serra solare · 2018. 4. 12. · as12 la serra solare architettura sostenibile progettazione...

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la Serrasolare

Architettura sostenibile

Progettazione ecologicaa cura di Gianni Scudo e Mario Grosso

ClaudioZappone

Se Professionisti, tecnici e impreseGruppo Editoriale Esselibri - Simonesistemi editoriali

Criteri di progettazione e risparmio energeticoArchitettura, funzionamento, materialiAspetti normativi

II Edizione

Excerpt of the full publication

A mio padre


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Prima edizione: marzo 2005Seconda edizione: maggio 2009AS12 - La serra solareISBN 978-88-513-0560-4

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Questo volume è stato stampato presso:Arti Grafiche Italo CerniaVia Capri, 67 - Casoria (NA)

Coordinamento redazionale: Alice Berto

Per conoscere le nostre novità editoriali consulta il sito internet: www.sistemieditoriali.it


� Introduzione alla seconda edizione

Questa epoca di maturata consapevolezza generale riguardo ai temi dell’ambien-te è accompagnata, nel settore delle costruzioni, da una crescente attenzione,dei progettisti e delle committenze, verso le tecnologie della cosiddetta bioeco-logia per il costruire “sano” e per il risparmio energetico. Anche in Italia l’ap-proccio bioclimatico alla progettazione sta passando da una fase di sperimen-tazione ad una fase di ampia diffusione e affermazione. Tra le principali strategie bioclimatiche per il risparmio energetico, alle qualisempre più si guarda con interesse, il guadagno energetico attraverso la serra èuna fra le più nitidamente riconoscibili sia dagli utenti che dai progettisti. Peril suo proporsi come addizione addossata al volume dell’edificio, la serra bio-climatica è inoltre la principale strategia adottata nel caso di interventi su edi-fici esistenti. Per tali motivi, per le sue caratteristiche prestazionali e la sempli-cità di controllo del funzionamento, la serra si sta affermando come uno deipiù diffusi dispositivi bioclimatici nell’architettura del nostro Paese.Il saggio, partendo dalla definizione e comprensione del principio energetico del-la serra, visto anche attraverso l’evoluzione storica del significato attribuitole ele evoluzioni nelle tecnologie della trasparenza, affronta i principali nodi criti-ci nella progettazione contemporanea della serra in Italia. Lo scritto contienequindi una parte relativa agli aspetti di relazione con le normative nazionali elocali ed ha poi, come sezione principale, una guida alle scelte tipologiche etecnologiche, in cui è contenuta anche una ricerca dei prodotti presenti sul mer-cato. L’opera si completa con strumenti di semplice uso per la stima delle prestazio-ni energetiche in fase progettuale. L’utilità di questa sezione è assicurata dallacomprovata attendibilità degli algoritmi di calcolo utilizzati dai software inclu-si, contribuendo, perciò, a fare di quest’opera uno strumento completo, in gra-do di accompagnare il progettista dalla prima ideazione al progetto esecutivodella serra bioclimatica.La seconda edizione del testo, oltre ad approfondire e mettere in evidenza al-cuni aspetti dell’articolato e vivace panorama normativo relativo alle tecnolo-gie per la sostenibilità, con particolare riguardo al tema delle serre bioclimati-che ed agli aspetti conflittuali e sinergici con i dispositivi normativi, proponeuna interessante sezione dedicata ad alcuni casi studio contemporanei. La par-te dedicata alla simulazione energetica è rafforzata e migliorata, proponendo fo-gli elettronici con varie opzioni di calcolo per una migliore valutazione delleeffettive prestazioni, e fornisce la possibilità di sviluppare il calcolo in base acriteri ampiamente riconosciuti come quelli definiti dalle normative UNI EN.

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� Presentazione – Criteri per la progettazione

Il contributo di Zappone tratta in modo sistematico la tecnologia bioclimaticadella serra solare che è la più diffusa, nell’attuale contesto europeo e italiano,anche perché si presta molto bene a interventi nel patrimonio edilizio esisten-te. Tuttavia, per capire il contributo reale che questa specifica tecnologia puòdare nel contesto dell’approccio bioclimatico, è importante inquadrarlo nelle di-verse concezioni del rapporto tra architettura e utilizzo delle risorse. Molto spes-so, infatti, le tecnologie bioclimatiche vengono citate come pure metafore lin-guistiche che nulla hanno a che fare con le loro funzioni e prestazioni.L’architettura è sempre una sintesi tra istanze funzionali, simbolico formali, tec-nologico-produttive e ambientali. Nelle diverse epoche hanno prevalso alcuneistanze sulle altre. In particolare l’architettura moderna ha privilegiato quellefunzionali, morfologiche e produttive su quelle ambientali: lo sforzo del Movi-mento Moderno è stato quello di sviluppare morfologie urbane, tipologie edili-zie e tecnologie costruttive con caratteri internazionali, cioè indifferenti ai con-testi e alle risorse localmente disponibili: l’esito è stato la diffusione di model-li che si sono rivelati largamente insostenibili nell’attuale contesto delineato dal-la crisi ambientale.Nell’insieme delle posizioni che hanno caratterizzato il rapporto tra architetturae utilizzo delle risorse ambientali, si possono facilmente distinguere i due estre-mi: quello del paradigma spaziale e quello del paradigma ambientale. Il para-digma spaziale considera le risorse (spazio, materiali, tecnologie) come una con-quista: la visione prometeica dell’uomo che colonizza l’ambiente, assoggetta lanatura in uno spazio artificiale in conflitto (più o meno aperto) con i cicli del-la biosfera e le logiche di rigenerazione. Lo spazio così concepito è quello del-l’urbanizzazione moderna e delle conurbazioni contemporanee, uno spazio ge-neralizzante, astratto, spesso virtuale che ha poco a che vedere con la scalaumana dei luoghi.Il paradigma ambientale considera le risorse (spazio, materiali, tecnologie...) co-me un bene da sviluppare in sintonia con la logica ecologica dei cicli e deiflussi “naturali” (aria, acqua, energia solare, vegetazione ecc.). L’architettura co-sì concepita è quella della nostra percezione quotidiana, l’ambiente corrente chesi sviluppa in “armonia” dinamica con la natura.L’approccio bioclimatico ha largamente contribuito all’affermarsi del paradigmaambientale; concepisce l’ambiente costruito come organismo che si autoregolaattraverso i sistemi dinamici che gestiscono il metabolismo delle attività (ener-gia solare e fossile, alimenti, beni di consumo, informazione in entrata, rifiutisolidi e liquidi, calore, beni e informazione in uscita). Struttura e involucrosono in grado di gestire in modo dinamico i flussi di energia e calore, per la Pr

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climatizzazione dell’ambiente, con il minimo utilizzo di fonti non rinnovabi-li; esiste un’intesa edificio/ambiente che permette di utilizzare al meglio lefonti rinnovabili, minimizzando l’inquinamento. Sono cioè in grado di scher-mare completamente la radiazione in estate, di captarla, convertirla in calore,distribuirla e accumularla in inverno; di utilizzare e generare movimento d’ariaper il raffrescamento ecc.Tra i sistemi solari – o tecnologie passive – la serra, nelle sue diverse configu-razioni morfologiche e funzionali, è quello più apprezzato dagli utenti ancheperché è uno spazio piacevole da abitare. Oltre a contribuire, con le sue presta-zioni, alla climatizzazione degli ambienti, può svolgere anche altre interessantifunzioni ambientali, specialmente se la serra è associata all’uso intensivo di ve-getazione (umidificazione, filtraggio di polveri, disinquinamento ecc.).Ma attenzione: la serra va dimensionata correttamente nel suo funzionamentogiornaliero e stagionale perché altrimenti si rischiano basse prestazioni inverna-li e periodi di sovrariscaldamento che determinano sprechi e discomfort.Il contributo di Zappone costituisce un importante strumento perché affronta iprincipali nodi critici della progettazione del sistema serra nel nostro contesto:linee guida per le scelte tipologiche e tecnologiche e strumenti per dimensiona-re il sistema che sono indispensabili per chi voglia contribuire alla diffusionedi tecnologie passive efficienti nell’architettura bioclimatica.

Gianni ScudoPresidente del Corso di Studi in Architettura Ambientale

Facoltà di Architettura e SocietàPolitecnico di Milano

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Parte 1

Conoscere la serra


�1 Aspetti storici ed etimologici

Nel mondo delle tecnologie e quindi anche nel campo delle tecnologie dell’ar-chitettura ci confrontiamo oggi in maniera importante con il tema della soste-nibilità dello sviluppo. Quando Olivier De Serres, il cui nome ne riflette autorità e notorieta in ma-teria di serre, nel 1600, scriveva il suo più famoso trattato, invece, non pen-sava a descrivere le tecniche per la realizzazione di dispositivi tecnologici peril contenimento dei consumi energetici negli edifici dell’epoca, le sue cono-scenze e le sue intenzioni erano totalmente estranee ai concetti di ecocom-patibilità e di sviluppo sostenibile. Ciò è comprensibile per un uomo del 1600,ma lo è ancor più poiché la specializzazione di De Serres era l’agronomia. Iltitolo del suo trattato è infatti Le Theatre d’agriculture. De Serres si occupòsoprattutto di coltivazioni in spazi confinati e diventò noto quale maggioreesperto francese del suo tempo nel campo della costruzione di spazi vetratiper la coltivazione di piante ornamentali e da frutto. Nel suo trattato sonodescritte con dovizia di particolari le tecniche migliori complete di suggeri-menti circa misure e materiali da impiegare per realizzare le serre così comefurono concepite nel suo tempo: involucri progettati per la coltivazione del-le piante, ciò che gli anglofoni definirono “greenhouses”.1

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1 Successivamente anche conservatories o glasshouses o anche stoves quando riscaldate con stufe.

Fig. 1.1 Galleria vetrata nel giardino botanico a Leyden (GB) –Immagine tratta da John Hix, The Glasshouse, Phaidon Press Limited, London 1996.


All’interno delle serre del XVII, XVIII, XIX secolo, sfruttando dapprima la pre-senza di stufe e bracieri e, in misura via via sempre più consapevole, le pro-prietà selettive del vetro, accompagnate in molti casi dalla presenza di massetermiche, venivano creati microclimi artificiali, controllati, adatti ad organismiviventi che non sarebbero sopravvissuti se esposti al clima esterno. Si diffuse-ro prima le “orangeries” e le “winter galleries”, concepite come ampi edifici inmuratura o legno dotati di grandi aperture vetrate. Con l’espandersi della navigazione e con lo svilupparsi poi degli imperi colo-niali, vennero importate in Europa specie vegetali provenienti da altri continen-ti. La sopravvivenza e la fruttificazione a fini produttivi di queste specie tipi-che di climi caldi nel clima francese o inglese era possibile solo all’interno digrandi serre. Nacquero quindi, con l’evolversi della tecnologia del vetro le gran-di greenhouses, spazi vetrati via via sempre più grandi capaci di ospitare an-che alberi di grandidimensioni.La moda dell’esotico e delle piante rare in tutto il periodo sette-ottocentesco por-tò le serre a far parte dell’architettura dell’aristocrazia specialmente inglese e fran-cese dell’epoca. Gli spazi vetrati con struttura in ferro, spesso addossati o nelleimmediate vicinanze dell’abitazione, divennero anche spazi dell’abitare, dove pren-dere il tè e fare salotto, beneficiando delle particolari condizioni ambientali ca-ratterizzate da alti livelli di illuminazione e temperature confortevoli (aspetti par-ticolarmente graditi in un’epoca nella quale gli ambienti erano spesso freddi epoco illuminati, con piccole finestre e scaldati solo da camini o stufe a legna). Le serre da luoghi di coltivazione divennero spazi per abitare con importantivalenze architettoniche.

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Fig. 1.2 The Palm House, nei Bicton Gardens nel Devon (GB), opera di W&D Bailey, 1820 –Immagine tratta da John Hix, The Glasshouse, Phaidon Press Limited, London 1996.

La matrice della serra va ricercata, però, in epoche molto più antiche. Essa ap-partiene probabilmente all’epoca romana durante la quale venivano realizzatirudimentali cassoni per migliorare la coltivazione di ortaggi e fiori nei quali laparte trasparente era realizzata con sottili lastre di mica. Ma la parola serra, che ha nel termine latino tardo serare, da sera (chiusura),la sua radice etimologica, sembra proporre una accezione più ampia. La cre-scente diffusione della conoscenza scientifica sui fenomeni ecologici fa sì, peresempio, che oggi la parola serra rimandi anche ad un concetto ormai noto atutti, causa dell’innalzamento delle temperature medie nel globo (e per la ve-rità fenomeno grazie al quale è possibile per gli esseri umani la vita sulla ter-ra). La pellicola di gas che avvolge il pianeta infatti si comporta analogamen-te al vetro di una serra il quale intrappola il calore all’interno dello spazio cheracchiude. La parola serra dunque esprime anche un fenomeno naturale. Lostesso che stava alla base del funzionamento delle famose serre botaniche diDe Serres.La serra come manufatto è quindi l’espressione architettonica di un fenomenonaturale e come ogni tipo di espressione umana rappresenta la cultura, le aspi-razioni e soprattutto i bisogni di un popolo e di un’epoca.Ciò di cui vogliamo parlare in questo libro quindi è una acquisizione recen-te: la serra bioclimatica.2 Le crisi energetiche ed ambientali degli ultimi de-cenni del XX secolo sembrano avere risvegliato l’attenzione verso la cono-scenza dei meccanismi ambientali intesi come dinamiche naturali e di con-seguenza l’attenzione verso tecnologie capaci di intervenire in maniera con-trollata all’interno di tali dinamiche o capaci di emularne i modelli operazio-nali. Si tratta dunque del recupero di un principio termico e forse di una suaulteriore evoluzione.

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2 In inglese solar space.


�2 Definizione della serra bioclimatica

La serra bioclimatica è una tecnologia passiva per il controllo dei flussi termoi-grometrici attraverso l’edificio, finalizzata al miglioramento del comfort abitati-vo ed al contenimento dei consumi energetici.Fisicamente è costituita da uno spazio vetrato, posto in adiacenza all’edificio edabitabile in alcuni periodi dell’anno, che contribuisce al riscaldamento ed al raf-frescamento degli spazi occupati dall’uomo.Tre aspetti la caratterizzano:• è uno strumento tecnologico per riscaldare e raffrescare.

Quando parliamo di serra bioclimatica intendiamo una serra addossata o in-corporata ad un edificio. Questo spazio, più o meno vetrato, costituisce in-nanzitutto uno spazio tampone che riduce gli scambi termici tra l’edificio el’esterno, riducendo le dispersioni d’inverno ed i guadagni d’estate. In se-condo luogo, grazie alla parte vetrata, d’inverno all’interno della serra sisviluppano temperature dell’aria anche di molto superiori a quelle esterneche possono essere sfruttate per riscaldare o pre-riscaldare gli ambienti del-l’edificio. Per ben funzionare, la serra bioclimatica è sempre dotata di mas-se termiche di accumulo. La presenza di masse di accumulo garantisce uno

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Fig. 2.1 Serra della scuola materna a Corsara (VI), Arch S. Los, 1971-75.


smorzamento ed uno sfasamento dei picchi termici esterni. Inoltre, se cor-rettamente progettate ed utilizzate, le masse termiche possono contribuire,oltre che al riscaldamento, anche al raffrescamento estivo degli ambienti del-l’edificio;

• è uno spazio abitabile.Le condizioni termoigrometriche che si verificano all’interno della serra sonofortemente dipendenti dalle condizioni climatiche esterne (soleggiamento – tem-peratura dell’aria – ventosità ecc.) Ciò nonostante, in molti periodi dell’anno edurante alcune ore della giornata, all’interno della serra si verificano particola-ri condizioni di comfort. Si tratta per lo più di condizioni diverse dalle abitua-li condizioni di comfort con temperatura dell’aria costante a 20 °C. Durante unagiornata fredda d’inverno, per esempio, la presenza della radiazione diretta pro-duce una sensazione di comfort, nonostantetemperature dell’aria significativa-mente inferiori a 20 °C. Diversamente, nelle giornate d’inverno coperte, carat-terizzate da temperatura dell’aria esterna meno rigida e abbondante irraggia-mento diffuso, le parti trasparenti della serra sono in grado di sfruttare tale ra-diazione per innalzare le temperature interne dell’aria verso i limiti di comfort.Anche in molti altri casi, con una corretta regolazione dei dispositivi di con-trollo della serra, anche in periodo estivo, questa può diventare uno spazio adat-to ad accogliere diverse attività in modo originale e stimolante.

Le possibili utilizzazioni dello spazio serra possono perciò dipendere da diversifattori: la destinazione d’uso dell’edificio di cui fa parte, le caratteristiche degliutenti (siano essi abitanti o occupanti temporanei), le caratteristiche tipologichee distributive dell’edificio.

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Fig. 2.2 Serra adibita ad ufficio domestico – Immagine tratta da “Project Monitor”, issue 4 Directorate Gene-ral XII for Science Research & Development, Commission of the European Communities.


In ogni caso, sia nel caso di serre per edifici esistenti sia nel caso di serreper nuove costruzioni, la serra va pensata e progettata non come un merodispositivo passivo ma come un vero e proprio spazio abitabile caratterizza-to, un elemento stimolante che arricchisce l’abitabilità degli spazi;

• ha una sua valenza linguistica architettonica. Le caratteristiche del linguaggio di una serra sono quelle dell’architetturadella trasparenza. Parlando di serre o di grandi spazi vetrati la nostra me-moria va certamente a importanti opere di grande espressività architettoni-ca come il Crystal Palace o all’eleganza delle serre delle residenze del pe-riodo vittoriano. Ma anche l’architettura di oggi vede un’importante presen-za dell’elemento trasparente. In molti casi la metafora ipertecnologica con-temporanea sembra proprio esprimersi attraverso l’etereità degli involucri

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Fig. 2.3 Rapporto tra tipologia di funzionamento della serra e suo utilizzo – Immagine tratta da T. Herzog,J. Natterer, Habiller de bois et de verre, Presses Polytecniqueset Universitaires Romandes, Losanna 1984.


trasparenti, attraverso la leggerezza di sofisticati telai metallici. L’attuale pas-sione per la trasparenza è però spesso talmente ingiustificata da assumerele caratteristiche di “moda linguistica” e deve essere sostenuta dalla presen-za di impianti di condizionamento superdimensionati, capaci di compensa-re le forti dispersioni invernali ed i forti carichi termici estivi. Tutto questononostante gli involucri “intelligenti” e le più sofisticate tecnologie a dop-pio involucro, soluzioni spesso solo parzialmente efficaci e disponibili soloper interventi importanti e di grandi dimensioni. Eppure l’elemento traspa-rente, quando è ragionevolmente collocato e progettato, contribuisce a ge-nerare architetture ricche e mutevoli, grazie al contrasto di leggero e pesan-te ed alla variabilità degli assetti diurno/notturno, estate/inverno.

Progettare una serra è quindi un compito per architetti e non può essere de-mandato a competenze esclusivamente tecnico ingegneristiche, il progettodella serra come sistema passivo è al contempo il progetto di uno spaziocon una precisa valenza fruitiva e dalle forti implicazioni linguistico archi-tettoniche oltre che tecnologiche. L’architettura della serra è il risultato del-l’evoluzione della tecnologia del vetro che si incrocia, ad un certo punto,con i progressi nella tecnologia delle costruzioni in ferro ma, soprattutto, èil risultato dell’evoluzione di un principio termico tradotto in forma archi-tettonica. Il testo che segue narra la storia della nascita di questo principio termico,della sua arguta evoluzione verso meravigliose ed efficienti forme architetto-niche, del suo tramonto e della sua riscoperta negli ultimi decenni del XXsecolo.

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Fig. 2.4 Casa unifamiliare con serra nel sud della Germania, arch. D. Shempp –Immagine tratta da Ville e Giardini n. 301, marzo 1999.


�3 L’architettura della trasparenza nella storia:evoluzione, tramonto e rinascita di un principiotermico

3.1 Nascita di un principio termico

Sebbene venga spontaneo pensare alla serra come ad un edificio di vetro, i mo-derni tecnologici courtain walls e le meravigliose serre vetrate ottocentesche conil telaio in ferro hanno il loro prototipo in manufatti estranei a questo mate-riale, risalenti ad un’era in cui il vetro non era ancora diffusamente utilizzatoin edilizia. Un’era nella quale però la trasparenza veniva già sfruttata per ge-nerare un guadagno termico. Già in epoche antiche, infatti, le proprietà seletti-ve delle superfici trasparenti, non solo in funzione della luce ma anche del ca-lore, erano note, sebbene non in forma scientifica, e la serra, in forma di em-brione, era già nata.Si hanno infatti cenni sull’esistenza di spazi capaci di creare un clima artificia-le favorevole allo sviluppo delle piante attraverso Platone nel quinto secoloavanti Cristo e attraverso gli scritti di Plinio il Giovane nel primo secolo d.C.Nello stesso periodo Columella, nel “De Re Rustica”, descrive più dettagliata-mente un manufatto capace di sfruttare l’effetto serra. Nel trattato si descrivo-no dei grandi vasi che durante le limpide giornate invernali potevano esseretrasportati all’aperto e coperti con sottili lastre di mica ottenute a spacco da la-stre più grandi, in modo da garantire la maturazione dei cetrioli durante tuttol’anno. In Pompei, inoltre, sono state ritrovate serre ottenute con gradoni in mu-ratura per la disposizione delle piante contenenti condotti per la circolazione difluido scaldante e coperte con lastre di mica.Le sottili traslucide lastre di mica precedettero quindi il vetro nell’intento, cheaccompagnerà poi l’evoluzione nei secoli della serra, di captare la radiazionesolare per sfruttarne l’energia. La scoperta del vetro segnerà però certo una svolta nelle possibilità di sfrutta-mento solare e consentirà, nel tempo, di creare e sviluppare nuove forme diespressività architettonica legate alla trasparenza.

3.1.1 Il vetroSebbene non vi siano precise notizie circa la data precisa e le modalità della in-venzione del vetro è certo che si tratta di un materiale di origine molto antica,molto probabilmente scoperto casualmente dalla fusione di sabbia. È certo, inol-tre, che tra i più grandi esperti nella produzione dei più antichi manufatti vitreivi fossero i Siriani, i quali pare siano stati i primi, attorno al 200 a.C., ad in-ventare il vetro soffiato utile per ottenere recipienti con pareti sottili e forme di-verse. Dapprima l’utilizzo del vetro, ottenuto fondendo silicio, soda e calcare, fu 3

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Sostenibile dalla A alla Z

L’autrice affronta in 250 schede il variegato panorama della proget-tazione sostenibile, senza fermarsi rigidamente in scansioni univo-che, ma spaziando nella pluralità dei risvolti e delle interpretazioni di un costruire consapevole dell’ambiente, delle fonti rinnovabili e delle risorse umane e sociali.Con questo approccio agile e diretto, ma al contempo scientifica-mente sviluppato in una coerenza olistica, vengono toccati i più stra-tegici parametri di progetto, al fine di produrre delle basi concrete nell’affinamento metodologico di una progettazione “bio” a 360 gradi.In una società sostenibile, quello che è giusto oggi può non esserlo domani, e quanto risulta corretto in un punto del pianeta può non esserlo affatto dall’altra parte della Terra: da questo assunto scatu-risce la conseguenza che solo la conoscenza oggettiva può formare una coscienza progettuale capace di riconoscere coerentemente gli scenari per progettare in modo sostenibile.

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Sesistemi editoriali

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Claudio ZapponeArchitetto, libero professionista con studio in Arona, insegna tecnologie dell’architettura come professore a contratto pressoil Politecnico di Milano. Dal 1991 s’interessa di architettura bioclimatica, con particolare attenzione agli aspetti compositividelle tecnologie passive per il risparmio energetico.

La serra solare è un elemento architettonico complesso che trova la sua origine concettualenell’approccio bioclimatico alla progettazione. Nel testo le serre sono analizzate, sia dalpunto di vista storico che da quello tecnologico, nella loro evoluzione a partire dall’utilizzocome “serra botanica”. La recente riscoperta dell’energia solare rimanda ad un confrontocon criteri di progettazione e funzionamento diversi e articolati, proponendo modelli ed esempiin continua evoluzione progettuale e tecnica.Il volume offre indicazioni su come progettare le serre, sui materiali e sul dimensionamentoelencando i principali produttori di componenti e sistemi.Questa seconda edizione, che riporta il panorama normativo italiano di riferimento,suddiviso per ambiti regionali, è arricchita di schede di approfondimento di svariaterealizzazioni.

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