L段lluminazione efficiente in copertura

In Italia, il tema dell’efficienza energetica degli edifici si sta scontrando, ultimamente, con il problema finora trascurato del regime estivo.
A tal proposito, diventa fondamentale gestire al meglio elementi dell’involucro edilizio quali le coperture e le componenti vetrate in genere, spesso causa del surriscaldamento estivo degli ambienti indoor.
Sorge quindi un problema nei casi in cui vi sia la necessità, per ragioni compositive, morfologiche o di soddisfacimento degli standard di aero-illuminazione, di installare lucernari o perfino di costruire coperture interamente vetrate.

Di seguito vengono presentati alcuni sistemi ad elevate prestazioni energetiche studiati per i casi in cui le ragioni morfologiche e progettuali di un organismo edilizio impongono configurazioni di copertura energeticamente sfavorevoli.
La ricerca in questo campo si è orientata verso l’abbassamento dei valori di trasmittanza solare dei materiali trasparenti (specialmente negli spettri dell’infrarosso e dell’ultravioletto), ma soprattutto verso la massimizzazione dell’illuminazione naturale captata dagli ambienti, da cui può conseguire un significativo miglioramento del comfort dei locali e un risparmio in termini di consumo elettrico da illuminazione artificiale.

Le tecnologie presentate in seguito sono alternative o derivati dell’ormai collaudato sistema Solartube.

L’Angular Selective Skylight (lucernario a selettività angolare) ha la tradizionale configurazione di un lucernario piramidale, il cui componente a vetrocamera è composto da un vetro chiaro convenzionale verso l’esterno, e da una particolare lastra di PMMA (polimetilmetacrilato) verso l’esterno; questa, lavorata a laser, funge da deflettore della radiazione luminosa riducendo la trasmissione solare per alcuni angoli di incidenza (Fig. 1).
In figura 2 la Waterford State School a Brisbane, in Australia, su cui è stato testato il sistema.

Come il dispositivo precedente, anche l’Holographic Optical Element (sistema ad elementi prismatici trasparenti) adotta speciali elementi per riflettere una parte della luce diretta. In questo caso lo spettro di selezione della radiazione incidente è molto ridotto e, mentre i raggi appartenenti ad angolazioni molto elevate vengono schermati, gli altri subiscono una rifrazione e sono indirizzati verso l’interno.
Questa tecnologia può assumere una configurazione completamente trasparente, e un’altra che consente alla sola luce diffusa di raggiungere i locali interni, concentrando invece la diretta su collettori solari, fotovoltaici o termici (Fig. 3).
D’estate, questi sistemi contribuiscono ad attenuare l’effetto serra grazie alla capacità di rifrazione dell’elemento prismatico: ciò comporta inoltre un cospicuo risparmio energetico per raffrescamento. D’inverno invece i raggi solari attraversano il reticolo e garantiscono un guadagno termico che si traduce in riduzione della domanda di energia per riscaldamento.

Il sistema anidolico zenitale cattura luce diffusa da una larga porzione della volta celeste e la convoglia negli ambienti interni dell’edificio, impedendo invece l’accesso alla radiazione diretta (Fig.4).
L’apertura di questo speciale lucernario è diretta verso Nord, e la sua ampiezza permette il completo rigetto della radiazione solare diretta, a vantaggio di quella diffusa. Di conseguenza, i livelli d’illuminazione indoor si mantengono costanti anche in caso di cielo parzialmente coperto, garantendo un alto livello di comfort.

Confronti con lucernari tradizionali a shed hanno confermato le grandi potenzialità di questa tecnologia: a parità di illuminazione, con il sistema anidolico zenitale la superficie illuminante è la metà di quella che sarebbe necessaria impiegando lucernari tradizionali; ne consegue un evidente risparmio in termini di illuminazione artificiale.

Merita infine di essere menzionata la tecnologia delle fibre ottiche, che consente di introdurre luce naturale indoor, raggiungendo profondità superiori a 15 m.