Tra le più interessanti tecniche architettoniche della storia, tramandatesi fino ai nostri giorni, vi è lo sfruttamento del raffrescamento passivo attraverso le torri del vento, nate nell’antica Persia, l’attuale Iran, in cui il caldo torrido estivo raggiunge livelli estremamente significativi.
In sostanza, attraverso le torri del vento era possibile raffrescare naturalmente un edificio, senza dover utilizzare alcuna energia di tipo fossile. Negli ultimi anni, caratterizzati da una maggiore attenzione verso tutto ciò che miri a salvaguardare l’ambiente, il mondo dell’architettura si è rivolto con interesse verso lo studio di tali sistemi antichi per lo sfruttamento naturale delle risorse rinnovabili.
Come funziona una torre del vento?
Una torre del vento, suddivisa in sezioni verticali, favorisce uno scambio termico convettivo continuo, sfruttando la differenza di temperatura e conseguentemente di pressione tra interno ed esterno; è costituita solitamente da due condotti collegati a due diverse aperture in sommità, una sottovento ed una sopravento, così da accelerare notevolmente il ricambio di aria, in quanto una parte dell’aria fresca discendente, risucchiata alla base dal condotto sottovento, attira l’aria calda interna, enfatizzando l’effetto camino.
Si analizzi il comportamento di una torre in cicli termici differenti:
– durante una notte senza vento essa agisce in modo similare ad un camino, in quanto il calore accumulato dalle sue pareti durante il giorno, per via di una temperatura superiore rispetto all’aria notturna, viene rilasciato al suo interno riscaldando quest’ultima e generando una corrente ascendente (dovuta alla minor densità dell’aria calda) tale da aspirare anche l’aria interna dell’edificio, sostituita di conseguenza da aria più fresca;
– in caso di ventilazione notturna, invece, il ciclo si inverte e l’aria esterna più fresca, seppur riscaldata leggermente dal calore delle pareti, scende lungo la torre raffrescando gli ambienti;
– infine in una giornata senza vento, in una prima fase, sfruttando le pareti della torre raffrescate durante la notte, l’aria calda proveniente dall’esterno diminuisce la sua temperatura circolando all’interno dell’edificio; quando le pareti cominciano a riscaldarsi, invece, si inverte il processo e la torre comincia a funzionare come un camino (in presenza di vento la velocità del flusso si amplifica).
Sezione di una torre del vento con condotti sopravento (a destra) e sottovento (a sinistra)
Quali sono altri accorgimenti costruttivi per un corretto funzionamento?
Al fine di garantire un’elevata differenza di pressione tra interno ed esterno e un significativo accumulo termico, le pareti della torre hanno uno spessore abbastanza consistente e sono dipinte in colore nero. Altra caratteristica indispensabile per il miglioramento delle prestazioni è l’altezza della struttura, in quanto la velocità del vento aumenta ad una maggiore distanza dal suolo e la sua temperatura diminuisce. Un incremento del volume dei condotti interni, invece, compromette l’efficienza del sistema in quanto la velocità dell’aria è inversamente proporzionale al diametro dei condotti stessi.
In alcuni casi, per migliorare le prestazioni, la torre è collegata a cisterne interrate contenenti acqua che, evaporando durante la stagione estiva, fluisce all’interno dei condotti, generando un aumento dell’umidità relativa dell’aria tipicamente secca dell’Iran e un conseguente raffrescamento.
In alternativa, per agevolare il raffrescamento dell’aria in ingresso possono essere previsti degli ugelli in prossimità delle bocche sottovento che, comandati da opportuni sensori, spruzzano un quantitativo di acqua tale da abbassare la temperatura dell’aria stessa (nelle torri tradizionali, con la stessa finalità, si utilizzava collocare in prossimità delle stesse bocche la paglia bagnata).
L’evoluzione delle torri del vento
Un’interpretazione moderna delle torri del vento è offerta dai camini solari, da collocare in prossimità delle pareti esposte al sole, prevedendo solitamente una vetrata in sommità e sul lato riscaldato oltre a rivestire la superficie interna opposta con un materiale assorbente. In tal modo il riscaldamento dell’aria presente all’interno della “serra” amplifica il processo convettivo e il conseguente flusso d’aria, attirando il calore dai piani sottostanti e garantendo dunque un efficiente raffrescamento.
E’ inoltre necessario prevedere le prese d’aria, per la fuoriuscita del calore, in direzione opposta a quella del vento prevalente (lato sottovento).
Tale sistema di raffrescamento, in presenza di un clima meno torrido come il nostro, assume notevole interesse soprattutto durante la stagione estiva, in cui sfruttando la convezione naturale si evita l’utilizzo di condizionatori, attenuando considerevolmente il consumo elettrico.
Recentemente si è pensato anche di sfruttare il calore accumulato nei sottotetti delle abitazioni durante la stagione estiva, per incrementare il flusso convettivo dell’aria all’interno di un camino solare integrato agli stessi.
L’installazione di un camino solare appare dunque come un’innovativa soluzione per eliminare naturalmente l’eccesso di calore accumulato all’interno di un’abitazione senza incremento del consumo di energia elettrica.
Ipotesi di camino solare con camera di accumulo rivestita in rame o pitturata in colore nero, e aperture per la fuoriuscita del calore