La ricerca Smart Eco del Politecnico di Milano

L’obiettivo di migliorare le prestazioni ambientali dei componenti costruttivi innesca processi di innovazione incrementale nel settore edilizio.
Una recente ricerca del Politecnico di Milano che riguarda l’uso dei PCM (Phase Change Materials) in edilizia, mostra come essi possano essere impiegati con una funzione di calmierazione termica all’interno di serre bioclimatiche dotate di finestre per tetti VELUX.

Il ricorso a tecnologie assemblate e stratificate a secco apre nuovi orizzonti per strategie rivolte concretamente al risparmio energetico, sia in regime invernale (grazie soprattutto all’iper isolamento termico) sia in regime estivo (grazie all’introduzione di materiali a sfasamento/attenuazione termica, termoriflettenza o ai più raffinati Phase Change Materials in grado di fornire inerzia termica artificiale programmabile).
Queste riflessioni e casi reali di innovazione, sia di prodotto, sia di processo edilizio, sono stati attualmente introdotti nella ricerca Smart Eco (SSA nell’ambito del FP6 – Smart Eco Buildings in the EU, che vede impegnate oltre al Politecnico di Milano prestigiose università e istituti di ricerca di tutta Europa, come il Royal Institute of Technology in Svezia, il CSTB francese, MACE – London e via dicendo), che ha l’obiettivo di fornire alla Commissione Europea una strategia, basata su casi concreti, per la costruzione di edifici energeticamente efficienti tra il 2010 e il 2030.
Scopo della ricerca è di individuare una visione di compatibilità ambientale degli edifici a medio termine nel continente europeo, presentando prodotti innovativi applicati in casi esemplari nei diversi climi.
Un primo campo di ricerca sperimentale e applicata si sta occupando dello sviluppo di involucri innovativi, pluristratificati mediante diversi materassini isolanti ad alte prestazioni (termiche, acustiche, anti-incendio).
Si sono così sperimentati diversi pacchetti costruttivi, sfruttando performance di isolamento termico, sfasamento termico e in alcuni casi termoriflettenza, mediante iperisolanti multistrato di spessore sottile (trasferiti in edilizia dal campo aerospaziale).
Il campo di ricerca che riguarda l’uso dei PCM (materiali a cambiamento di fase in grado di fornire inerzia termica artificiale programmabile) in edilizia, mostra come attualmente essi siano impiegati all’interno di lastre con paraffine Micronal (KNAUF – BASF) nei pannelli Smart Board da 15 mm.

Casa Clima Oro: l'edificio a risparmio energetico di Colognola

Per la prima volta in Italia, a Bergamo, nel borgo storico di Colognola, questi materiali (invisibili poiché presenti all’interno di speciali lastre in gesso rivestito) sono stati applicati con una funzione di calmierazione termica all’interno di serre bioclimatiche( progetto di Atelier 2 Gallotti e Imperadori, Milano, per Vanoncini S.p.a.) dotate di finestre per tetti Velux.
L’involucro interno in Smart Board – Knauf è stato pensato sia con funzione captante invernale (sfruttando l’irraggiamento solare) che assorbente estiva (calmierando i picchi termici) all’interno di un’architettura iper-isolata.
L’edificio ha ottenuto la certificazione Casa Clima Oro (prima in Lombardia con 6 KWh/mq anno di fabbisogno termico) ed è stata premiata dalla rivista “Costruire” per il concorso “Organismi consapevoli: progettazione e realizzazione di edifici a basso consumo energetico”, come il miglior progetto nella categoria professionisti, tra gli edifici residenziali.

Le serre bioclimatiche e l'uso dei PCM - Phase Change Materials

Diversi 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, in corrispondenza di serre bioclimatiche o addirittura nelle frontiere trasparenti rivolte a sud, 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, come quello oggetto dell’esperimento, la temperatura “obiettivo” è chiaramente quella di comfort e il PCM scelto è specifico.
Le lastre in gesso rivestito Smart Board Knauf contengono paraffine Micronal – BASF e con soli 15 mm di spessore equivalgono alla capacità termica di circa 100 mm di calcestruzzo pieno e circa 120 mm di laterizio.
Le lastre sono del tutto analoghe, per forma e tecnologia costruttiva, alle classiche in gesso rivestito ma contenenti PCM Micronal 26 e funzionano da volano termico inerziale-artificiale in corrispondenza di tutte le serre bioclimatiche rivolte a sud.
In questo modo l’utilizzo di lastre “nobilitate” contenenti PCM consente di mantenere la coerenza tettonica del sistema S/R e quella tecnologica, oltre a consegnarci un edificio dal comportamento attivo o interattivo con gli impianti e il clima esterno e in generale sfasando i picchi di richiesta energetica e limando i picchi estremi.
E’ evidente che, oltre al risparmio economico, puntare su sistemi che funzionano al di fuori dei picchi di richiesta energetica e riducono l’impatto degli impianti (anche in termini dimensionali), significa ridurre il rischio di black-out e le sue conseguenze.
Le serre bioclimatiche sono dotate di un sistema domotico applicato alle finestre Velux – Integra, in grado di gestire automaticamente l’apertura e la chiusura delle porzioni inclinate a tetto a seconda delle temperature interne e dei ricambi d’aria.

I test tecnologici sui pannelli Smart Board

Il campione di parete, prima di essere posto in opera, è stato sottoposto a diversi test tecnologici (montaggio, taglio, foratura, fresatura, ecc.) e ha dato ottimi risultati, evidenziando la compatibilità con il sistema S/R (Struttura e Rivestimento) a secco.
Il pannello Smart Board può essere posto sia in verticale che a soffitto e il suo funzionamento, simulato teoricamente e testato attualmente in situ, consente sia di accumulare eventuali guadagni energetici diretti, sia di traslare il periodo di uso dell’energia.
Ciò significa che anche in caso di funzionamento dell’impianto (di riscaldamento o raffrescamento) ciò avverrebbe al di fuori del picco giornaliero d’uso dell’energia e quindi in “valle di costo”.
Le applicazioni di Knauf Smart Board, calcolate a priori mediante un software fornito da BASF, dimostrano il comportamento migliore, all’interno delle curve di comfort, rispetto all’uso di pareti massicce e interessanti valori di payback.

AUTORE
Narghes Doust

Narghes Doust
Ingegnere Edile - Architetto. Dottoranda in Ingeneria dei Sistemi Edilizi presso il Dipartimento ...
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