Progettare la copertura per farne una componente strategica nella transizione ecologica

Nella situazione attuale nella quale scontiamo anni di spreco spensierato delle risorse, ogni atto progettuale, ogni tratto di matita sul foglio, è gravido di conseguenze sociali che possono essere positive o negative. Riflettiamo ora, su un elemento importante dei nostri edifici, la copertura e come una corretta e attenta progettazione può condurci verso la transizione ecologica, ossia verso un modello che ha nella sostenibilità, ambientale, sociale ed economica, il proprio punto di forza.

La copertura nella transizione ecologica

Può la copertura diventare un componente strategico nella transizione ecologica?

Cerchiamo la risposta a questa domanda analizzando la situazione nella quale ci troviamo in questo inizio luglio 2022. 

L’Italia intera si ritrova a boccheggiare sotto ondate di calore asfissiante con temperature ben al di sopra delle medie stagionali, i condizionatori sparano aria fresca ma non siamo sicuri di avere abbastanza energia per tenerli accesi perché le sanzioni che la Comunità Europea ha giustamente comminato alla Russia per convincerla ad abbandonare l’invasione dell’Ucraina prevedono l’abbandono del gas e del petrolio russo, una fonte ritenuta finora indispensabile per soddisfare il fabbisogno energetico italiano. E, in ogni caso, va sempre ricordato che continuare ad impiegare il gas e il petrolio (russo o non russo) come combustibile, aggraverebbe le conseguenze del cambiamento climatico, che genera il surriscaldamento e la siccità in atto, dovuto principalmente all’immissione in atmosfera di grandi quantità di CO₂ provenienti proprio dalla combustione. 

I fiumi sono in secca come mai in passato, non piove da mesi e quest’inverno non ha nevicato. I Comuni hanno diramato severe disposizioni sull’uso dell’acqua e in alcune zone non è più garantita l’erogazione continuativa dell’acqua potabile. Per sovrappiù il 30% dell’acqua potabile disponibile viene disperso lungo una rete idrica ormai tragicamente obsoleta.

Se questa è la situazione, le soluzioni potrebbero essere:

• abbiamo bisogno di energia che non generi CO₂, come l’energia rinnovabile fotovoltaica proveniente dal Sole e l’energia eolica proveniente dai venti
• avremmo bisogno di non sprecare più l’acqua meteorica ma di accumularla per i momenti più problematici.

E allora la risposta alla nostra domanda è evidentemente un “sì, la copertura può diventare un componente strategico per la transizione ecologica”. Cerchiamo di scoprire perché e come.

La copertura che limita le dispersioni termiche invernali

La copertura, piana o inclinata, è responsabile del 25% delle dispersioni termiche totali invernali di un edificio.

Progettare correttamente una nuova copertura o intervenire con una riqualificazione energetica spinta su una copertura esistente è senza dubbio l’arma più efficace contro lo spreco energetico e a favore del comfort abitativo. È necessario tenere molto basso il valore della trasmittanza termica della stratigrafia tramite l’utilizzo di pannelli isolanti di alto spessore e bassa conduttività λ e risolvere i ponti termici eventualmente presenti. Suggerisco una trasmittanza termica attorno a 0.18 W/m²K.

PER APPROFONDIRE

Il tetto ai tempi degli edifici nZEB: il giusto percorso progettuale

In questo articolo si vuole proporre un’innovativa modalità di progettazione di una copertura nuova o di riqualificazione di una esistente, accompagnando il progettista lungo un percorso che gli permetta di individuare le scelte più adatte alla luce dei principi di fisica edile che ne sovrintendono il funzionamento.

La copertura che evita il surriscaldamento estivo

La copertura, piana o inclinata, rappresenta il piano principale e privilegiato su cui agisce l’energia solare.

Per avere un’idea dell’importanza della posizione possiamo confrontare il valore dell’Irradianza oraria nel giorno di massima insolazione [W/m²] in copertura e nella facciata posta a sud alle ore 12 in tre città italiane:

Come si vede la copertura riceve il doppio dell’energia proveniente dal Sole rispetto ad una parete orientata verso sud.  Pertanto, in estate è il punto debole dell’edificio in termini di rischio di surriscaldamento. Surriscaldamento significa basso comfort abitativo e, soprattutto, la necessità di attivare un condizionatore elettrico molto energivoro.

Sul tema condizionatore consentitemi una considerazione personale: usare il condizionatore è in ultima analisi un comportamento egoistico dell’utente in quanto il fresco di cui può godere in casa sua viene prodotto a scapito di calore emesso all’esterno dalla motocondensante. È un po’ come pulire il proprio giardino buttando le foglie nel giardino del vicino.

Le direttive europee EPBD hanno più volte espresso forte preoccupazione sull’uso dei condizionatori estivi perché richiedono molta energia e non sempre la Comunità Europea è in grado di farne fronte.

L’obiettivo è quindi evitare l’uso dei condizionatori evitando il surriscaldamento dell’edificio per garantire comfort abitativo anche in estate.

La copertura, in particolare nelle case unifamiliari e nelle villette a schiera, deve essere progettata in modo tale da garantire, oltre ad una bassa trasmittanza termica stazionaria come visto sopra, anche una bassa trasmittanza termica periodica Yie, un basso valore dell’attenuazione f_a e un elevato sfasamento orario ϕ.

Il progetto della copertura o della sua riqualificazione dovrebbe garantire un valore di Yie molto basso, diciamo inferiore a 0.010, un’attenuazione inferiore a 0.10 e uno sfasamento orario di almeno 12÷13 ore. Il parametro che comanda queste caratteristiche è la diffusività α [m²/Ms] che racchiude in sé la conduttività λ, la densità ρ e il calore specifico Cp dei singoli materiali utilizzati nella stratigrafia. 

Un aiuto importante contro il surriscaldamento estivo viene dalla formazione della copertura ventilata in cui lo schermo finale viene tenuto sollevato di 4/5 cm in modo da creare una lama d’aria nella quale possa innescarsi l’effetto camino che consente all’aria di fluire dalla gronda al colmo e di asportare così il calore superficiale.

La copertura come sede privilegiata dei pannelli FV

Se la copertura può svolgere, come abbiamo visto, un ruolo attivo per la diminuzione del fabbisogno termico in regime invernale e per evitare l’uso di climatizzatori in regime estivo, può assolvere anche, proprio per la sua posizione previlegiata, un importante ruolo passivo di sede e sostegno dei pannelli fotovoltaici.

È appena il caso di ribadire che l’energia di rete non è “energia pulita” mentre l’energia fotovoltaica lo è.

Pertanto, una progettazione attenta e “aggiornata” prevede di alloggiare il numero massimo possibile di pannelli FV, ben disposti rispetto all’andamento solare per massimizzare l’apporto energetico, ed evitare che la loro efficienza venga inficiata o diminuita da ombre causate dalla presenza di oggetti quali camini, sporti o antenne satellitari.

La grande innovazione europea introdotta con il concetto di nZEB, l’ambizioso progetto europeo del Green New Deal e tutti i recenti aggiornamenti quali il Fit for 55, trovano il loro centro di gravità permanente proprio sulla diffusione capillare dei pannelli FV.

Con la liberalizzazione da lacci e lacciuoli normativi operata dal DL 17/2022 Energia che invita i cittadini a posizionare i pannelli FV anche là dove, finora, non era possibile a causa di vincoli che ne impedivano la posa e, inoltre, a seguito dell’entrata in vigore del D. Lgs. 199/2021 che richiede che almeno il 60% del fabbisogno energetico sia coperto da fonti rinnovabili, è fondamentale che le nostre coperture diventino sede privilegiata per la posa dei pannelli. 

Pensiamo al ruolo delle Comunità Energetiche che altro non sono se non l’uso e/o la messa in comune delle coperture dei propri edifici da riempire di pannelli FV.

Una volta sul tetto si posizionava il camino, poi si è cominciato a posizionare l’antenna, successivamente la parabola satellitare. Ora la copertura ha il compito primario di diventare la sede di pannelli FV.

La copertura come sede delle mini-pale eoliche

Al pari dell’energia prodotta dall’impianto fotovoltaico, anche un impianto mini-eolico può produrre energia pulita. E ancora una volta la copertura offre la posizione migliore per sfruttare l’energia dei venti e della ventilazione giornaliera delle zone costiere.

La progettazione della copertura dovrebbe tenere conto anche di questa possibilità studiando la direzione dei venti dominanti e dimensionando la sottostruttura in maniera tale da supportare il peso dell’impianto (invero ora molto limitato). Anche in questo caso vanno tenuti in debito conto gli eventuali ostacoli fisici che potrebbero limitare l’efficacia dell’impianto installato.

La copertura come componente primario dell’impianto di raccolta, rallentamento e/o accumulo dell’acqua meteorica

Uno dei grandi problemi della nostra società occidentale è l’uso, che diventa quasi sempre spreco, dell’acqua potabile.

Ricordo l’esperienza in una zona arida dell’Africa dove le donne uscivano di casa di buon mattino con l’orcio in testa, andavano al fiume distante una decina di chilometri e, una volta tornate, utilizzavano la stessa preziosa acqua per tutte le esigenze familiari e senza sprecarne una goccia. Ricordo che mi sono vergognato quando ho detto loro che noi l’acqua potabile la usiamo per pulire i sanitari del bagno e che l’acqua con cui cuociamo la pasta la buttiamo subito nelle fognature, così come l’acqua saponata con cui ci laviamo e con cui laviamo le stoviglie.

Purtroppo, siamo figli, sempre e comunque, dell’”usa e getta” e finché lo possiamo fare (in questi giorni di razionamento già un po' meno) sprechiamo ogni cosa.

Con una progettazione accorta potremmo utilizzare la copertura come punto di raccolta dell’acqua per poi inviarla in cisterne domestiche da utilizzare per la pulizia dei sanitari, per irrigare il giardino e pulire le pavimentazioni esterne. Inoltre, con l’accumulo in queste cisterne potremmo diminuire l’effetto devastante delle “bombe d’acqua”. In termini energetici data la posizione elevata della copertura questa distribuzione nelle cisterne avrebbe costo zero.

...CONTINUA

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