Coibentazione – Materiali innovativi, il Pcm

La coibenza dell’edificio, assicurata da un incremento d’uso di materiali isolanti, è indispensabile per creare un adeguato livello di comfort degli ambienti abitati.
Parallelamente gioca un ruolo determinante nel contenimento dei costi energetici.

Iniziamo con questo articolo un dossier, a cura di Danila Longo, architetto e ricercatrice di Tecnologia dell’architettura presso la Facoltà di architettura di Cesena, sul tema della applicazione di materiali perl’applicazione di sistemi d’isolamento innovativi in involucri stratificati
Tra i materiali in produzione più innovativi, alcuni provengono dal settore aerospaziale, trasferiti in edilizia. Tra questi ne citeremo alcuni particolarmente significativi, partendo dai Pcm.

Pcm, Phase change materials
Si tratta di materiali, anche detti ad accumulo di calore latente, usati in specifiche nicchie industriali, in grado di cambiare, a seconda delle sollecitazioni esterne, il proprio stato da solido a liquido e viceversa, assorbendo e trattenendo il calore.
I materiali costituenti sono sali o paraffine che possono accumulare o rilasciare una grande quantità di calore a una temperatura costante che consente il loro cambiamento di fase fisica. Ne risulta un materiale in polvere che può essere applicato negli intonaci interni, commercializzato anche in pannelli prefiniti di facile applicazione. Quando l’ambiente raggiunge la temperatura di fusione della cera (23-26 °C), il sistema intonaco e Pcm assorbe calore fino a completa transizione di fase da solida a liquida. Con lo stesso principio, durante la notte o quando la temperatura è più bassa, il materiale si solidifica e il calore viene ceduto all’ambiente.

Gli strati di Pcm applicati nel nucleo interno dell’involucro, sulle frontiere trasparenti (vetrate integrate) o innovativi intonaci contenenti microscopiche sfere di cera assicurano, oltre all’isolamento, l’inerzia termica programmabile sulla temperatura desiderata di comfort. Attenuando gli sbalzi termici in ambienti indoor, il materiale è in grado di assicurare una diminuzione delle emissioni di anidride carbonica degli edifici in cui è applicato.
Con questo sistema l’impianto di riscaldamento o raffrescamento funziona senza picchi giornalieri di energia, con conseguente riduzione del costo economico. Studi sperimentali su particolari materiali della categoria Pcm hanno dimostrato che l’applicazione in contesti climatici caldi (Centro-Sud Italia) consente di ridurre il consumo energetico e le emissioni di anidride carbonica di circa il 20% e migliora il comfort abitativo in estate e in inverno. Risultati simili si sono ottenuti in Germania. A Londra e Parigi si è arrivati a un contenimento di emissioni quantificato in circa il 30%. Queste applicazioni hanno dimostrato inoltre che è possibile ridurre il consumo energetico di circa il 70%, abbinando i Pcm a un ulteriore strato di isolamento termico.
I Pcm sono stati testati anche come sistemi di raffrescamento attivi con accumulo di calore latente. Essi si attivano usando sistemi di trasporto dell’acqua (tubature e scambiatori di calore). In questo modo si richiede meno energia per la regolazione delle temperature dell’edificio. Tale tecnologia è attualmente in fase di ulteriore sviluppo.

Possibilità applicative
L’applicazione di tali materiali consente di ottenere lo sfasamento di onda termica – prestazione propria dei materiali massivi a elevata inerzia – in spessori ridotti. I Pcm sono un’interessante soluzione come integrazione inerziale in edifici leggeri e nel recupero di edifici esistenti dotati di poca massa. I sali contenuti all’interno attenuano le fluttuazioni di temperatura, così di giorno assorbono il calore e di sera lo rilasciano attraverso la solidificazione.
Il risultato è un’inerzia termica facilmente programmabile in relazione alla temperatura che si vuole ottenere.
La compatibilità tra lo strato inerziale in Pcm e il sistema S/R (Struttura e Rivestimento) consente l’applicazione a parete, in copertura e a pavimento.
L’applicazione integrata alle finestre consente di realizzare schermi dinamici in grado di rapportarsi alle condizioni esterne.

Punti di forza
I Pcm costituiscono un volano inerziale con l’impiego di una quantità di materiale circa 40 volte più leggero di un altro tradizionale massivo. Per esempio una lastra in gesso di 15 mm di spessore, rivestita con Pcm a base di paraffina, ha le stesse prestazioni in termini di capacità termica di un blocco di calcestruzzo pieno di 100 mm di spessore e di 150 mm di laterizio.

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