Involucro edilizio, comfort e risparmio energetico #1 – La conformazione ideale per una abitazione
Come avrete modo di scoprire leggendo il nostro magazine online, l’effettivo risparmio energetico e il comfort di una abitazione sono dati, in primis, dalla progettazione e realizzazione di un involucro altamente performante.
Non si tratta solo di realizzare muri e tetto a regola d’arte e di isolare utilizzando un buon cappotto termico.
E’ necessario valutare moltissim aspetti e progettare meticolosamente ogni dettaglio. Approfondiremo questi aspetti uno per uno in diversi articoli.
Il primo aspetto che analizziamo riguarda la definizione della conformazione dell’edificio.
La definizione della sagoma dell’involucro, ovvero come sfruttare volumi e superfici a disposizione, influenza direttamente un fattore importante, il rapporto di forma S/V dell’edificio, di cui vi parleremo a breve.
A parità di volume, minore è la superficie che disperde (più un edificio è compatto), migliore è il suo indice energetico e conseguentemente il risparmio energetico.
Che cosa è il rapporto S/V
Superficie disperdente S (m2): superficie che delimita il volume climatizzato V rispetto all’esterno, al terreno, ad ambienti a diversa temperatura o ambienti privi di impianto di climatizzazione.
Volume climatizzato V (m3): volume lordo delle parti di edificio climatizzate come definito dalle superfici che lo delimitano
Rapporto di forma S/V: rapporto tra la superficie disperdente S e il volume climatizzato V
Comfort edilizio e risparmio energetico: perché è importante il rapporto S/V
Il rapporto di forma S/V esprime quanto è compatto un edificio e, come visto, è il rapporto tra la superficie disperdente (pareti, coperture, pavimento) ed il volume climatizzato.
E’ un parametro importante che influenza le prestazioni energetiche globali dell’edificio. Lo scambio energetico tra l’ambiente esterno e quello interno, infatti, avviene, attraverso la superficie (S) dell’involucro che racchiude il volume (V) riscaldato: più è estesa la superficie disperdente S maggiori saranno le dispersioni termiche.
Con bassi valori del rapporto S/V avremo un edificio compatto con, proporzionalmente, minori superfici disperdenti con l’esterno; viceversa alti valori di S/V corrispondono ad edifici più disperdenti che presentano forme più movimentate e, quindi, maggiore scambio con l’ambiente esterno.
Un buon rapporto S/V consente di raggiungere in fretta un buon livello di efficienza energetica. E’ un criterio sicuramente molto importante per iniziare a progettare una casa, anche se spesso la forma che decidiamo di dare alla nostra casa dipende più da considerazioni estetiche e fattori e emotivi che non razionali.
Rapporto S/V e contesto climatico
Il rapporto S/V ci dà indicazioni importanti sul comportamento invernale dell’involucro ma è un parametro che va valutato correttamente anche in funzione del contesto climatico in cui si trova il fabbricato stesso.
L’edificio A, di forma più irregolare, è preferibile in climi caldi. La compattezza dell’edificio B è consigliata in climi freddi.
In climi particolarmente freddi, infatti, caratterizzati da rilevanti sbalzi di temperatura tra l’ambiente esterno e l’interno è preferibile un rapporto di forma basso che si traduce in minore superficie disperdente e, quindi, in minore scambio termico tra interno ed esterno. In queste situazioni presentano una maggiore efficienza energetica gli edifici di tipo compatto.
Al contrario in climi caldi gli edifici che hanno una superficie più movimentata, a cui corrisponde un rapporto di forma più elevato, raggiungono prestazioni estive migliori in termini di efficienza energetica perché presentano zone ombreggiate che favoriscono la ventilazione naturale e limitano il surriscaldamento dell’involucro.
Quale conformazione risulta più vantaggiosa per una casa?
In linea generale più compatto è l’edificio, più è facile perseguire l’efficienza energetica. Tra i fattori che determinano la compattezza vi sono la profondità dell’edificio, il numero di piani e la presenza o l’assenza di sporgenze.
Il rapporto tra superficie e volume influenza considerevolmente il fabbisogno energetico di un edificio.
Abbiamo visto che più è alto il valore S/V, più è grande il fabbisogno di energia termica dello spazio vitale/spazio utilizzabile.
Più un edificio risulta compatto, migliore efficienza nei costi avrà anche la sua costruzione, in parte perché saranno necessari spessori inferiori degli strati di isolamento termico.
Edifici a forma geometrica semplice, ad esempio edifici a forma cuboide o cubica, hanno una superficie inferiore in rapporto al loro volume e godono di un miglior rapporto S/V rispetto ad edifici che presentanto sporgenze, abbaini, bow windows.
La figura solida di maggiore compattezza è la sfera, ma è evidente che una figura del genere non è utilizzabile in edilizia.
Il cubo sarebbe allora la forma geometrica che più si avvicina alla sfera per caratteristiche di compattezza. Tuttavia tale forma può causare all’edificio problemi di illuminazione ed aerazione. La forma cubica, inoltre, è ideale nel caso di pareti con la stessa trasmittanza termica. Ma nella realtà, la copertura per esempio, è caratterizzata da una trasmittanza diversa da quella delle altre pareti, pertanto, al fine di ottenere un equilibrio termico complessivo, si opta per una forma a parallelepipedo con pareti diversamente caratterizzate a seconda delle esposizioni.
Conclusioni: quale scelta per avere comfort e risparmio energetico?
In conclusione la forma di un edificio è uno dei primi aspetta da esaminare se si vuole costruire edifici efficienti dal punto di vista energetico. Infatti, come facilmente intuibile, si ha che:
- Al crescere delle superfici esposte verso l’esterno crescono le dispersioni di energia verso l’esterno in inverno e le rientrate di calore indesiderate in estate
- Al crescere del volume crescono la massa e l’energia che può accumulare contribuendo a smorzare le oscillazioni termiche
Abbiamo visto che l’indice che condensa questi ultimi due concetti è il fattore S/V, cioè il rapporto tra superficie disperdente e volume racchiuso dalla superficie disperdente. A parità di volume, il fabbisogno di energia decresce con il decrescere della superficie disperdente.
Tradotto in altri termini significa che gli edifici con forma regolare e compatta sono più risparmiosi di quelli con forma irregolare. Per edifici residenziali un valore ottimale del rapporto S/V si aggira sui 0,6
Il fattore di forma, in edilizia, consente di confrontare il comportamento termico di soluzioni costruttive morfologicamente diverse prescindendo da tutte le altre caratteristiche quali isolamento termico e condizioni climatiche.
Per riassumere quanto osservato possiamo affermare che le strutture maggiormente indicate per contenere le dispersioni di calore sono:
- le costruzioni di grandi dimensioni (grandi volumi rispetto alle superfici disperdenti)
- le costruzioni compatte
- le costruzioni che, in quanto contigue ad altre strutture, limitano l’estensione delle superfici in contatto con l’esterno (es appartamenti in condominio)
Questo argomento che abbiamo brevemente esaminato è solo il primo degli aspetti relativi alla progettazione ottimale dell’involucro edilizio. Nei prossimi articoli andremo a toccarne tantissimi altri, non meno importanti.
—
Credits