Il raffreddamento passivo è un metodo che incorpora design e tecnologia per raffreddare un edificio senza l’uso di energia. Le tecniche di raffreddamento tradizionali, come l’aria condizionata o il raffreddamento evaporativo, si basano sull’alimentazione per azionare compressori e ventole che raffreddano forzatamente uno spazio. Tale energia viene generalmente acquistata da un’azienda di servizi locali ed è generata dalla combustione di combustibili fossili che possono avere effetti degradanti sull’ambiente. Le tecniche di raffreddamento passivo non richiedono alimentazione e vanno da semplici, come l’ombreggiatura dell’edificio, a più complesse, come la progettazione strategica di edifici. L’uso di tali tecniche può ridurre o eliminare la necessità di raffreddamento alimentato.
Nei climi più caldi, in particolare nelle regioni aride, il raffreddamento è il principale problema ambientale per gli edifici. Ci sono due fonti primarie di calore indesiderato che devono essere affrontate per mantenere l’interno dell’edificio confortevole per gli occupanti. La luce solare diretta su un edificio, in particolare sulle finestre, è una delle principali fonti di guadagno di calore per la maggior parte degli edifici. Anche l’infiltrazione di aria calda attraverso fessure e fessure e il trasferimento di calore attraverso i materiali da costruzione influiscono sulla temperatura interna.
In genere, il metodo più semplice per raffreddare un edificio è innanzitutto evitare che venga riscaldato. L’orientamento strategico di un edificio per ridurre al minimo l’esposizione solare diretta, soprattutto durante la parte più calda della giornata, può ridurre significativamente il suo carico termico. Una volta che una struttura è stata costruita, l’uso di schermi solari o tende da sole e un paesaggio strategico possono aiutare a evitare l’esposizione diretta al sole. Laddove l’esposizione diretta non può essere evitata, come su un tetto, possono essere impiegate tecniche riflettenti per prevenire il riscaldamento indesiderato. Ad esempio, un tetto può essere rivestito con un rivestimento bianco riflettente per ridurre il riscaldamento su un’area ampia e non protetta.
Le tecniche di raffreddamento passivo possono anche prevenire il riscaldamento riducendo l’infiltrazione di calore nella struttura. Il calore fluisce naturalmente da zone a temperatura più elevata, come all’aperto in estate, a zone a temperatura più bassa, come un confortevole interno domestico. Il calafataggio e l’aggiunta di guarnizioni intorno a finestre e porte, ad esempio, riduce l’area attraverso la quale l’aria calda indesiderata può entrare in una struttura. L’isolamento è un materiale con un’elevata resistenza al flusso di calore. L’aggiunta di isolamento a un edificio impedisce il trasferimento indesiderato di calore dall’ambiente esterno più caldo allo spazio interno che viene mantenuto fresco.
Sebbene si possa prevenire molto il riscaldamento, spesso non è possibile mantenere una struttura a una temperatura confortevole solo con la prevenzione. Un’altra strategia di raffreddamento passivo prevede il raffreddamento della struttura per convezione. La convezione è un processo in cui il calore viene trasferito da un luogo all’altro mediante il movimento di molecole di un gas o di un liquido.
Le prese d’aria e le finestre integrate strategicamente nel design di un edificio, ad esempio, possono far uscire l’aria calda dalla casa mentre aspirano aria fresca per sostituirla. L’aria più calda è più vivace dell’aria più fredda e sale naturalmente da sola. Prese d’aria posizionate vicino al soffitto sul lato della casa lontano dai venti prevalenti possono aiutare questa aria più calda a fuoriuscire dalla struttura. Per sostituirlo con aria fresca, bocchette di ventilazione e finestre possono essere posizionate in basso sul lato della casa nel percorso del vento prevalente. Si tratta quindi di aprire bocchette e finestre per favorire la convezione naturale per raffreddare la struttura.
Metodi di raffreddamento passivo più complessi possono anche essere incorporati nella progettazione di un edificio, come i tubi di raffreddamento a terra. I tubi di raffreddamento della terra sfruttano le temperature più fredde sotto la superficie della terra per raffreddare una struttura. Sepolti nel sottosuolo mentre conducono in una struttura, i tubi di raffreddamento a terra attirano l’aria esterna nell’edificio attraverso un percorso sotterraneo. Mentre passa attraverso questi tubi, l’aria cede calore al terreno molto più freddo attraverso il quale viaggia per entrare nella struttura. Altre tecniche di raffreddamento passivo sono generalmente utilizzate in combinazione con i tubi di terra per creare una convezione naturale attraverso la struttura e far uscire l’aria più calda.
Sebbene non sia adatto per l’uso in tutte le località, il raffreddamento passivo è impiegato in molte aree per l’efficienza energetica con conseguente risparmio sui costi e minimo impatto ambientale. È generalmente più adatto per climi più caldi e regioni aride. Il raffreddamento passivo può evitare, in parte o del tutto, il costo delle tecniche di raffreddamento che sono azionate da dispositivi alimentati come ventole e compressori. Questa strategia di risparmio energetico può anche avvantaggiare l’ambiente riducendo la necessità di bruciare combustibili non rinnovabili che emettono sottoprodotti di scarto dannosi per l’ambiente.