Progetto Energia Zero

Il Sole fornisce grandi quantità di energia “gratuitamente”, e tale energia può essere utilizzata, in maniera più o meno efficiente, in vari modi. L’impiego dell’energia solare per la produzione di fluidi caldi per qualsivoglia uso rappresenta forse la soluzione più immediata, semplice e facilmente immaginabile tra le tecnologie solari, inoltre si presta ad applicazioni molto variegate, anche se il suo impiego più logico e valido è quello per la produzione di acqua calda sanitaria per gli usi domestici.

E’ evidente come un uso industriale di questa soluzione possa facilmente risentire della variabilità delle condizioni meteorologiche, che si ripercuoterebbero sulla produzione di calore e potrebbero influire pesantemente sull’attività produttiva, inoltre a livello industriale potrebbero essere necessarie quantità di fluidi caldi estremamente elevate, od a temperature molto elevate, rendendo necessarie superfici elevate o soluzioni miste piuttosto flessibili, che potrebbero non rappresentare una soluzione praticabile in tale contesto. Tutto ciò non esclude comunque il solare termico dal settore produttivo, ma ovviamente ogni singolo caso merita valutazioni su misura, pertanto su questo post ci limiteremo ad analizzare le applicazioni classiche, ovvero l’impiego domestico.

Il fotovoltaico è una tecnologia che consente di trasformare direttamente la luce solare in energia elettrica, sfruttando il così detto effetto fotovoltaico. Questo effetto si basa sulla proprietà che hanno alcuni materiali semiconduttori opportunamente trattati di generare  direttamente energia elettrica quando vengono colpiti dalla radiazione solare, senza l’uso di alcun combustibile. Il dispositivo più elementare capace di convertire la luce solare in  energia elettrica è la  cella fotovoltaica. Gli elementi costituenti il modulo fotovoltaico sono le celle e il vetro. La  cella fotovoltaica è costituita da una sottile fetta (dello spessore di 4 micron detta wafer) e  di un  materiale semiconduttore, molto spesso il silicio. Le celle fotovoltaiche hanno  solitamente una colorazione blu scuro, derivante dal rivestimento antiriflettente (ossido di  titanio), molto importante per ottimizzare la captazione dell’irraggiamento solare.

La misura delle celle può variare molto: le più comuni sono 10X10 cm, 12,5X12,5 cm, 15X15 cm, ma è possibile averle anche 5X15 cm e 10X15 cm; la loro forma è prevalentemente quadrata. Le celle sono tra di loro collegate elettricamente realizzando un MODULO FOTOVOLTAICO; un modulo tipo ha una superficie di circa mezzo metro quadrato ed è formato da 30-36 celle. Un insieme di moduli, collegati elettricamente in serie in modo da fornire la tensione richiesta, costituisce una STRINGA; più stringhe collegate generalmente in parallelo, per  fornire la potenza richiesta, costituiscono il GENERATORE FOTOVOLTAICO. I moduli sono montati su una struttura meccanica capace di sostenerli ed orientata in modo da massimizzare la captazione dell’irraggiamento solare. La corrente elettrica generatasi all’interno del pannello è  tanto maggiore quanto maggiore è la quantità di luce incidente.

L’involucro edilizio costituisce l’elemento di separazione tra lo spazio interno e quello esterno. Storicamente involucro ed elemento portante coincidevano.  L’attuale pratica progettuale, prevede una concettuale distinzione tra questi due elementi. Lo scopo è garantire il miglioramento delle capacità portanti degli elementi, l’aumento delle prestazioni richieste all’involucro stesso, la necessità di adattabilità della costruzione alle esigenze dell’utenza.

Dalle prestazioni dell’involucro dipendono direttamente le qualità dello spazio interno.

CALORE SPECIFICO – J/Kg °C

Quantità di calore richiesta per innalzare la temperatura dell’unità di massa del materiale di 1°C .
Il prodotto del calore specifico per la massa rappresenta la “capacità termica”.

CONDUTTIVITÀ TERMICA – W/m°C

Quantità di calore Q (misurato in J/s ovvero W) che attraversa un corpo di spessore unitario sottoposto ad un gradiente termico ΔT di un grado Kelvin (o Celsius).

λ=  [W/m°K]

La conducibilità termica dipende dalle caratteristiche fisico-chimiche del materiale preso in esame.

A. COMFORT TERMICO
– Controllo ed uso del soleggiamento (estivo ed invernale)
– Ombreggiamento
– Protezione dai venti invernali
– Ventilazione naturale

B. COMFORT ACUSTICO
– Protezione dal rumore esterno
– Protezione dal rumore interno

C. RISPARMIO ENERGETICO
– Produzione acqua calda sanitaria
– Ottimizzazione del rendimento dell’impianto di riscaldamento
– Riduzione degli apporti interni

D. RISPARMIO RISORSA IDRICA
– Recupero acque meteoriche e acque grigie

Dal punto di vista metodologico non è possibile realizzare interventi di edilizia sostenibile senza una profonda conoscenza delle caratteristiche del luogo in cui si ipotizza l’intervento.

“….Lo stile degli edifici dovrebbe essere diverso in Egitto e in Spagna, nel Ponto e a Roma e nei paesi e nelle regioni di diversa natura. Perché in una parte la terra è oppressa dal sole, in un‘altra parte la terra è troppo lontana da esso, in un ‘altra ancora è ad una distanza moderata.”

Vitruvio libro I del De Architectura

Una corretta analisi di un sito permette quindi di “conoscere il luogo” sul piano geo-biofisico, della sua memoria storica, di fatti e valori figurativi, che ne determinano la singolarità e l’unicità.

 …..Occorre poi che l’architetto conosca la scienza medica, in considerazione delle zone determinate dall’inclinazione dell’asse terrestre (in greco Klimata), e delle proprietà dell’aria e dei luoghi, che possono essere salubri o malsani, e delle acque; se non si prendono in considerazione infatti questi elementi non è possibile costruire alcuna abitazione salubre.

Vitruvio libro I del De Architectura