Annual net-zero electricity feasibility of Riyadh villas depends more on subdivision into separate dwellings than on the 2024 massing rules
Questo studio dimostra che, per le ville di Riyadh, la suddivisione delle proprietà in più unità abitative ha un impatto significativamente maggiore nel raggiungere lo stato di emissioni elettriche nette zero annuali rispetto ai cambiamenti delle regole di volumetria del 2024, i quali aumentano principalmente la superficie calpestabile ma offrono guadagni limitati nella capacità dei pannelli solari a causa dei vincoli di arretramento.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo
Nelle città immerse dal sole dell'Arabia Saudita, la casa unifamiliare, nota localmente come villa, è la forma abitativa dominante. Queste strutture sono progettate per tenere fuori il calore intenso pur facendo affidamento pesantemente sull'aria condizionata per mantenere l'interno fresco, un processo che consuma una parte massiccia dell'elettricità della nazione. Mentre il paese cerca di bilanciare il proprio uso di energia con i propri obiettivi ambientali, è emersa una domanda critica: queste case possono generare abbastanza della propria elettricità dai pannelli solari sul tetto per alimentare interamente se stesse nel corso di un anno? Questo concetto, noto come net-zero energy (energia a emissioni zero), dipende da un delicato equilibrio tra quanta energia una casa utilizza e quanta luce solare il suo tetto può catturare. Tuttavia, la forma di un edificio e le regole che ne governano la costruzione giocano un ruolo enorme in questo equilibrio. Un tetto che è grande ma pesantemente ombreggiato dall'edificio stesso o dai vicini produrrà molta meno energia rispetto a un tetto più piccolo e soleggiato.
Nel 2024, il governo saudita ha aggiornato le regole per la costruzione di queste ville, permettendo case più grandi e consentendo a un singolo lotto di terreno di essere suddiviso in appartamenti separati e indipendenti. L'intento era quello di aumentare la densità abitativa e fornire più spazio vitale. Un ricercatore si è proposto di testare se queste nuove case, più grandi e più affollate, potessero ancora raggiungere quell'obiettivo di generare la propria elettricità. Ha costruito un modello digitale dettagliato di una tipica villa di Riyadh e ha simulato migliaia di variazioni per vedere come le nuove regole influenzassero la quantità di energia solare che il tetto poteva produrre rispetto all'energia di cui la casa avrebbe avuto bisogno. Ha tenuto conto dei requisiti specifici delle nuove normative, come i distacchi obbligatori tra i pannelli solari e i bordi del tetto per la manutenzione, e le ombre proiettate dai livelli superiori dell'edificio e dalle strutture vicine.
Il ricercatore ha scoperto che le nuove regole di costruzione, pur avendo avuto successo nell'aggiungere più spazio calpestabile, non hanno aggiunto molto altro spazio per i pannelli solari. Poiché le regole richiedono che gli edifici rimangano a una certa distanza dai confini della proprietà, la dimensione dell'area abitativa principale è spesso limitata da questi spazi piuttosto che dalla dimensione totale del lotto. Quando le nuove regole hanno permesso un'estensione maggiore del livello superiore, ciò ha effettivamente coperto gran parte del tetto principale dove i pannelli solari avrebbero potuto essere posizionati. Di conseguenza, per una casa unifamiliare, la capacità di generare abbastanza elettricità per soddisfare i propri bisogni è cambiata molto poco sotto le nuove regole. Il rapporto tra l'energia solare generata e l'energia utilizzata è cambiato solo di un piccolo margine, il che significa che le nuove regolamentazioni non hanno aiutato né ostacolato significativamente il percorso della villa unifamiliare verso l'indipendenza energetica.
Tuttavia, la storia cambia drasticamente quando il ricercatore ha osservato cosa accadeva quando una singola villa veniva suddivisa in più nuclei familiari separati. Lo studio ha rivelato che il numero di famiglie che vivono in un lotto conta molto di più della dimensione dell'edificio stesso. Quando una casa viene divisa in tre unità abitative separate, la domanda totale di elettricità schizza alle stelle perché ogni famiglia ha bisogno del proprio raffreddamento, elettrodomestici e acqua calda, mentre l'area del tetto disponibile per i pannelli solari rimane la stessa. Le simulazioni hanno mostrato che un lotto di terreno che era sufficientemente grande da supportare una casa unifamiliare net-zero, improvvisamente è diventato troppo piccolo per supportare tre famiglie, anche con le attrezzature più efficienti disponibili. Per un lotto di 400 metri quadrati, una singola casa poteva facilmente raggiungere lo stato net-zero, ma l'aggiunta di altre due famiglie ha aumentato significativamente la dimensione del terreno richiesta, al punto in cui lo spazio del tetto disponibile non poteva più generare abbastanza energia per soddisfare la domanda combinata.
Il ricercatore ha anche scoperto che il tipo di sistema di aria condizionata utilizzato faceva una differenza sostanziale nell'esito. I loro modelli suggerivano che se le case avessero utilizzato unità di raffreddamento standard a velocità singola invece di sistemi più avanzati a velocità variabile, la domanda di energia sarebbe stata più alta, rendendo ancora più difficile raggiungere lo stato net-zero. Negli scenari più impegnativi, in cui il tetto era affollato da serbatoi d'acqua e unità di aria condizionata, il ricercatore ha scoperto che tre famiglie non potevano raggiungere l'energia net-zero su un lotto di 400 metri quadrati a meno di non rinunciare a una parte significativa del proprio spazio vitale. Nello specifico, per farlo funzionare, l'estensione del livello superiore avrebbe dovuto essere ridotta a una dimensione molto piccola, sacrificando l'area calpestabile extra che le nuove regolamentazioni erano state progettate per fornire.
In definitiva, lo studio conclude che la chiave per rendere queste case dense e suddivise indipendenti dal punto di vista energetico non risiede nelle regolamentazioni edilizie in sé, ma in come il tetto viene pianificato fin dall'inizio. Il ricercatore ha scoperto che il fattore più influente era semplicemente quanto del tetto fosse effettivamente utilizzabile per i pannelli solari, tenendo conto dei percorsi di manutenzione e delle attrezzature. Se un tetto è ingombrato da servizi o ombreggiato dalla struttura stessa dell'edificio, il potenziale di energia solare scende drasticamente. Le conclusioni suggeriscono che, affinché le ville suddivise possano funzionare come case net-zero, architetti e pianificatori devono dare priorità al tetto come superficie dedicata alla generazione di energia, magari raggruppando tutte le apparecchiature meccaniche nelle aree ombreggiate per lasciare il resto del tetto libero per i pannelli. Senza questa pianificazione attenta, l'aumento della densità abitativa supererà probabilmente la capacità del tetto di generare l'elettricità necessaria per alimentarlo.
Sommerso dagli articoli nel tuo campo?
Ricevi digest giornalieri degli articoli più recenti corrispondenti alle tue parole chiave di ricerca — con riassunti tecnici, nella tua lingua.