Il sistema «vetro ventilato»

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Si tratta di una specifica tipologia di serramento dinamico che gestisce in modo intelligente il comfort termoigrometrico e il numero di ricambi d’aria di un ambiente climatizzato riducendo il grado di discomfort che normalmente si crea nelle zone ad esso limitrofe.

Al fine di valutare le prestazioni di questa soluzione tecnologica è stato condotto uno studio mediante analisi previsionale, con l’ausilio di specifici modelli matematici, e successiva campagna sperimentale condotta mettendo a confronto due serramenti, statico e dinamico, di uguali dimensioni e stessa stratigrafia e più in particolare:

– vetrocamera intercapedine 44.1/12aria/33.1;
– rivestimento basso emissivo sulla faccia 3;
– tenda interna microforata;
– telaio in alluminio con taglio termico.

Il vetro utilizzato per il sistema dinamico presenta, come detto, la stessa stratigrafia del vetro utilizzato per il sistema di riferimento di conseguenza stessa trasmittanza termica, calcolata secondo UNI EN ISO 10077-1. Una ventola posizionata nel telaio superiore consente di aspirare l’aria presente all’interno dell’intercapedine tra la tenda ed il vetro interno creando di conseguenza una depressione che richiama l’aria dall’ambiente interno termostatato che viene così espulsa all’esterno. L’intelligenza del serramento è dovuta ad un sistema di gestione centralizzato, tramite scheda master a pannello che regola le variabili considerate dal sistema (velocità della ventola, differenza di temperatura tra superficie del serramento e ambiente interno, tempo di accensione), e un componente hardware decentrato (scheda slave) posizionato all’interno del serramento stesso. In questo modo il funzionamento della ventola è regolato da sensori in grado di leggere la temperatura sulla superficie del vetro del serramento e di reagire ai cambiamenti climatici modificando il flusso dell’aria. Il serramento consente in questo modo di ottenere temperature dell’aria e radianti molto vicine a quella dell’ambiente interno.

 

 

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Figura 5 – Schema di funzionamento del sistema dinamico

 

Il ricambio dell’aria nelle celle è fissato a 40m3/h pari a un ricambio orario dell’intero volume riscaldato delle celle. Per la cella campione il tasso di ricambio è assicurato dal sistema vetro ventilato, mentre per la cella di riferimento è presente uno specifico sistema di estrazione.

Il sistema vetro ventilato consente di sottrarre il calore accumulato sulla superficie del vetro e ridurre gli scambi termici tra l’ambiente esterno e quello interno in termini di riduzione del fattore solare e della trasmittanza termica. Ai fini delle analisi è stato utilizzato il software WIS che implementa la norma ISO 15099 per la determinazione delle prestazioni termiche di finestre anche dinamiche in cui avviene uno scambio convettivo forzato. I calcoli analitici mostrano una proporzionalità inversa tra il tasso di ricambio dell’aria (attraverso il vetro ventilato) e la trasmittanza termica e fattore solare. All’aumentare del ricambio orario, aspirando aria dal basso ed espellendola all’esterno, la trasmittanza termica del serramento si riduce fino a ottenere valori teorici prossimi a 0,68 W/m2K e il fattore solare passa da 0,33 a 0,17.

 

 

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Figura 6 – Andamento della trasmittanza termica e del fattore solare

 

I risultati delle sperimentazioni, condotte nel periodo estivo, confermano quanto ottenuto per via analitica. Il risparmio energetico del vetro ventilato è pari mediamente al 10% rispetto a un medesimo serramento in condizioni statiche, tenuto conto del bilancio tra dispersioni termiche e apporti gratuiti.

 

 

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Figura 7 – Andamento dei consumi energetici

 

Nel caso di comfort termoigrometrico si analizza l’andamento della percentuale di persone insoddisfatte (PPD), calcolata secondo la UNI EN ISO 7730, in una settimana estiva rappresentativa in cui la climatizzazione è assente. Si osserva che la cella col serramento dinamico risponde in modo soddisfacente ai requisisti di comfort non superando il 10% del PPD, contrariamente alla cella tradizionale in cui il discomfort raggiunge valori doppi intorno al 20%.

 

 

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Figura 8 – Andamento del PPD in estate – comportamento B

 

Tale soluzione può trovare applicazione sia in edifici di nuova costruzione sia in edifici oggetto di ristrutturazione importante. Il minimo ingombro di un dispositivo di movimentazione dell’aria posto all’interno del serramento dinamico, a sua volta accoppiato ad una tenda microforata interna, consente di progettare facciate continue integrando il sistema di ventilazione con un impianto a tutt’aria, evitando di disperdere all’esterno aria «trattata». Anche nel caso di ristrutturazioni tale sistema può essere applicato facilmente integrando al telaio preesistente il sistema di ricambio dell’aria e la tenda microforata.