Crisi climatica: strategie di costruzione per città sempre più calde e umide

Crisi climatica, caldo rovente, città resilienti: strategie di costruzione per una vita più sostenibile

Crisi climatica e consumi energetici

È generalmente accettato che gli edifici utilizzino più energia in quei climi che richiedono riscaldamento più che raffrescamento. Gli edifici nei climi più freddi utilizzano più energia per il riscaldamento rispetto a quelle che nei climi più caldi la utilizzano per l’aria condizionata. Ci sono due ragioni principali.

In primo luogo, nei climi più caldi ci sono generalmente meno gradi di differenza tra le condizioni interne e quelle esterne. In Florida, ad esempio, stato USA decisamente caldo, il raffreddamento di un edificio richiede un delta di soli 20 gradi.  Riscaldare invece una casa in Wisconsin, stato decisamente più freddo, porta quel delta a ben 45 gradi.

Questa relazione tra temperatura esterna e temperatura interna si valuta utilizzando metriche denominate “giorni di riscaldamento” (HDD) e “giorni di gradi di raffreddamento” (CDD). Queste metriche riflettono la quantità di sforzo energetico richiesto per rendere gli edifici confortevoli, confrontando le temperature medie esterne ogni giorno con l’impostazione della temperatura interna. Madison, Wisconsin, ha 7.333 gradi giorno di riscaldamento, mentre Miami ha solo 2.562 gradi giorno di raffreddamento. 

C’è una seconda ragione per cui il raffreddamento richiede meno energia del riscaldamento: il raffreddamento avviene sempre con un ciclo frigorifero. I condizionatori d’aria hanno compressori che funzionano in modo molto efficiente, al contrario del riscaldamento che è quasi sempre prodotto con una sorta di combustione intrinsecamente meno efficiente.

Naturalmente, anche le pompe di calore per il riscaldamento degli ambienti vantano la funzione di refrigerazione, ma devono lavorare di più per riscaldare l’aria nei climi freddi che per raffreddare l’aria nei climi caldi.

Dato che ci vuole meno energia per raggiungere il comfort interno in climi dominati dal caldo, come nel caso della Florida, è quindi anche vero che è più facile costruire edifici “a energia zero” in climi caldi. . Gran parte dell’attenzione ricevuta dalle case a energia zero nei climi dominati dal caldo ruota attorno alla riduzione della grande domanda di riscaldamento degli ambienti. Sempre tornando all’esempio USA: In Wisconsin, il 56% del consumo energetico domestico va al riscaldamento degli ambienti e solo l’1% al raffreddamento. In Florida, il 9% va al riscaldamento e il 27% al raffrescamento. 

10 cose da ricordare durante la progettazione in un clima caldo e secco

Il progetto architettonico dipende da vari fattori, tra i quali il clima si posiziona saldamente al vertice della classifica. Comprendere gli elementi e le caratteristiche geografiche di una regione aiuta l’architetto a progettare un edificio che sia efficiente, pratico e che risponda positivamente alle sue condizioni ambientali.

Diversi tipi di clima richiedono approcci diversi per sostenere l’adattamento all’ambiente circostante.

Il clima caldo e secco si vive nelle zone situate lontano dalle coste del mare, dove le temperature sono superiori ai 30 gradi, dove l’umidità è mediamente inferiore ai 55 gradi e dove si sperimentano anche pochissime precipitazioni con un cielo sereno per la maggior parte dell’anno. L’obiettivo principale, per le aree che rientrano in questa categoria, sarà quello di ridurre il calore durante l’estate e fornire comfort. Una delle più antiche forme di architettura in questo clima potrebbe essere l’architettura di Mohenjo-daro, sito di importanza culturale e archeologica che contiene i resti di una città urbana di una delle più grandi civiltà antiche che abbiamo conosciuto: la civiltà della valle dell’Indo, che si estendeva tra quello che oggi è il Pakistan, l’Afghanistan nord-orientale e parti del Western India e che rappresenta uno degli insediamenti urbani più importanti dell’antichità insieme a quelli della Mesopotamia e dell’Egitto.

In quei siti, gli insediamenti sono caratterizzati da pianta a griglia, forme rettilinee, cortili interni. 

Linee guida per climi più caldi

Climi caldi diversi richiedono interventi diversi.

Gli architetti di tutto il mondo stanno progettando soluzioni all’aumento delle temperature e alle ondate di caldo più frequenti. Nuovi materiali, tecniche avanzate di modellazione termica e alcuni principi di progettazione di lunga data stanno dimostrando che anche quando le temperature raggiungono picchi inaspettati, le nostre case e i nostri edifici, se adeguatamente progettati, possono essere in grado di rimanere freschi senza consumare enormi quantità di energia.

Quelli che elenchiamo sono alcuni degli accorgimenti che dovrebbero essere messi in campo sempre ma che diventano imprescindibili nei climi caldi oggetto di ondate di calore sempre più frequenti.

Modellazione energetica e strategie progettuali passive

La progettazione di edifici per climi caldi e umidi richiede un’attenta considerazione delle strategie di progettazione passiva che possono aiutare a ridurre il consumo energetico, migliorare il comfort termico e migliorare la qualità dell’aria interna. Con la crescente importanza della sostenibilità e dell’efficienza energetica nella progettazione degli edifici, le strategie passive stanno diventando sempre più importanti per creare edifici resilienti, sostenibili e adattabili alle mutevoli condizioni ambientali.

Orientamento 

L’orientamento si riferisce al posizionamento di un edificio sul suo sito in relazione al percorso del sole, ai venti prevalenti e ad altri fattori climatici. Come una delle strategie di progettazione passiva per i climi caldi e umidi, l’orientamento ideale dell’edificio dovrebbe essere progettato per ridurre al minimo la radiazione solare diretta durante le ore più calde della giornata e massimizzare la ventilazione naturale. L’edificio dovrebbe essere orientato in modo da evitare la luce solare diretta da est e ovest e un numero minimo di finestre dovrebbe essere posizionato sulla facciata sud. Gli edifici dovrebbero essere progettati con un asse lungo in direzione est-ovest per ridurre al minimo la quantità di radiazione solare che entra nell’edificio.

Ventilazione Naturale

La ventilazione naturale può essere introdotta negli edifici con strategie di progettazione passiva come la ventilazione incrociata e la ventilazione del camino. La ventilazione trasversale funziona posizionando aperture sui lati opposti dell’edificio per creare un flusso d’aria, mentre la ventilazione del camino comporta l’utilizzo di movimenti d’aria verticali per estrarre l’aria calda dall’edificio e portare aria più fresca all’interno. Inoltre, la ventilazione attraverso il tetto può essere ottenuto utilizzando lucernari. Inoltre, cortili e atri possono creare uno spazio aperto per la ventilazione naturale e la penetrazione della luce. Queste strategie possono aiutare a rinfrescare gli spazi interni e ridurre la necessità di illuminazione artificiale e aria condizionata.

Dispositivi ombreggianti

I dispositivi di schermatura possono essere una delle strategie di progettazione passiva altamente efficaci per ridurre la quantità di guadagno di calore negli edifici situati in climi caldi e umidi. Sporgenti possono essere progettati per ombreggiare pareti e finestre. Le feritoie sono un’altra eccellente alternativa di ombreggiamento costituita da dispositivi a lamelle che possono essere regolati per controllare la quantità di luce solare che entra nell’edificio. Le tende da sole sono un dispositivo di ombreggiamento che può essere particolarmente efficace in zone con intensa luce solare. Gli schermi possono essere utilizzati anche su finestre e porte per bloccare la luce solare diretta e ridurre l’aumento di calore. Infine, piantare alberi vicino agli edifici può fornire ombra e ridurre l’aumento di calore, soprattutto se piantati sui lati sud e ovest dell’edificio.

Illuminazione diurna

Superfici chiare e riflettenti possono essere utilizzate su pareti e soffitti per riflettere la luce naturale negli spazi interni, riducendo la necessità di illuminazione artificiale. I lucernari sono un’altra opzione, utilizzando vetri specializzati per consentire l’ingresso della luce naturale bloccando il calore indesiderato. I ripiani luminosi possono essere installati all’esterno delle finestre per riflettere la luce naturale all’interno proteggendo le finestre dalla luce solare diretta durante le ore più calde della giornata. Le finestre a lucernario, situate in alto sui muri, possono anche consentire l’ingresso della luce naturale riducendo al contempo l’aumento di calore. Infine, i sistemi di reindirizzamento della luce diurna possono essere utilizzati per reindirizzare la luce naturale negli spazi interni senza causare un eccessivo guadagno di calore.

Materiali sostenibili

L’introduzione di materiali sostenibili negli edifici situati in climi caldi e umidi può contribuire a ridurre l’impatto ambientale della costruzione ea ridurre il consumo di energia. Un modo per raggiungere questo obiettivo è utilizzare materiali di provenienza locale come pietra o legno che possono ridurre l’impatto ambientale dei trasporti e sostenere l’economia locale. Un altro modo è utilizzare materiali riciclati o rinnovabili come il bambù o l’acciaio riciclato, che possono ridurre l’uso di risorse non rinnovabili e ridurre le emissioni di carbonio.

Calcestruzzo, mattoni, piastrelle e intonaco spesso assorbono grandi quantità di calore e lo rilasciano lentamente. Questo “effetto di massa termica” aiuta a compensare gli sbalzi di temperatura giornalieri. Nei climi caldi, il calore viene assorbito durante il giorno e rilasciato di notte quando le temperature esterne sono più basse. La massa termica è più efficace nei climi desertici che subiscono grandi sbalzi di temperatura dal giorno alla notte. Il calore viene assorbito da questi materiali di massa elevata durante il giorno e, se le notti sono abbastanza fresche, aprire la casa di notte aiuta a lasciar sfogare il calore all’esterno.

Strategie progettuali attive

Isolamento

L’isolamento del pavimento e delle pareti può essere ridotto nei climi più caldi. I pavimenti in piastrelle di ceramica sono i migliori per la pavimentazione in quanto aiutano a trasferire il fresco, mentre la moquette dovrebbe essere evitata. I soffitti oi tetti dovrebbero essere isolati almeno fino a R-30, a seconda della modellazione energetica.

Coperture riflettenti

Utilizzare coperture altamente riflettenti. È preferibile una copertura in metallo bianco o in tegole di cemento bianco. Se la casa ha un sottotetto non condizionato, si consiglia la guaina del tetto a barriera radiante.

Ombra naturale

Non la spieghiamo neanche: progettare considerando il contesto come elemento fondamentale è una regola aurea. 

Ombreggiatura delle finestre

Ogni finestra dovrebbe essere ombreggiata, sia con ombreggiatura naturale, con sporgenze delle finestre di 3′ o più, essendo incassata in muri spessi, con ampi portici a est e a ovest, o utilizzando una combinazione di queste tecniche.

Efficienza finestre

Le finestre a risparmio energetico sono importanti. Dovrebbe essere specificato un coefficiente di guadagno di calore solare (SHGC) inferiore a 0,25 e preferibilmente pari a 0,20.

Sigillatura dell’aria

Sigillare con cura l’involucro termico della casa perché la tenuta all’aria è importante tanto nei climi più caldi quanto nei climi freddi. Nei climi più caldi le perdite d’aria aumentano il carico di raffreddamento della casa e consentono all’umidità di entrare nello spazio climatizzato, quindi i condizionatori d’aria devono lavorare di più. Nei climi umidi, il vapore acqueo trasportato dall’aria proveniente dall’esterno presenta una minaccia di muffa e marciume che sarà ridotta dalla tenuta all’aria.

Condotti all’interno

È molto importante che i condotti di raffreddamento e ventilazione della casa siano all’interno dello spazio condizionato e che i giunti dei condotti siano accuratamente sigillati. Se i condotti non possono essere posizionati all’interno dello spazio abitativo, posizionarli all’interno di inseguimenti isolati a tenuta d’aria, all’interno di intradossi o in un sottotetto sigillato e isolato.

Controllo dell’umidità

Poiché l’umidità rende la casa più calda e rende l’aria condizionata più costosa, è necessario utilizzare le seguenti strategie per impedirne l’ingresso in casa: avvolgere la casa con un’efficace barriera contro l’umidità, compresa un’adeguata scossalina; rendere la casa il più ermetica possibile per tenere fuori l’umidità; e installare un sistema di ventilazione a recupero di energia (ERV) di dimensioni adeguate con prese d’aria nei bagni, nella lavanderia e in cucina per espellere l’umidità, pur mantenendo l’aria fresca della casa. Fare attenzione a dimensionare correttamente il sistema di condizionamento d’aria centrale, poiché un sistema sovradimensionato non rimuoverà efficacemente il vapore acqueo. Per climi molto umidi considerare l’installazione di un tubo di calore deumidificante insieme al condizionatore d’aria. Un’altra opzione è un sistema di ventilazione di mandata con deumidificatore integrato.

Limitare la dispersione, trarne vantaggio

Il calore disperso da luci ed elettrodomestici è particolarmente dannoso per le prestazioni delle case a clima caldo in estate. Utilizzare l’illuminazione a LED e selezionare gli apparecchi più efficienti dal punto di vista energetico disponibili, compresa l’elettronica ad alta efficienza energetica, per ridurre al minimo la generazione di calore è sicuramente una scelta saggia. 

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