(produzione) Ventilazione naturale: i diversi sistemi di apertura

Aperture permeabili esterne laterali e schermi protettivi
Ne esistono molti tipi che possono essere valutati sulla base delle prestazioni relative alla ventilazione naturale. I requisiti principali riguardano la quantità di superficie resa disponibile per il passaggio dell’aria, la flessibilità di utilizzo e la possibilità di regolare la direzione del flusso nell’ambiente. E’ di una certa rilevanza anche la tenuta all’aria, soprattutto a quella in entrata. Le infiltrazioni non controllate in inverno possono infatti raffreddare lo spazio interno con conseguenze negative sul comfort e sui consumi energetici.
Di seguito viene presentato un elenco dei sistemi più comuni con la descrizione delle loro caratteristiche più importanti in relazione ai requisiti citati.
Anta con rotazione su asse verticale: è il sistema più diffuso in Italia. La variante con l’apertura dei battenti verso l’esterno offre le prestazioni di tenuta migliori grazie alla pressione del vento che rafforza il contatto con la battuta al contrario di quanto avviene con l’apertura verso l’interno. Inoltre le ante esterne non delimitano il flusso all’interno, agevolando la ventilazione delle zone laterali.
-Anta con rotazione su asse verticale intermedio: offre il vantaggio di poter direzionare il flusso in orizzontale e, nel caso di apertura singola, agevola la formazione di una doppia corrente nelle due porzioni dell’apertura.
-Anta con rotazione su asse orizzontale superiore (a visiera) o inferiore (vasistas): limitano l’area apribile della finestra e di conseguenza la portata d’aria. Il vasistas con apertura verso l’esterno può agevolare l’espulsione dell’aria esausta verso l’alto.
-Anta scorrevole complanare orizzontale o verticale: consente una regolazione flessibile ma ha lo svantaggio di ridurre l’area apribile della finestra a metà della sua superficie; il problema può essere risolto con l’uso di scorrevoli ad incasso, che comportano però maggiori costi e difficoltà di manutenzione e pulizia.
-Oscillo-battente: offre grande flessibilità d’uso perché nelle diverse configurazioni può funzionare sia come un battente che come un vasistas.
-Fisarmonica: può essere regolata come uno scorrevole ma consente l’apertura dell’intera superficie disponibile, anche se l’aumento del numero di giunti può però creare problemi di tenuta alle infiltrazioni.
-Lamelle orientabili: consentono l’apertura di quasi tutta la superficie disponibile e il direzionamento del flusso nella direzione perpendicolare all’asse di rotazione, ma hanno lo svantaggio di offrire una scarsa tenuta all’aria per via dei molti giunti tra le singole lamelle.
-Schermi protettivi: sono elementi aggiuntivi rispetto alle chiusure già descritte e assicurano contemporaneamente la protezione solare e la ventilazione naturale. Sono disponibili con sistemi di apertura ad anta (con pannelli o doghe), scorrevoli e a visiera. E’ possibile utilizzare a questo scopo anche delle tende interne, che però hanno lo svantaggio di ridurre la velocità dell’aria nell’ambiente. 

Aperture permeabili esterne superiori
Questo tipo di aperture è stato classificato in base alla disposizione sulle coperture ed alle caratteristiche morfologiche. Sono di seguito sinteticamente descritte le principali categorie di sistemi:
-Aperture complanari al tetto: possono essere regolate da chiusure vetrate e planari, a cupola, voltate o piramidali e, quando sono collocate su coperture piane, sono utilizzate come aperture di uscita per i sistemi di ventilazione che utilizzano l’effetto camino. Se sono collocate su falde inclinate, si comportano, analogamente alle aperture laterali, in funzione delle pressioni generate dall’effetto del vento sulla superficie di appartenenza.
-Aperture con piano di apertura verticale: fanno parte di questa categoria gli abbaini e gli shed, che possono essere sfruttati, a seconda dell’orientamento rispetto alla direzione dei venti, sia per l’espulsione dell’aria che per la captazione del vento in quota, dove gli ostacoli alla circolazione dell’aria sono minori e la velocità maggiore.
-Aperture speciali: sono quelle aperture in grado di sfruttare al meglio la pressione del vento ed i moti convettivi grazie ad alcuni accorgimenti tecnici che esaltano i fenomeni naturali sfruttati per la ventilazione naturale. I torrini di estrazione incrementano il tiraggio dell’aria grazie all’azione del vento, mentre i camini solari assolvono la stessa funzione sfruttando il calore del sole. I torrini a doppio flusso, con una sezione divisa in due condotti indipendenti e le aperture esposte su fronti opposti, sono in grado di svolgere contemporaneamente la funzione di captatori ed estrattori, grazie alle opposte pressioni generate dal vento sulle due aperture speculari. Le volte dei venti sono invece sistemi molto flessibili, caratterizzati da due alettoni curvi che, modificando la loro configurazione, possono adattarsi alle condizioni del momento e svolgere le funzioni più appropriate alle circostanze. Sono in grado di funzionare sia come captatori che come esalatori, sfruttando all’occorrenza sia la pressione del vento che l’effetto camino. 

Posizionamento e dimensionamento delle aperture per la ventilazione
Il posizionamento e la conformazione delle aperture permeabili all’aria da utilizzare per la ventilazione passiva vanno progettati in funzione della strategia di ventilazione che verrà adottata nell’edificio. In primo luogo va stabilito se si mira ad ottenere una ventilazione per effetto dovuto prevalentemente alla portata diretta del vento, per effetto Venturi, o per combinazione di questi. In seguito, in riferimento alla funzione di raffrescamento, va definito il ruolo principale da assegnare alla ventilazione naturale, che può essere indirizzata verso il raffrescamento corporeo o verso il raffrescamento strutturale.
Il dimensionamento delle aperture va invece calcolato sulla base della portata che si desidera ottenere e della velocità dell’aria che si vuole realizzare nell’ambiente.
Nel caso di ventilazione per effetto diretto della portata del vento, per massimizzare la portata d’aria le aperture di ingresso e di uscita vanno dunque posizionate nei punti in cui sia massima la differenza di pressione.
Nel caso dell’effetto camino si dovrà invece incrementare il più possibile la differenza di quote delle aperture, ponendo quella in basso sul versante sopravento per sfruttare l’effetto combinato del vento e comunque per evitare che i due meccanismi entrino in conflitto.
A questo punto, se l’obiettivo è il raffrescamento corporeo il flusso di aria deve essere indirizzato ad altezza uomo, mentre se si vuole disperdere il calore accumulato nelle strutture, la corrente va direzionata verso il soffitto o il pavimento. Lo scopo può essere raggiunto sia variando l’altezza delle aperture sia usando dispositivi di direzionamento, come gli aggetti, le ante, o le lamelle degli schermi protettivi applicati alle finestre.
Infine, l’entità della portata sarà determinata dalla dimensione e dalla forma delle aperture: sarà proporzionale (anche se in modo non lineare) all’area delle aperture e ai coefficienti di perdita di carico della aperture.
I valori di tali coefficienti sono tabellati e dipendono dal rapporto tra l’area della finestra e quella della parete di appartenenza, dalla posizione della finestra sulla parete stessa, dal rapporto tra le dimensioni dell’apertura e le dimensioni della sezione trasversale al flusso, dal rapporto tra area delle aperture di uscita e ingresso. 

Autore: Fabrizio Tucci
Pubblicato su Modulo 383/2013