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PRC.40 · Processo Costruttivo

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.

Schermo esterno contro tenda interna
molte volte più efficace
Il sole a sud, a mezzogiorno
alto d'estate, basso d'inverno
Orientamento più critico
ovest: sole basso nel pomeriggio caldo
Lamelle orizzontali
ottime a sud, deboli a est e ovest

Panoramica

TAV. 00

La 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. H
NON IN SCALA0 strati su 5 in opera

Il dettaglio del gestolo stesso aggetto, due stagioni

AGGETTOESTATE: SOLE ALTOfermatoINVERNO: SOLE BASSOpassa sotto e scaldaa sud questo funziona senza parti mobili
01Settimane 1-2

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.

Perché si fa cosìLa schermatura ideale sarebbe un dispositivo che d'estate c'è e d'inverno non c'è. A sud questo si ottiene senza parti mobili, sfruttando il fatto che d'estate il sole a mezzogiorno è molto alto e d'inverno molto basso: un aggetto orizzontale correttamente dimensionato ferma il primo e lascia passare il secondo, cioè fa gratis una cosa che sembrerebbe richiedere un meccanismo. A est e a ovest la stessa geometria non funziona, e non è un problema di dimensionamento ma di direzione: il sole sorge e tramonta basso sull'orizzonte, quindi arriva quasi parallelo al piano orizzontale, e nessun aggetto lo intercetta. Lì servono elementi verticali oppure sistemi che si orientino. Aggiungere che l'ovest è anche l'orientamento peggiore, perché il sole basso del pomeriggio si somma al calore già accumulato durante il giorno, spiega perché è la facciata su cui vale la pena spendere di più.
2 stagioni · condizioni da verificare, non una sola4 fronti · orientamenti che chiedono dispositivi diversi
In manodiagrammi solari e studio delle ombremodello tridimensionale del contesto
si verificano le ore critiche, non il mezzogiorno per abitudine
L’errore che costa caroRipetere lo stesso frangisole orizzontale su tutti i fronti per coerenza di immagine: a sud funziona, a ovest è un disegno di facciata che non fa ombra quando servirebbe.
Controllo DLVerifica che esista uno studio dell'ombreggiamento per ciascun orientamento e non un unico schema ripetuto; controllo che il dispositivo scelto sia coerente con le ore critiche dichiarate e con l'uso reale degli ambienti.
«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
Le battute — coi giorni del cantierebattuta 1 di 5
1 ciclo stagionalele logiche di automazione delle schermature mobili vanno ritarate dopo aver visto un'estate e un inverno reali: i valori impostati alla consegna sono sempre provvisori

clicca una battuta · frecce ← → per scorrere il cantiere · le pause tratteggiate sono la chimica che lavora

La regola che decide tutto

A sud basta un aggetto, a ovest non basta nulla di fisso

TAV. G1

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.

FRONTE SUDESTATE · ALTOfermatoINVERNO · BASSOentra e scaldaun aggetto fisso fa due lavori oppostiFRONTE OVESTPOMERIGGIO · QUASI ORIZZONTALEpassa sotto l'aggettoservono elementi verticalioppure lamelle che ruotano

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

TAV. G2

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.

SCHERMO ESTERNOVETROil calore resta fuorie se ne va con l'ariaTENDA INTERNAVETROla tenda si scalda già dentro la stanzae restituisce il calore all'ambientele tende servono per abbagliamento e privacy: per il calore arrivano tardi

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. P
SCHERMO INEFFICACELamelle orizzontali su fronte est o ovest: il sole basso passa sotto l'aggetto proprio nelle ore in cui il locale è già caldo (fase 01). La facciata sembra schermata ma non lo è, e l'errore non è correggibile senza rifare il sistema.
INFILTRAZIONE ALL ANCORAGGIOMacchie di umidità che compaiono all'interno in corrispondenza delle staffe: sigillatura degradata o fissaggio che si è allentato per fatica sotto carico di vento (fase 02). Sono i punti in cui l'involucro è stato forato, ed erano tutti evitabili in progetto.
PONTE TERMICO PUNTUALEFasce fredde o muffa localizzata all'interno lungo la griglia degli ancoraggi (fase 02): il cappotto è continuo ovunque tranne dove passa il metallo, e su una facciata intera i passaggi sono decine.
RUMORE E VIBRAZIONEFischi, ronzii o sbattimenti con vento forte: lamelle non irrigidite, giochi eccessivi negli attacchi o passi risonanti (fase 04). È il difetto che genera più lamentele degli occupanti, perché si manifesta di notte.
AUTOMAZIONE DISATTIVATASchermature mobili trovate ferme in posizione fissa: gli utenti hanno disattivato un sistema che si muoveva in momenti inopportuni (fase 05). Tecnicamente tutto funziona, ma il beneficio energetico previsto è semplicemente scomparso.

Domande da cantiere

TAV. Q
Frangisole 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.

Materiali coinvolti

TAV. M