Materiali Cambiamento di Fase (PCM)

NEWS DI Progettazione27 Giugno 2012 ore 11:37
Applicazione dei PCM, i materiali a cambiamento di fase, in grado di sfruttare le capacità termoregolatrici per ottenere benessere ottimale e risparmio energetico.
pcm , materiali cambiamento di fase , materiale , bioedilizia
Arch. Valentina Caiazzo

Risparmio energetico



La sempre più diffusa cultura del risparmio energetico ha fatto sì che si diffondessero, anche in Italia, nuove tecnologie per l'edilizia e il mondo delle costruzioni. Numerose sono anche le direttive europee che mirano al contenimento energetico degli edifici, e che si occupano di dare indicazioni sui valori e le modalità costruttive di involucri e relativi impianti.

Tra le tecnologie a disposizione riguardanti la regolazione dell'inerzia termica e il miglioramento delle condizioni estive degli involucri, ci sono i PCM.

Phase Changing Material



I PCM, ovvero i Materiali a Cambiamento di Fase, Phase changing material, sono dei materiali, che a differenza dei classici utilizzati in edilizia, sono in grado di assorbire energia termica e di restituirla nel tempo all'esterno, senza che venga innalzata la loro temperatura.

I PCM, in definitiva, sono degli accumulatori di calore che, sfruttando il fenomeno fisico della transizione di fase, riescono ad assorbire i flussi energetici termici latenti e ad immagazzinare molta energia, mantenendo costante la propria temperatura, restituendo calore all'esterno, non appena la temperatura esterna si abbassa.

Nascita e sviluppi PCM



Inizialmente sviluppati dalla Nasa, per applicazioni su tute e strumentazioni, i PCM da qualche tempo sono allo studio per sfruttarne le potenzialità termoregolatrici, anche nell'ambito dell'architettura ecosostenibile e nella bioedilizia. I principali risultati si sono avuti con applicazioni su pannelli di cartongesso, sistemi di facciata in vetro e isolanti, ma anche con impianti, come quello di riscaldamento o di raffrescamento per il periodo estivo. La loro capacità termoregolante, consente di ottenere benefici in termini di climatizzazione ambientale interna, con riduzione dei picchi di calore e di conseguenza, anche un buon risparmio energetico.

Funzionamento PCM



Ma come funzionano i PCM? Questa tipologia di materiali è in grado di accumulare energia termica, per rompere i propri legami chimici e liquefarsi, passando da uno stato all'altro. Quando però la temperatura scende sotto il valore del punto di fusione, i PCM risolidificano, e nel contempo cedono l'energia termica accumulata, rilasciando calore.

A differenza dei classici materiali edili, come pietrame e mattoni, i PCM non dipendono dallo spessore: la conservazione e il rilascio termico, infatti, in questo caso, sono ottimali anche con massa minima.

I PCM più diffusi e con migliori qualità termoregolanti sono le soluzioni saline e la cera di paraffina. Entrambe le tipologie di materiali, infatti, hanno parametri simili a quelli di benessere interno di un manufatto, nonché anche qualità ecologiche ed economiche, oltre alla reperibilità.

Le applicazioni più comuni nelle pareti sono con capsule con diametro di 2-20 μm, inserite all'interno di pannelli trasparenti in polimetilmetacrilato, molto resistenti anche con spessori ridottissimi. Ciò consente, come con altre applicazioni simili, di ottenere ottimi risultati in fatto di temperatura, ma anche nel contempo recuperi volumetrici notevoli. La limitazione dell'aumento di temperatura, infatti, durante il periodo estivo, non avviene solo con corpi schermanti, ma si basa anche sull'azione di non surriscaldamento dei materiali stessi.

Pro e contro PCM



Anche se sono in via di sviluppo, i PCM hanno anche alcuni limiti. Innanzitutto i materiali come la paraffina sono infiammabili, e le quantità consentite per le applicazioni sono ridotte per ovvi motivi.

Inoltre, in alcuni periodi, ovvero quelli troppo caldi e protratti nel tempo, non sempre il rilascio termico durante l'abbassamento notturno di temperatura, avviene totalmente. Ciò significa che l'accumulo non avviene più in modo ottimale e spesso l'uso dei PCM deve essere accompagnato da sistemi per il raffrescamento notturno o scambiatori di calore per l'eccesso di energia termica.

Sperimentazioni PCM



Le sperimentazioni con i PCM sono molto diffuse e si stanno studiando delle varianti, ecologiche, per sostituire anche i metodi non solo di raffrescamento, ma anche di riscaldamento degli edifici e di immagazzinamento dell'energia.
Oggi i PCM più sperimentati nel mondo dell'edilizia sono compositi organici paraffinici e idrocarburi, ottenuti dalla raffinazione del petrolio o per polimerizzazione, insieme ai sali idrati.

Negli Stati Uniti, a Seattle, invece, si è iniziato ad utilizzare un biogel nell'intercapedine delle mura di un College, ottenendo l'effetto classico di 25 cm di cemento, utilizzando poco più di un cm di spessore. Inoltre, in Cina è allo studio un nuovo PCM tutto biologico, ottenuto dallo sfruttamento delle qualità del burro di yak, combinato ad altri oli vegetali. Il composto era già utilizzato, avvolto nella plastica, dai pastori del luogo, per tenersi caldi durante le trasferte.

riproduzione riservata
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