Schermature solari e facciate: spunti per i progettisti da uno studio condotto nell’Emisfero Sud

Schermature solari e facciate: esiti di una ricerca condotta nell’Emisfero Sud

Con un'ampia porzione di edifici rivestiti con superfici traslucide, la schermatura solare sta acquisendo un'importanza sempre maggiore. A livello internazionale, è stata dedicata molta ricerca a questo argomento. Di fronte al cambiamento climatico, molti paesi del mondo, stanno prestando attenzione a questo tema, che tuttavia è spesso considerato un aspetto secondario del processo di progettazione.

Ciò si riflette nella progettazione di alcuni edifici, in particolare di complessi residenziali, dove considerazioni sull'orientamento ottimale sono talvolta, anche per questioni pratiche, messe ai margini. Questo breve articolo sintetizza gli esiti di una ricerca da me coordinata presso l’Università di Auckland in Nuova Zelanda, che mirava ad ampliare la nostra conoscenza sull’applicazione delle schermature solari nell’architettura contemporanea neozelandese, al fine di determinare quali possibili miglioramenti futuri potrebbero essere apportati.

In totale, sono stati studiati 339 prodotti e 215 facciate costruite tra il 2005 e il 2021. I risultati hanno evidenziato la necessità di una maggiore formazione sulla progettazione delle schermature solari, di un'attenzione particolare a una migliore progettazione passiva e di un migliore controllo dinamico delle facciate.

Il territorio della Nuova Zelanda, soprattutto a nord, ha un clima subtropicale con una media di 2000 ore di sole all'anno (stesso dato a Venezia, Italia). Per questi motivi, la schermatura solare delle facciate è molto importante.

La crisi immobiliare neozelandese si sta aggravando e la domanda di alloggi è in crescita. Nei prossimi cinque-sedici anni potrebbero essere costruite fino a 27.000 nuove case nei sobborghi di Auckland. Il mercato non sembra attribuire il giusto valore ai progetti che seguono le migliori pratiche di sostenibilità e alcuni nuovi sviluppi residenziali sono stati criticati per la scarsa attenzione all'orientamento degli edifici.

Tutte queste problematiche evidenziavano la necessità di una migliore comprensione della progettazione della schermatura solare e del tipo di azioni da intraprendere per migliorare il patrimonio edilizio attuale e futuro.

L'obiettivo della ricerca era pertanto ampliare le nostre conoscenze sulle schermature solari nell'architettura contemporanea neozelandese e identificare aree di miglioramento che potessero essere ulteriormente studiate, potenzialmente caso per caso.

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Schermature solari in Nuova Zelanda

È importante osservare che, Nelle "Linee guida per la pianificazione e la progettazione degli ombreggiamenti", la New Zealand Cancer Society sottolinea l'importanza di progettare una adeguata schermatura solare per ridurre il cancro della pelle, poiché Australia e Nuova Zelanda hanno la più alta incidenza di melanoma e tumori della pelle al mondo.

Per rispondere al quesito di ricerca, sono stati condotti due studi: uno sui prodotti di schermatura solare disponibili nel mercato edilizio neozelandese e uno sul design delle facciate di edifici progettati da eminenti architetti locali e situati in Nuova Zelanda. Sono state effettuate visite in loco per affinare la raccolta dati. I risultati sono stati quindi confrontati con letteratura pertinente.

Obiettivo del primo studio era identificare i prodotti disponibili localmente, sia fabbricati/assemblati in Nuova Zelanda che importati, per comprenderne meglio l'applicazione nella progettazione architettonica locale. L'indagine ha utilizzato quattro diverse librerie di prodotti disponibili in Nuova Zelanda: Miproducts, EBOSS, ArchiPro e Productspec.

Questi database online forniscono informazioni sulle prestazioni, sulla conformità dei prodotti, disegni, casi di studio e consulenza tecnica da parte di diversi fornitori leader in Nuova Zelanda. Questa prima indagine includeva le informazioni tecniche descritte nella Tabella 1. La Tabella 1 mostra anche le diverse opzioni disponibili per ciascun criterio di ricerca. Le membrane includono diverse tipologie di dispositivi di schermatura: tende da sole e veneziane in tessuto (73%), oltre a vari tipi di pensiline e coperture leggere.

Risultati ottenuti e aspetti critici

Il maggior numero di prodotti identificati in questo studio viene fabbricato in Oceania. Del totale, il 74% dei prodotti per la schermatura solare viene fabbricato o assemblato in Nuova Zelanda. Tuttavia, ciò non significa che siano realizzati con materiali di provenienza locale per ridurne l'energia incorporata.

Infatti, nel 2021, EBOSS (un fornitore indipendente di contenuti digitali per progettisti e fornitori neozelandesi di prodotti architettonici) ha rilevato che il 90% dei prodotti da costruzione venduti in Nuova Zelanda è costituito da prodotti finiti importati o fabbricati localmente a partire da almeno alcuni componenti importati. È importante osservare che i dispositivi di schermatura solare rappresentano una quantità limitata di prodotti da costruzione sul totale disponibile in Nuova Zelanda. Rappresentano una piccola parte dei prodotti fabbricati dal 30% dei fornitori che rientrano nella categoria "involucri".

La maggior parte dei prodotti è realizzata in metallo (59%). Ciò conferma i risultati dell'indagine sui casi di studio, in cui il 42% delle schermature solari è costituito da lamelle e l'80% da elementi metallici. Uno dei vantaggi delle lamelle è la possibilità di installazione parallela alla facciata o a sbalzo, con la possibilità di disporre le lamelle sia verticalmente che orizzontalmente. Le lamelle metalliche sono disponibili in diverse dimensioni e possono essere adattate a finestre di piccole o grandi dimensioni.

Il metallo è ampiamente utilizzato per le schermature solari negli edifici per uffici, soprattutto per la sua durevolezza e la manutenzione relativamente ridotta.

Tra i prodotti, il 43% dei dispositivi è mobile/regolabile e il 28% può essere utilizzato in un sistema di schermatura dinamica (71% in totale). Questo risultato non si riflette nei casi di studio, dove la stragrande maggioranza delle facciate presenta schermature solari statiche (95%).

Le schermature solari statiche sono più economiche di quelle dinamiche, poiché non includono attuatori meccanici per garantirne il movimento. Inoltre, gli attuatori meccanici necessitano di energia per funzionare e la scelta di dispositivi statici riduce il fabbisogno energetico. Le schermature solari statiche possono essere ottimizzate per prestazioni eccellenti.

Tuttavia, le schermature solari esterne regolabili rimangono le più efficaci nel bilanciare i limiti di surriscaldamento e la riduzione dell'abbagliamento, garantendo viste e apporto termico ottimali. Nel processo di progettazione di questi edifici, la facciata è un appalto separato, pertanto le società di ingegneria delle facciate ne hanno la responsabilità. Inoltre, alcuni Comuni richiedono disegni dettagliati per l'autorizzazione edilizia, che devono essere prodotti dalla società di ingegneria delle facciate. Pertanto, i progettisti architettonici possono avere un ruolo relativamente limitato nella loro progettazione.

In totale, il 51% dei casi studio si trova nella zona climatica più soleggiata della Nuova Zelanda, mentre il 45% si trova ad Auckland, la città più grande del Paese. Il confronto tra la tipologia di schermature solari e l'orientamento delle facciate evidenzia un approccio generalmente adeguato alla progettazione delle schermature solari.

Queste facciate presentano, nella maggior parte dei casi (77%), tipologie di schermature solari in linea con le migliori pratiche della letteratura. In totale, il 23% dei casi studio presenta soluzioni diverse da quelle presenti in letteratura. In particolare, il 6% delle facciate è orientato in modo errato.

Di queste, il 67% appartiene a residenze a media densità e solo il 33% a edifici commerciali. Questo risultato indica la necessità di una maggiore formazione per implementare la corretta progettazione delle schermature solari per edifici residenziali di medie dimensioni. In particolare, la modellazione delle schermature solari dovrebbe essere integrata nella progettazione concettuale iniziale e i progettisti architettonici dovrebbero possedere una conoscenza di base in questo campo. Il risultato era confermato anche da altre indagini condotte in Nuova Zelanda.

È necessaria una maggiore formazione professionale anche in termini di scelta dei colori. Sebbene le schermature solari di colore chiaro e medio siano rappresentate dal 69% dei casi studio, vi è un numero molto elevato di schermature solari di colore scuro, il 31%, che corrisponde a 66 casi studio.

Queste facciate utilizzano schermature solari metalliche nei colori nero o grigio molto scuro e marrone. Questa scelta contribuisce ad aumentare la trasmittanza solare delle finestre e, di conseguenza, ad aumentare la temperatura interna in estate.

La ricerca ha evidenziato le seguenti aree di miglioramento:

• La progettazione delle facciate esposte a sud dovrebbe tenere conto della presenza di aperture più piccole;
• È necessaria una maggiore formazione professionale per implementare una corretta progettazione delle schermature solari negli edifici residenziali di medie dimensioni;
• La modellazione delle schermature solari deve essere effettuata nella fase iniziale della progettazione e richiede una maggiore formazione professionale in tal senso;
•  È necessario prestare maggiore attenzione ai dispositivi di schermatura solare di colore scuro per ridurre la trasmittanza solare delle finestre (g-tot);
• È auspicabile una maggiore attenzione ai materiali a basse emissioni di carbonio nella progettazione delle schermature solari al fine di ridurre l'impronta di carbonio delle facciate;
• L'implementazione di schermature solari regolabili può contribuire a migliorare la vista esterna e l'accumulo di calore invernale, e uno studio approfondito dei sistemi di schermatura solare intelligenti può contribuire a ridurne il consumo energetico complessivo. 

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