Quando un programma di progettazione delle facciate prevede l’utilizzo dello stesso identico sistema di vetri schermanti su tutti i prospetti, non tiene conto dell’angolo di incidenza del sole, dei tempi di picco del carico termico, dell’apporto termico stagionale, dell’esposizione all’abbagliamento, del rapporto finestre/parete, della geometria dell’ombreggiatura, della destinazione d’uso degli spazi e della scomoda verità che i vetri esposti a ovest non si comportano come quelli esposti a nord.
Allora perché le squadre continuano a definirlo in questo modo?
In genere, la soluzione non risiede nella ricerca scientifica, ma nella praticità degli appalti.
La mia opinione è netta: utilizzare un unico tipo di vetrata per quattro diversi allineamenti è spesso una scorciatoia negli acquisti mascherata da coerenza progettuale. Può semplificare la documentazione da presentare e ridurre il numero di codici di magazzino, ma può anche costringere l’impianto meccanico ad assorbire errori che avrebbero dovuto essere risolti a livello di facciata.
Un programma di vetratura specifico per l’orientamento fa esattamente il contrario. Definisce le prestazioni di lucidatura in base alle condizioni effettive di ciascuna altitudine, invece di fingere che ogni metro quadrato di vetro si affacci sullo stesso identico cielo.
In gran parte dell’emisfero settentrionale, la facciata nord riceve durante il giorno soprattutto luce solare diffusa. La facciata sud può accumulare luce solare utile durante la stagione invernale e di solito può essere regolata tramite sporgenze orizzontali. Le facciate est e ovest sono colpite da raggi solari a basso angolo, più difficili da schermare, con le vetrate esposte a ovest che in genere sono esposte alla luce durante la parte migliore del pomeriggio.
Si tratta di quattro diversi profili di tonnellate.
Le attuali linee guida in materia riflettono questa differenza. Negli ambienti più freddi, si raccomandano finestre con SHGC più elevato e basso fattore U sulle pareti esposte a sud, vetri a basso SHGC o sistemi di ombreggiamento sulle facciate est e ovest, e il fattore U più basso possibile, compatibilmente con costi contenuti, sulle finestre esposte a nord. Nei climi più caldi, si privilegia un SHGC ridotto sulle facciate a sud, est e ovest, mentre un basso fattore U rimane vantaggioso su tutte le esposizioni.
Eppure, in molti documenti relativi all'edilizia e alle costruzioni compare ancora una sola riga:
IGU-1: Vetro isolante Low-E, tipicamente presente su tutte le finestre esterne dell'abitazione.
Common sta svolgendo un lavoro pericoloso in quel luogo.
Il progetto potrebbe tecnicamente rispettare un percorso normativo prestabilito, ma la conformità alle norme rappresenta solo il minimo indispensabile, non una garanzia di ottimizzazione. Una facciata ovest certificata può comunque causare un surriscaldamento pomeridiano, reclami da parte dei residenti, tapparelle chiuse, riduzione dell’illuminazione naturale, impiantistica di climatizzazione di grandi dimensioni e l’installazione di costose pellicole isolanti tre anni dopo.
Il fattore U indica il trasferimento di calore causato dalle differenze di temperatura tra l'interno dell'abitazione e l'esterno. Di norma, un valore più basso è preferibile, poiché l'edificio perde o acquisisce molto meno calore per conduzione, convezione e radiazione a onde lunghe.
L'indice SHGC misura la quantità di energia solare incidente che penetra attraverso le finestre dell'abitazione, sia sotto forma di radiazione trasferita direttamente sia come energia assorbita che alla fine si diffonde all'interno. La sua scala va da 0 a 1. Un valore SHGC basso blocca una quantità maggiore di calore solare; un valore SHGC più alto ne lascia passare una quantità maggiore.
Semplice e sufficiente.
Tuttavia, il settore continua a considerare questi due valori come indicatori compatibili di efficacia, sebbene una finestra possa avere un isolamento eccellente e tuttavia far entrare troppo calore solare nelle ore centrali della giornata. Al contrario, un prodotto con un SHGC molto basso può ridurre il fabbisogno di raffreddamento, compromettendo però la qualità della luce naturale o eliminando i benefici guadagni termici invernali.
Il livello è importante. Moderno vetro a bassa manutenzione con rivestimento low-E utilizza strati ultrasottili, progettati per ridurre il trasferimento di calore nell'infrarosso, preservando al contempo una trasmissione visibile di qualità. I sistemi a selezione spettrale accurata sono in grado di respingere una parte maggiore delle radiazioni ultraviolette e infrarosse senza rendere la facciata eccessivamente scura.
Anche il passaggio visibile (VT) deve quindi essere incluso nella tabella. Lo stesso vale per la riflettanza esterna, la riflettanza interna, la superficie di rivestimento, il colore del substrato, i requisiti di trattamento termico, la rimozione laterale, il tipo di distanziatore, il riempimento di gas, la densità di composizione, la classificazione di sicurezza e i valori termici complessivi del prodotto.
L'efficienza energetica dei vetri non si riduce a un unico valore.
Gli attuali livelli di prestazione energetica delle finestre residenziali certificati ENERGY sono entrati in vigore il 23 ottobre 2023. Il programma indica che le finestre certificate possono ridurre le bollette di riscaldamento e raffreddamento in media fino a 13% in tutto il Paese rispetto ai prodotti non certificati, sebbene il risparmio effettivo dipenda dalle condizioni ambientali, dalle caratteristiche della finestra esistente, dalla qualità dell’installazione e dalle caratteristiche dell’edificio.
Tale dato non va interpretato erroneamente come un argomento a favore dell’acquisto di un unico prodotto autorizzato e della sua duplicazione su larga scala. La stessa POWER Celebrity consiglia di scegliere i prodotti in base al contesto e alla compatibilità.
C'è inoltre una questione sistemica più ampia. Nel febbraio 2024, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha riferito che gli interventi di riqualificazione dell'involucro edilizio, che comprendono l'isolamento, le finestre e le porte, possono rendere le pompe di calore economicamente convenienti per circa 4 milioni di abitazioni americane in più. Ciò ci ricorda che le scelte relative ai vetri influiscono sull'economicità degli impianti, non solo sulle pratiche relative al vetro.
Questa è la dura realtà: le scelte relative alle facciate cambiano.
Requisiti insufficienti in materia di vetri si traducono in seguito in una maggiore potenza dei sistemi di climatizzazione, condotti dell’aria più grandi, picchi di fabbisogno elettrico, reclami per l’abbagliamento, unità di riscaldamento perimetrali, tende automatizzate o una riduzione della superficie affittabile in prossimità della facciata continua. Il costo non scompare, ma si distribuisce in modo diverso.
Le facciate esposte a nord meritano in genere la massima efficienza di schermatura che il budget consenta, soprattutto nei climi in cui prevale il riscaldamento. Poiché l'esposizione solare diretta è limitata, ridurre drasticamente il coefficiente SHGC potrebbe offrire pochi vantaggi, compromettendo al contempo l'illuminazione naturale.
Darei la priorità a:
L’errore consiste nel definire lo stesso rivestimento scuro a controllo solare utilizzato sul prospetto ovest al solo scopo di mantenere l’uniformità visiva. È possibile garantire la coerenza cromatica attraverso la scelta della famiglia di rivestimenti, della fritta, il controllo della riflettanza esterna o la verifica tramite prototipi, senza che sia necessario ricorrere a valori SHGC simili.
Le vetrate esposte a sud possono rappresentare sia un vantaggio che un inconveniente.
Nei climi in cui prevale il riscaldamento, un SHGC moderato o elevato potrebbe consentire di sfruttare l’energia solare nei preziosi mesi invernali, a condizione che la facciata sia dotata di un sistema di ombreggiamento orizzontale correttamente dimensionato. Negli ambienti in cui prevale il raffreddamento, lo stesso guadagno solare potrebbe risultare indesiderabile per la maggior parte dell’anno.
La sporgenza deve essere modellata tenendo conto dell’elevazione effettiva del sole, dell’azimut della facciata, dell’altezza del davanzale, dell’elevazione della testata, dei dati climatici locali e delle ore di maggiore affluenza. Il principio “fornire copertura” non è un metodo efficace.
E non è nemmeno vero che “il sud equivalga a un elevato SHGC”. Tale regola risulta altrettanto approssimativa per i climi misti, gli edifici con un elevato carico termico interno, le strutture sanitarie, gli uffici con un elevato volume di dati o gli edifici soggetti a ombreggiamento irregolare causato dai grattacieli vicini.
Le vetrate esposte a est ricevono la luce solare del primo mattino con angolo di incidenza basso. La temperatura esterna potrebbe essere ancora moderata, ma la radiazione diretta può causare un effetto di surriscaldamento, disagio locale e la necessità di raffreddamento precoce prima che l’edificio abbia raggiunto il normale equilibrio di funzionamento.
Le sporgenze orizzontali sono relativamente poco efficaci contro la luce solare a basso angolo. Le alette verticali, i sistemi di schermatura esterni, le tende automatizzate, un SHGC scelto con molta attenzione e una riduzione del rapporto finestra/parete risultano in genere molto più efficaci.
Le vetrate orientate a est di solito danno diritto a:
West è il giovane di cui si parla tanto.
La luce del sole del tardo pomeriggio arriva con un angolo basso, quando le temperature esterne e i carichi termici accumulati nell'edificio sono spesso già elevati. I sistemi di protezione solare sul tetto potrebbero rivelarsi praticamente inutili. Gli occupanti abbassano le tapparelle, si accendono le luci elettriche e l'edificio ne paga le conseguenze due volte.
Di norma, attribuirei alla facciata ovest il valore di SHGC più basso del progetto, a meno che la modellazione non dimostri che un’altra tecnica dia risultati nettamente migliori. Allo stesso modo, metterei sicuramente in discussione le proporzioni eccessive tra superficie vetrata e parete nelle finestre esposte a ovest prima ancora di discutere delle caratteristiche chimiche del vetro. Un vetro di qualità superiore non può compensare completamente una geometria delle finestre mal progettata.
Uno studio di caso federale di grande utilità proviene dal Wind Website Entrance Building del Laboratorio Nazionale di Ricerca sulle Energie Rinnovabili. I suoi progettisti hanno utilizzato il software di simulazione SUNREL per definire le caratteristiche relative alle vetrate, alle sporgenze, all’isolamento e alle pompe di calore.
Non hanno duplicato nemmeno un SHGC.
Il vetro esposto a sud presentava un SHGC pari a 0.57 per favorire un facile apporto solare durante l'inverno. Le finestre panoramiche esposte a est e a ovest presentavano un SHGC pari a 0.29 per limitare l'esposizione solare indesiderata. Il progetto prevedeva inoltre un Sbalzo del tetto di 1,58 piedi, tende a bassa emissività, un asse dell’edificio est-ovest allungato e vetri per l’illuminazione naturale specifici per la facciata.
Quel compito non era un tema di portata globale. Il suo contesto, l’ambito di applicazione, la portata, l’approccio di controllo e la sua attuazione erano specifici.
Ma il principio è lo stesso: prima posiziona l'esposizione diretta, poi posiziona il vetro.
I valori riportati di seguito costituiscono parametri di partenza per la progettazione e non rappresentano requisiti normativi né limitazioni universali in materia di approvvigionamento. Le scelte definitive devono essere valutate tenendo conto del file di ambiente dell’opera, della geometria, del sistema strutturale, della schermatura, dei carichi interni, delle ipotesi relative al raffreddamento e al riscaldamento e degli orari di occupazione.
| Facciata | Pericolo dominante | Approccio basato sul fattore U | Indicazioni illustrative relative all'SHGC | Approccio alla luce naturale e all’ombreggiatura | Imposta direzione |
|---|---|---|---|---|---|
| Nord | Perdite per conduzione, superfici interne fredde, bagliore diffuso del cielo | Il valore U più conveniente e ragionevole per l'intera finestra | Determinato dal clima; evitare un’inutile negazione dell’energia solare | Mantenere un VT adeguato; controllare il riflesso e la condensa sul monitor | Progettare separatamente le strutture ad alto isolamento termico dalle facciate a controllo solare |
| Sud | Aporti solari stagionali e temperature estive troppo elevate | Basso coefficiente U dell'intera vetrata | Moderato o superiore in determinati casi di clima freddo; ridotto nei climi in cui prevale il raffreddamento | Calcolo delle sporgenze rettilinee tenendo conto della geometria dell'esposizione solare oraria | Valore SHGC statale e ipotesi relative alla sporgenza progettuale |
| Est | Sole mattutino a basso angolo e riflesso diretto | Fattore U ridotto per l'intera vetrata | Normalmente da basso a moderato | Si consiglia di prendere in considerazione alette verticali, schermi esterni, sistemi di controllo elettrocromici o tende automatizzate | Occorre una revisione del progetto di illuminazione e la conferma delle finiture specifiche per la facciata |
| Ovest | Condizionamento al massimo nel tardo pomeriggio e disagio dei residenti | Fattore U ridotto per l'intera vetrata | In genere, l'SHGC più basso dell'attività | Ridurre la posizione del vetro; utilizzare un controllo esterno potente o vivace | Vietare le sostituzioni basate esclusivamente sul fattore U o sull'aspetto estetico |
| Zone d'angolo | Esposizione diretta e ponti termici combinati | Esaminare il gruppo completamente montato | Utilizzare l'esposizione diretta più impegnativa nelle vicinanze, salvo diversa indicazione | Modellare sia gli azimut che il comportamento delle persiane interne | Individuare chiaramente le piazzole perimetrali sulle planimetrie e sugli orari |
| Spandrel/Shadow Box | Accumulo di calore, tensione termica, disomogeneità cromatica | Coordinare l'isolamento e la struttura portante | L'SHGC potrebbe non tenere conto delle aree non trasparenti, ma l'assorbanza sì | Analizzare il trattamento termico, le finiture, la fritta e il flusso d’aria nella camera d’ombra | Non copiare le note relative ai vetri ottici nei prodotti cosmetici Spandrel |
Un programma rigoroso deve prevedere sia prestazioni alla base di progetto e limiti di sostituzione. L’espressione “uguale o di gran lunga migliore” è priva di significato a meno che la specifica non indichi quali caratteristiche debbano rimanere invariate: fattore U dell’intero prodotto, SHGC, VT, riflettanza esterna, compatibilità cromatica, emissività, struttura dei bordi, classe di sicurezza e resistenza alle sollecitazioni termiche.
Registrare su nastro la latitudine e la longitudine dell’immobile, la zona ambientale, l’altitudine, gli azimut delle facciate, gli ostacoli circostanti, i rapporti finestra/parete, le quote dei davanzali e delle testate, le caratteristiche dell’area, gli orari di occupazione, i comandi di illuminazione, la disposizione delle prese elettriche, i programmi dei termostati e la suddivisione in zone di raffreddamento e riscaldamento.
Quindi sviluppare il percorso di codice appropriato.
Non scegliere una finitura blu, poiché il risultato è eccellente e richiede un impegno notevole per mantenerlo nel tempo.
Esegui simulazioni orarie utilizzando un file delle condizioni meteorologiche esistente. Come minimo, confronta:
Il software WINDOW del Berkeley Lab è in grado di determinare i valori U dell’intero sistema e del centro del vetro, l’SHGC, la trasmittanza percepibile, le proprietà “spooky” di edifici residenziali o commerciali, le prestazioni angolari, i risultati relativi ai telai e i collegamenti ai flussi di lavoro di valutazione energetica degli edifici. Quest’ultimo fattore è rilevante poiché l’SHGC e la trasmittanza variano in base all’angolo di incidenza; un valore di riferimento a incidenza normale non fornisce un quadro completo delle variazioni orarie.
Esaminare 40 rivestimenti scelti a caso è una perdita di tempo. Esaminare i pacchetti selezionati in modo mirato.
Per esempio:
Mantieni l'estetica della casa in ordine. Un modello elettrico non richiede un esterno disordinato.
I prodotti antiriflesso possono essere utilizzati per le vetrine espositive, le postazioni di monitoraggio, le aree di controllo e altre applicazioni in cui le immagini visualizzate ostacolano la visibilità. Tuttavia, la scelta di vetro con rivestimento antiriflesso su misura non esclude la necessità di verificare il coefficiente SHGC, il fattore U, la durata, la terapia termica, la compatibilità della laminazione e la struttura dell'unità isolante.
La stessa cautela vale anche per la tonalità. La capacità di produzione di vetri colorati su misura Non va confusa con l’efficienza energetica confermata della facciata. La tonalità del corpo, lo strato pirolitico, la finitura a sputtering, la fritta ceramica, il colore dello strato intermedio e la pellicola utilizzata presentano comportamenti diversi.
Il colore diventa visibile.
Si misura l'efficienza.
Utilizzare denominazioni distinte quali:
Annotate tali codici sulle quote, sulle planimetrie ingrandite, sulla disposizione delle facciate continue, sugli schemi delle porte e sui dati relativi agli ambienti, ove necessario. Un programma innovativo che non sia riconducibile a un’apertura è solo un foglio di calcolo accattivante.
Il primo errore consiste nell’utilizzare i dati relativi al centro del vetro quando la versione considerata si riferisce all’efficienza dell’intera finestra. Le strutture, i montanti, i distanziatori, gli effetti legati ai bordi del vetro e le ante apribili possono modificare in modo significativo il coefficiente U dell’installazione.
Il secondo metodo prevede la sostituzione sulla base di soli due valori. La corrispondenza tra il fattore U e l’SHGC non garantisce la corrispondenza tra VT, riflettanza esterna, colore emesso, comportamento angolare, emissività, rischio di trattamento termico o compatibilità estetica.
Il terzo errore consiste nel trascurare la configurazione degli strati. Una finitura a bassa emissività (low-E) destinata a una superficie specifica del vetro isolante non dovrebbe essere estesa ad altre superfici senza una valutazione tecnica. Il posizionamento delle superfici influisce sul comportamento termico, sull’assorbimento solare, sulla resistenza e sull’aspetto estetico.
Il quarto punto è che si presume che le tapparelle rimangano sempre chiuse. I residenti aggirano i sistemi di controllo. Le tapparelle si danneggiano. I responsabili delle strutture disattivano l’automazione in seguito a problemi. Se il sistema di vetratura di base non è all’altezza quando si aumenta la tonalità, la facciata non è durevole.
E il quinto?
Un ottimo rapporto qualità-prezzo al metro quadrato.
Un'unità meno costosa esposta a ovest può comportare un impianto di raffreddamento più grande, sistemi di controllo più complessi, un fabbisogno di picco più elevato e anni di grattacapi. I gruppi di acquisto vedono il costo del vetro. I proprietari subiscono il costo dell'impianto.
Un programma di vetratura specifico per l'orientamento è una specifica, facciata per facciata, che assegna ai vani esposti a nord, sud, est e ovest i vari coefficienti U delle finestre complete, i coefficienti di guadagno termico solare, gli obiettivi di trasmissione visiva, gli strati, i colori e le ipotesi di ombreggiamento, in base all'ambiente, alla superficie delle finestre, alla destinazione d'uso e ai carichi orari modellizzati.
Trasforma i risultati dei modelli energetici in tipologie di vetro realizzabili, codici di zona, limiti alternativi e requisiti di controllo qualità.
Il miglior tipo di vetrata per le finestre delle abitazioni esposte a est e a ovest è generalmente una soluzione con un basso coefficiente U e un SHGC ridotto, un'adeguata trasmittanza visiva per la luce diurna e una schermatura esterna dimensionata per il sole a basso angolo; la facciata ovest richiede solitamente una delle soluzioni di controllo solare più rigorose, poiché il calore di mezzogiorno coincide con il picco della domanda di raffreddamento.
È necessario definire ancora i valori definitivi. La superficie delle finestre, l’ombreggiatura circostante, la destinazione d’uso dell’area, la disposizione interna dei lotti, la latitudine e l’azimut esterno possono influire sul risultato. POWER Celebrity raccomanda inoltre l’uso di vetri a basso SHGC o di sistemi di ombreggiamento sulle esposizioni a est e a ovest, in particolare sulle finestre rivolte a ovest. (POWER STAR)
Le finestre delle abitazioni esposte a sud non devono necessariamente utilizzare vetri con un elevato coefficiente SHGC; dovrebbero invece adottare un valore specifico in base al clima e all’ombreggiatura che consenta di sfruttare il prezioso apporto solare invernale nelle zone in cui prevale il riscaldamento, limitando al contempo il carico termico estivo grazie alla geometria delle sporgenze, mentre le regioni in cui prevale il raffreddamento richiedono generalmente un SHGC più basso anche sulla facciata sud.
Un progetto orientato a sud con un elevato SHGC, privo di schermature di dimensioni adeguate, può aumentare il fabbisogno di raffreddamento durante la stagione estiva. Un progetto con un SHGC molto basso in un clima fresco potrebbe invece far disperdere il calore passivo benefico.
Il fattore U indica il tasso di trasferimento termico non solare attraverso l'intero sistema finestrario, mentre l'SHGC misura la percentuale di energia solare incidente che viene ammessa attraverso i vetri sotto forma di radiazione diretta e calore assorbito verso l'interno; un fattore U più basso migliora l'isolamento, mentre il valore ottimale dell'SHGC dipende dal clima, dall'orientamento, dall'ombreggiatura e dal carico termico.
Entrambi devono essere specificati. Un fattore U ridotto non può compensare un eccessivo apporto solare proveniente da ovest, e un SHGC ridotto non può ovviare a una struttura scarsamente protetta.
Una finitura a bassa emissività può essere applicata praticamente su qualsiasi facciata, ma ciò non garantisce la soluzione energetica ottimale; una finitura uniforme comporta spesso compromessi superflui tra controllo solare, illuminazione naturale, guadagno termico invernale, abbagliamento, aspetto esterno e semplicità di realizzazione, in particolare quando le esposizioni a est e a ovest determinano i picchi di carico di raffreddamento.
Una finitura standard può essere giustificata dopo la modellazione. Non dovrebbe mai essere l’impostazione predefinita non verificata.
Smettete di commercializzare la smaltatura come rivestimento standard.
Per il compito seguente, sono richiesti gli azimut delle facciate, i rapporti finestra/parete, i coefficienti U del prodotto completo, l’SHGC, il VT, le finiture superficiali, le ipotesi di schermatura e i risultati della simulazione su base oraria prima che il gruppo di vetri si ricopra di brina. Successivamente, assicurarsi che i prospetti, i requisiti, il programma dei lavori e la revisione dei documenti presentati riportino esattamente le stesse informazioni.
Definisci il nord come nord. Il sud come sud. E considera l’esterno occidentale con l’incertezza che effettivamente ha acquisito.
