Effetto serra, comfort e salute

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1 Senza filtro la terra brucia

In natura l’effetto serra mantiene costanti le condizioni climatiche del pianeta: noi possiamo sfruttarne meglio i benefici e limitare gli effetti negativi che un suo squilibrio può comportare per il comfort e la salute

Pensare ad una serra in piena estate fa venire subito il desiderio di infilarsi in un frigorifero… Per difendersi dal caldo occorre difendere la casa dalla stessa radiazione solare che, d’inverno, è tanto utile per risparmiare sul consumo del riscaldamento.

Tettoie aggettanti, tende, frangisole: dalle classiche veneziane ai più moderni sistemi orientabili a sensori, devono essere in grado di impedire che i raggi UV penetrino attraverso la superficie vetrata trasformandosi in infrarossi. Oltre ad essere quindi un insieme funzionale per la regolazione del clima, sono tutti elementi che, usati in base all’orientamento della costruzione, ne arricchiscono l’estetica e creano un nuovo linguaggio della progettazione. Per scegliere quali sono gli accorgimenti tecnici e i consigli più utili proviamo a capire di più come funziona l’effetto serra per sfruttare i suoi effetti, eliminando gli sprechi di combustibile, e per ottimizzare le risorse naturali senza rinunciare alla qualità dei materiali e al comfort personale.

Che cosa si intende per effetto serra?

L’energia solare è l’enorme quantità di calore e luce che arriva sulla Terra sotto forma di radiazione. La “luce”, quella che permette all’occhio umano di vedere e di percepire i colori, non è altro che una parte di queste radiazioni compresa in un campo definito “visibile” che confina con i campi dell’infrarosso (frequenza più bassa, avvertibile sotto forma di calore) e dell’ultravioletto (più alta, dannosa per l’uomo). L’atmosfera con i suoi gas e vapori fa da filtro e da strato isolante alla superficie terrestre, impedendo che la radiazione si disperda di nuovo nello spazio. La capacità dell’atmosfera di trattenere l’energia termica ha creato in origine le condizioni favorevoli per lo sviluppo di forme di vita. è quello che chiamiamo effetto serra: se non ci fosse questa copertina atmosferica le variazioni di temperatura sarebbero estreme, come sugli altri pianeti la cui superficie può essere incandescente o ghiacciata; mediamente vivremmo ad una temperatura inferiore di 30°C rispetto a quella attuale e gli assetti della Terra sarebbero drasticamente modificati. Pensare che questo strato, di qualche decina di chilometri, è in proporzione sottile come un velo di rugiada su una piccola sfera, ci fa rendere conto paradossalmente della fragilità di ciò che tiene in vita la Natura, intesa come Biosfera.

L’inclinazione dei raggi solari varia in base all’orientamento nel corso della giornata e nel corso dell’anno. Tettoie e terrazzi devono avere una sporgenza tale da consentire il passaggio attraverso le vetrate dei raggi solari radenti durante l’inverno e fornire una barriera a quelli estivi, quasi perpendicolari.

Ma come funziona l’effetto serra?

Quando la radiazione solare attraversa un corpo denso trasparente, come nel caso di un involucro di vetro, una serie di raggi ne penetra la superficie, ma una parte, quelli di frequenza a infrarossi che si avvertono come calore, non sono in grado di oltrepassare il corpo trasparente e rimangono intrappolati. Ma cosa succede quando questo calore supera il grado giusto? Ciò che sta all’interno si surriscalda: in un’auto parcheggiata al sole la temperatura interna può raddoppiare! Un’auto scura, chiusa ermeticamente, si trasforma in un pannello solare e d’estate non è per niente piacevole… L’eccesso di gas serra (anidride carbonica, metano, vapore acqueo per citare i principali) causa l’aumento della temperatura terrestre; l’industrializzazione del secolo scorso ha causato un aumento del 40% del livello di CO2 rispetto a quello precedente ed anche se cessassimo le emissioni immediatamente questo livello si manterrebbe per un altro secolo, tale è la permanenza in atmosfera dell’anidride carbonica. Le emissioni inquinanti, oltre a rendere tossica l’aria che si respira, rendono più denso lo strato che intrappola l’energia termica e fanno dissolvere lo strato di ozono, che ha funzione protettiva. è per questa ragione che la terra ha la febbre, la sua temperatura si sta alzando e nelle zone più urbanizzate di anno in anno aumenta l’esigenza di usare condizionatori.

Il Palazzo dell’Esposizione Universale del 1848 a Londra era un’enorme serra che poteva contenere piante secolari. A partire da questo evento i sistemi costruttivi, che utilizzavano strutture metalliche e ampie superfici di vetro, si svilupparono progressivamente fino a trovare nei grattacieli il simbolo della modernità. Ma in un’epoca dominata dalla crisi del petrolio diventa sempre più necessario limitare il consumo di combustibile per gli impianti di condizionamento; un efficace isolamento termico, superfici vetrate basso-emissive, sistemi frangisole artificiali e naturali sono fattori irrinunciabili per un comfort rispettoso dell’ambiente.

L’irraggiamento nel corso delle stagioni

A partire dal Chrystal Palace, che nel 1848 ospitò la prima Esposizione Universale, il vetro come materiale da costruzione è diventato il simbolo della modernità: i palazzi per uffici tutti in vetro sono in pratica come serre, in estate devono essere raffreddati da impianti, il cui costo energetico è in continua crescita, che re-immettono calore all’esterno. Il calore immagazzinato all’interno di ampie superfici vetrate è quindi prezioso d’inverno, contribuisce a ridurre il fabbisogno di energia primaria per il riscaldamento, ma l’Italia è lunga e stretta, ha i piedi nel Mediterraneo e la testa coronata di Alpi innevate anche d’estate. La variazione climatica è quindi molto accentuata. Se le case dell’area nordica possono sfruttare in pieno l’irraggiamento diurno intrappolando il calore, la stessa tipologia (che prevede ampie vetrate orientate a sud come nelle Passivhaus) usata nelle abitazioni al centro e al sud Italia provocherebbe un calore eccessivo nei mesi estivi: è necessario provvedere a robuste schermature e strutture che proiettino ombra sulle facciate e soprattutto sulle superfici vetrate. Se osserviamo lo stesso elemento finestra, vediamo come cambia in base al clima e alla tradizione nelle varie zone. Dai preziosi trafori murari delle zone arabe, che disegnano fitti giochi d’ombra facendo circolare l’aria, all’uso delle persiane che ombreggiando i vetri delle finestre italiane permettono una vista discreta sull’esterno e si possono aprire, chiudere o socchiudere al variare delle ore e delle stagioni. Se la persiana tradizionale, piccolo capolavoro di “falegnameria climatica”, è rimasta sostanzialmente inalterata nel tempo, è invece l’elemento vetro che ha avuto una grande evoluzione tecnologica per rispondere alle esigenze di benessere termico interno nel corso dell’anno, senza aggravare i consumi di combustibile per gli impianti di climatizzazione.

Le vetrate a isolamento termico rinforzato e con controllo solare sono in grado di migliorare il comfort interno sia in estate sia d’inverno. I componenti sono infatti studiati per ridurre l’immissione di radiazione di circa la metà senza alterare la tonalità del vetro. Ma i fattori da prendere in considerazione sono molteplici, proprio per la variabilità delle condizioni di irraggiamento rapportato all’orientamento delle superfici. L’inclinazione dei raggi solari varia nel corso dell’anno, ma anche durante le ore della giornata: lo stesso elemento strutturale in aggetto, come il tetto o il balcone al piano superiore, può ombreggiare in estate le facciate a sud evitando il surriscaldamento interno, mentre nella stagione fredda la diversa angolazione del raggio fa penetrare in profondità luce e calore nell’abitazione. Ma nei mesi estivi l’inclinazione dei raggi e la maggiore durata delle ore di soleggiamento pomeridiano fanno sì che siano le aperture vetrate a sud-ovest a necessitare di schermatura dall’esterno con elementi frangisole possibilmente orientabili. Grazie alla modifica dell’angolo d’inclinazione delle lamelle rispetto alla direzione dei raggi possiamo regolare la quantità di luce e di conseguenza di calore, per adattarla al variare delle condizioni climatiche. Anche la presenza del verde che circonda l’abitazione gioca un ruolo fondamentale nella regolazione naturale del clima: la chioma degli alberi a foglia caduca scherma le aperture durante l’estate facendo circolare la ventilazione, mentre d’inverno attraverso i rami spogli il sole può penetrare dai vetri delle finestre.

Il massimo del raffrescamento naturale è quello offerto dalla vegetazione. Ombreggiare le facciate con piante a foglia caduca o pergole fiorite spoglianti permette la circolazione dell’aria e l’abbassamento della temperatura per effetto dell’“evapotraspirazione” delle foglie, limitando il consumo dei condizionatori senza impedire il soleggiamento invernale.

Senza filtro la terra brucia

Le condizioni favorevoli alla vita degli organismi sono garantite dallo strato isolante creato dai gas che compongono l’atmosfera e dal vapore acqueo; grazie ad essi la radiazione solare viene filtrata e trattenuta. Ma, a causa dell’eccesso di emissioni di CO2 e di composti chimici volatili (COV), l’atmosfera si ispessisce squilibrando l’effetto serra, portando al surriscaldamento della superficie terrestre ed alla conseguente alterazione del clima. è pur vero che ciclicamente il nostro pianeta ha attraversato variazioni climatiche, ma ciò non toglie che l’attività umana ha un peso rilevante su quanto sta accadendo negli ultimi decenni.