Schermature Solari e Frangisole
Una schermatura non serve a fare ombra: serve a fare ombra d'estate e a togliersi di mezzo d'inverno. Tutto il progetto sta in questa differenza, e la differenza non la decide il gusto: la decide la geometria del sole, che a sud e a ovest si comporta in modi così diversi da richiedere due dispositivi diversi.
Panoramica
TAV. 00La schermatura solare è l'elemento di facciata con il rapporto più alto fra effetto ottenuto e materia impiegata, e anche quello progettato con più leggerezza. La ragione è che sembra un problema di forma mentre è un problema di angoli: il sole d'estate a mezzogiorno è molto alto e viene fermato con poca sporgenza orizzontale, mentre il sole del tardo pomeriggio arriva quasi orizzontale e attraversa qualunque aggetto, per quanto profondo. Da questo fatto elementare discende quasi tutto: le lamelle orizzontali funzionano bene a sud e male a ovest, quelle verticali o orientabili servono proprio dove le orizzontali falliscono, e una schermatura progettata senza guardare l'orientamento è semplicemente un ornamento costoso. Il secondo tema, altrettanto decisivo e altrettanto trascurato, è che una schermatura è una struttura appesa fuori dall'involucro: ha carichi di vento propri, va ancorata attraversando l'isolamento e la tenuta all'acqua, e resterà esposta per decenni a intemperie e dilatazioni. Il fallimento tipico non è ottico, è costruttivo: infiltrazioni agli ancoraggi, ponti termici, rumore al vento, corrosione fra materiali diversi.
La partitura di posa
TAV. HIl dettaglio del gestolo stesso aggetto, due stagioni
Analisi solare: l'orientamento decide il tipo
Per ogni facciata si ricostruisce il percorso del sole nelle stagioni e nelle ore che contano, si individuano i periodi in cui la radiazione va fermata e quelli in cui va lasciata entrare, e da lì si sceglie il dispositivo: aggetti e lamelle orizzontali, elementi verticali, sistemi orientabili o vetri a trasmissione variabile.
«A sud il sole te lo ferma un aggetto e non serve un motore. A ovest il sole ti arriva negli occhi: lì o giri le lamelle o non hai fatto niente.»taccuino di cantiere — sintesi redazionale
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La regola che decide tutto
A sud basta un aggetto, a ovest non basta nulla di fisso
Il sole non si comporta allo stesso modo su tutti i fronti, e questa è la ragione tecnica per cui una facciata schermata bene ha dispositivi diversi su lati diversi, anche a costo di rinunciare a un'immagine unitaria. A sud il sole di mezzogiorno d'estate è molto alto e quello d'inverno molto basso: la stessa sporgenza orizzontale fa due lavori opposti nelle due stagioni, ferma il primo e lascia passare il secondo, senza meccanismi e senza consumi. A est e a ovest il sole arriva basso sull'orizzonte in entrambe le stagioni, quindi passa sotto qualunque aggetto: lì l'unica geometria che intercetta il raggio è verticale, oppure orientabile. E poiché il pomeriggio è anche il momento in cui l'edificio ha già accumulato calore, l'ovest è il fronte dove uno schermo inefficace si paga di più.
Schema qualitativo della geometria solare; gli angoli reali dipendono dalla latitudine e vanno ricavati dai diagrammi solari del sito, ma la logica dei due comportamenti resta la stessa a ogni latitudine europea.
Perché fuori e non dentro
Una tenda interna arriva sempre in ritardo
La differenza fra schermare all'esterno e schermare all'interno non è di grado, è di principio, e si capisce guardando dove finisce l'energia. Una lamella esterna intercetta la radiazione prima del vetro: si scalda, ma è fuori, e il calore che ha assorbito viene portato via dall'aria che le scorre attorno. Una tenda interna intercetta la stessa radiazione dopo che ha attraversato il vetro: a quel punto l'energia è già dentro la stanza, e la tenda che si scalda la restituisce all'ambiente, diventando essa stessa un corpo scaldante posto davanti alla finestra. Il vetro, per giunta, è molto più trasparente alla radiazione solare in ingresso che a quella infrarossa riemessa, quindi tende a trattenerla. Da qui la gerarchia pratica: prima si scherma fuori, poi si sceglie il vetro, e solo alla fine si mettono le tende, che servono per l'abbagliamento e per la privacy, non per il calore.
Schema qualitativo del bilancio energetico; l'entità del vantaggio dipende dal tipo di vetro, dal colore della schermatura e dalla ventilazione dell'intercapedine, ma il verso della differenza non cambia mai.
Come invecchia (e cosa lo tradisce)
TAV. PDomande da cantiere
TAV. QFrangisole fissi o mobili: quando conviene ciascuno?
La regola pratica si ricava dall'orientamento, non dal budget. A sud il sole cambia molto di altezza fra estate e inverno, quindi un elemento fisso può essere dimensionato per fermare l'uno e lasciare passare l'altro: la mobilità aggiunge poco e porta con sé motori, sensori, manutenzione e un modo in più di guastarsi. A est e a ovest il sole è basso in tutte le stagioni e la geometria fissa non riesce a distinguere fra il raggio che va fermato e quello che potrebbe essere utile: lì l'orientabilità è il solo modo per avere ombra quando serve e vista quando non serve. Ci sono poi due casi in cui la mobilità conviene indipendentemente dall'orientamento: quando l'edificio ha bisogno di apporto solare invernale significativo e uno schermo fisso lo ridurrebbe troppo, e quando il controllo dell'abbagliamento è parte del funzionamento dello spazio, come in uffici o aule con schermi. In ogni altro caso il fisso è più robusto, e la robustezza in facciata vale molto.
Non basta una buona tenda interna?
Per l'abbagliamento sì, per il calore no, e la ragione è fisica più che prestazionale. La radiazione solare che attraversa il vetro è già entrata: la tenda che la intercetta la trasforma in calore all'interno della stanza, e diventa essa stessa una superficie calda davanti alla finestra. Il vetro peggiora la situazione perché lascia entrare facilmente la radiazione solare e trattiene molto più facilmente l'infrarosso riemesso: è lo stesso meccanismo che rende calda un'automobile parcheggiata al sole. Una schermatura esterna, al contrario, si scalda in un luogo dove il calore può andarsene, cioè all'aria aperta, e per questo la differenza di efficacia fra le due soluzioni non è una percentuale ma un fattore. Questo non significa che le tende siano inutili: sono lo strumento giusto per l'abbagliamento, per la privacy e per l'oscuramento, e in molti edifici servono entrambe le cose. Significa solo che non vanno usate per risolvere un problema termico, perché arrivano dopo il vetro e a quel punto è tardi.
Il legno all'esterno regge? E quanta manutenzione chiede?
Regge, ma la domanda utile non è se resiste: è se resta dritto. Su una schermatura il problema principale del legno non è il degrado biologico, che si risolve con la specie giusta o con un trattamento di stabilizzazione, è la stabilità dimensionale. Una lamella lunga e sottile esposta al sole su una faccia e all'ombra sull'altra ha un contenuto di umidità diverso sui due lati, e tende a incurvarsi o a torcersi. Su un elemento isolato non se ne accorgerebbe nessuno; su una serie regolare basta uno scarto di pochi gradi perché l'occhio lo legga immediatamente. Da qui tre indicazioni pratiche. La prima è scegliere legni stabilizzati, per trattamento termico o modificazione chimica, che riducono molto il movimento igroscopico. La seconda è progettare fissaggi che permettano un piccolo movimento invece di contrastarlo, perché un legno bloccato non smette di muoversi, si spacca. La terza riguarda l'aspetto, ed è quella che genera più contenziosi: il legno esterno cambia colore, e in modo non uniforme perché dipende dall'esposizione. Va detto al committente prima, e va deciso se quel grigiore sarà accettato come patina o se si intende contrastarlo, perché nel secondo caso si sta accettando una manutenzione periodica per sempre.
Una schermatura può anche produrre energia?
Sì, e la combinazione è più sensata di quanto sembri, perché i due obiettivi coincidono nello spazio: la superficie che riceve più sole è esattamente quella che si vuole schermare. Un frangisole fotovoltaico usa la lamella come supporto dei moduli, e ha un vantaggio che gli impianti in copertura non hanno, cioè la possibilità di essere inclinato e orientato con precisione, e persino di ruotare seguendo il sole nei sistemi mobili. Ci sono però tre condizioni che vanno affrontate all'inizio, altrimenti il sistema delude. La prima è l'ombreggiamento reciproco: lamelle troppo ravvicinate si fanno ombra a vicenda, e su un modulo fotovoltaico l'ombra parziale penalizza molto più di quanto la geometria suggerisca. La seconda è la temperatura: un modulo caldo produce meno, quindi la lamella va ventilata su entrambe le facce, il che significa distanziarla dalla facciata invece di appoggiarla. La terza è la più trascurata e riguarda il tempo: i moduli hanno una vita utile e una tecnologia che evolve, i cavi e le connessioni si guastano, quindi va progettata la sostituibilità del singolo elemento senza smontare la facciata. Una schermatura attiva non è un impianto messo su un edificio: è una parte di edificio che va manutenuta come un impianto.