Breve storia del tunnel solare: cos’ha in comune la solar bottle con il tunnel solare orizzontale - www.solatube.it

Da oltre 4000 anni la luce naturale viene impiegata dall'uomo per vivere meglio, grazie ai camini solari.

Partiamo subito dal concetto del tunnel solare o tubo solare o camino di luce, come spesso viene chiamato, il dispositivo ottico di illuminazione naturale del quale Solatube è stata la prima a ideare la forma moderna.

CHE COS’E’ IL TUNNEL SOLARE

Il tunnel solare è un elemento di architettura e di ingegneria, molto apprezzato dai light designer che si basa su un concetto molto semplice: la luce può essere riflessa. E se partiamo da questo concetto ci troviamo di fronte a un’idea, nata più di 3000 anni or sono nell’attuale zona della Tunisia meridionale, luogo di nascita di una delle più antiche civiltà umane: i berberi. La loro idea nasceva dal fatto che per evitare il caldo torrido durante il giorno le case venivano costruite sottoterra, dove potevano godere della dispersione termica generata dal terreno per stare più freschi. Le case però venivano costruite anche a 3 metri sotto terra e questo portava a un problema, l’illuminazione, che i berberi però risolsero con grande ingegno. Di fatto utilizzare un fuoco per poter illuminare la stanza sarebbe stato troppo complicato, rendendo l’aria irrespirabile e rendendo la vita molto difficile, per cui era necessaria una soluzione differente.

La loro invenzione si basava su un principio semplice. Era già conosciuto il fatto che una superficie molto lucida può riflettere la luce del sole deviandone la direzione. I primi rudimentali specchi erano già utilizzati tra di loro per comunicare a distanza. Pertanto, applicarli in un altro contesto fu per loro del tutto naturale e ogni casa veniva dotata di una serie di cunicoli, che andavano dalla superficie fino all’interno della stanza. In ognuno di essi veniva posizionata una serie di rudimentali specchi che facevano rimbalzare diverse volte la luce del sole, dalla superficie fino all’imboccatura della stanza, rendendo di fatto possibile le normali attività quotidiane, altrimenti impossibili.

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In moltissime culture successive, poi lo stesso principio venne ripreso per poi essere addirittura migliorato, utilizzando materiali più riflettenti e con l’ausilio della sempre più importante matematica, vennero gettate le basi di quella che è l’attuale scienza che studia la luce: l’ottica.

Gli egizi utilizzarono una soluzione simile già 2000 anni fa per la costruzione delle piramidi. Il problema in comune con i berberi era quello di poter illuminare gli interni delle camere più remote della piramide per permettere agli operai di lavorare. Anche in questo caso l’uso di torce era limitato solo alle parti più vicine all’esterno. Per evitare di sprecare l’aria così preziosa, venivano applicata una serie di grandi specchi in posizioni strategiche all’esterno per portarla tramite lungo tutto il cammino interno, fino al punto desiderato.

Nell’antica Roma principi simili vennero applicati a delle costruzioni che sono ancora al loro posto originario, come per esempio il Pantheon. Poter illuminare con la luce del sole la parte centrale del Pantheon permetteva di celebrare al suo interno delle funzioni solenni e molto scenografiche, che ancora oggi ci colpiscono. Un altro celebre esempio è a Gerusalemme, dove la Chiesa del Santo Sepolcro, una dei siti più importanti per la religione, utilizza una soluzione di illuminazione naturale, realizzata con un foro all’interno del tetto della cupola principale, che crea un effetto mistico sull'altare sottostante.

Insomma in tutte le epoche delle soluzioni di illuminazione naturale vennero scelte per illuminare gli interni delle costruzioni.

L’illuminazione naturale anche oggi è la scelta inevitabile per le moltissime persone che vivono nelle zone più povere e difficili del pianeta, dall’oriente al Sud America.

In paesi come Filippine, Africa e Brasile, la tecnica utilizzata per illuminare l’interno delle capanne o delle baracche delle favelas è quello di creare un foro nella lamiera e inserirvi una bottiglia di plastica. Questa permette alla luce del sole di entrare, riducendo al massimo le infiltrazioni di acqua. Ma questa scelta per quelle persone, è dettata dal fatto che non esiste alternativa: la corrente è un bene troppo costoso e pertanto ci si deve arrangiare con quello che si ha a disposizione.

L’EVOLUZIONE DELLA TECNOLOGIA

Nel 1986 un gruppo di ingegneri australiani, studiarono la possibilità di adottare lo stesso rudimentale principio dei berberi per le case australiane. La loro domanda non era più come poter illuminare l’interno di un edificio senza utilizzare il fuoco, come i nostri antenati, bensì quella di trovare una soluzione che potesse portare la luce del sole nei punti più difficili della casa.

Ancora oggi infatti installare un lucernario o una finestra non è sempre possibile. Proviamo a pensare a un corridoio, di un appartamento posto sotto un tetto con sottotetto. Come è possibile illuminarlo di giorno per renderlo ad esempio più sicuro per le corse dei bambini o più semplicemente per renderlo più bello e piacevole? Ed ecco che la storia si ripete, il principio è semplicissimo. Partirono infatti dalla creazione di una calotta trasparente che permetteva alla luce di entrare e di rimbalzare attraverso un tubo fino al punto desiderato, dove da un’altra apertura nel soffitto veniva diffusa la luce del sole. E da quella idea, che ha trovato immediatamente grande interesse e molte applicazioni i fondatori di Solatube, idearono una serie di miglioramenti tecnologici per permettere al tubo solare di essere installato persino in orizzontale.

Sì perchè il problema più grande da risolvere è quello di permettere alla calotta di fare entrare all’interno del condotto la maggior parte dei raggi di luce, senza che questi, quando arrivano da determinate angolazioni, ci passino attraverso senza entrare nel condotto. E a questo hanno posto rimedio applicando la soluzione ottica ideata dal fisico francese Augustin Fresnel, ben due secoli fa, per migliorare l’efficienza dei fari per la navigazione: una serie di lenti concentriche devia la luce che arriva da diversi angoli all’interno del condotto.

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IL TUNNEL SOLARE ORIZZONTALE: UNA SFIDA PER L’ILLUMINAZIONE

Perchè quindi installare un tunnel solare in orizzontale rappresenta una difficoltà così grande? La risposta è data da molti fattori. Uno di questi, determinante, è che attraversando il condotto, la luce mano a mano, dopo ogni rimbalzo, perde intensità. Questo significa illuminare le zone sottostanti solo entro una certa distanza, che in condizioni di poca luce può essere ancora più ridotta. Ma anche a questo hanno pensato gli ingegneri di Solatube. Partendo dallo studio della riflettenza dei materiali, sono riusciti a isolarne uno, composto da una lega particolare, che ha l’indice di riflettenza più alto in assoluto. E con questo hanno rivestito l’interno del condotto, che hanno chiamato Infinity Tubing e che permette al 99,7% della luce che entra al suo interno di arrivare fino al secondo rimbalzo, contro un valore medio dei materiali usati dalla concorrenza del 95%. Questa piccola differenza, se moltiplicata per il numero totale di rimbalzi della luce all’interno del tubo - e possono essere moltissimi all’alba e al tramonto - permette di arrivare a illuminare con luce sufficiente un ambiente posto anche a 30 metri dalla calotta, contro i 15 della concorrenza. Ed ecco perchè è il prodotto più usato ancora oggi, come nelle case berbere, per illuminare tutte le stanza della nostra casa, anche quelle interrate.

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