Isola di calore e surriscaldamento estivo: cool colors in laterizio

Ad oggi il comfort termico negli edifici e uno dei requisiti chiave della qualità abitativa. Esso può essere ottenuto d’inverno mediante un ottimale isolamento termico dell’involucro combinato ad un involucro inerziale, massivo, onde evitare che il freddo penetri all’interno dell’edificio e che il calore generato dai sistemi di riscaldamento fuoriesca. In fase estiva e necessaria, invece, una strategia di riduzione degli apporti solari attraverso gli elementi di involucro opachi e trasparenti. Per ciò che concerne le superfici finestrate, cio può essere ottenuto con l’utilizzo di schermature fisse o mobili integrate o meno nel serramento oppure utilizzando vetri selettivi che operano una selezione della radiazione solare, trasmettendo la parte visibile (300-700 nm) e limitando l’apporto di quella parte che ricade nell’ultravioletto e nell’infrarosso, non utile al fine dell’illuminazione degli ambienti e causa di stress termici e strutturali sugli edifici. Per quanto riguarda gli apporti solari che filtrano attraverso gli elementi opachi, questi possono
avere un impatto decisamente maggiore sugli edifici. Infatti, nonostante siano inferiori a quelli delle superfici trasparenti in termini di carico termico per unita di superficie, essi vanno moltiplicati per il loro sviluppo superficiale che e ben più esteso rispetto alle aperture.
Quest’ultimo apporto può essere, quindi, notevole, si pensi ad esempio alle estensioni delle coperture che sono intensamente irradiate dal sole durante la stagione estiva. Ulteriori conseguenze dei contributi solari attraverso l’involucro opaco e quello che gergalmente viene definito sono l’“effetto testa calda”, che si manifesta come malessere causato dall’irradiazione termica diretta sulle persone da parte delle superfici interne di un solaio, e il fenomeno “isola di calore urbano” (figura 1), che consiste nell’innalzamento della temperatura dell’aria nei centri urbani rispetto a quella delle aree rurali circostanti. Per limitare gli apporti solari attraverso gli elementi opachi e possibile intervenire anche su alcune caratteristiche dei materiali quali riflettanza solare ed emissività termica delle superfici esterne (proprietà ottiche dei materiali che restituiscono informazioni su ricezione, immagazzinamento e riflessione della radiazione solare). L’emissività termica rappresenta il rapporto tra la radiazione termica emessa da una superficie e la massima emissione teorica alla medesima temperatura. Il valore varia tra 0 - per un corpo completamente assorbente (corpo nero) - ed 1 per un corpo completamente riflettente. Per quanto riguarda i materiali a base argillosa/ceramica, trattati in questo studio, l’emissività e compresa in un range che va da 0,8 a 0,9 [1].

1. Rappresentazione schematica del fenomeno dell’ isola di calore urbano: la temperatura, nelle zone urbane (downtown) è dai 3 ai 5 °C più alta di quella delle zone rurali circostanti (Fonte: http://heatisland.lbl.gov/ Heat Island Group, Lawrence Berkeley National Laboratory).

La riflettanza solare, invece, e la misura della frazione di radiazione solare incidente che viene riflessa da una superficie irradiata. Anche in questo caso il valore varia tra 0 (per una superficie totalmente assorbente) e 1 (per una superficie totalmente riflettente). Per ottenere una superficie che assorba solo una piccola parte della radiazione solare incidente e che rilasci la maggior parte dell’energia assorbita tramite irraggiamento termico e necessario che essa sia caratterizzata da elevata riflettanza solare e da elevata emissività termica. La luce solare che arriva sulla terra, filtrata dall’atmosfera, e composta da più del 50% di radiazione infrarossa, quella che sviluppa maggiormente calore, mentre la luce visibile, responsabile della colorazione degli oggetti, rimane al di sotto del 50%, e la frazione ultravioletta pochi punti percentuali come mostrato nello spettro di figura 2.

2. Irradianza spettrale AM1GH. Il 49% della radiazione solare che raggiunge la terra si trova nella lunghezza d’onda dell’infrarosso (invisibile all’occhio umano). I cosiddetti materiali “cool roof” colorati (cool colors) sono progettati per riflettere questa frazione (Fonte: http://heatisland.lbl.gov/ Heat Island Group, Lawrence Berkeley National).

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