Modalità d'uso e funzione dei PCM (Phase Change Matarials)

Attuali fronti avanzati di ricerca, ma anche di applicazione sempre più estesa, mostrano come all’isolamento dell’involucro esterno possa essere affiancata l’inerzia termica artificiale, programmabile sulla temperatura desiderata, grazie al posizionamento nel nucleo interno, o nelle frontiere trasparenti, di strati di PCM (Phase Change Materials).

Attuali fronti avanzati di ricerca, ma anche di applicazione sempre più estesa, mostrano come all’isolamento dell’involucro esterno possa essere affiancata l’inerzia termica artificiale, programmabile sulla temperatura desiderata, grazie al posizionamento nel nucleo interno, o nelle frontiere trasparenti, di strati di PCM (Phase Change Materials).
Questi materiali (sali o paraffine) possono accumulare o rilasciare una grande quantità di calore a una temperatura costante, che è la temperatura del loro cambiamento di fase fisica (da solida a liquida). In un edificio di civile abitazione la temperatura “obiettivo” è chiaramente quella di comfort e il PCM scelto è specifico. L’aspetto di calcolo e verifica della quantità e qualità del materiale da applicare è forse uno dei punti che ancora ostacola la diffusione in edilizia di questi materiali, usati invece in altre nicchie industriali.
E’ però un dato di fatto che l’applicazione dei PCM in controsoffitti di corpi uffici consente di sfruttare notevolmente gli apporti energetici interni o i raffrescamenti notturni e, di fatto, fornisce un volano inerziale con l’impiego di una quantità di materiale 40 volte inferiore in peso rispetto alla stessa prestazione fornita da un nucleo massiccio in calcestruzzo (attualmente lastre in gesso rivestito Knauf-BASF contenenti paraffine Micronal con soli 15 mm di spessore equivalgono alla capacità termica di circa 100 mm di calcestruzzo pieno e circa 150 mm di laterizio).
Quindi i PCM si propongono per gli anni futuri, in cui il problema energetico crescerà, come interessante compendio inerziale a edifici leggeri e isolati o nel recupero di edifici esistenti scarsamente dotati di massa.

Applicazione dei PCM in edilizia e progettazione di prodotti integrati

La recente ricerca europea C-TIDE, guidata dai professori De Grassi, Zambelli e Sjöström per le Università Politecnica delle Marche, Politecnico di Milano e University of Gävle (Svezia) ha supportato 3 piccole e medie imprese europee col fine di applicare i PCM in edilizia e progettare nuovi prodotti integrati a questi materiali.
Tra i vari elementi costruttivi si è testata una parete interna stratificata e leggera secondo la tecnologia del gesso rivestito, con l’interposizione di uno strato ad inerzia termica artificiale di sali idrati (PCM) impacchettati in porzioni discretizzate. Il campione di parete è stato sottoposto a diversi test tecnologici (montaggio, taglio, foratura, fresatura, ecc.) e ha dato ottimi risultati evidenziando la compatibilità tra lo strato inerziale (per cui è stato inventato, con l’azienda svedese Climator, un packaging innovativo con celle ridotte per la posa in verticale) e il sistema S/R (Struttura e Rivestimento). Questo strato può essere posto sia a parete che a soffitto o a pavimento e il suo funzionamento simulato teoricamente e testato in situ, consente sia di accumulare eventuali guadagni energetici diretti sia di traslare il periodo di uso dell’energia. Ciò significa che il funzionamento dell’impianto (di riscaldamento o raffrescamento) avviene al di fuori del picco giornaliero d’uso dell’energia e quindi in “valle di costo”.
Alcuni esperimenti svolti con Velux Italia, all’interno di un apposito volume sperimentale, hanno mostrato interessanti applicazioni come ipotetiche tende optional interne (in grado di fare filtrare molta luce naturale e trattenere il calore) oppure come compendio di captazione a involucri termoriflettenti.
E’ evidente che, oltre al risparmio economico, puntare su sistemi che funzionano al di fuori dei picchi d’uso e riducono l’impatto degli impianti (anche in termini dimensionali), significa ridurre il rischio di black-out e le sue conseguenze.
Nel nostro paese, ma sempre di più in tutta l’Europa centro-meridionale, la risposta al problema energetico (inerzia o isolamento?) sta artistotelicamente nel mezzo e cioè in un dosaggio delle due strategie.
Ciò significa evitare qualsiasi “over design” in funzione di un corretto bilancio tra inerzia-ponderalità e isolamento-stratificazione, e immaginare un comportamento dinamico e attivo dell’edificio anziché passivo secondo le prescrizioni del protocollo di Darmstadt quindi energeticamente iper-conservativo, oppure passivo nell’accezione di obsoleto e dispersivo (come ancora è la maggioranza in Italia).
E se a qualche architetto o ingegnere capitasse di vedere un documentario sulle termiti (specie Macrotermes Bellicosus), il consiglio è di meditare sulle strategie energetiche dei loro nidi: inerzia termica, isolamento, umidificazione, ventilazione naturale, apporti energetici, ecc.
L’Homo Sapiens può riprendere a pensare e trarre spunti da ciò che lo circonda, anche quando è un progettista, dopo il lungo oblio del secolo scorso e del suo stile energivoro. Attraverso i PCM anche l’inerzia termica può essere ottenuta a prescindere dal peso degli elementi costruttivi.

AUTORE
foto_imperadori_ritagliata

Marco Imperadori
Ingegnere, PhD, Professore Associato presso il Politecnico di Milano, titolare della cattedra di ...
tutti gli articoli »

ENERGY INDOOR CLIMATE VISUALIZER

Software per simulazioni energetiche che utilizza il motore di calcolo IDA ICE di EQUA Simulation AB.

scopri di più »
ARTICOLI CORRELATI
Foto di Cristina Fiorentini

Mansarda loft: la riscoperta di un sottotetto a Milano

29/08/2011
continua »
PCM_facciata_sud

Chiusure traslucide a inerzia termica artificiale e programmabile

15/04/2011
continua »
recupero_edificio_vista

Il recupero di un edificio industriale tra arte e luce

07/04/2011
continua »