Le emissioni derivanti dalla climatizzazione degli edifici costituiscono uno dei contributi principali alle emissioni antropiche, e la tendenza attuale è quella di un progressivo spostamento dei consumi verso la climatizzazione estiva. Nel progetto COOL-IT, il laboratorio si è concentrato sullo sviluppo di materiali cementizi dotati di elevata riflettanza e in particolare nella modellazione numerica dell’utilizzo di questi materiali negli edifici. Questi materiali permettono di riflettere, a parità di colore, una maggior parte della radiazione solare incidente, riducendo quindi il fabbisogno energetico dell’edificio per il condizionamento dell’aria durante la stagione estiva. In confronto ad altri prodotti disponibili in commercio, il materiale cementizio sviluppato non è un semplice rivestimento, facilmente soggetto a usura, ma mantiene le sue proprietà di elevata riflettanza su tutta la matrice del materiale.
Esempi di applicazione di materiali ad elevata riflettanza in edilizia
Il materiale sviluppato è una malta cementizia basata sull’aggiunta di additivi ad elevata riflettanza ad un composto cementizio “standard”. La presenza di questi additivi aumenta la tendenza del materiale così prodotto a riflettere le radiazioni solari, principalmente nel campo della radiazione infrarossa, che costituisce circa il 50% della radiazione solare incidente. In questo modo, in un edificio, viene ridotta l’energia solare assorbita dall’edificio stesso, e quindi il fabbisogno energetico per il condizionamento estivo. Il materiale così definito è stato prodotto in varie colorazioni: scuro, bianco, e di varie colorazioni intermedie. Gli additivi hanno dimostrato la capacità di innalzare la riflettanza del materiale di un valore che va dai 0.04 ai 0.09. Lo sviluppo di nuove tecnologie e soluzioni innovative richiede una fase di verifica dell’impatto sul sistema edificio-impianto, al fine di evitare applicazioni poco efficienti o in contesti sbagliati. LAERTE ha sviluppato competenze nell’utilizzo di strumenti di simulazione dinamica di edifici che permettono di valutare con efficacia l’impatto dell’applicazione di differenti soluzioni tecnologiche, tenendo conto della complessità delle interazioni tra i vari elementi dell’edificio e dei suoi impianti, che possono essere applicate a tutto il parco edifici.
La maggior parte dei prodotti ad elevata riflettanza disponibili oggi sul mercato è costituita da vernici e, più in generale, di rivestimenti superficiali. Questi, dato lo spessore modesto, sono facilmente soggetti ad usura, con il rischio di perdere la propria efficacia dopo tempi limitati. Il prodotto sviluppato costituisce un’innovazione nel fatto che esso mantiene la proprietà di elevata riflettanza su tutto lo spessore del materiale cementizio, che può quindi essere usato direttamente come rivestimento, ad esempio su un tetto, o come pavimentazione stradale.
Il prodotto sviluppato vede come principale applicazione gli edifici in zone climaticamente calde.
Il prodotto risultato del progetto Cool-it è una malta cementizia, che può essere applicata come pavimentazione. [Immagine da Pixabay, user: anaterate]
Modellazione degli effetti dell’applicazione di cool materials agli edifici
Il prodotto sviluppato è stato testato attraverso strumenti di modellazione numerica, considerati come un valido sostituto in assenza di prove sperimentali. Utilizzando l’ambiente di simulazione EnergyPlus, sono stati modellati due edifici di riferimento: uno residenziale, rappresentativo della media degli edifici delle grandi città italiane, e un centro commerciale. Per entrambi sono state simulate le prestazioni energetiche durante un anno di riferimento in condizioni “standard”, ed in presenza di un materiale di rivestimento ad elevata riflettanza, in differenti località italiane. I risultati hanno mostrato che nei climi freschi e temperati (nel caso in esame, Bologna e Roma) l’applicazione di questo tipo di materiali ha un effetto scarso, se non addirittura peggiorativo, per l’incremento dei consumi durante la stagione invernale. Nel caso invece di climi più caldi (Palermo), le simulazioni hanno evidenziato che l’utilizzo di materiali ad elevata riflettanza può portare a miglioramenti non indifferenti delle prestazioni. L’utilizzo del software Enviment ha inoltre permesso di verificare l’impatto di questi materiali per mitigare l’effetto isola di calore, ma i risultati portano alla conclusione che l’effetto per questo tipo di applicazione di tali materiali sia marginale.
Italcementi
Il prodotto è sviluppato in collaborazione con un'azienda partner (Italcementi), che in funzione dei risultati finali ne valuterà le possibilità di commercializzazione.
Esempio di modellazione di edifici in ambiente DesignBuilder - EnergyPlus, e risultati dell'applicazione dei modelli alle città di Bologna, Palermo e Roma