La serra bioclimatica

Benefici, normativa e specifiche tecniche

Serra bioclimatica: immagine di copertina

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Bioclimatica

Pubblicato il

17 Luglio 2020

La serra bioclimatica costituisce una soluzione intelligente, finalizzata al miglioramento termico del sistema edilizio al quale viene applicata. Tale componente rappresenta uno degli interventi più diffusi nella progettazione condotta secondo i principi della sostenibilità. Durante l’iter progettuale infatti, tra gli obiettivi primari ci si pone quello del contenimento dei consumi energetici, attraverso la gestione consapevole delle risorse ambientali, nell’ottica di garantire un elevato livello di comfort abitativo all’utenza. Infatti, grazie a tale sistema, gli ambienti residenziali vengono riscaldati in maniera naturale, assicurando un notevole risparmio in termini economici ed energetici. 

Contenuti

  • In cosa consiste la serra bioclimatica e perché sceglierla 
  • Come districarsi tra le normative per installare una serra bioclimatica
  • Le tipologie più diffuse di serra bioclimatica      
  • Solar City a Linz: un villaggio plasmato sulla serra bioclimatica

Eppure, anche se rappresentano pratiche molto diffuse, la scelta e l’installazione di una serra solare necessitano di conoscenza tecnica e consapevolezza professionale. Per questo motivo, è bene consultare un esperto del settore e, in ogni caso, essere al corrente delle proprietà e delle caratteristiche di tale soluzione, al fine di optare per la tipologia più adatta all’edificio al quale si deve ancorare. Inoltre, occorre agire in maniera conforme alle normative vigenti nel territorio in cui si opera, così da non riscontrare problemi nell’installazione e nel libero utilizzo della serra captante.                                                                            
Di seguito, verrà fornita una breve guida per attuare le scelte più opportune e l’illustrazione di alcuni esempi che dimostrano come la serra bioclimatica possa rivelarsi una soluzione altamente performante.

In cosa consiste la serra bioclimatica e perché sceglierla

Il settore relativo alla progettazione architettonica sta dimostrando un interesse crescente per le questioni legate all’efficienza energetica. Le attuali soluzioni progettuali si pongono come obiettivo primario il contenimento dei consumi e dei costi di gestione dell’edificio. L’impiego dei tradizionali sistemi di climatizzazione, ritenuto troppo dispendioso, viene progressivamente sostituito da soluzioni che massimizzano l’uso delle risorse rinnovabili e sono in grado di fornire benefici concreti. Tra le misure studiate per migliorare le prestazioni dell’immobile, una delle più diffuse è rappresentata dalla serra bioclimatica che consiste in uno spazio chiuso, detto anche spazio tampone, dotato di pareti vetrate.

Questa componente contribuisce in modo significativo al riscaldamento della casa, grazie alle capacità di accumulare il calore proveniente dai raggi solari incidenti sulla sua superficie vetrata. La serra solare può essere costituita totalmente da pareti trasparenti ma spesso la copertura è caratterizzata da materiali opachi, al fine di evitare un eccessivo surriscaldamento durante la stagione estiva. Il suo funzionamento è quello tipico dei sistemi solari passivi che immagazzinano il calore solare e successivamente lo trasmettono agli ambienti confinanti interni. Grazie alla sua versatilità, la serra può essere inserita in corrispondenza di edifici a destinazione residenziale, scolastica, commerciale e terziaria. Una delle condizioni indispensabili per il suo corretto funzionamento è rappresentata dall’orientamento, preferibilmente verso sud. Infatti, tale fronte è quello più esposto ai raggi solari e per questo motivo offre le condizioni adatte a garantire un maggiore livello di comfort abitativo durante tutto l’anno.

Infatti, con il cambiamento delle stagioni occorre sapere utilizzare il sistema serra, ottimizzandone le proprietà. Se in inverno è preferibile mantenere i vetri chiusi per favorire l’accumulo del calore e ridurre le dispersioni termiche, nel corso della stagione estiva, al fine di evitare un eccessivo surriscaldamento, è bene poterli aprire e prevedere sistemi di ombreggiamento aggiuntivi, quali tendaggi ed elementi vegetali. Inoltre, è importante ricordare che le schermature non devono essere fisse ma mobili, così da poterle movimentare a seconda della necessità stagionale. Per quanto riguarda l’ottimizzazione delle temperature interne, occorre scegliere con attenzione anche i colori delle finiture, in quanto elementi che possono incidere sul comfort termico. Ad esempio, una pavimentazione dalle tinte chiare potrà garantire il contenimento dell’eccessivo calore grazie alle alte capacità riflettenti.
Tra le peculiarità che contraddistinguono la serra bioclimatica, è bene ricordare che almeno tre dei suoi lati devono essere in vetro e al suo interno non dev’essere presente alcun tipo di impianto di condizionamento dell’aria.
Dal punto di vista dei materiali, essi sono scelti con cura nell’ottica di assicurare versatilità, funzionalità e resistenza prolungata nel tempo. A tal fine, per i profili saranno perfetti PVC, alluminio e legno, mentre per i pannelli veri e propri sarà bene optare per cristalli in vetro basso emissivo che escludono la dispersione del calore verso l’esterno.

Serra bioclimatica: elementi oscuranti per la copertura e pavimento con finiture chiare riflettenti
A sinistra tende oscuranti a pacchetto. A destra pavimento con finiture dai colori neutri e riflettenti.

Tra i numerosi vantaggi previsti dalla serra captante, si annovera la riduzione del fabbisogno energetico dell’edificio che può raggiungere il 25% con un conseguente risparmio economico. Inoltre, funzionando come sistema a guadagno solare, tale componente innalza nettamente il livello di comfort termico interno. Un altro aspetto da non sottovalutare è rappresentato dal fatto che la serra è considerata un locale tecnico e per questo motivo il suo ingombro non è determinante ai fini della consistenza volumetrica dell’edificio, pur essendo sfruttabile come ambiente aggiuntivo a quelli di casa.

In più, oltre ad essere uno spazio molto luminoso che può essere funzionalizzato come living o studio, rappresenta anche un elemento di raccordo tra contesto ed edificio, creando una sorta di continuum tra l’ambiente naturale e quello confinato. Secondo tale prospettiva, la soluzione va concepita come elemento attivo che contribuisce all’organizzazione degli ambienti della casa, arricchendoli. Per queste ragioni, la serra bioclimatica abitabile contribuisce ad incrementare in maniera consistente il valore economico dell’appartamento, dando un’immagine fortemente connotata all’intero edificio.

Come districarsi tra le normative per installare una serra bioclimatica

Accertato che la serra solare rappresenta un elemento dell’involucro utile per il controllo dei flussi termo igrometrici e per il miglioramento del comfort abitativo, occorre precisare che prima di prendere qualsiasi tipo di decisione è bene conoscere le leggi che ne regolano l’installazione. Attualmente a livello nazionale non vige un’unica Normativa ma ogni Regione applica disposizioni specifiche, tuttavia alcuni principi sono validi in tutto il territorio italiano. Due degli aspetti più importanti che riguardano la serra e che ne determinano anche il corretto funzionamento, sono l’orientamento e la sua posizione. A tal proposito, è da preferire l’asse nord-sud con affaccio a sud.
Occorre anche rispettare precise distanze dai confini che talvolta possono variare da comune a comune, a seconda delle caratteristiche geomorfologiche del luogo. Dal punto di vista dimensionale, la superficie netta della serra bioclimatica non può superare il 15% di quella totale dell’edificio che interessa. Inoltre, in alcuni Comuni italiani sono dettate disposizioni specifiche in merito alla profondità massima che deve possedere la serra solare.

Un altro aspetto imprescindibile riguarda i benefici che ogni serra dev’essere in grado di assicurare, primo tra tutti la riduzione pari almeno al 10% del fabbisogno di energia per il riscaldamento invernale. Si tratta di un obiettivo che dev’essere raggiunto senza l’ausilio di impianti di climatizzazione ma solo attraverso il comportamento bioclimatico proprio di tale sistema solare passivo. In più, la serra captante va gestita in modo corretto durante l’arco della giornata, al fine di evitare un discomfort climatico, dovuto a basse prestazioni in inverno e al surriscaldamento estivo.

In quest’ottica, è importante scegliere le soluzioni tecnologiche adatte a tale scopo e optare per materiali poco disperdenti e sistemi mobili di schermatura. In ogni caso, qualora si voglia installare una serra solare bioclimatica occorre procurarsi le autorizzazioni necessarie per la corretta realizzazione, verificando la normativa vigente a livello regionale e le ipotetiche modifiche a livello comunale. Prerogativa essenziale è poi costituita dalla regolarità urbanistica dell’edificio interessato all’inserimento della serra, previo apposito controllo comunale.

Le tipologie più diffuse di serra bioclimatica

La serra bioclimatica costituisce un corpo a sé stante che, pur essendo considerato un locale tecnico non incidente sulla cubatura dell’edificio, possiede un ingombro materiale. La posizione che la serra assume rispetto all’edificio oggetto d’intervento, ne determina anche la tipologia. Infatti, le serre bioclimatiche possono essere addossate, incassate e semi-incassate. Le serre solari addossate, sono costituite da tre pareti vetrate indipendenti e da una sola superficie verticale condivisa con l’edificio al quale appartengono. In questo caso anche la copertura è in vetro e solitamente inclinata. La seconda tipologia è rappresentata dalle serre solari incorporate, caratterizzate dalla condivisione della maggior parte della superficie con l’edificio interessato. Infatti, tre delle quattro pareti trasparenti risultano essere in comune al fabbricato e la copertura è opaca.
Infine, il terzo tipo di serra ad accumulo che può essere scelta in base alle proprie esigenze, consiste nella serra semi-incorporata che racchiude le caratteristiche delle due precedenti soluzioni. Infatti, questo tipo di serra è dotato di pareti laterali e copertura annesse in parte all’edificio.

In questi tre casi, le soluzioni a guadagno solare sono classificate in base alle peculiarità fisiche che presentano. Tuttavia, è anche possibile stabilirne una suddivisione tipologica a seconda del funzionamento.
In tali termini, l’aspetto analizzato è rappresentato dal comportamento dei raggi solari e dal calore trasmesso dalle pareti della serra agli ambienti interni dell’edificio interessato.
Le prime soluzioni consistono nelle serre a guadagno solare diretto che, grazie alla trasparenza della parete che le divide dallo spazio interno, garantiscono il flusso diretto dei raggi solari incidenti e del calore che gli stessi producono. Il calore filtra e una volta passato negli ambienti interni si accumula sulla superficie di pavimento per essere distribuito in un momento successivo.

La seconda tipologia è rappresentata dalle serre solari che funzionano attraverso lo scambio convettivo, secondo cui il calore passa dall’ambiente-serra a quello interno degli spazi abitati. Per il corretto funzionamento di questa tipologia, nella parte superiore e in quella inferiore della parete, sono inseriti dei condotti di ventilazione forzata, utili per la trasmissione del calore negli ambienti contigui alla serra e in quelli più distanziati. Infine, il terzo tipo di serra captante funziona con lo scambio radiante secondo cui il calore è trasmesso all’interno dell’edificio attraverso una parete di accumulo priva di isolamento. In questo caso, la trasmissione avverrà quando gli spazi confinati inizieranno a raffreddarsi e necessiteranno così di essere riscaldati.

A prescindere dalla tipologia scelta, la serra bioclimatica rappresenta un’ottima soluzione per il miglioramento termico del proprio edificio. Utilizzata sin dall’antichità per ottimizzare le condizioni climatiche necessarie alla crescita di specie vegetali, si è sviluppata nel tempo, trovando largo impiego in ambiti diversi. In alcuni paesi del nord Europa, oggi le serre solari costituiscono locali aggiuntivi per le residenze, grazie ai quali poter godere di maggiore luminosità naturale e calore nel corso delle stagioni più fredde.

Per approfondire il tema dello scambio di calore clicca qui

Solar City a Linz: un villaggio plasmato sulla serra bioclimatica

In Austria, nella città di Linz, nel 2001 è stata inaugurata una nuova area residenziale che grazie alle soluzioni energetiche impiegate ha guadagnato il titolo di “distretto urbano solare”. Il progetto innovativo si distingue per la conformazione fisica degli edifici e per le misure adottate, al fine di soddisfare l’esigenza abitativa nel pieno rispetto ambientale.

Si tratta di uno dei più illustri esempi di quartiere cittadino progettato secondo i criteri dell’architettura ecosostenibile, nato con il duplice scopo di raggiungere la massima densità ed una buona flessibilità tipologica. Il complesso include anche edifici a destinazione commerciale e di servizio, oltre a quelli prettamente residenziali.

A seconda della funzione che rivestono, gli edifici sono stati posizionati ed orientati secondo un’alternanza di spazi pieni e vuoti, di aree verdi ed assi che collegano il distretto con il resto della città e con le limitrofe aree lacustri. Il fronte sud è stato scelto per le residenze che necessitano di una maggiore quantità di luce e calore, mentre quello nord ospita prevalentemente i negozi e gli spazi di servizio. Ogni edificio si sviluppa su massimo quattro piani fuori terra e i materiali più utilizzati sono rappresentati dal vetro e dal legno che talvolta riveste vaste superfici in facciata, al fine di mantenere un comfort interno costante, evitando spiacevoli sbalzi di temperatura.

Solar City, la “città del sole”, ha fatto di questa risorsa naturale un vero e proprio motore trainante per soddisfare il fabbisogno energetico dell’intero complesso polifunzionale. Infatti, ogni edificio è orientato e studiato al fine di sfruttare al massimo l’energia solare. La serra bioclimatica diventa elemento caratterizzante ed è in grado di rendere autosufficienti gli immobili, grazie al suo funzionamento passivo. Inoltre, le serre non costituiscono solo una componente aggiunta all’edificio ma talvolta sono progettate come ingresso della residenza, diventando così un elemento totalizzante e molto funzionale per l’intero complesso abitativo.
Per fronteggiare l’eccessivo accumulo di calore nel corso della stagione estiva, ogni serra è dotata di sistemi mobili di oscuramento, come tende e brise-soleil ed in alcuni casi le coperture sono caratterizzate da tetti giardino volti ad aumentare il valore dei fabbricati in termini di coibentazione termica. Inoltre, spesso in copertura sono presenti sistemi fotovoltaici grazie ai quali è massimizzato lo sfruttamento dell’energia proveniente dai raggi solari incidenti sulla superficie. Il contributo di tali misure è finalizzato alla completa indipendenza energetica del complesso multifunzionale in modo tale che con il trascorrere del tempo il quartiere sarà in grado di co-generare energia attraverso l’uso dei propri impianti solari.

In alcuni casi, la serra bioclimatica costituisce uno spazio funzionale sfruttata per favorire i rapporti sociali e il recupero del senso di comunità ormai sbiadito nei contesti urbani evoluti. Ne è un esempio il Kindergarten di Olivia Schimek, edificio destinato ad ospitare la scuola materna distrettuale. La serra antistante l’edificio rappresenta un ampio spazio-cuscinetto fruibile che diventa luogo di ritrovo limitrofo all’area ludica.
I volumi che compongono il complesso della scuola dell’infanzia oltre a sfruttare l’orientamento solare e ad aumentare il calore immagazzinato per assicurare temperature interne ottimali, sono caratterizzati da un’elevata luminosità grazie alla superficie vetrata inclinata sul fronte sud. Inoltre, la struttura prevede un sistema di ventilazione controllata con recupero del calore, grazie al quale viene contenuto il quantitativo di energia aggiuntiva necessaria. Tale meccanismo è in grado di mantenere un comfort termico ottimale.

Serra bioclimatica: Solar City a Linz, Austria. Architetto Olivia Schimek
Solar City di Linz – Kindergarten, Olivia Schimek, 2002-2007 – Fronte e retro della serra solare 
Fonte: http://www.arch-schimek.at/en/projekt/kindergarten-solarcity

Per visionare qualche esempio progettuale di scuola materna clicca qui

In altri edifici le serre solari sono collocate in corrispondenza delle coperture o degli elementi di collegamento verticale, aumentando il livello di ventilazione e di illuminazione interna.
Nel complesso residenziale WAG di Herzog & Partners, la copertura vetrata nella stagione invernale funziona da serra bioclimatica che immagazzinando calore, contribuisce al riscaldamento degli alloggi, garantendo un notevole risparmio energetico e di conseguenza economico. In estate, i flussi ascensionali di aria calda fuoriescono dalle aperture poste in sommità, mentre l’aria più fresca è richiamata dal basso e in questo modo raffresca l’edificio nelle ore notturne.   

Serra bioclimatica: Solar City a Linz, Austria. Architetto Thomas Herzog & Partners
Solar City di Linz – Thomas Herzog & Partners, 2004 – Vista dei complessi residenziali dotati di serre solari
Fonte: http://thomasherzogarchitekten.de/en/en-2004-solarcity-gwg

Oltre che dalle serre solari, il distretto residenziale è rappresentato da giardini d’inverno, balconi ed affacci volti a creare un continuum tra l’interno e il verdeggiante paesaggio circostante. Solar City di Linz si è dimostrata una delle prime realizzazioni su ampia scala, dove è stata data particolare attenzione alla sostenibilità edilizia, con la capacità di coniugare efficienza ed armonia d’insieme.

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