Progettazione schermature solari: i frangisole

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Progettazione di schermature solari, i frangisole. Descrizione, consigli utili, sgravi fiscali ed un esempio pratico 3D da scaricare

L’involucro esterno di un edificio, conformato da pareti e finestre, costituisce l’epidermide di quest’ultimo e come tale ha il basilare compito di proteggerlo da tutte le aggressioni legate alle condizioni atmosferiche e meteorologiche; esso funziona, quando ben congegnato, come un vero e proprio elemento di osmosi atto a regolare lo scambio energetico tra interno ed esterno.

In tal senso, le schermature solari, attraverso una buona integrazione con il manufatto edilizio, possono migliorare notevolmente questo scambio.

Nella progettazione di schermature solari facciamo riferimento a tutti quei dispositivi, più o meno complessi, che hanno lo scopo di modulare l’incidenza dei raggi solari sulla superficie vetrata di un fabbricato onde regolarne l’illuminazione ed il riscaldamento naturale interno, con grande apporto di un migliore benessere abitativo abbinato al risparmio energetico.

Progettazione schermature solari – Render facciata ovest con frangisole azimutali

Il vetro e le facciate

Il vetro, a partire dai primi decenni del ‘900, ha cominciato ad imporsi sempre più prepotentemente nella progettazione delle facciate degli edifici. L’adozione di superfici finestrate, sempre più estese, è ormai prassi ampiamente adottata nell’architettura moderna, con tutte le conseguenze che tale materiale può apportare attraverso un uso preponderante, in termini di illuminazione e di temperatura.

Il vetro, per sua natura, considerato trasparente alla luce, lo è solo in parte alla radiazione solare. Quando un raggio di sole colpisce una vetrata si verificano i seguenti fenomeni di:

• riflessione (parte della radiazione solare totale incidente che viene riflessa dal vetro);
• trasmissione (parte della radiazione solare totale incidente che viene trasmessa attraverso il vetro);
• assorbimento (parte della radiazione solare incidente che viene assorbita dal vetro);
• emissione (parte della radiazione solare incidente che viene assorbita dal vetro per poi essere gradualmente ceduta all’ambiente).

I valori misurati per ciascuno di questi fenomeni, messi in relazione fra loro, ci forniscono un valore detto guadagno solare o trasmissione solare “g“. Tale valore è compreso tra 0 e 1 e ci fornisce indicazione sul rapporto tra la quantità di radiazione solare trasmessa dal vetro all’interno dell’abitazione rispetto a quella totale incidente sulla superficie esterna. Un valore tendente allo zero indica una minore capacità del vetro di trasmissione solare; un valore tendente all’unita descrive una elevata capacità di trasmissione.

Oggi la produzione di varie tipologie di vetri camera isolanti, di tipo basso emissivo, ha risolto solo in parte le problematiche legate alla trasmittanza di grandi e piccole superfici vetrate; spesso tali soluzioni si dimostrano insufficienti nella gestione dell’irraggiamento solare delle superfici ed, in particolare, al fenomeno della trasmittanza energetica che nei mesi estivi dovrebbe ridursi al minimo, elevandosi al massimo in quelli invernali.

Progettazione di schermature solari: il frangisole e le sue tipologie

Per le problematiche legate alla trasmittanza delle superfici vetrate, risulta di grande utilità la progettazione di schermature solari. A queste appartengono una vasta tipologia di soluzioni adattabili ai più diversi casi.
Grosso modo, possiamo fare una prima distinzione in:

• sistemi schermanti passivi o fissi;
• sistemi schermanti attivi o mobili.

Alla prima categoria appartengono tutti quei sistemi tradizionali che, sovente, costituiscono parte integrante di una facciata, anche di gran pregio architettonico (portici, verande, logge e balconi) o comunque, qualsiasi dispositivo fisso non modificabile dall’utente, realizzato nei più disparati materiali.

Alla seconda categoria appartengono tutti quei sistemi sia interni che esterni al vetro (dai semplici tendaggi e veneziane a strutture più sofisticate e tecnologiche, mobili o avvolgibili) che, abbinate ai vetri, sono capaci di modificare in ogni momento il rapporto tra la quantità di energia solare incidente e quella trasmessa.

Questo rapporto è espresso attraverso un parametro adimensionale che chiamiamo fattore di trasmissione solare totale (g_tot), risultante dalla combinazione delle caratteristiche del vetro più quelle del dispositivo schermante.

Il valore di quest’ultimo che si esprime in un intervallo compreso tra 0 (valore minimo: nessuna trasmissione solare) e 1 (valore massimo: totale trasmissione solare), viene misurato secondo la norma EN 14501: 2006 “Tende e chiusure oscuranti – Benessere termico e visivo – Caratteristiche prestazionali e classificazione”, che ordina la prestazione di una schermatura solare in classi:

• g_tot ≥ 0,50 → classe 0/scarso;
• 0,35 ≤ g_tot < 0.50 → classe 1/mediocre;
• 0,15 ≤ g_tot < 0.35 → classe 2/discreto;
• 0,10 ≤ g_tot < 0.15 → classe 3/buono;
• g_tot < 0.10 → classe 4/ottimo.

Nella progettazione delle schermature solari, il frangisole (noto anche col nome francese di brise soleil), soprattutto nella versione dinamica e automatizzata, costituisce una delle tecnologie più innovative oggi sul mercato, volto a garantire un’altissima qualità nel comfort abitativo abbinato ad elementi di design di gran valore estetico.

La tipologia dei frangisole comprende una vasta gamma di soluzioni, tutte caratterizzate da una struttura cosiddetta a pale o a lamelle, che può essere fissa o dinamica (a pale o a lamelle orientabili), verticale e parallela alla facciata di un edificio, oppure distesa orizzontalmente a guisa di pergolato. Possiamo quindi fare una distinzione tra i frangisole:

• zenitale (dispositivo a guisa di pergolato o di pensilina aggettante, con pale fisse o dinamiche);
• orizzontale (dispositivo verticale con pale, fisse o dinamiche, disposte orizzontalmente);
• verticale (dispositivo a struttura verticale con pale fisse, disposte verticalmente);
• azimutale (dispositivo a struttura verticale con pale dinamiche, disposte verticalmente);
• alla veneziana (dispositivo con lamelle orientabili);
• scorrevole (dispositivo con pannelli scorrevoli).

Come è chiaro, alle diverse tipologie di frangisole corrisponde quella più confacente al luogo dove dovrà adattarsi.

In linea di massima, sceglieremo quelle a pale orizzontali per vetrate esposte ad un soleggiamento maggiore, quindi per facciate orientate a sud, sud-est, sud-ovest; mentre per quelle esposte a est e verso ovest, dove il sole mantiene una posizione più bassa, cercheremo di utilizzare frangisole a pale verticali.

Progettazione schermature solari – Render visione di scorcio lato sud-est, con frangisole orizzontale disposto a sud e frangisole azimutale disposto a est

Vantaggi delle schermature frangisole

Il frangisole, nella progettazione di schermature solari esterne, grazie al suo sistema modulare, si adatta facilmente ad ogni contesto d’inserimento e a qualsiasi superficie.

È senz’altro da preferire ai sistemi interni, perché non consente ai raggi del sole di colpire direttamente le finestre nei mesi estivi, impedendo ai vetri di riscaldarsi con un conseguente e fastidioso effetto serra. Tali sistemi generano un corretto benessere igrotermico che incide positivamente sul consumo energetico di raffrescamento e riscaldamento degli edifici.

Altri vantaggi, non meno di rilievo, sono dati dal valore estetico che tali strutture possono conferire agli edifici, perché personalizzabili nei materiali, nei colori e nelle finiture.

Non ultimo dei vantaggi, è la sicurezza antieffrazione delle finestre che queste strutture applicate alle facciate posso generare se allestite con materiali idonei. I frangisole possono costituire anche una barriera contro i rumori esterni.

Possiamo quindi elencare in sintesi, i vantaggi delle schermature frangisole:

• versatilità;
• corretta illuminazione;
• benessere termico;
• benessere acustico;
• risparmio energetico;
• ecosostenibilità;
• valore estetico;
• minima manutenzione;
• privacy;
• sicurezza.

Detrazioni fiscali

Nell’ambito della progettazione delle schermature solari, i frangisole, anche se non palesati direttamente nell’Allegato M del dlgs 311/2006, sono detraibili, per il risparmio energetico, al 50% (al 65% per le spese sostenute dal 1 gennaio 2015 al 31 dicembre 2017) delle spese totali sostenute dal 1 gennaio 2019 al 31 dicembre 2019, per un massimo di 60.000 euro per unità immobiliare, purché montati in modo solidale all’involucro edilizio o ai suoi componenti, e abbiano le pale o le lamelle orientabili: “sistemi che, applicati all’esterno di una vetrata trasparente permettono una modulazione variabile e controllata dei parametri energetici o ottico luminosi in risposta alle sollecitazioni solari”.

Si riportano di seguito e nel dettaglio, dal sito dell’Agenzia Nazionale Efficienza Energetica (ENEA), i requisiti dell’intervento, propedeutici allo sgravio fiscale (clicca qui per conoscere la guida delle entrate all’ecobonus):

1. è agevolabile l’installazione di sistemi di schermatura di cui all’Allegato M al dlgs 311 del 29/12/2006;
2. devono essere applicate in modo solidale con l’involucro edilizio e non liberamente montabili e smontabili dall’utente;
3. devono essere a protezione di una superficie vetrata;
4. possono essere installate all’interno, all’esterno o integrate alla superficie vetrata;
5. devono essere mobili;
6. devono essere schermature “tecniche”;
7. le chiusure oscuranti possono essere in combinazioni con vetrate o autonome (aggettanti);
8. per le chiusure oscuranti sono ammessi tutti gli orientamenti;
9. per le schermature solari vengono escluse quelle con orientamento NORD;
10. devono possedere una marcatura CE, se prevista;
11. devono rispettare le leggi e normative nazionali e locali in tema di sicurezza e di efficienza energetica.

Schermature solari e titoli edilizi

Per quel che riguarda le autorizzazioni (titoli abilitativi) rilasciate dagli uffici competenti per la realizzazione delle schermature solari, c’è da dire che andrà valutato caso per caso, in base alla tipologia d’intervento rapportato alle normative sia nazionali che comunali.

In linea di massima, la casistica può contemplare semplici interventi di edilizia libera come nel caso di quei frangisole a struttura zenitale, assimilabili a gazebo, quindi strutture aperte, facilmente smontabili, che non costituiscono cubatura.

Diverso è il caso di strutture molto più complesse, come potrebbe esserlo per i frangisole orizzontali o azimutali, o certe strutture zenitali fortemente aggettanti; queste, per essere ancorate saldamente ad involucri preesistenti, potrebbero necessitare di interventi rilevanti, spesso soggetti anche a calcoli strutturali. In questi casi potrebbe essere necessaria una SCIA fino ad un vero e proprio permesso di costruire.

Come progettare un frangisole

Nella progettazione di schermature solari, prima di scegliere la tipologia di frangisole più adatta fra quelle elencate, è fondamentale inquadrare le caratteristiche dell’involucro edilizio e la sua funzione (abitazione, ufficio, scuola, opificio, ecc.).

Sarà necessario valutare con attenzione il luogo in cui ricade il manufatto edilizio, l’esposizione, l’orientamento ed il clima che interagiranno con il sistema frangisole-involucro, e non con minore importanza, si dovrà attendere ad una valutazione estetica e formale.

Un buon modo di procedere per progettare un frangisole, potrebbe seguire la metodologia riportata qui di seguito:

1. inquadramento della destinazione d’uso e definizione dell’obiettivo da perseguire;
2. livello di comfort abitativo atteso;
3. valutazione delle condizioni ambientali;
4. tipologia d’involucro;
5. calcolo del fabbisogno energetico;
6. scelta del dispositivo schermante;
7. valutazione finale controllo totale irraggiamento e luminosità solare.

Un frangisole dinamico a pale dispone di una regolazione dell’angolo di apertura di quest’ultime, cosiddetto di tilt, che avviene attraverso attuatori meccanici o motorizzati.

In particolare, quelli motorizzati possono disporre di tutta una serie di sensori e automatismi che ne permettono la sincronizzazione con il movimento e l’inclinazione dei raggi solari, favorendo quelle nuove tecnologie, proprie della cosiddetta domotica, messe a disposizione per una sempre migliore gestione delle risorse energetiche a disposizione degli spazi abitativi moderni, e nel perseguimento, sempre più raffinato, del binomio benessere/ecosostenibilità.

Questa modulazione solare del frangisole può essere combinata, all’occorrenza, con l’illuminazione interna artificiale, in una sorta di bilanciamento reciproco, generando una situazione di comfort, soprattutto adatta ai luoghi di lavoro a contatto con terminali informatici.

Per quel che riguarda i materiali: le pale, generalmente a sezione a pinna, ala d’aereo od ogivale, possono essere realizzate in vari materiali, con particolare propensione all’uso di lamiere metalliche, estrusi in alluminio, vetro, legno, lamiera stirata.

Per essere efficaci, le pale devono avere dimensioni considerevoli, ed è per tale motivo che necessitano di strutture di supporto altrettanto considerevoli per poter contrastare l’azione dei venti. In proposito, per il calcolo di resistenza a tali agenti dei singoli elementi strutturali, possono essere utilizzati gli Eurocodici.

Nella progettazione di schermature solari, tali dispositivi, certamente impattanti, finiscono per caratterizzare notevolmente la facciata di un edificio, conferendole grande suggestione. Le strutture portanti dei frangisole, possono essere pensate esterne, apparentemente indipendenti, agganciate alla facciata, ma possono anche essere inglobate nella struttura dell’involucro del fabbricato, lasciando in aggetto il singolo frangisole o creando vaste superfici senza soluzione di continuità.

Pianta copertura | dettaglio angolo sud-ovest con frangisole azimutale sul lato ovest (in alto) e frangisole orizzontale sul lato sud (a sinistra)

Sezione facciata sud | dettaglio del frangisole orizzontale

Nel focus di oggi, relativo alla progettazione di schermature solari, si è immaginato lo scenario di una costruzione residenziale unifamiliare, caratterizzata da ampie superfici finestrate.

Il modello è stato orientato secondo assi rigidi nord-sud, est-ovest, per consentire un pieno apprezzamento delle funzionalità tipiche di frangisole dinamici a pale, di tipo orizzontale e di tipo azimutale.

Le vetrate esposte a sud disporranno di frangisole di tipo orizzontale, capaci di modulare l’irraggiamento solare più intenso, nelle ore centrali della giornata in cui il sole è più alto, soprattutto nei periodi estivi.

Per le facciate esposte ad est e ad ovest si preferirà schermare le finestre con frangisole di tipo azimutale, tipicamente adatti a modulare l’irraggiamento solare all’alba e al tramonto, quando il sole è più basso.

Sezione facciata ovest | dettaglio del frangisole azimutale

Nella nostra progettazione di schermature solari, ogni singolo dispositivo schermante è agganciato, parallelamente alla facciata di altezza pari a circa sette metri, tramite una struttura a telaio portante, composta principalmente da elementi verticali in acciaio.

Relativamente a quest’ultimi, abbiamo supposto l’utilizzo di travi HE da 180, tra le cui anime abbiamo agganciato i telai dei singoli frangisole.

Gli elementi verticali portanti risultano assicurati alla facciata, al livello dei solai interpiano, attraverso elementi orizzontali di collegamento, supposti dimensionati con travi IPE da 160. Elementi orizzontali di collegamento ed irrigidimento (IPE da 120), posti tra i due montanti verticali di ogni frangisole, provvedono a completare la struttura verticale.

Progettazione schermature solari – Render visione di scorcio lato ovest con dettaglio in primo piano del frangisole azimutale

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Indirizzo articolo: https://bim.acca.it/progettazione-schermature-solari-il-frangisole/