Mentre serve come professore in visita a Benevento, fuori da Napoli, in Italia, Adrian Bejan notò qualcosa sull’architettura locale: tutti i tetti sembravano uguali. Con quelli che sembravano picchi troppo in-shallow su strutture più piccole e vecchie raggruppate insieme, forse era solo lo stile dei tempi.
O forse gli antichi costruttori romani erano in qualcosa. Un esperto di termodinamica e il movimento e il flusso di calore, Bejan, il distinto professore di ingegneria meccanica di Ja Jones a Duke, è stata la persona perfetta per sfogliare una risposta.
Seduto con matita e carta, Bejan ha attraversato le equazioni e i calcoli che regolano il flusso di calore e si trasferiscono in due forme simili: un lungo tetto con una sezione trasversale triangolare e un cono circolare. I risultati, ottenuti in collaborazione con Pezhman Mardanpour, assistente professore di ingegneria meccanica e materiale presso la Florida International University, sono stati pubblicati online il 28 marzo sulla rivista International Communications of Heat and Mass Trasferimento. Hanno dimostrato che ci sono davvero forme del tetto che massimizzano la ritenzione di calore: la generazione più anziana di architetti italiani sapeva cosa stavano facendo.
“Le tasche dell’aria sono gli isolanti di Aregood e le soffitte sono sostanzialmente solo tasche d’aria a forma diversa”, ha detto Bejan. “Mentre il risparmio energetico è una parola d’ordine popolare oggi, da anni è stata una questione di sopravvivenza”.
I dettagli di come squat o alta una linea del tetto determinano come agirà l’aria al suo interno. Dato un singolo picco su un telaio A o un cono circolare, se quel picco è alto meno di tre piedi, l’aria scorrerà agevolmente e uniformemente su di essa come l’acqua che ha portato al fianco del lato di un lavandino. Ma se la cima è alta più di tre piedi, l’aria cade intorno a caoticamente come il fumo che agita selvaggiamente nel vento.
Sulla base della fisica di questi flussi d’aria e del trasferimento di calore, se un picco del tetto è più corto di circa tre piedi, dovrebbe essere circa tre o quattro volte più largo di quanto sia alto per ridurre al minimo la perdita di calore. E se un picco del tetto è più alto di tre piedi, dovrebbe essere un triangolo equilatero con un rapporto altezza-larghezza di uno.
Forse non sorprende che questi siano all’incirca gli stessi rapporti che possono essere trovati in innumerevoli abitazioni più vecchie e modeste create in tutto il mondo. E sono abbastanza vicini ai tetti che Bejan hanno visto quel giorno nel sud dell’Italia.
“Questo tipo di intuizione non è difficile da razionalizzare, ma è facile da trascurare anche se ci sono esempi ovunque”, ha detto Bejan. “È importante per i nostri studenti – e i loro professori – aprire la loro immaginazione e chiedere perché le cose sono come sono.”
Mentre Bejan dubita che gli architetti dei giorni passati stessero applicando la termodinamica ai loro disegni del tetto, non pensa nemmeno che le loro forme fossero accidentali. Non è difficile da immaginare, dice, scoprendo che la casa di un vicino è più caldo di un altro e copia ripetutamente il suo design in molti anni.
È una lezione, dice, che anche gli architetti moderni potrebbero considerare.
“Le case e gli edifici di oggi sono progettati per essere il più efficienti possibile”, ha detto Bejan. “Ma per quanto ne sappia, nessuno sta prendendo in considerazione la forma fisica dell’edificio, o qualsiasi cosa” come un veicolo o un animale, come una variabile che potrebbe aiutare con quell’efficienza, e forse dovremmo esserlo. “
Questo lavoro è stato supportato dall’Ufficio per la ricerca scientifica degli Stati Uniti (FA9550-23-1-0716, FA9550-22-1-0525.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com