Progettare uno spazio per massimizzare la luce naturale riducendo al minimo il guadagno di calore solare comporta l’implementazione di varie strategie e tecniche. Ecco i dettagli:
1. Orientamento e posizionamento delle finestre: orientare l'edificio in modo appropriato e posizionare strategicamente le finestre può ottimizzare notevolmente la luce naturale riducendo al minimo il guadagno di calore. Nell’emisfero settentrionale, massimizzare le finestre esposte a nord consente una luce diurna indiretta e costante senza eccessivo aumento di calore. Le finestre esposte a sud possono essere efficaci in inverno ma potrebbero richiedere l’ombreggiatura durante l’estate. Le finestre rivolte a est e a ovest dovrebbero essere ridotte al minimo o ombreggiate poiché ricevono luce solare diretta e calore durante determinati orari della giornata.
2. Progettazione e vetri delle finestre: La selezione di sistemi di verniciatura ad alte prestazioni aiuta a controllare l’accumulo di calore solare pur consentendo un’ampia luce naturale. Questi sistemi possono includere rivestimenti a bassa emissività (low-e) sul vetro che riducono il trasferimento di calore, vetri spettralmente selettivi che bloccano porzioni specifiche dello spettro solare o finestre con doppi/tripli vetri con riempimenti di gas isolante. Il rapporto finestra-parete può anche essere ottimizzato per bilanciare l'illuminazione naturale e il guadagno di calore.
3. Dispositivi di ombreggiatura: l'implementazione di dispositivi di ombreggiatura come sporgenze, persiane, tende da sole o brise-soleil può prevenire efficacemente l'esposizione diretta al sole e ridurre la radiazione solare che entra nello spazio. Questi dispositivi possono essere progettati per bloccare la luce solare estiva ad angolo più alto consentendo al contempo la penetrazione della luce solare invernale ad angolo inferiore.
4. Mensole luminose e finestre lucernario: l'installazione di mensole leggere – superfici orizzontali sopra il livello degli occhi – all'interno dell'edificio vicino alle finestre può riflettere la luce solare più in profondità nello spazio ombreggiando i raggi solari diretti. Le finestre lucernario, tipicamente posizionate in alto sul muro, consentono la penetrazione della luce diurna limitando al tempo stesso il guadagno di calore solare posizionandole rivolte a nord o installando dispositivi di ombreggiatura.
5. Superfici interne riflettenti: l'inserimento di materiali chiari e riflettenti in tutto lo spazio interno, come pareti, soffitti e mobili di colore chiaro, può migliorare la distribuzione della luce naturale riflettendola e diffondendola ulteriormente all'interno. Ciò riduce la necessità di illuminazione artificiale riducendo al minimo l’accumulo di calore.
6. Superfici esterne: La scelta di materiali esterni riflettenti o di colore chiaro, come tetti freddi o rivestimenti in tonalità chiare, riduce l’assorbimento del calore solare e di conseguenza diminuisce il trasferimento di calore allo spazio interno. Ciò riduce al minimo la necessità di sistemi di raffreddamento facilitando al contempo un'ampia luce naturale.
7. Ventilazione naturale: progettare per la ventilazione naturale può ridurre la dipendenza dai sistemi di raffreddamento meccanico. L'integrazione di finestre apribili, prese d'aria o altre aperture per facilitare la ventilazione incrociata consente lo spostamento del calore accumulato mantenendo un ambiente interno confortevole.
8. Massa termica: utilizzo di materiali con elevata massa termica, come cemento o pietra, all'interno dell'edificio possono assorbire il calore in eccesso durante il giorno e rilasciarlo lentamente durante la notte quando le temperature si raffreddano. Ciò aiuta a regolare la temperatura interna e a ridurre la necessità di raffreddamento meccanico.
9. Sistemi automatizzati: l'utilizzo di sistemi automatizzati di gestione degli edifici può ottimizzare l'uso della luce naturale riducendo al minimo il guadagno di calore. Questi sistemi possono includere tende o tende automatiche che si regolano in base all’intensità della luce solare e sensori di temperatura esterna che possono attivare misure di raffreddamento quando necessario.
Combinando queste strategie di progettazione, è possibile massimizzare la luce naturale, creare spazi visivamente accattivanti, ridurre la dipendenza dall'illuminazione artificiale e mantenere temperature interne confortevoli riducendo al minimo il guadagno di calore solare. Ciò aiuta a regolare la temperatura interna e a ridurre la necessità di raffreddamento meccanico.
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