ORIENTAMENTO OTTIMALE DELL’EDIFICIO SECONDO I PUNTI CARDINALI

La base per la scelta dell’orientamento della casa sono i principi dell’architettura solare, fondati sull’uso dell’energia solare per il riscaldamento e l’illuminazione, nonché sulla protezione dal surriscaldamento indesiderato. In Ucraina, secondo la ДБН В.2.2-15:2019 ‘Edifici residenziali. Disposizioni generali’, le condizioni climatiche sono suddivise in zone con diversi indicatori di durata del periodo di riscaldamento e temperature medie mensili. Ad esempio, per le regioni centrali dell’Ucraina (regione di Kyiv), l’insolazione solare media annua su una superficie orizzontale è di circa 1100 kWh/m², con un picco nei mesi estivi. È importante considerare che l’intensità della radiazione solare sulle superfici verticali varia notevolmente a seconda dell’orientamento: le facciate a sud ricevono il massimo in inverno, quelle a ovest — in estate nel pomeriggio, quelle a est — al mattino. Le facciate a nord, di norma, ricevono un minimo di luce solare diretta, ma la massima luce diffusa. In fase di progettazione è necessario aprire il più possibile le facciate a sud per l’apporto solare invernale (passive solar gain) e minimizzare la superficie delle finestre a nord, oltre a controllare l’insolazione sulle facciate a est e a ovest per evitare il surriscaldamento estivo. La collocazione ottimale della casa sul lotto e le sue soluzioni architettonico-planimetriche, come dimensione e tipo delle finestre, elementi aggettanti (pensiline, balconi), devono integrarsi in un unico concetto. Ciò consentirà di ridurre notevolmente la dipendenza dagli impianti tecnologici attivi e di raggiungere elevati livelli di efficienza energetica, conformi agli standard ZEB (Zero Energy Building).

Un corretto orientamento della casa è di importanza decisiva per ottimizzare il bilancio termico e, di conseguenza, per la progettazione degli impianti di riscaldamento. Le facciate a sud, che ricevono la maggiore radiazione solare nel periodo invernale, possono coprire fino al 20-30% del fabbisogno di riscaldamento grazie all’apporto solare passivo. Ciò riduce la potenza termica di progetto necessaria dell’impianto di riscaldamento, con una conseguente riduzione dei costi di apparecchiature ed esercizio. Secondo la ДБН В.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’, il calcolo termotecnico delle strutture di involucro deve tenere conto dell’orientamento della facciata, della sua superficie, nonché dei coefficienti di trasmittanza termica (U-value) dei materiali e delle finestre. Ad esempio, finestre con basso coefficiente U (fino a 0.8 W/(m²·K)) sul lato sud, con un elevato coefficiente di apporto solare (g-value > 0.5), lasceranno passare efficacemente il calore solare. Sul lato opposto, sulla facciata nord, si dovrebbero utilizzare finestre con U-value e g-value il più basso possibile, per minimizzare le perdite di calore. Un simile approccio integrato alla tendenza del design delle finestre e all’orientamento consente di ridurre i carichi di picco sull’impianto di riscaldamento, permettendo di scegliere una pompa di calore di potenza inferiore o una caldaia di volume minore, riducendo i costi di capitale ed esercizio. Ignorare questi principi porta a costi di riscaldamento sproporzionati e alla creazione di un microclima poco confortevole negli ambienti.

L’orientamento della casa influisce notevolmente anche sul livello di illuminazione naturale e sul fabbisogno di luce artificiale, fattore importante del consumo energetico. Le finestre a nord garantiscono una luce uniforme e diffusa senza raggi solari diretti, ideale per laboratori, studi o atelier, dove è necessaria un’illuminazione costante senza riflessi. Le finestre a est regalano un dolce sole mattutino, ideale per camere da letto e cucine. Le finestre a ovest possono causare surriscaldamento nel pomeriggio, specialmente in estate, richiedendo un’ombreggiatura aggiuntiva. Una corretta pianificazione dell’illuminazione naturale consente di ridurre il consumo di energia elettrica per l’illuminazione fino al 30-50%. Inoltre, l’orientamento influisce sul fabbisogno di impianti di ventilazione e climatizzazione. Le facciate a sud e a ovest, in particolare con un’ampia superficie vetrata, possono generare notevoli apporti termici, il che richiede un efficace sistema di ventilazione e raffrescamento. Per tali zone è opportuno utilizzare sistemi di ventilazione meccanica con recupero di calore o sistemi di climatizzazione con un elevato COP. Il calcolo del ricambio d’aria secondo la ДБН В.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e condizionamento’ deve tenere conto del potenziale surriscaldamento dovuto all’insolazione solare. Ad esempio, per gli ambienti con ampie vetrate a sud potrebbe essere necessario aumentare il volume dell’aria di mandata raffreddata, oppure applicare sistemi di ombreggiatura dinamici per ridurre il carico. Un orientamento ben studiato può ridurre la potenza dell’impianto di raffrescamento e i costi di esercizio.

L’orientamento ottimale degli ambienti è un aspetto chiave del comfort e dell’efficienza energetica. Ecco alcune raccomandazioni pratiche per le condizioni dell’Ucraina:

• Soggiorno e sala da pranzo: ideale orientarli a Sud o Sud-Est. Ciò garantirà la massima illuminazione solare durante il giorno, specialmente in inverno, creando un’atmosfera accogliente e calda. Grandi finestre su questo lato consentiranno di massimizzare il riscaldamento solare passivo.
• Camere da letto: si raccomanda di orientarle a Est o Sud-Est. Ciò consentirà di svegliarsi con la luce naturale del mattino, evitando un eccessivo surriscaldamento la sera, il che favorisce un sonno migliore. L’orientamento a nord è accettabile anche se non si desidera svegliarsi con il sole del mattino.
• Cucina: l’orientamento a Est o Nord-Est è ottimale. Il sole mattutino darà energia, mentre a pranzo e alla sera l’ambiente non si surriscalderà, aspetto particolarmente rilevante durante la preparazione dei pasti.
• Studio, laboratorio, cameretta dei bambini: l’orientamento a Nord o Nord-Est garantirà una luce stabile e diffusa senza raggi solari diretti, ideale per lavorare, studiare o creare, dove è importante l’assenza di riflessi.
• Locali tecnici (cabine armadio, ripostigli, garage, bagni): possono essere orientati a Nord o Nord-Ovest, dove il fabbisogno di illuminazione naturale è minimo. Ciò consente di utilizzare i lati del lotto ‘meno attraenti’ dal punto di vista dell’insolazione.

Nella progettazione dei kit casa è importante tenere conto di questi principi già nella fase di sviluppo delle soluzioni tipo, adattandole al lotto specifico e alla zona climatica.

La scelta dell’orientamento della casa ha un impatto diretto sul suo costo totale di proprietà (Total Cost of Ownership, TCO) lungo l’intero ciclo di vita. Gli investimenti iniziali in progettazione e costruzione possono sembrare modesti rispetto ai costi di esercizio, ma è proprio l’orientamento a determinare la parte maggiore di questi costi. Un orientamento efficace consente di: ridurre i costi di riscaldamento in inverno grazie all’apporto solare passivo; ridurre i costi di climatizzazione in estate grazie alla minimizzazione del surriscaldamento sulle facciate ovest ed est; ridurre il consumo di energia elettrica per l’illuminazione artificiale grazie al massimo utilizzo della luce naturale. Secondo i calcoli degli esperti, una casa correttamente orientata può avere consumi energetici inferiori del 15-25% rispetto a una casa analoga con un orientamento non ottimale. Questo risparmio si accumula nel corso dei decenni, superando notevolmente gli eventuali costi aggiuntivi di progettazione. Ad esempio, per una casa di 150 m² nella regione di Kyiv, il risparmio su riscaldamento e raffrescamento può raggiungere 1000-2000 USD all’anno, a seconda dell’efficienza delle strutture di involucro e degli impianti tecnologici. Pertanto, gli investimenti in un’analisi dettagliata del lotto e in una progettazione architettonica professionale che tenga conto dell’orientamento della casa si ripagano più volte grazie alla riduzione del TCO.

Non sempre l’orientamento ideale della casa è possibile a causa delle particolarità del lotto, della pianificazione urbana o delle preferenze personali. Tuttavia, esistono soluzioni ingegneristiche e architettoniche che consentono di compensare gli svantaggi. Per le facciate soggette a surriscaldamento (ovest, est), si possono utilizzare sistemi di ombreggiatura esterni: persiane regolabili, tende da sole, pergole, che bloccano i raggi solari diretti ma lasciano passare la luce diffusa. Sono efficaci anche i vetri a efficienza energetica con rivestimenti basso-emissivi e filtri selettivi, che riducono il coefficiente di apporto solare (g-value) a 0.3-0.4. Per le facciate a nord, dove l’insolazione è minima, si dovrebbero utilizzare pareti con isolamento termico rafforzato (U-value fino a 0.15 W/(m²·K)) e finestre con il massimo coefficiente di trasmittanza termica, per minimizzare le perdite di calore. L’uso di pompe di calore con funzione di ciclo reversibile (riscaldamento/raffrescamento) e di sistemi di ventilazione meccanica con recupero di calore consente di gestire efficacemente il microclima indipendentemente dall’orientamento. Anche nei lotti con morfologia complessa, dove il corretto orientamento della fondazione principale può essere limitato, architetti e ingegneri esperti possono proporre soluzioni che ottimizzano le caratteristiche energetiche dell’edificio.

La progettazione moderna di edifici residenziali e commerciali è impossibile senza l’uso di tecnologie avanzate come il BIM (Building Information Modeling). La modellazione BIM consente di integrare tutti i dati architettonici, strutturali e impiantistici in un unico modello tridimensionale. Questo approccio è di importanza critica per l’analisi dell’insolazione solare e del suo impatto sull’edificio. Un software specializzato, integrato con le piattaforme BIM (ad esempio, Autodesk Revit con plugin per l’analisi energetica), consente di calcolare la quantità di radiazione solare che raggiunge ogni facciata e finestra nel corso dell’anno, tenendo conto della posizione geografica del lotto, dell’altezza del sole e dell’ombra proiettata dagli edifici vicini. Ciò consente ad architetti e ingegneri di prevedere con precisione gli apporti e le perdite di calore, ottimizzare la disposizione delle finestre, progettare efficaci elementi di ombreggiatura e persino calcolare il potenziale per l’installazione di pannelli solari. Un’analisi così dettagliata consente, già nella fase di progettazione concettuale, di prendere decisioni informate sull’orientamento, che massimizzano l’efficienza energetica e il comfort, minimizzando al contempo il TCO. L’uso di questi strumenti è uno standard per gli edifici che aspirano alla certificazione secondo standard internazionali come BREEAM o LEED.