Știința construirii caselor, inclusiv proiectarea acoperișurilor, scoate la iveală o înțelegere a felului în care eficiența energetică funcționează s-a transmis probabil din generație în generație de constructori.
Forma caselor și a acoperișurilor are un fundament științific, pe care oamenii l-au intuit, iar calculul care demonstrează acest lucru a fost făcut de un profesor de la Universitatea Duke din Carolina de Nord.
De fapt, totul a pornit într-un fel anecdotic. În timp ce lucra ca profesor invitat în Benevento, în apropiere de Napoli, Italia, Adrian Bejan, un profesor american de origine română, a observat un aspect legat de arhitectura locală: toate acoperișurile arătau la fel. Cu vârfuri care păreau prea joase pe clădiri mai mici și mai vechi, înghesuite unele lângă altele. Inițial s-a gândit că poate că era pur și simplu stilul arhitectural al vremurilor.
Sau poate că vechii constructori romani știau ceva. Expert în termodinamică și în mișcarea și fluxul căldurii, Bejan — profesor la Universitatea Duke, specializat în inginerie mecanică — era persoana perfectă pentru a găsi un răspuns.
Așezându-se cu creionul și hârtia, Bejan a parcurs ecuațiile și calculele care guvernează fluxul și transferul de căldură în două forme similare: un acoperiș lung cu o secțiune transversală triunghiulară și un con circular. Rezultatele, obținute în colaborare cu Pezhman Mardanpour, profesor asociat de inginerie mecanică și a materialelor la Universitatea Internațională din Florida, au fost publicate online în revista International Communications of Heat and Mass Transfer.
Acestea au arătat că există într-adevăr forme de acoperiș care maximizează reținerea căldurii — arhitecții din vechime știau ce fac.
„Pungile de aer sunt buni izolatori, iar podurile sunt practic doar pungi de aer cu forme diferite. În timp ce conservarea energiei este astăzi un cuvânt la modă, în trecut era o chestiune de supraviețuire”,
a spus Bejan.
Detaliile legate de cât de joasă sau înaltă este linia acoperișului determină modul în care aerul din interiorul acesteia se comportă.
Având un singur vârf — fie într-un acoperiș în formă de A, fie într-un con circular — dacă acel vârf are mai puțin de aproximativ un metru, aerul va curge lin și uniform peste el, asemenea apei care se scurge pe marginea unei chiuvete. Dar dacă vârful este mai înalt de un metru, aerul se va agita haotic, asemenea fumului care se zbate în vânt.
Pe baza fizicii acestor curgeri de aer și a transferului de căldură, dacă înălțimea acoperișului este mai mică de un metru, ar trebui să fie de trei sau patru ori mai lat decât este înalt, pentru a minimiza pierderea de căldură. Iar dacă vârful este mai înalt de un metru, acoperișul ar trebui să fie un triunghi echilateral, cu un raport înălțime-lățime de unu la unu.
Probabil că nu este surprinzător că aceste proporții se regăsesc în nenumărate locuințe modeste și vechi construite în întreaga lume. Și ele sunt foarte apropiate de formele acoperișurilor pe care Bejan le-a văzut în acea zi în sudul Italiei.
„Un astfel de tip de înțelegere nu este greu de explicat logic, dar este ușor de trecut cu vederea, chiar dacă exemplele sunt peste tot,”
a explicat Bejan.
„Este important ca studenții noștri — și profesorii lor — să-și deschidă imaginația și să se întrebe de ce lucrurile sunt așa cum sunt”,
a mai spus profesorul.
Deși Bejan se îndoiește că arhitecții din trecut aplicau termodinamica în proiectarea acoperișurilor, el nu crede nici că formele acestora erau întâmplătoare. Nu e greu de imaginat, spune el, că cineva a observat că locuința unui vecin este mai caldă decât alta și a copiat acel design, repetându-l ani de-a rândul.
Este o lecție, spune el, pe care și arhitecții moderni ar trebui să o ia în considerare:
„Casele și clădirile de astăzi sunt proiectate pentru a fi cât mai eficiente energetic posibil. Dar, din câte știu eu, nimeni nu ia în calcul forma fizică a clădirii — sau a oricărui ‘obiect’, fie el vehicul sau animal — ca o variabilă care ar putea contribui la acea eficiență, și poate că ar trebui să o facem.”
CITEȘTE ȘI:
Românii evită investițiile în eficiența energetică din cauza costurilor
Eficiența energetică a clădirilor: facturi reduse, apoi sănătate | Studiu
