetrocamera che prevede il montaggio di due vetri semplici. 
 
 2.3 Il componente vetrato nell’involucro edilizio.  
Si vuole soffermare l’attenzione dell’influenza delle proprietà termo-fisiche delle 
componenti vetrate in relazione alle prestazioni dell’involucro edilizio e valutarne 
gli aspetti economici al variare delle condizioni climatiche. 
Infatti, un aspetto da non trascurare è quello del clima, in quanto  in quelli 
temperati si ha una duplice esigenza: limitare le dispersioni di calore in inverno ed 
respingere il carico solare in estate. Quando il progettista sceglie il componente 
vetrato deve rispettare gli obblighi di legge e nel contempo fare delle valutazioni di 
tipo energetico-economico al fine di individuare l’entità dell’investimento 
economico e il relativo tempo di ritorno. 
Prendendo in esame un edificio comune sottoposto a condizioni climatiche 
tipicamente estive, si avranno perdite di carico tanto più significative, quanto più 
vi è in uno stato di degrado le componenti strutturali e impiantistiche dell’edificio 
stesso. 
Per ottenere un minor consumo di energia attua alla climatizzazione bisogna 
attenuare e limitare le perdite di carico termico. Generalmente, in un edificio 
tradizionale l’elemento costruttivo dell’involucro più “debole” che isola meno è 
rappresentato dalle finestre.