Il futuro dell’isolamento termico passivo è rappresentato da una rete vascolare integrata nel calcestruzzo, che consente agli edifici di autoregolarsi termicamente in modo naturale, senza alcun consumo di energia
La natura ha ispirato i ricercatori della Drexel University, che hanno creato un sistema di isolamento termico passivo innovativo che potrebbe cambiare il modo in cui gli edifici gestiscono l’energia, senza bisogno di impianti meccanici o tecnologie complesse. In particolare, si tratta di un sistema vascolare integrato nelle strutture edilizie potrebbe regolare la temperatura in modo naturale, rendendo le superfici capaci di autoregolarsi.
La ricerca
Il principio di base di questa innovazione si ispira al sistema di termoregolazione degli elefanti, che utilizzano le orecchie per regolare la temperatura corporea grazie a una rete di vasi sanguigni. Come spiega Amir Farnam, professore associato alla Drexel University, “quando fa caldo, il sangue affluisce alla superficie della pelle e il sudore evapora, raffreddando il corpo“. Quindi il team ha applicato questo principio biologico alle pareti degli edifici, creando un sistema che regola attivamente la temperatura senza consumi energetici.
Le pareti diventano così “polmoni termici” che assorbono e rilasciano calore grazie a una rete di micro-canali riempiti con materiali a cambiamento di fase, come la paraffina. Questi materiali si adattano in tempo reale alla temperatura esterna, passando dallo stato solido a liquido e viceversa, e garantiscono un ambiente interno confortevole e stabile.
Lo sviluppo
Lo studio mira a ridurre il consumo energetico degli edifici, che rappresenta circa il 40% dell’uso globale di energia. Nonostante i progressi nell’isolamento termico, le superfici come pareti, finestre e soffitti continuano a essere tra le principali fonti di dispersione di calore, responsabili fino al 63% delle perdite. Secondo Rhythm Osan, ricercatore coinvolto nello studio, “le ampie superfici vetrate sono desiderabili dal punto di vista architettonico, ma riducono le proprietà isolanti“.
Per risolvere questo problema, il team di Drexel ha sviluppato un sistema che trasforma queste superfici in elementi termoregolatori attivi, anziché passivi. I ricercatori hanno utilizzato una matrice polimerica stampata in 3D per creare una rete di micro-canali nel calcestruzzo, riempiti con materiali a cambiamento di fase (PCM) a base di paraffina. Questo sistema circolatorio artificiale funziona senza corrente elettrica o sistemi attivi, mantenendo la temperatura interna desiderata. La geometria a losanga ha dimostrato di essere la più efficace, limitando le variazioni di temperatura a 1-1,25 °C all’ora e riducendo il bisogno di riscaldamento o raffrescamento meccanico.
Gli edifici intelligenti e green del futuro
Questa tecnologia rivoluziona l’edilizia sostenibile, trasformando le superfici edilizie in elementi termoattivi che contribuiscono attivamente al comfort abitativo. “I nostri materiali possono agire come un sistema vascolare per l’edificio, compensando le variazioni di temperatura e riducendo il fabbisogno energetico del sistema HVAC”, afferma Robin Deb, scienziato del team di ricerca. I prossimi passi includono la sperimentazione su larga scala con diversi materiali a cambiamento di fase e geometrie, al fine di adattarsi a vari climi e contesti edilizi, in vista di una futura commercializzazione.
