Schermature solari: applicazioni, tipologie e vantaggi offerti

La ricerca della luce e della trasparenza ha condotto allo sviluppo tecnologico del vetro, ai “curtain walls”, alle vetrate appese, all’uso sempre più diffuso di coperture e spazi vetrati. Le schermature solari sono una parte indispensabile della frontiera trasparente, in quanto è molto difficile, ottenere un sufficiente livello di controllo solare, unicamente attraverso la forma e l’orientamento dell’edificio o tramite l’utilizzo delle proprietà ottiche dei materiali trasparenti.Indice:

• Effetto serra e rischi delle superfici vetrate
• Funzione delle schermature solari
• I sistemi frangisole
• Tipologie di schermature solari
• Orientamento delle lamelle

I sistemi di schermatura consentono un efficiente controllo dei carichi solari, della trasmissione luminosa e dei fenomeni di abbagliamento. L’effetto sul carico termico e sul comfort è rilevante, senza penalizzare il contributo delle vetrate alla componente naturale dell’illuminazione.

Con il progressivo aumento delle strutture trasparenti i frangisole si sono trasformati da semplici sistemi oscuranti a elementi compositivi veri e propri capaci di caratterizzare l’intera architettura.

Effetto serra e rischi delle superfici vetrate

Le superfici vetrate, se pure affascinanti per la loro trasparenza smaterializzante e per il contatto con l’esterno che implicano, comportano spesso alle nostre latitudini eccessivi carichi termici e luminosi. Gli involucri trasparenti presentano dei rischi di applicazione che possono rendere critico il benessere degli utilizzatori e il controllo delle condizioni climatiche interne.

Come tutte le superfici vetrate possono presentare guadagni (illuminazione naturale e guadagno termico in inverno) e perdite (surriscaldamento estivo e abbagliamento) nel bilancio energetico. Controllare l’afflusso dell’energia solare attraverso la frontiera vetrata è fondamentale anche per evitare il cosiddetto “effetto serra”, facilmente verificabile in presenza di superfici di vetro.

L’effetto serra è dovuto alla selettività del vetro alla radiazione solare: il vetro trasmette le onde corte (radiazioni di lunghezza d’onda inferiori di 2,5 micron), ma blocca le onde lunghe.

Le onde corte passano attraverso il vetro e vengono assorbite da superfici e oggetti all’interno. Questi riscaldandosi re-irradiano onde lunghe, le radiazioni termiche, che però essendo di lunghezza d’onda maggiore di 2,5 micron vengono trattenute nell’ambiente interno, bloccate dalla frontiera vetrata, generando incremento della temperatura.

Questa caratteristica di trasformare l’energia solare in energia termica è un fattore ambivalente, se da una parte infatti, permette di riscaldare nei periodi più freddi (inverno) l’ambiente con l’energia solare, dall’ altro può essere causa di surriscaldamento e/o di umidità eccessiva nei periodi più caldi (estate, ore centrali del giorno).

Funzione delle schermature solari

Le coperture vetrate hanno il problema di controllare gli apporti luminosi e termici delle radiazioni solari, schermandole dove sono eccessive e ottimizzandole quando sono necessarie. È molto difficile, ottenere un sufficiente livello di controllo solare, unicamente attraverso la forma e l’orientamento dell’edificio o tramite l’utilizzo delle proprietà ottiche dei materiali trasparenti.

Diversi dispositivi (lamelle, frangisole, veneziane, ecc.) rifrangono e diffondono la luce distribuendola in maniera più omogenea negli interni. Le schermature solari, specialmente quelle esterne, risolvono almeno in parte la poco equilibrata distribuzione della radiazione solare, concentrato soprattutto nelle zone prossime alla vetrata: il carico luminoso intenso del sole determina abbagliamento in prossimità delle finestre e zone d’ombra negli angoli più distanti.

I sistemi frangisole

Le schermature solari più diffuse sono riconducibili ai sistemi frangisole, che consentono il controllo di quei fenomeni indesiderati, quali abbagliamento ed elevata temperatura, frequentemente provocati dalla radiazione solare sulla superficie vetrata, e consentono in qualche modo anche di dosare l’illuminazione naturale.

Diffondendo la radiazione diretta, producono un livello di illuminamento più diffuso con minore contrasto delle luminanze. La luce incidente sulle lamelle può in vari modi essere gestita, filtrata e riflessa, l’intercettazione dei raggi evita che un eccessivo calore penetri attraverso le finestre, ed elimina i punti di eccessivo riverbero dando un illuminazione più diffusa a tutto l’ambiente, consentendo un miglioramento delle condizioni di luminosità e di temperatura all’interno degli ambienti.

I sistemi di schermatura consentono di controllare la radiazione solare allo scopo di ridurre i carichi estivi e utilizzare i guadagni di calore in inverno, permettendo nel contempo il contatto visivo con l’esterno e di lasciare passare l’aria per la ventilazione: le lamelle sono spesso utilizzate nei sistemi di raffrescamento naturale basati sui flussi d’aia, per incanalare e direzionar il vento.

I brise-soleil sono inoltre indispensabili in caso di superfici vetrate inclinate per via della più elevata sollecitazione termica e nel caso di coperture trasparenti per deflettere la luce zenitale e diffonderla per riflessione in profondità.

I frangisole rappresentano una soluzione tecnica di grande efficacia, dalla precisa impronta estetica, sanno conciliare schermatura visiva e trasparenza. Se attentamente progettati in base all’esposizione delle facciate e al percorso solare, sono vantaggiosi per il microclima interno, migliorano il comfort termico e visivo degli utilizzatori e possono essere un elemento di qualificazione architettonica grazie al loro aspetto leggero e tecnologico.

Il costo aggiuntivo viene recuperato dalla riduzione del fabbisogno energetico per il sistema di condizionamento e di riscaldamento e per l’impianto di illuminazione artificiale.

Tipologie di schermature solari

I sistemi oscuranti possono essere posizionati all’interno, all’esterno o nell’intercapedine di doppi vetri o di pareti ventilate trasparenti.

Diversi i materiali in cui possono essere realizzati: dal calcestruzzo (per quelli fissi), al legno, ai profilati di alluminio e acciaio zincato o verniciato, alle più economiche materie plastiche come il PVC, che essendo un cattivo conduttore di calore ha il vantaggio di evitare il surriscaldamento dovuto dall’irraggiamento solare.

Possono essere schermi esterni aggettanti fissi, in muratura o in metallo, pale orientabili o schermi scorrevoli, lame a profilo semplice o a sezione ellissoidale, veneziane a filo vetro o sigillate in vetrocamera; possono schermare solamente le parti vetrate, caratterizzare l’intero prospetto dell’edificio o ricoprirlo interamente.

Soluzioni innovative sono rappresentate dalle pale microforate, più leggere e quindi più facilmente rotabili, permettono un abbattimento dell’irraggiamento termico con un più elevato apporto di energia luminosa, e dai frangisole in vetro che incorporano celle fotovoltaiche.

Frangisole verticali e orizzontali

Diverse sono le tipologie per forma, per posizionamento, per orientamento, sistemi di schermatura orizzontali, verticali o obliqui, da scegliere a seconda dell’applicazione.

Indicativamente i frangisole verticali sono consigliabili per le facciate Est ed Ovest, per riparare dalla luce radente dei raggi bassi del sole di mattino e pomeriggio, mentre quelli orizzontali sono indicati per le facciate esposte a Sud, per impedire la radiazione solare diretta nelle ore centrali delle giornate estive, consentendo l’apporto solare invernale.

Schermature solari esterne e interne

Le schermature solari esterne che fermano i raggi solari esternamente alla frontiera vetrata sono più efficaci di quelle interne per la riduzione del carico termico della radiazione incidente, in quanto la respingono prima che raggiunga la superficie del vetro, evitandone che questo si riscaldi, causando l’effetto serra.

Quelle interne per contro sono più facilmente manovrabili e gestibili dai singoli utilizzatori, oltre a rappresentare dei sistemi più semplici e più economici. La protezione solare può anche essere integrata nella facciata in vetro come accada solitamente nelle facciate ventilate a doppio guscio, che comprendono le schermature nella cavità ventilata, protetta dagli agenti atmosferici .

La forma e i profili dei singoli elementi andranno scelti, oltre che per la loro valenza estetica, per la capacità di sostenere l’azione esercitata dal vento e di limitare fenomeni di risonanza e di rumorosità (meglio a questo scopo le forme arrotondate) sotto pioggia battente, grandine e raffiche di vento.

Ampia è la varietà di configurazioni reperibili sul mercato per la pronta installazione, mentre per applicazioni particolari o facciate molto irregolari, che richiedano un’ampia flessibilità modulare per la corretta messa in opera, si può ricorrere all’esecuzione su disegno.

Orientamento delle lamelle

L’orientamento delle lame nelle schermature solari deve essere determinato in funzione della esposizione della facciata e del percorso solare stagionale, oppure rispetto al raggio di incidenza della luce, se si tratta di sistemi mobili.

In questo caso le pale possono essere orientate da vari tipi di comando: manuale a frizione, a distanza mediante comandi meccanici o elettrici oppure con un dispositivo elettronico.

La mobilità degli elementi consente di calibrare l’orientamento secondo le condizioni esterne presenti. Questo permette di potere ottimizzare l’ingresso dell’irraggiamento solare in modo da intercettare gli alti raggi del sole estivo ma lasciare invece passare la bassa radiazione (termica e luminosa) del prezioso sole invernale, cosa non sempre possibile con i sistemi fissi che schermano la facciata in modo costante e pertanto spesso, per garantire la giusta ombreggiatura durante il periodo di maggiore insolazione, risultano poi anche delle barriere per i raggi invernali.

I frangisole ruotano in genere attorno all’asse mediano, il che conferisce l’equilibrio alla pala e richiede una forza di piccola entità; l’asse di rotazione può essere anche posto sull’orlo delle pale; il moto rotatorio avviene in genere grazie a un sistema di montanti verticali in acciaio che collegano in parallelo le pale.

Gli impianti più sofisticati di schermature solari sono dotati di un sistema di controllo basato su sensori ambientali collegato ad un meccanismo a motoriduttori elettrici o a cilindri idraulici, che, vincendo le sollecitazioni del vento, permette la rotazione delle pale, secondo le condizioni presenti in quel preciso momento. La regolazione in altri casi avviene in base a funzioni programmate tramite crono calendario.

 

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