Schermi termici e perdite di calore nelle serre

La conduzione è il flusso di calore attraverso un materiale, o da un materiale all'altro. La conduttività termica è generalmente alta per i metalli o per materiali con alta densità, che sono anche detti conduttori. Viceversa, vi sono materiali con bassa densità e con una bassa conduttività termica, che sono detti isolanti.
    La convezione è il trasferimento di calore per il movimento dei fluidi. Ci sono due tipi di convezione:
  - la convezione forzata, cioè il trasferimento di calore da una superficie esposta ad una corrente di aria;
  - la convezione naturale, che dipende dal trasferimento di calore da una superficie, più fredda o più calda, all'aria circostante.

Diverse sono le modalità di perdita di calore per convezione nelle serre:

  1) infiltrazione e scambi con aria esterna: l'aria passa attraverso le crepe, le fessure e i buchi. Questi scambi variano da 1 a 8 scambi/h per le serre in vetro, mentre scendono da 0.2 a 2 scambi/h per le serre con doppio strato in plastica gonfiato (film plastico).
  2) ventilazione: è spesso necessario ridurre la temperatura e l'umidità dell'aria nella serra, introducendo aria fredda dall'esterno.
Ci possono essere delle perdite quando, a causa del malfunzionamento dei termostati, si attua un raffreddamento troppo spinto della serra, con perdite eccessive di calore.
  3) il moto convettivo con condensazione o sublimazione del vapore su superfici fredde/ghiacciate può essere una fonte importante di perdita di calore, in quanto parte del calore rilasciato fuoriesce dalla serra stessa.
    L'irraggiamento è un processo continuo che avviene tra corpi con temperature diverse. Il sole emette energia radiante sotto forma di radiazione visibile e sotto forma di calore.
La serra non consente il passaggio di tutta la radiazione del sole, in quanto è coperta con materiali che hanno una certa trasmittanza, intesa come rapporto tra la luce che passa la superficie e quella incidente in modo perpendicolare sulla superficie stessa.

La copertura della serra è attraversata dalla radiazione totale esterna in misura variabile fra il 50 e l'80%. La radiazione entrata è poi riflessa dal suolo, dalle piante e dalla struttura della serra stessa, aumentando la sua lunghezza d'onda. Questo fa sì che il materiale di copertura non consenta l'uscita di tutte le radiazioni con lunghezze d'onda maggiori rispetto a quelle che l'hanno attraversata in entrata, trattenendo così una parte di energia all'interno della serra (in particolare energia termica).
   Il vetro è quasi impermeabile a questo tipo di radiazioni, ne trasmette solo il 10% verso l'esterno, mentre il film plastico funziona come un setaccio, è impermeabile ad alcune lunghezze d'onda, mentre ne lascia passare completamente delle altre.
   Globalmente, per il film plastico, la trasmittanza di questo tipo di radiazioni è pari al 70-80%.
La condensazione all'interno della serra, che abbiamo detto è una perdita di calore per convezione, in questo caso riduce le perdite per irraggiamento, in quanto l'acqua assorbe moltissimo le radiazioni nell'infrarosso.
La temperatura delle foglie è spesso inferiore a quella dell'ambiente circostante durante la notte, specie con notti fredde e cielo sereno. Se si riesce a riflettere la radiazione infrarossa emessa dalle foglie, si riesce a mantenere la temperatura delle foglie simile a quella dell'aria.
In generale le perdite per irraggiamento sono di difficile stima, e sono molto più basse nelle serre in vetro rispetto alle serre in plastica.

La funzione degli schermi termici e la loro gestione - Articolo da leggere su Colture Protette di maggio 2017

Cos'è la Trasmittanza termica: scarica il PDF.