Surriscaldamento estivo degli edifici: perché una buona classe energetica non garantisce il comfort

Negli ultimi anni l’efficienza energetica è diventata uno dei principali criteri con cui valutiamo un edificio. Una classe energetica elevata è spesso percepita come sinonimo di qualità, bassi consumi e comfort abitativo. 

Ma è davvero sempre così? È possibile vivere in un edificio in classe A e soffrire comunque il caldo durante l’estate?

La risposta può sembrare sorprendente, ma è sì. Un edificio ad alta efficienza energetica non garantisce automaticamente il comfort estivo. In presenza di grandi superfici vetrate, schermature inadeguate, scarsa ventilazione o un’elevata esposizione al sole, anche un edificio progettato per consumare poca energia può raggiungere temperature interne elevate e richiedere un intenso utilizzo degli impianti di raffrescamento.

Il fenomeno, noto come surriscaldamento estivo (overhating), è diventato sempre più frequente a causa dall’aumento delle temperature estive e dalle ondate di calore, che stanno modificando il modo di progettare gli edifici. Oggi, infatti, non basta più verificare il rispetto dei requisiti energetici: è necessario valutare anche il comportamento reale dell’edificio nelle condizioni climatiche più gravose.

Classe energetica e comfort: due concetti diversi

La classe energetica misura il fabbisogno energetico dell’edificio secondo procedure di calcolo definite dalla normativa e rappresenta un indicatore fondamentale per confrontare immobili con caratteristiche differenti.

Il comfort termico, invece, riguarda il benessere delle persone che occupano gli ambienti.

Non dipende esclusivamente dalla temperatura dell’aria, ma anche da numerosi altri fattori, tra cui:

• la temperatura delle pareti e delle superfici vetrate;
• l’irraggiamento solare;
• l’umidità;
• la ventilazione;
• il numero di occupanti e dalle modalità con cui interagiscono con l’edificio;
• il funzionamento degli impianti.

Per questo motivo due edifici appartenenti alla stessa classe energetica possono offrire condizioni di comfort molto diverse durante il periodo estivo.

Perché un edificio efficiente può surriscaldarsi

L’isolamento termico rappresenta uno degli elementi fondamentali dell’efficienza energetica. In inverno limita le dispersioni di calore e riduce il fabbisogno di riscaldamento.

Durante l’estate, però, il comportamento dell’involucro diventa più complesso.

Se il calore entra attraverso le superfici vetrate, la copertura o gli apporti interni, un edificio molto isolato può disperderlo più lentamente. Il risultato è un progressivo accumulo di energia che porta ad aumentare la temperatura interna, soprattutto dopo diversi giorni consecutivi di caldo intenso.

Il problema non è quindi l’isolamento in sé, ma una progettazione che non consideri anche il comportamento estivo dell’edificio.

Le superfici vetrate sono uno dei punti più delicati

Le grandi vetrate migliorano l’illuminazione naturale e contribuiscono ai guadagni solari durante l’inverno. Se non adeguatamente protette, però, possono trasformarsi nella principale causa del surriscaldamento estivo.

L’esposizione delle finestre, il tipo di vetro utilizzato e la presenza di schermature incidono in modo determinante sulle temperature interne.

Le schermature esterne, come frangisole, tende o persiane, sono generalmente molto più efficaci di quelle interne perché intercettano la radiazione solare prima che attraversi il vetro.

Anche l’orientamento dell’edificio gioca un ruolo importante: le esposizioni a ovest, ad esempio, ricevono il sole nelle ore più calde della giornata, quando l’edificio ha già accumulato energia. Gli effetti dell’isolamento e delle schermature non devono pertanto essere valutati separatamente, ma all’interno di un bilancio complessivo tra prestazioni invernali ed estive.

A tal proposito si riportano i risultati di una simulazione eseguita con Blumatica APE e L10 Fast (EGE), attraverso la quale è stato analizzato l’andamento dei fabbisogni energetici al variare della trasmittanza termica dei componenti dell’involucro.

Nel grafico, la curva blu rappresenta il fabbisogno ideale di energia termica per il riscaldamento, QH,nd, mentre la curva rossa indica il fabbisogno ideale per il raffrescamento, QC,nd.

Nello scenario analizzato, al migliorare dell’isolamento termico e al conseguente diminuire di H’T, il fabbisogno invernale si riduce sensibilmente. Allo stesso tempo, però, aumenta il fabbisogno estivo: il calore dovuto alla radiazione solare e agli altri apporti termici, una volta entrato nell’edificio, viene infatti disperso più lentamente attraverso l’involucro.

La simulazione evidenzia quindi che non è sufficiente incrementare indiscriminatamente il livello di isolamento. Occorre ricercare una configurazione equilibrata, capace di contenere sia il fabbisogno di riscaldamento sia quello di raffrescamento, considerando contemporaneamente le caratteristiche dell’involucro, gli apporti solari e le condizioni di utilizzo dell’edificio.

In particolare, nella figura 1, la sola variazione delle trasmittanze non consente di individuare una soluzione che soddisfi entrambe le condizioni. Sebbene sia possibile ridurre il fabbisogno invernale, la curva estiva QC,nd rimane sempre al di sopra del relativo valore limite, rappresentato dalla linea rossa tratteggiata. La verifica prevista in fase di progettazione risulta pertanto non soddisfatta per tutte le combinazioni analizzate.

La figura 2 mostra invece l’effetto di un intervento sulle schermature solari. La riduzione della radiazione solare trasmessa attraverso le superfici vetrate determina un abbassamento della curva del fabbisogno estivo, consentendo a QC,nd di scendere al di sotto del limite previsto.

A questo punto diventa possibile individuare una configurazione dell’involucro che garantisca contemporaneamente buone prestazioni invernali ed estive. La scelta finale potrà quindi essere effettuata considerando non soltanto il superamento delle verifiche, ma anche il comfort interno, il corretto dimensionamento degli impianti e la convenienza economica dell’intervento.

Anche le attività interne producono calore

Il sole non è l’unica sorgente di calore. Persone, illuminazione, computer, elettrodomestici e apparecchiature contribuiscono continuamente ad aumentare la temperatura degli ambienti.

Negli uffici, nelle scuole, nei negozi o negli edifici ad alta occupazione questi apporti possono diventare particolarmente rilevanti.

Per questo motivo, nella progettazione moderna non è sufficiente conoscere le caratteristiche costruttive dell’edificio: è necessario valutare anche come verrà realmente utilizzato durante la giornata.

L’importanza dell’inerzia termica e della ventilazione

L’inerzia termica, ossia la capacità delle strutture di accumulare calore e rilasciarlo gradualmente nel tempo, contribuisce a ridurre le oscillazioni della temperatura interna e a contenere i picchi di calore durante le ore più critiche della giornata.

Perché questa proprietà risulti realmente efficace, tuttavia, è necessario che il calore accumulato dall’involucro possa essere successivamente dissipato. In caso contrario, dopo più giornate consecutive caratterizzate da temperature elevate, l’edificio può andare incontro a un progressivo surriscaldamento.

In questo processo assume un ruolo fondamentale la ventilazione naturale, soprattutto nelle ore serali e notturne, quando la temperatura esterna scende al di sotto di quella interna. Un ricambio d’aria correttamente progettato consente di smaltire parte del calore accumulato durante il giorno, raffreddare le strutture e preparare l’edificio ad affrontare le condizioni climatiche della giornata successiva.

Questa strategia, comunemente definita free cooling notturno, sfrutta le condizioni favorevoli dell’aria esterna per raffrescare gli ambienti e le masse dell’edificio con un impiego ridotto o nullo degli impianti meccanici.

Al contrario, un edificio caratterizzato da ventilazione insufficiente, schermature solari inadeguate e apporti termici elevati tenderà ad accumulare progressivamente calore, con una conseguente riduzione del comfort interno e un maggiore ricorso agli impianti di climatizzazione.

Il climatizzatore non può compensare una progettazione sbagliata

Quando gli ambienti diventano troppo caldi, la soluzione più immediata sembra essere quella di aumentare la potenza dell’impianto di raffrescamento.

In realtà il climatizzatore interviene sulle conseguenze, non sulle cause.

Un edificio progettato senza considerare il comportamento estivo richiederà infatti maggiore energia per mantenere condizioni accettabili di comfort.

La strategia più efficace consiste invece nel limitare il calore che entra nell’edificio, ridurre gli apporti interni e sfruttare al meglio le caratteristiche passive dell’involucro, lasciando agli impianti il compito di gestire il carico residuo.

Perché oggi il calcolo mensile non è sempre sufficiente

Per molti anni le verifiche energetiche degli edifici si sono basate prevalentemente su metodi di calcolo mensili, ancora oggi fondamentali per determinare i fabbisogni energetici complessivi e verificare il rispetto dei requisiti previsti dalla normativa.

Questi metodi descrivono però il comportamento dell’edificio attraverso valori medi riferiti a periodi relativamente estesi. Possono quindi risultare meno adatti quando l’obiettivo è analizzare fenomeni fortemente variabili nel corso della giornata, come il surriscaldamento estivo e le condizioni di comfort negli ambienti interni.

Il comportamento termico di un edificio, infatti, non è statico. Le temperature interne cambiano ora dopo ora in funzione dell’irraggiamento solare, delle condizioni climatiche esterne, dell’orientamento delle superfici, dell’occupazione degli ambienti, degli apporti interni, della ventilazione e del funzionamento degli impianti. A questi fattori si aggiunge la risposta dell’involucro, che accumula e rilascia calore con tempi differenti a seconda delle caratteristiche costruttive.

Per rappresentare con maggiore precisione questa continua evoluzione, le più recenti metodologie di calcolo hanno introdotto la simulazione dinamica oraria, capace di ricostruire il comportamento dell’edificio in ogni ora dell’anno.

Attraverso questo tipo di analisi è possibile valutare:

• • l’andamento delle temperature interne nel corso della giornata;
  • le ore e i periodi in cui si verificano condizioni di discomfort;
  • l’efficacia delle schermature solari;
  • l’influenza della ventilazione naturale e del free cooling notturno;
  • gli effetti dell’inerzia termica dell’involucro;
  • il contributo degli apporti solari e interni;
  • i carichi di riscaldamento e raffrescamento effettivamente richiesti;
  • il funzionamento degli impianti nelle diverse condizioni di utilizzo.

Queste informazioni permettono al progettista di comprendere non soltanto quanta energia consumerà l’edificio, ma anche quando e perché si verificano le condizioni più critiche. Diventa così possibile confrontare diverse soluzioni progettuali prima della realizzazione dell’opera e individuare quelle più efficaci sotto il profilo dei consumi, del comfort e del corretto dimensionamento degli impianti.

Progettare edifici efficienti significa progettare edifici vivibili

L’obiettivo dell’efficienza energetica non è semplicemente ridurre i consumi.

Un edificio realmente performante deve garantire benessere agli occupanti durante tutto l’anno, limitando il ricorso agli impianti e sfruttando al meglio le caratteristiche dell’involucro.

Per raggiungere questo risultato è necessario considerare contemporaneamente isolamento, schermature, orientamento, ventilazione, massa termica, apporti interni e comportamento degli utenti.

Solo una valutazione completa permette di evitare il rischio di progettare edifici eccellenti sulla carta ma poco confortevoli nella vita quotidiana.

Scopri gli strumenti Blumatica per progettare il comfort

Per analizzare il comportamento reale degli edifici nelle diverse condizioni climatiche, il software Blumatica Dinamico Orario consente di effettuare simulazioni secondo le più recenti metodologie di calcolo, valutando l’andamento delle temperature interne, i carichi di riscaldamento e raffrescamento, il comfort termoigrometrico e l’efficacia delle diverse soluzioni progettuali.

Integrato con Blumatica Energy, rappresenta uno strumento completo per affrontare la progettazione energetica con un approccio moderno, che non si limita alla verifica dei requisiti normativi ma consente di ottimizzare concretamente il comportamento dell’edificio durante tutto l’anno.

Scopri come i software Blumatica Dinamico Orario e Blumatica Energy possono aiutarti a progettare edifici non solo efficienti, ma anche realmente confortevoli.

Attilio Alvino

Digital Marketing Specialist