Minor consumo energetico e massima efficienza della pelle degli edifici sono gli obiettivi dei progettisti, non solo per rispondere alle relative leggi e disposizioni in materia (legge 192/2005, 311/2006), ma anche per una maggiore coscienza verso il rispetto ambientale e il risparmio ecologico ed economico. Il benessere negli spazi abitati e il comfort degli ambienti di lavoro, minimizzando l’utilizzo dell’impiantistica, sono fini ultimi alla base della progettazione architettonica energeticamente consapevole. L’involucro, considerato come superficie di controllo che delimita il ‘sistema edificio’ attraverso cui passano i flussi di energia, deve essere inteso come insieme strutturato ed integrato di componenti che interagiscono con i fattori climatici e le dinamiche ambientali esterne, quali radiazione solare, temperatura e umidità dell’aria, precipitazioni e venti. Il contenimento del consumo energetico degli edifici inizia con la buona progettazione dell’involucro edilizio, in quanto il consumo di energia dipende sia dalla resistenza termica delle pareti, che dalla capacità di utilizzare gli apporti gratuiti interni ed esterni, quali quelli solari.
La società attuale si trova di fronte ad un cambiamento che coinvolge l’edificio e l’ambiente: il concetto di edificio come scatola contenitore di funzioni, dotato di impianti ai quali sono affidati i compiti di riscaldamento e climatizzazione estiva, è superato dalla concezione dell’architettura come strumento di regolazione climatica naturale. Fino agli anni ‘70 i problemi relativi alla richiesta energetica in una costruzione erano affidati completamente alla tecnologia impiantistica, che sigillava gli edifici per renderli indipendenti dal clima esterno. Dopo la grande crisi petrolifera del 1973, un ampio sguardo è stato dato al problema energetico causato dagli edifici: c’è stato infatti un cambiamento dell’atteggiamento progettuale sia nel campo dell’edilizia che del terziario, in cui il parametro energia – ambiente è risultato al centro dell’oggetto architettonico. Ci stiamo dunque dirigendo verso una progettazione architettonica ambientalmente consapevole.
Stiamo parlando dell’interfaccia con il clima esterno: la sua efficienza dipende dalla capacità di reagire in modo flessibile alla variazione delle condizioni ambientali, rendendo minime le dispersioni nel periodo invernale ed evitando l’accumulo termico durante l’estate. La cosiddetta ‘pelle’ dell’edificio deve essere in grado di trasformare e ridurre o comunque modulare gli input termici, acustici e luminosi che intervengono. Si tratta infatti di un filtro, una membrana permeabile, ma selettiva, in grado di modulare le interazioni tra interno ed esterno. La facciata ha la funzione di proteggere meccanicamente, isolare, filtrare, accumulare e controllare.
Le recenti normative sul risparmio energetico, il Decreto Legislativo 192 del 19 Agosto 2005, il Decreto Legislativo 311 del 29/12/06, la Legge Finanziaria 2007, hanno aumentato l’importanza della progettazione dell’involucro edilizio, con riferimento a soluzioni tecniche innovative volte a limitare il fabbisogno energetico degli edifici e ponendo come obiettivo principale la certificazione sia di prodotti che dell’edificio stesso. La pelle dell’edificio non può essere trattata come un elemento a parte, ma come la porzione maggiormente complessa dell’intera costruzione, in cui le prestazioni vengono valutate in base all’orientamento, alla massa, agli impianti di riscaldamento e raffrescamento.
Negli ultimi anni si è risvegliata una forte attenzione verso tecnologie architettoniche sostenibili legate alla sfera bioclimatica: si tratta di una progettazione rivolta a tecnologie più naturali, nell’illuminazione, riscaldamento, raffrescamento, ventilazione. I sistemi di involucro si sono sviluppati non solo per la nuova tecnica e componentistica, ma anche per una maggiore attenzione al risparmio energetico e al contenimento dei consumi: si tratta di un’evoluzione che ha compreso sia serramenti che facciate strutturali e continue. Se agli inizi della crisi energetica, a metà degli anni ‘70, l’attenzione era rivolta alla parte di gestione energetica, ora più che mai si è spostata verso il comfort e il mantenimento delle condizioni ottimali interne ad un ambiente confinato. È necessaria un’attenta progettazione dell’involucro, poiché esso reagirà alle stimolazioni esterne compromettendo o migliorando le condizioni dell’ambiente interno. Le vetrature, gli assetti murari, i serramenti, le schermature, i rivestimenti esterni, sono tecnologie che intervengono sul comfort degli utenti. Ad esempio se le vetrature hanno bassi valori di trasmittanza termica, ciò migliorerà l’isolamento dell’involucro e se è alto il valore di trasmittanza solare ciò permetterà un utilizzo passivo della radiazione solare.
Il controllo delle interazioni con l’ambiente può avvenire attraverso sistemi passivi, ad esempio vetri a rivestimento selettivo, dispositivi a selettività angolare, materiali di isolamento trasparente, oppure sistemi attivi come dispositivi impiantistici, vetri cromogenici, sistemi intelligenti, etc. Si tratta in entrambi i casi di dispositivi di controllo integrati nelle facciate.
L’involucro passivo massimizza il guadagno solare diretto, grazie ad estese superfici vetrate con sistemi schermanti per il controllo della radiazione solare nel periodo estivo e per la riduzione dell’abbagliamento; prevede spazi cuscinetto per la protezione dal freddo, come serre o spazi filtro per catturare l’energia solare nel periodo invernale; favorisce l’ingresso della luce solare e la ventilazione naturale.
L’involucro attivo integra nella propria struttura i sistemi impiantistici per l’accumulo e trasformazione di energia solare: facciate dotate di collettori solari ad aria o acqua, moduli fotovoltaici, facciata ventilata come batteria di preriscaldamento dell’aria prima di inviarla alla centrale di trattamento aria, o come batteria di recuperatore di calore, prima dell’espulsione dell’aria verso l’esterno. È necessario tenere in considerazione che a volte la modularità dimensionale dei componenti impiantistici vincola l’espressione architettonica limitando le possibili soluzioni compositive.
Il concetto di pelle esterna è dunque inteso come fattore chiave della conservazione dell’energia. Diverse sono le sue funzioni, quali controllo dell’apporto energetico dal soleggiamento estivo; apporto della radiazione solare invernale; risparmio energetico e riduzione del consumo di combustibile per il riscaldamento invernale e dell’acqua calda per usi sanitari; protezione dai venti invernali, diminuendo le dispersioni di calore nelle pareti maggiormente esposte ai venti dominanti; raffrescamento degli spazi interni tramite una ventilazione naturale, diminuendo la percentuale di umidità; aumento del ritardo con cui le variazioni di temperatura esterne si trasmettono all’interno.
La consistente dotazione impiantistica, l’esigenza di sicurezza, comfort e benessere, conducono l’involucro architettonico al centro delle strategie progettuali ed esecutive. È la sfida attuale: raggiungere un alto livello di efficienza energetica dell’edificio attraverso l’involucro stesso, mediante materiali e tecnologie a basso impatto ambientale.